(57)【要約】  本発明は、ＡＷＧ（アレイ導波路格子）デバイスを目的とする。ＡＷＧデバイスは、各成分が異なるポートから出る多重分離された信号が出力部で得られるように、波長分割により多重されたいくつかの信号からなる信号が入力ポートに導入されうる、集積光デバイスである。多重された信号が別の入力ポートに変更されると、多重分離された信号は異なるポートに現れるが、常に決まった順序にしたがって現れる。本発明は、音響励振される光導波路が線形音波にしたがって励振されるように、定在音波を使用したＡＷＧデバイスのチューニングを可能にする。
2014517935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号多重および多重分離のためのチューニング可能ＡＷＧ（アレイ導波路格子）デバイスであり、
・光導波路からなる一つ以上の入力ポート（３）と
・光導波路からなる複数の出力ポート（４）と
・光入力ポート（３）混合のための（１）第一光カプラと
・光出力ポート（４）の前記混合および出力のための第二光カプラ（２）と
・伝送信号の前記多重／多重分離を可能にするために前記第一光カプラ（１）を前記第二光カプラ（２）に接続する、長さが次第に長くなる光導波路の組（５）と
を含み、
・次のいずれか
・前記第一および第二光カプラ（１，２）を接続する前記光導波路の組（５）であり、次第に長くなる長さによりソートされた光導波路の組（５）、または、
・前記入力ポート（３）の前記光導波路であり、前記励振可能導波路（５，３）が前記サポート（６）上で離間している、光導波路
の音響励振のための表面音波伝達のための適合サポート（６）と、
・表面音波伝達のための前記サポート（６）上に設けられた少なくとも一つの音響励振トランスデューサ（７）と
を含むことを特徴とし、
前記音響励振される光導波路（３，５）の断面の数々のポイントで離散化された前記音波が線形化されるように、前記音響励振トランスデューサ（７）が前記サポート（６）上に設けられた前記光導波路（３，５）を横切る方向の定在音波を励振するように構成される、
デバイス。
【請求項２】
前記音響励振トランスデューサ（７）が、少なくとも二つの正弦信号により動作し、第一正弦信号が基本周波数ｆ０を有し、第二正弦信号が前記基本ｆ０の倍数である周波数を有するように構成され；前記基本周波数ｆ０に対応する音波長が、導波路間の間隔よりも実質的に大きい、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記音響励振トランスデューサ（７）が、異なる周波数および前記基本周波数ｆ０の倍数で動作するように構成される、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記トランスデューサ（７）の前記正弦音響信号の振幅が、三角波の周期信号のフーリエ級数展開の最初の係数により決定される、請求項２または３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記音響励振のトランスデューサ（７）が、ｓｉｎ（ｆ０ｘ）＋ｓｉｎ（（ｆ０＋Δｆ）ｘ）の形の正弦信号で動作するように構成され、式中ｆ０は前記差でありΔｆは前記周波数差であり、その結果生じる音響信号のエンベロープが、増加および減少する直線セクションを有する周期信号であり；前記直線セクションの少なくとも一つが、前記音響励振される導波路（５，３）の全ての全幅より実質的に大きい、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
動作モードで前記導波路の組により観察される前記波が、線形化された音響励振に対応するように、前記音響励振される導波路（５，３）間の間隔の分布が非一様である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
表面音波を伝達するために構成される前記サポート（６）が、前記第一および第二光カプラ（１，２）を接続する光導波路（５）を支持するアセンブリである、請求項１〜６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項８】
表面音波伝達のために構成される前記サポート（６）が、前記第一光カプラ（１）の前記入力部（３）に設けられた前記光導波路の前記サポートである、請求項１〜６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項９】
前記音波伝達が、マッハツェンダー干渉計（ＭＺＩ）またはマルチモード干渉計（ＭＭＩ）の組に作用する、請求項８に記載のデバイス。
【請求項１０】
・多重された入力と前記第一光カプラ（１）の前記入力ポート（３）に接続された複数の出力とを有する集積光スイッチ（８）と；
・前記入力スペクトルのスキャンのための、前記第二光カプラ（２）の前記出力ポート（４）の光検出器（９）と
をさらに含む、請求項１〜９のいずれかに記載のデバイス。
【請求項１１】
ベースビットレートＴｂで時間的に多重された複数のトリビュタリ信号を含む光デジタル信号の前記多重分離のための請求項１〜９のいずれかに記載のデバイスであり、前記デバイスが、
・少なくとも一つの光入力ポート（３）と、前記入力信号の時間的に多重されたトリビュタリ信号の数と一致するいくつかの光出力ポート（４）と；
・ｆｓａｗ＝１／Ｔｂであり式中ｆｓａｗが音波の前記基本周波数であるように三角形において前記ＡＷＧを励振する前記音波（ＳＡＷ）の生成のために構成された制御手段と
を含む、デバイス。
【請求項１２】
入力および出力の数が二つである、請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
信号を多重および多重分離するためのＡＷＧデバイスチューニング方法であり、
・光導波路からなる一つ以上の入力ポート（３）を提供するステップと、
・光導波路からなる複数の出力ポート（４）を提供するステップと、
・光入力ポート（３）混合のための第一光カプラ（１）を提供するステップと、
・光出力ポート（４）の前記混合および出力のための第二光カプラ（２）を提供するステップと、
・伝送信号の前記多重／多重分離を可能にするために前記第一光カプラ（１）を前記第二光カプラ（２）と接続する、長さが次第に長くなる光導波路の組（５）を提供するステップと、
・前記第一および第二光カプラ（１，２）を接続する光導波路の組（５）であり、次第に長くなる長さによりソートされた光導波路の組（５）、または、
・前記入力ポート（３）の前記光導波路であり；前記励振可能導波路（５，３）が前記サポート（６）上で離間している、前記光導波路
・の前記音響励振のための表面音波伝達のために構成されたサポート（６）を提供すステップと
を含み、
前記定在音波が前記サポート（６）上に設けられた前記導波路（３，５）に対して横方向であるように表面音波を伝達するために構成された前記サポート（６）上に音響定在波励振が提供され、前記音波の前記構成と前記音響励振される導波路（３，５）の空間分布との両方が、前記音響励振される光導波路（３，５）の断面のポイントにおいて離散化された前記音波が線形化されるようなものであることを特徴とする、
方法。
【請求項１４】
前記音響励振において使用される前記音波が、線形化される関数のフーリエ級数展開の最初の係数にしたがってその振幅が選択されるように重畳される、基本周波数の倍数である周波数を有する二つ以上の音響正弦波を組み合わせることにより線形化される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
音響励振において使用される前記音波が、結果として生じる波のエンベロープが線形化されるように、ｓｉｎ（ｆ０ｘ）＋ｓｉｎ（（ｆ０＋Δｆ）ｘ）の形で二つ以上の音響正弦波を組み合わせることにより線形化され、式中ｆ０が前記周波数であり、Δｆが前記周波数差である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
正弦波が一様な離散化において線形化された波として離散化されるように、前記音響励振される導波路（３，５）間の間隔の分布が非一様である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記音波が請求項１４または１５に記載の方法のいずれかにしたがって線形化され、前記音響励振される導波路（３，５）が、線形化を必要とする前記音波のセクションを線形化するために、請求項１６に記載の非一様な間隔分布にしたがって設けられる、方法。
【請求項１８】
請求項１３〜１７のいずれかにしたがって動作するＡＷＧを使用して前記入力信号スペクトルをスキャンする方法であり、
・多重された入力と前記第一光カプラ（１）の前記入力ポート（３）に接続された複数の出力とを有する集積光スイッチ（８）と；
・前記第二光カプラ（２）の前記出力ポート（４）の光検出器（９）と
があり、前記様々な入力がサンプリングされ、前記入力スペクトルをスキャンするために各入力がチューニングされる、方法。
【請求項１９】
ベースビットレートＴｂの時間的に多重された複数のトリビュタリ信号を含む光デジタル信号を、少なくとも一つの光入力ポート（３）と前記入力信号の時間的に多重されたトリビュタリ信号の数と一致するいくつかの光出力ポート（４）とを含むＡＷＧを用いて多重分離する方法であり、前記ＡＷＧが、請求項１３〜１７のいずれかにしたがって動作し、異なる出力ポート（４）を通じた各トリビュタリ信号の分離が生じるように、ｆｓａｗ＝１／Ｔｂであり式中ｆｓａｗが前記音波の前記基本周波数であるように三角形において前記ＡＷＧを励振する音波（ＳＡＷ）も生成する、方法。
【請求項２０】
少なくとも一つの光入力ポート（３）といくつかの光出力ポート（４）とを含むＡＷＧを用いた光信号サンプリングの方法であり、前記ＡＷＧが、請求項１３〜１７のいずれかにしたがって動作し、期間Ｔｂにわたって取られたサンプルの異なる出力ポート（４）におけ分離が生じるように、ｆｓａｗ＝１／Ｔｂであり式中ｆｓａｗが前記音波の前記基本周波数であるように三角形において前記ＡＷＧを励振する音波（ＳＡＷ）も生成する、方法。
【請求項２１】
二つの光入力ポート（３）と二つの光出力ポート（４）とを含むＡＷＧを使用した、各々ベースビットレートＴｂで時間的に多重された二つのトリビュタリ信号を担持するそれぞれの信号Ｓ１およびＳ２を担持する二つの線間でのスペクトルバンド散在の方法であり、前記ＡＷＧが、請求項１３〜１７のいずれかにしたがって動作し、
・チューニングを除いた前記ＡＷＧ設計が周期性であり、
・前記音響励振が、自由スペクトル領域に等しい波長の変位を生成し、
・前記信号Ｓ１中の多重された一つのトリビュタリ信号が前記信号Ｓ２の別のトリビュタリ信号と交換される一時的スイッチ場所が生じるように、ｆｓａｗ＝１／Ｔｂであり式中ｆｓａｗが前記音波の前記基本周波数であるように三角形において前記ＡＷＧを励振する音波（ＳＡＷ）が生成される
ことをさらに特徴とする、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＡＷＧ（Ａｒｒａｙｅｄ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｇｒａｔｉｎｇ；アレイ導波路格子）デバイスに関する。ＡＷＧデバイスは、波長分割により多重された複数の信号からなる信号を入力ポートに導入して、各成分が異なるポートから出る多重分離された出力信号を得ることを可能にする集積光デバイスである。
【０００２】
多重された信号が別の入力ポートに変更されると、多重分離された信号が異なるポートに現れるが、常に決まった順序にしたがって現れる。
【０００３】
本発明は、音響励振される光導波路が線形音波により励振されるような、定在音波を用いたＡＷＧデバイスのチューニングを可能にする。
【背景技術】
【０００４】
定義のように、ＡＷＧデバイスは、複合信号が入力部に導入されると多重分離された信号が複数の出力ポートで得られるように、複合信号を多重分離する集積光デバイスである。
【０００５】
各多重分離された信号が得られる出力部は、ＡＷＧの設計により決定される。
【０００６】
波長は周波数の逆数であり、したがってこれらは同じ特性を定義するパラメータであるが、本明細書の全体を通して（別段の指定がない限り）周波数という用語は音響信号に用いられ、波長という用語は光信号に用いられる。
【０００７】
先行技術で既知のＡＷＧの基本的構成を記載すると、これは以下により形成される。
・光導波路からなる一つ以上の入力ポート、
・光導波路からなるいくつかの出力ポート、
・光入力ポートの混合のための第一光カプラ、
・光出力ポートの混合および出力のための第二光カプラ、
・伝送信号の多重／多重分離を可能にするように第一光カプラを第二光カプラに接続する、長さが次第に長くなる光導波路の組。
【０００８】
簡単のため、ＡＷＧデバイスは一つの入力部を有すると想定される。この入力部に入る複合信号は、第一光カプラにより、長さが次第に長くなる光導波路の組全体に分配される。
【０００９】
各導波路を通って進む光信号は、第二光カプラに達する。各光導波路は異なる長さを有するため、経路も異なる。
【００１０】
長さが次第に長くなる光導波路の組は、一つまたは他のポートにおいて光を回折させる建設的干渉の現象により、光信号の周波数に応じた出力ポートの選択につながる。
【００１１】
長さが次第に長くなる固定長の導波路の組は、入力に応じて出力が分配されるモードが設計段階で既に予め設定されおり、この分配が動作中に変化し得ないことを意味する。
【００１２】
デバイスが一つの入力部ではなく複数の入力部を含む場合、入力部ごとに出力分配がある。しかし、この出力分配も設計段階に確立され、動作中に変化し得ない。
【００１３】
例えば、多重信号が入力ポート１に導入されると、λ１の波長を有する多重分離信号が出力ポート１から出、信号λ２が出力ポート２から出、信号λ３が出力ポート３から出る、などとなる。しかし、多重信号の入力ポートが入力ポート２なら、λ１の波長を有する多重分離信号が出力ポート２から出、信号λ２が出力ポート３から出、信号λ３が出力ポート４から出る、などとなる。したがって入力と出力の関係は予め設定されたままである。
【００１４】
この限界を回避する一つの方法は、光信号が進む光導波路の屈折率を修正することである。これにより導波路内の光の伝搬条件が修正され、ＡＷＧ挙動が動作中に変化しうる。
【００１５】
先行技術は、ＡＷＧのチューニングを可能するための屈折率の修正を目的とした技術的解決策の提案を開示する。
【００１６】
特に、米国特許出願公開第２００２／００８０７１５Ａ１号は、導波路の温度を変更することによる屈折率変化のための第一の方法を記載および請求している。
【００１７】
屈折率を変化させるこの方法は実行可能であるが、温度変化は即座ではなく、長い遷移時間が必要である。熱慣性により、この変化がほぼ即時に生じることが妨げられる。
【００１８】
この全く同じ米国特許出願公開第２００２／００８０７１５Ａ１号は、音波も屈折率を修正することから音波を使用する可能性を取り上げている。この解決策は一般的に提示され、請求もされているが、一定の変化速度が必要であるためこれは実行不能であることを同特許出願自体が認めている。同特許出願は、この問題に対する解決策を開示していない。
【００１９】
本発明は、光導波路に対する音響励振の特定のモードを確立することにより、上述の問題を解決する。その結果は、変化応答がほぼ即時であるＡＷＧのチューニングである。本発明は、ＡＷＧチューニングにより利益を受ける特定のデバイスを生じる様々な構成もカバーする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、音響的にチューニング可能なＡＷＧである。本発明のＡＷＧは以下を含む。
・光導波路からなる一つ以上の入力ポート、
これらは信号入力ポート（一つの信号、または様々な入力ポートの場合にはいくつかの信号）であり、当該信号は、波長分割によるいくつかの多重信号を含む。
・光導波路からなるいくつかの出力ポート、
信号（またはいくつかの入力ポートの場合には複数の信号）が多重分離されると、波長が他と区別された各信号が異なる出力部から出る。ＡＷＧチューニングにより、出力ポートの組全体での可能な出力信号分配を変化させることが可能になる。
・光入力ポート混合のための第一光カプラ。
この第一光カプラにより、入力を異なる光導波路に分配し、この光導波路がさらに導入されることが可能になる。
・光出力ポートの混合および出力のための第二光カプラ；
第二光カプラは、第一光カプラにより分配された信号を、異なる距離を進んだ後に収集する。
・伝送信号の多重／多重分離を可能にするように第一光カプラを第二光カプラに接続する、長さが次第に長くなる光導波路の組、
この光導波路の組は、異なる長さを有することから一つまたは他の導波路を通るビームも異なる路程を有するため、多重分離の主要因である。
【００２１】
これらの要素をもとに、本発明は二つの構成要素をさらに含む。
・以下の音響励振のための表面音波伝達のための適合サポート
・第一および第二光カプラを接続する光導波路の組であり、次第に長くなる長さによりソートされた、光導波路の組、または、
・入力ポートの光導波路であり、励振可能導波路がサポート上で離間している、光導波路。
・表面音波伝達のためのサポート上に設けられた少なくとも一つの音響励振トランスデューサ。
【００２２】
音響励振トランスデューサは、サポートを通して伝搬する表面音波の放射を可能にする。このサポートは、動作周波数での音波の伝達に都合の良い材料から構成されなければならない。サポート上にあるのが好ましい表面音波の伝達に適するサポート上にある導波路も音響励振され、したがって当該音響励振によりその屈折率が変動する。
【００２３】
第一光カプラと第二光カプラとを接続する導波路またはＡＷＧ入力部の導波路に対して音響励振が行われうるため、技術的ルールは両方の可能性を含む。重要なのは、複合信号の伝送中に、または既に別々の導波路に分離されているが、信号が伝搬されるサポートに対して音響励振が実行されることで適切なチューニングが可能になることである。
【００２４】
音響励振される光導波路の断面ポイントで離散化された音波が線形化されるように、音響励振トランスデューサが横方向からの定在音波によりサポート上に設けられた光導波路を励振するのに適することを要求する、請求項１によりカバーされる解決策により、正しいチューニングが可能である。
【００２５】
関数における線形セクションへの言及は、挙動が基本的に線形であり、したがって逸脱度がシステムの典型的摂動と同程度であるセクションとして解釈されねばならない。
【００２６】
本発明の実施形態の記載で詳述されるように、この技術的解決策を実行する様々な方法が考慮される。音波は定在波でなければならず、光導波路を横切る方向に進まなければならない。音響励振トランスデューサは、十分な応答のダイナミックレンジを有し、その配置から横波の定在波が生じるためにこれらの特性の音波を生成できるようなものでなければならない。したがって、同じ音波により全ての導波路に修正された変化の屈折率が設定される一方で、適切なチューニングの維持を可能にする修正された屈折率の比が維持される。
【００２７】
導波路間の分離および音波に関して横断方向の音響励振の伝搬により、各導波路は横波の定在音波の異なるポイントを観察する。適切なチューニングの維持を可能にする条件は、音響励振モードと当該導波路の空間分布との組み合わせにより、離散化において波が線形化されて見えるような音波の離散化がもたらされることである。
【００２８】
本発明の実施形態によれば、この目的は三つの方法で達成されうる。
【００２９】
第一の実施形態は、一方が他方の倍数である異なる周波数を有する二つの重畳される音波を組み合わせる。二つの成分の合計から、光導波路により設定される離散ポイントで全体の形が線形化された歪波が生じる。複数の振動モードを使用することが可能であり、特に、トランスデューサにより放射される音波の各振動モードの振幅を決定するために三角関数のフーリエ級数展開を使用することが可能である。重なり合う振動モードが多いほど、線形挙動を有する三角波への近似が大きくなる。
【００３０】
この戦略は、光導波路の組（すなわち導波路の全幅）がそれらを励振する定在音波の増加または減少勾配のセクションにあるように音波長が十分に大きいときに適切である。
【００３１】
第二の実施形態は、音波長が導波路の間隔と比較して短いように高い周波数を使用する。この場合には、少なくとも二つの近い周波数の波がｓｉｎ（ｆ０ｘ）＋ｓｉｎ（（ｆ０＋Δｆ）ｘ）の形で重なり合い、Δｆは両者間の周波数の差である。この場合、得られる波のエンベロープは、光導波路があるポイントで線形化された波である。
【００３２】
第三の実施形態は、導波路間の間隔が不均一である光導波路の空間分布を使用する。ｙ＝ｓｉｎ（ｘ）の形で表現できる一様な正弦波および変数「ｙ」の離散化により、変数「ｘ」の非一様分布が得られ、ｘ＝ａｒｃｓｉｎ（ｙ）である。この戦略にしたがって導波路の間隔の非一様分布を使用することにより、関数ｘ＝ａｒｃｓｉｎ（ｙ）により定められ、式中ｘは一様グリッドにより離散化された変数であるそれにより、音波の挙動が（光導波路に）線形に示されるように光導波路が音響的に励振されることが可能になる。すなわち、この形の離散化された関数値が一様なグリッドに表示されると、関数の表示は線形である。
【００３３】
本発明の目的は、参照により本明細書に組み込まれるものとみなされる従属請求項２〜１２により与えられる特定の構成を含む。
【００３４】
本発明の別の目的は、参照により本明細書に組み込まれる請求項１３に記載のＡＷＧデバイスのチューニング方法であり、ここで光波励振は、屈折率を変化させるために光導波路を励振する音波の光導波路による観察のみを考慮する。
【００３５】
本発明の目的は、参照により本明細書に組み込まれるものとみなされる従属請求項１４〜２１により確立される特定の方法を含む。
【００３６】
本発明のこれらならびに他の特性および利点は、例証としてのみ与えられ本発明の範囲を制限するものではない以下の好ましい実施形態の詳細な記載を添付の図面とともに参照することで明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明によるＡＷＧデバイスの実施形態を示した図であり、二つの光カプラを接続する光導波路に対して音響励振が実行される。
【図２】複数の光入力部を有するＡＷＧデバイス入力部の詳細を示した図である。本実施形態においては、二つのマルチモード干渉計（ＭＭＩ；ｍｕｌｔｉ−ｍｏｄｅ  ｔｙｐｅ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ）を接続する導波路を変調することにより入力部に励振が存在する。
【図３】一様な離散化を有する三角波を示した図である。
【図４】線形化されたエンベロープを生じるｓｉｎ（ｆ０ｘ）＋ｓｉｎ（（ｆ０＋Δｆ）ｘ）の形の二つの近い高周波数の波の重畳を示した図である。
【図５】縦軸に一様の離散化が生じるようにＸ軸に非一様分布による離散化を有する正弦波を示した図である。
【図６】チューニング可能ＡＷＧを含み、光スペクトラムアナライザを生む、四角により概略的に示されるデバイスの実施態様例を示した図である。
【図７】いくつかの多重されたトリビュタリ信号からなる信号の多重分離器の機能を果たすＡＷＧを示した図である。
【図８】光入力信号が任意である、図７に示される例の一般化を示した図である。
【図９】スペクトルバンド組の照合を可能にするデバイスの機能を果たすＡＷＧを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、本発明の第一の実施形態を示す。本実施形態においては、第一光カプラ（１）上に利用可能な様々な光入力部（３）に多重信号が投入されることを可能にするスイッチ（８）に、多重された複合信号が達する。
【００３９】
この第一光カプラ（１）は、第一光カプラ（１）と第二光カプラ（２）との間に設けられた長さが次第に長くなる光導波路の組（５）に入力信号を分配する。
【００４０】
第二光カプラ（２）に達する光信号は異なる距離をカバーし、これにより建設的干渉回折を通じて第二光カプラ（２）に位置する異なる出力ポート（４）における入力信号の分離が可能になる。
【００４１】
この同じ図１は、第二光カプラ（２）の出力ポート（４）に設けられた複数の光検出器（９）を示す。これらの光検出器（９）は、既に残りの信号から分離された各信号を読み取ることを可能にする。
【００４２】
本例においてこれまでに記載されていることは先行技術に存在する技術的解決策に対応するが、本実施形態は、表面音波の励振を許容する、長さが次第に長くなる光導波路（５）のためのサポート（６）をさらに含む。このサポート（６）を通じて伝搬する音波が、導波路（５）を音響励振する。音響トランスデューサ（７）によりサポート（６）の音響励振が実行される。光導波路（３，５）のサポート（６）を励振するために定在音波を生成することは、実施形態のいずれにおいても、またはサポート（６）を真中にして互いに向かい合う二つの音響トランスデューサ（７）を組み合わせることにより、またはトランスデューサ（７）と音波反射素子とを組み合わせることにより実行されうる。
【００４３】
図１に関しては、明確のため、音響励振される領域において導波路（５）間に一定の間隔を観察するために、すなわちそのような分離が変動しないために、導波路が異なる長さを有するように曲線を描くが、サポート（６）のエリアでは平行である様子が図示される。
【００４４】
トランスデューサ（７）はサポート（６）を励振することができ、これが次にサポート（６）上に位置する導波路（５）を励振することができ、その結果、導波路の屈折率が修正され、ＡＷＧデバイスチューニングが可能になる。
【００４５】
図２は、入力ポート（３）に達する導波路の組に対して励振が実行され、そのため第一光カプラ（１）を供給する前にこのエリアで屈折率の変化が引き起こされる別形を示す。光カプラ（１）における光入力位置の変更（異なる入力ポートを用いること）により、異なる出力ポートへの波長の変位が生じることが知られている。この変位は、入力部の空間的変動に比例（入力位置の変更の数に比例）する。したがって、入力部での連続した位置の信号投入の周期的スキャンにより、出力ポートでスペクトルスキャンが生じる。これは、第二ＭＭＩの干渉パターンの変更を生成してＭＭＩの端で建設的干渉の位置を周期的に変位させる、音響的に変調される導波路の組により接続された二つのマルチモード干渉計（ＭＭＩ）により得られる。図２に示される構成では、第二ＭＭＩの端が光カプラ（１）の入力部と対応する。
【００４６】
請求項１によれば、音響的に励振される光導波路（３，５）の断面のポイントで離散化された音波が線形化されるように定在音波が導波路に対して横断方向に伝搬することを確立することにより、音響励振によるＡＷＧの適切なチューニングが可能である。
【００４７】
導波路の断面は、音波の伝搬の方向と一致する。この断面によれば、導波路との交点が、いわゆる離散化ポイントであるポイントを決定する。各導波路は、その位置に応じて異なる励振を受ける。重要なのは、どの音波が音響励振される導波路の全体を観察するかであり、導波路が観察するのは離散化された波であることである。
【００４８】
図３は、三角波を示す。この三角波は、フーリエ展開に基づき、項の無限和により表現可能である。和の限界は、所与の勾配の直線セクションを有する三角波となる。したがって関数ｆ（ｘ）は、下式のように表現可能であり、
【００４９】
【数１】
2014517935.tif 000003
【００５０】
式中ｆｉは基本周波数の倍数である様々な周波数を表す。
【００５１】
全ての和の項を取るこの理論的ケースにおいては、波は直線セクションを完全に再現する。したがって、ｘ軸における一様な間隔での離散化により、ｙ軸の離散化も一様になる。これが図３に示される状況である。実際のケースでは、セクションが直線セクションで近似されれば十分である。これに基づいて、二つの重畳された正弦波からなる音波を取ることができ、フーリエ級数展開の最初の二項により周波数および振幅を取るのが好ましい。より多くの項を加算することにより、音響信号の線形化が向上する。
【００５２】
音波が線形化されると、光導波路（３，５）間の一定の分離である一様分布Δｘも線形化された励振を有する。
【００５３】
図４は、波長が導波路間の間隔と比較可能であるように二つの高周波数音波を示す。グラフの上部は、等間隔の光導波路（３，５）の位置を四角により示す。図示される二つの曲線は、二つの異なる時間での同じ音波である。それぞれの場合に、二つの隣接周波数の波を重畳することにより形成される音波により励振が実行される。この音波は、ｓｉｎ（ｆ０ｘ）＋ｓｉｎ（（ｆ０ｘ＋Δｆ）ｘ）として表現可能であり、式中Δｆは周波数差である。
【００５４】
図４のグラフは、上述のように、二つの時間の同じ定在音波を示す。波のエンベロープは、太破線により強調される直線セクションである。別の時点では、勾配は異なる。グラフは二つの異なる時間を示すため、太線は各時点に対応する異なる勾配を有する直線セクションを表す。
【００５５】
請求項１に記載の技術的解決策によれば、この音響励振により、この線形化されたセクションに沿って配置された光導波路が音波の線形化された挙動を観察する。
【００５６】
図５は、問題を解決するための別の具体的方法を示す。音波は正弦波であるが、（例えば関数比ｘ＝ａｒｃｓｉｎ（ｙ）にしたがって）非一様な空間分布を適切に選択することにより、導波路の組により観察される波が線形化された音響励振に対応する。そのような線形化された音響励振は、光導波路（３，５）が再配置されて均一な間隔が置かれたならば、光導波路（３，５）により観察される離散値は線形関数を表すためである。
【００５７】
導波路が線形化された励振を受けるように光導波路の組（３，５）を音響励振するために用いられる三つの戦略は、例えば、部分的に線形化された音波を構成し、これが導波路（３，５）間の非一様な間隔分布を含むサポート（６）に適用されて非線形化部分が是正されることにより組み合わせられうる。その結果も、請求項１に記載の技術的解決策である。
【００５８】
この同じ戦略は、導波路が導波路の位置により決定される空間的離散化ポイントで線形化された定在音波を観察するように、導波路の空間分布と組み合わせた音響励振モードによりＡＷＧチューニングのための解決策が得られる、方法クレーム１３に対応する。
【００５９】
チューニング可能ＡＷＧは、様々な興味深い応用を可能にする。ＡＷＧは基本的に音響的にチューニング可能である必要はなく、他の技術によりチューニング可能でありうるが、音響チューニングの利点により、音響的にチューニングされるＡＷＧを統合したデバイスが非常に短い応答時間を有することが可能になり、そのような応用が実行可能になる。
【００６０】
集積光学系における光スペクトラムアナライザ
光スペクトラムアナライザは、光信号の波長に応じた光強度の分布を測定するために使用される器具である。この器具における主要なパラメータの一つはスペクトル分解能帯域幅であり、これは波長測定が定義されうる精度である。このパラメータは通常、波長に応じた強度分布が多かれ少なかれ広いステップで、すなわちより大きい分解能帯域幅または小さい分解能帯域幅でそれぞれ測定されうるように、ユーザにより構成可能である。
【００６１】
図６は、多重された入力と第一光カプラ（１）の入力ポート（３）に接続された複数の出力とを有する集積光スイッチ（８）と；第二光カプラ（２）の出力ポート（４）の光検出器（９）とを備えている、図１で説明したＡＷＧチューナを示す。
【００６２】
光スイッチ（８）により、入力導波路、特に固有の導波路幅を有する各導波路を選択することが可能になる。ＡＷＧ自体は、音響励振を変動させるチューニングが可能である。光スイッチ（８）により入力導波路を選択した後、音響励振を変動させるＡＷＧチューニングにより、光スペクトラムアナライザが得られる。以下の段落に詳述されるように、スペクトラムアナライザの分解能帯域幅は、選択される入力および出力導波路の厚み、ならびにチューニングを除いたＡＷＧの設計と関係し、音波の周波数により与えられるチューニング速度とも関係する。
【００６３】
詳細な動作は以下の通りである。音響励振を適用しない場合、ＡＷＧの応答は周知であり、入力導波路内に存在する異なる波長が、出力導波路に分配される。詳しく言うと、出力導波路ごとに、入力導波路内に存在する組全体のうちの、中心波長を取り囲む波長範囲がある。その範囲は、ＡＷＧの静的設計に応じて大きくまたは小さくなり、正確にはアレイの構成と問題の入力および出力導波路の幅とに等しく依存する。音響励振を適用することにより、導波路に入って別の導波路により抽出される波長範囲の中心波長を変更することが可能になる。したがって、まず初めに一対の入力および出力導波路が選択されてから、ＡＷＧに音響励振が適用される。その結果は、入力導波路内に存在し出力導波路で収集される光スペクトルのスキャンであり、その分解能帯域幅は、入力および出力導波路、チューニングを除いたＡＷＧの設計ならびに音波周波数により与えられるスキャン速度に関連付けられる。
【００６４】
このように説明される動作は、音響チューニングを用いて入力信号の全スペクトルを収集するために単一の出力導波路を用いて達成される。しかし、音波によるチューニング範囲が、単一の出力導波路を用いて全スペクトルをスキャンするのに十分でない場合がありうる。したがって、入力信号のスペクトルの一部をそれぞれが収集する異なる出力導波路の電子後処理により、結合信号を得ることができる。すなわち、出力導波路の各々が、利用可能なチューニング範囲全体を通ることにより、入力信号のスペクトルの限定的部分を提供する。したがって、利用可能な入力スペクトルのより大きな部分を出力で得ることが必要な場合には、全ての利用可能な出力の出力部分が収集されて後処理によりアセンブルされ、それら全ての結合信号が再構築される。これが可能なのは、あるチューニングを用いた出力により提供されるスペクトルが、異なるチューニングの存在下での別の出力により提供されるスペクトルに近く、または重なり合いさえするためである。
【００６５】
デジタル信号多重分離器
デジタル信号多重分離器は、入力信号を取り、その部分を異なる時間間隔に対応する複数の出力に分離することを可能にするデバイスである。したがって、入力信号が時間的に散在した（多重された）信号の組み合わせからなっていれば、多重分離器はそれぞれを異なる出力に分離する。
【００６６】
図７は、ＳＡＷ（表面音波）により音響的にチューニング可能なＡＷＧを示す。この場合、ＡＷＧの左から、すなわちその入力部（３）から入るデジタル信号のベースビットレートＴｂ（ｆｓａｗ＝１／Ｔｂ）に依存して音波の基本周波数ｆｓａｗを決定する制御手段がある（図示せず）（位置基準は図に示される通りである）。
【００６７】
二つのグラフが図の左側に示される。グラフ（ａ）は、図式的に、デジタル信号がトリビュタリ信号の組からなることを示したパルス列を示す。デジタル信号を形成する異なるトリビュタリ信号を区別するために異なる線のパターンが使用される。この同じ図に、異なる時間での三角波の定在音波の勾配のセクションの時間に対する進展のグラフ（ｂ）が示される。トリビュタリ信号ごとに音波が異なる勾配を示し、各出力がＡＷＧの異なる出力ポート（４）で起こるように、トリビュタリ信号と音波との間の同期関係が確立される。
【００６８】
ＡＷＧに入る光デジタル信号がベースビットレートＴｂで時間的に多重されたいくつかのトリビュタリ信号を含む場合、この同期性の制御手段により、音波の基本周波数ｆｓａｗ＝１／Ｔｂが確立される。
【００６９】
図は、各トリビュタリ信号が異なる出力ポート（４）から出ることから、多重信号がどのように多重分離されるかを示す。データセットに直列に挿入されたデータがデジタル信号から分離され（出力ポート（４）と同じ数のデータユニットが分離に使用される）、並列に伝送されうるため、こうして形成されたこのデバイスは直並列コンバータでもある。
【００７０】
図８は、この応用の一般化を示す。この場合、光入力信号は任意である。基本周波数ｆｓａｗ＝１／Ｔｓにより定義されるＳＡＷ音響信号を用いたＡＷＧデバイスは、光入力信号の時間領域のサンプルをＳＡＷの基本周波数と同じレートで異なる出力に提供する。ここでは、ベースレートはＴｓと呼称されている。すなわち図８は、任意の入力信号を異なる時点（期間Ｔｓ中の出力と同数の時点）の信号のサンプルに分解された入力信号をそれぞれ表す多数の出力に分解可能なチューニング可能ＡＷＧを示す。
【００７１】
デジタルチャネル交換器
デジタルチャネル交換器は、それぞれいくつかの多重信号からなるＮ個の入力信号（各々が「アグリゲート」と呼称される）（アグリゲート中の各信号はトリビュタリ信号である）が与えられたときに、一つのアグリゲートから別のアグリゲートにトリビュタリ信号を転送し、Ｎ個のアグリゲートを出力に提供することを可能にするデバイスであり、各出力アグリゲートの個別の成分が一部のトリビュタリ信号で入力アグリゲートと異なる、デバイスである。具体的には、例えば、それぞれ二つのトリビュタリ信号（Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ）を持つ二つの入力アグリゲート（アグリゲート「Ｓ１」およびアグリゲート「Ｓ２」）を使用するデジタルチャネル交換器が、アグリゲート「Ｓ１」からアグリゲート「Ｓ２」へ、またはその逆にトリビュタリを転送するために使用される。したがって、例えば、アグリゲート「Ｓ１」はトリビュタリ信号Ｓ１ａおよびＳ２ｂを生じ、アグリゲート「Ｓ２」はトリビュタリ信号Ｓ２ａおよびＳ１ｂを生じる。
【００７２】
この実施形態は、スペクトルバンドが散在されうる少なくとも二つの光入力部（３）と二つの光出力部（４）とを含むＡＷＧを使用する。この実施形態は、二つの入力部および二つの出力部の具体的ケース（ＡＷＧ２×２と呼称される）が図９に概略的に示され、この構想はＮ個の入力部およびＮ個の出力部（一般にＡＷＧ  Ｎ×Ｎと呼称される）に容易に拡張可能である。
【００７３】
この構成で使用されるＡＷＧは、周期的スペクトル応答設計でなければならない。ＡＷＧ応答の周期性は、この具体的ケースにおけるその関連性を前提として以前に記載されている。ＡＷＧの「ｐ」と表される入力導波路と「ｑ」と表される出口導波路との間に、複数の波長の通過帯域があるが、通過帯域とは中心波長とその周りの波長領域を意味する。二つの通過帯域の間の距離は、ＡＷＧバンドの自由スペクトル領域、または自由スペクトル領域として公知である。同じ入力導波路「ｐ」を入力に取るが、以前の出力導波路に隣接し、したがって「ｑ＋１」と表される新たな出力導波路を用いたＡＷＧ応答も、以前の応答と同様に周期的であるが、スペクトルの位置はチャネル間のスペクトル分離としてＡＷＧにおいて既知量だけ変位する。
【００７４】
図９の実施態様に必要なＡＷＧの構成は、自由スペクトル領域をチャネル間のスペクトル分離のちょうどＮ倍に設計設定することに基づき、Ｎは出力導波路の数である。したがって固定の入力導波路に対して各出力導波路を連続的に選択することで、ＡＷＧを通じて出力導波路のいずれによっても抽出できない入力信号のスペクトルのゾーンがないように、自由スペクトル領域全体をスキャンすることが可能である。
【００７５】
この実施形態によれば、上述のように周期的スペクトル応答を有するように設計されたＡＷＧ２×２が使用される（入力および出力ポートをそれぞれｐ＝１．２およびｑ＝１．２と表す）。二つのデジタル入力信号（Ｓ１，Ｓ２）が使用され（Ｓ１はｐ＝１に、Ｓ２はｐ＝２に）、その各々が二つの多重されたトリビュタリ信号（Ｓ１にＳ１ａおよびＳ１ｂ；Ｓ２にＳ２ａおよびＳ２ｂ）を有する。Ｓ１およびＳ２は、ともに同じ光波長λ０を有する光信号である。音響チューニングが適用されない場合、当該波長λ０はｐ＝１のＳ１をｑ＝１へ運び、ｐ＝２のＳ２をｑ＝２へ運ぶ。音響チューニングが適用されると、Ｓ１はｐ＝１からｑ＝２へ行き、Ｓ２はｐ＝２からｑ＝１へ行く。基本周波数がトリビュタリのビットレートと同期の音波励振が適用されると、Ｓ１のトリビュタリ信号の一つ（Ｓ１ａ）が光出力ポート（４）（ｑ＝１）に現れ、他方の（Ｓ１ｂ）が他方の光出力部（４）（ｑ＝２）に現れる。信号Ｓ２については、Ｓ２ａがｑ＝２に現れるが、Ｓ２ｂはｑ＝１に現れる。その理由は、この場合には音波励振により応答の複数の通過帯域の波長の変位が生じ、その結果、音響励振下ではλ０は今ではｐ＝１とｑ＝２との間およびｐ＝２とｑ＝１との間のルートであるためである。これは、上に詳述したようにチューニングを除いたＡＷＧ設計に周期性があり、音響励振により自由スペクトル領域に等しい波長変位が生じる（本実施形態ではそれはチャネル間隔と一致する）ことを前提に可能である。
【００７６】
同様に、入力Ｓ２が第二光入力ポート（３）にあるときには、トリビュタリ信号は同じように分離されて現れるが、交換された光出力ポート（４）に現れる。この場合には、出力部で混合の生じ方を特定するデジタル信号パルス（Ｓ１，Ｓ２）を含むデータを表す線に異なるパターンを使用している。また、図面（Ｓ１，Ｓ２）の下のグラフに示される励振音波の勾配に応じた各信号組の方向を示すために、先が中実または中空の矢印が使用されている。この音波のグラフにおいては、中実または中空の矢印は、勾配がこの音響励振により光出力ポート（４）の変更が生じるか生じないかをそれぞれ特定するいずれの一方であるかを示す。
【００７７】
この構成がベースビットレート１／Ｔｂで動作するＳＡＷ波と組み合わせられ、式中Ｔｂは二つのトリビュタリ信号が混合される期間であり、その結果、信号１の中の多重されたトリビュタリ信号の一つが信号２の中の別のトリビュタリ信号と交換される一時的スイッチが得られる。
【図１】
2014517935.tif 000004
【図２】
2014517935.tif 000005
【図３】
2014517935.tif 000006
【図４】
2014517935.tif 000007
【図５】
2014517935.tif 000008
【図６】
2014517935.tif 000009
【図７】
2014517935.tif 000010
【図８】
2014517935.tif 000011
【図９】
2014517935.tif 000012
【国際調査報告】
2014517935.tif 000013
2014517935.tif 000014
2014517935.tif 000015
2014517935.tif 000016