(57)【要約】  本出願の実施形態は、アドドロップフィルタ及び光学アドドロップマルチプレクサを開示し、アドドロップフィルタへの閉ループ制御を実現する。本出願の実施形態は、入力ポートと、出力ポートと、合波ポートと、分波ポートとを含む、アドドロップフィルタを提供する。合波ポートは変調器に接続される。第１の光学信号及びパイロット信号は、変調器に別個に入力される。変調器は、第２の光学信号を得るために、パイロット信号を第１の光学信号にロードし、第２の光学信号を合波ポートに伝送するように構成される。第２の光学信号は、合波ポートに入力される。第３の光学信号は、入力ポートに入力される。第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差は、自由スペクトル領域の整数倍である。出力検出器は、出力ポート及び／または分波ポートに接続される。パワー検出器は、出力ポートまたは分波ポートからの出力光学信号を得て、出力光学信号の光学パワーを検出するように構成される。
2021503621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アドドロップフィルタであって、入力ポートと、出力ポートと、合波ポートと、分波ポートと、を含み、
前記合波ポートが変調器に接続され、第１の光学信号及びパイロット信号が前記変調器に別個に入力され、前記変調器が、第２の光学信号を得るために、前記パイロット信号を前記第１の光学信号にロードし、前記第２の光学信号を前記合波ポートに伝送するように構成され、
前記第２の光学信号が前記合波ポートに入力され、第３の光学信号が前記入力ポートに入力され、前記第２の光学信号と前記第３の光学信号との間の波長差が、自由スペクトル領域の整数倍であり、
パワー検出器が、前記出力ポート及び／または前記分波ポートに接続され、前記パワー検出器が、前記出力ポートまたは前記分波ポートからの出力光学信号を得て、前記出力光学信号の光学パワーを検出するように構成された、アドドロップフィルタ。
【請求項２】
前記アドドロップフィルタがさらに、入力／出力導波路と、環状導波路と、アドドロップ導波路と、第１のマイクロヒーターと、を含み、
前記第１のマイクロヒーターが、前記環状導波路の周囲に配置され、
前記入力／出力導波路が、前記入力ポート及び前記出力ポートを含み、
前記入力／出力導波路及び前記環状導波路が、第１の結合位置において第１のカプラーを形成し、
前記環状導波路及び前記アドドロップ導波路が、第２の結合位置において第２のカプラーを形成し、
前記アドドロップ導波路が、前記合波ポート及び前記分波ポートを含む、請求項１に記載のアドドロップフィルタ。
【請求項３】
前記アドドロップフィルタがさらに光学分離器を含み、
前記入力／出力導波路が、前記光学分離器を通して前記パワー検出器に接続され、または、
前記アドドロップ導波路が、前記光学分離器を通して前記パワー検出器に接続された、請求項２に記載のアドドロップフィルタ。
【請求項４】
前記入力／出力導波路及び前記環状導波路が、第１の結合位置において第１のカプラーを形成することが、
前記入力／出力導波路及び前記環状導波路が、第１の結合位置においてチューニング可能なカプラーを形成することを含む、請求項２に記載のアドドロップフィルタ。
【請求項５】
前記アドドロップフィルタがさらに第２のマイクロヒーターを含み、前記第２のマイクロヒーターが、前記入力／出力導波路の周囲に配置され、
前記第２のマイクロヒーターが、前記チューニング可能なカプラーの結合係数を０であるように調整するように構成され、
前記入力／出力導波路がさらに、前記チューニング可能なカプラーの前記結合係数が０であるように調整される場合に、前記出力ポートを通して前記第３の光学信号を出力するように構成され、
前記第１のマイクロヒーターが、前記第１のマイクロヒーターの電流または電圧を調整することによって、前記アドドロップフィルタの共振波長を目標動作波長に設定するように構成され、
前記第２のマイクロヒーターが、前記チューニング可能なカプラーの前記結合係数を目標値に戻すように構成された、請求項４に記載のアドドロップフィルタ。
【請求項６】
前記入力／出力導波路及び前記環状導波路が、第１の結合位置において第１のカプラーを形成することが、
前記入力／出力導波路及び前記環状導波路が、前記第１の結合位置において方向性カプラーまたはマルチモード干渉カプラーを形成することを含む、請求項２に記載のアドドロップフィルタ。
【請求項７】
前記環状導波路が、互いに結合されたＮ個のカスケード環状導波路を含み、Ｎが２以上の正の整数であり、
前記第１のマイクロヒーターが、前記Ｎ個のカスケード環状導波路の周囲にそれぞれ配置されたＮ個のマイクロヒーターを含み、
前記Ｎ個のマイクロヒーターが、対応する前記マイクロヒーターの電流または電圧を非同期的に調整することによって、前記アドドロップフィルタの共振波長を目標動作波長に設定するように構成された、請求項６に記載のアドドロップフィルタ。
【請求項８】
前記第１の光学信号及び前記パイロット信号が、同じ光学信号発生器によって生成された、請求項１から７のいずれか一項に記載のアドドロップフィルタ。
【請求項９】
ビット情報が前記パイロット信号にロードされた、請求項１から７のいずれか一項に記載のアドドロップフィルタ。
【請求項１０】
光学アドドロップマルチプレクサであって、請求項１から９のいずれか一項に記載の前記アドドロップフィルタ、前記変調器及び前記パワー検出器、並びにコントローラを含み、
前記コントローラが前記変調器、前記アドドロップフィルタ及び前記パワー検出器と接続され、
前記変調器が、前記アドドロップフィルタの前記合波ポートと接続され、
前記パワー検出器が、前記アドドロップフィルタの前記出力ポート及び／または前記分波ポートと接続され、
前記コントローラが、前記変調器を使用することによって、第２の光学信号を得るために、パイロット信号を第１の光学信号にロードし、前記第２の光学信号を前記アドドロップフィルタの前記合波ポートに伝送するように構成され、
前記パワー検出器が、出力光学信号を前記アドドロップフィルタの前記出力ポートまたは前記分波ポートから得て、前記出力光学信号の光学パワーを検出するように構成された、光学アドドロップマルチプレクサ。
【請求項１１】
前記コントローラがさらに、プリセット周波数において、前記周波数に対応する光学信号の光学パワーを復調するように構成された、請求項１０に記載の光学アドドロップマルチプレクサ。
【請求項１２】
前記光学アドドロップマルチプレクサがＭ個のカスケードアドドロップフィルタを含み、Ｍが１以上の正の整数である、請求項１０に記載の光学アドドロップマルチプレクサ。
【請求項１３】
前記アドドロップフィルタがさらにマイクロヒーターを含み、
前記コントローラがさらに、前記マイクロヒーターの電流または電圧を調整するように構成され、
前記アドドロップフィルタがさらに、前記マイクロヒーターの調整された電流または電圧に基づいて、共振波長を目標動作波長に設定するように構成された、請求項１０に記載の光学アドドロップマルチプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１７年１１月１７日に中華人民共和国国家知識産権局に出願された、「アドドロップフィルタ及び光学アドドロップマルチプレクサ」と題する、中国特許出願第２０１７１１１４８１２０．６号の優先権を主張し、参照によりその全体が明細書に組み込まれている。
【０００２】
本出願は、通信技術の分野、特にアドドロップフィルタ及び光学アドドロップマルチプレクサに関する。
【背景技術】
【０００３】
アドドロップフィルタは、ファイバー高密度波長分割多重化システムの鍵となるデバイスであり、一次ファイバーリンク内の特定の波長または特定の波長の組合せの合波及び分波を実現しうる。アドドロップフィルタは、固定された動作波長、例えば誘電体フィルムに基づくフィルタを使用し、またはチューニング可能な動作波長、例えばシリコン上の液晶（ＬＣＯＳ、Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）に基づく波長選択性スイッチ（ＷＳＳ、Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｓｗｉｔｃｈ）フィルタを使用しうる。
【０００４】
集積光学系を使用することにより、チューニング可能な動作波長を有するアドドロップフィルタも実現され、より小型の構造が実現されうる。アドドロップフィルタは、様々な光学的構造、例えば、マッハ−ツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ、ＭＺ）構造、ゲーティング構造及びマイクロリング構造を使用することによって実現されうる。バターワースまたはチェビシェフなどのフィルタリングスペクトル型は、複数マイクロリングカスケード構造を使用することによって実現されうる。例としてマイクロリングフィルタを使用すると、同じ波長の信号が、光学フィルタリングのために使用されるマイクロリング構造の入力ポート及び合波ポートに同時に入力されると、２つの入力光学信号は出力ポートで互いに補完し合い、出力ポートにおける光学信号のパワーは、マイクロリングの共振波長とともに変化することができない。この場合、閉ループ制御は、マイクロリングの共振波長において実行することができず、閉ループ制御は、アドドロップフィルタにおいて実行することができない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本出願の実施形態は、アドドロップフィルタ及び光学アドドロップマルチプレクサを提供し、アドドロップフィルタに対して閉ループ制御を実現する。
【０００６】
前述の技術的課題を解決するために、本出願の実施形態は、以下の技術的解決手段を提供する。
【０００７】
第１の態様によれば、本出願の実施形態は、アドドロップフィルタを提供し、アドドロップフィルタは、入力ポートと、出力ポートと、合波ポートと、分波ポートと、を含み、合波ポートが変調器に接続され、第１の光学信号及びパイロット信号が変調器に別個に入力され、変調器が、第２の光学信号を得るために、パイロット信号を第１の光学信号にロードし、第２の光学信号を合波ポートに伝送するように構成され、第２の光学信号が合波ポートに入力され、第３の光学信号が入力ポートに入力され、第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差が、自由スペクトル領域の整数倍であり、パワー検出器が、出力ポート及び／または分波ポートに接続され、パワー検出器が、出力ポートまたは分波ポートからの出力光学信号を得て、出力光学信号の光学パワーを検出するように構成される。
【０００８】
本出願のこの実施形態において、アドドロップフィルタは、入力ポートと、出力ポートと、合波ポートと、分波ポートと、を含む。合波ポートが変調器に接続される。第１の光学信号及びパイロット信号が変調器に別個に入力される。変調器が、第２の光学信号を得るために、パイロット信号を第１の光学信号にロードし、第２の光学信号を合波ポートに伝送するように構成される。したがって、第２の光学信号が合波ポートに入力されてもよく、第３の光学信号が入力ポートに入力され、第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差が、自由スペクトル領域の整数倍である。さらに、パワー検出器が、本出願のこの実施形態において提供されるアドドロップフィルタの出力ポート及び／または分波ポートに接続される。パワー検出器が、出力ポートまたは分波ポートからの出力光学信号を得て、出力光学信号の光学パワーを検出するように構成される。本出願のこの実施形態において、第２の光学信号がアドドロップフィルタの合波ポートに入力され、第２の光学信号が、パイロット信号を第１の光学信号にロードすることによって得られ、そのため、合波ポートからの第１の光学信号が、分波ポートまたは出力ポートにおいて分離可能である。このようにして、測定される光学パワーは、入力ポートに入力される第３の光学信号によって影響を受けることなく、出力ポートまたは分波ポートにおいてロック可能である。したがって、アドドロップフィルタの波長は、リアルタイムで入射波長にロック可能であり、アドドロップフィルタに対する閉ループ制御を実現する。
【０００９】
本出願の第１の態様の可能な設計において、アドドロップフィルタがさらに、入力／出力導波路と、環状導波路と、アドドロップ導波路と、第１のマイクロヒーターと、を含む。第１のマイクロヒーターが、環状導波路の周囲に配置される。入力／出力導波路が、入力ポート及び出力ポートを含む。入力／出力導波路及び環状導波路が、第１の結合位置において第１のカプラーを形成する。環状導波路及びアドドロップ導波路が、第２の結合位置において第２のカプラーを形成する。アドドロップ導波路が、合波ポート及び分波ポートを含む。第１のマイクロヒーターが、環状導波路の周囲に配置される。入力／出力導波路が、入力ポート及び出力ポートを含む。アドドロップ導波路が、合波ポート及び分波ポートを含む。具体的には、アドドロップフィルタの４つのポートが、入力／出力導波路及びアドドロップ導波路のポートによって実現されうる。入力／出力導波路及び環状導波路が、第１の結合位置において第１のカプラーを形成し、環状導波路及びアドドロップ導波路が、第２の結合位置において第２のカプラーを形成する。この構造におけるアドドロップフィルタは、第１のマイクロヒーターの電圧または電流を調整することによって、アドドロップフィルタにおける閉ループ制御を実現しうる。
【００１０】
本出願の第１の態様の可能な設計において、アドドロップフィルタがさらに光学分離器を含む。入力／出力導波路が、光学分離器を通してパワー検出器に接続され、または、アドドロップ導波路が、光学分離器を通してパワー検出器に接続される。光学分離器は受動構成要素であり、光分離器とも呼ばれ、外部エネルギーを必要とせず、入力光が存在する場合に提供される光学分離機能を実現することができる。任意選択的に、入力／出力導波路は、光学分離器を使用することなくパワー検出器に直接接続されてもよく、アドドロップ導波路は、光学分離器を使用することなくパワー検出器に直接接続されてもよい。
【００１１】
本出願の第１の態様の可能な設計において、入力／出力導波路及び環状導波路が、第１の結合位置において第１のカプラーを形成することが、入力／出力導波路及び環状導波路が、第１の結合位置においてチューニング可能なカプラーを形成することを含む。第１のカプラーの結合係数は、第１のマイクロヒーターの電流または電圧を制御することによって調整されうる。
【００１２】
本出願の第１の態様の可能な設計において、アドドロップフィルタがさらに第２のマイクロヒーターを含む。第２のマイクロヒーターが、入力／出力導波路の周囲に配置される。第２のマイクロヒーターが、チューニング可能なカプラーの結合係数を０であるように調整するように構成される。入力／出力導波路がさらに、チューニング可能なカプラーの結合係数が０であるように調整される場合に、出力ポートを通して第３の光学信号を出力するように構成される。第１のマイクロヒーターが、第１のマイクロヒーターの電流または電圧を調整することによって、アドドロップフィルタの共振波長を目標動作波長に設定するように構成される。第２のマイクロヒーターが、チューニング可能なカプラーの結合係数を目標値に戻すように構成される。アドドロップフィルタの共振波長における調整は、第２のマイクロヒーター及び第１のマイクロヒーターを制御することによって完了され、それによってアドドロップフィルタにおける閉ループ制御を実現しうる。
【００１３】
本出願の第１の態様の可能な設計において、入力／出力導波路及び環状導波路が、第１の結合位置において第１のカプラーを形成することが、入力／出力導波路及び環状導波路が、第１の結合位置において方向性カプラーまたはマルチモード干渉カプラーを形成することを含む。
【００１４】
本出願の第１の態様の可能な設計において、環状導波路が、互いに結合されたＮ個のカスケード環状導波路を含み、Ｎが２以上の正の整数である。第１のマイクロヒーターが、Ｎ個のカスケード環状導波路の周囲にそれぞれ配置されたＮ個のマイクロヒーターを含む。Ｎ個のマイクロヒーターが、対応するマイクロヒーターの電流または電圧を非同期的に調整することによって、アドドロップフィルタの共振波長を目標動作波長に設定するように構成される。
【００１５】
本出願の第１の態様の可能な設計において、第１の光学信号及びパイロット信号が、同じ光学信号発生器によって生成される。本出願のこの実施形態において、第１の光学信号及びパイロット信号は、１つの光学信号発生器を使用することによって生成されてもよく、サービス光学信号を生成する元の光学信号発生器が使用され、パイロット信号発生器が独立に配置される必要がない。
【００１６】
本出願の第１の態様の可能な設計において、ビット情報がパイロット信号にロードされる。パイロット信号は、第１の光学信号での変調に使用されるだけでなく、２次的な変調にも使用される。ビット情報がパイロット信号にロードされる。ビット情報は、アドドロップフィルタにおける制御を実現するために使用されうる。そのため、ビット情報をパイロット信号にロードすることによって、制御シグナリングのオーバーヘッドが低減され、パイロット信号の利用性が向上されうる。
【００１７】
第２の態様によれば、本出願の実施形態はさらに、光学アドドロップマルチプレクサを提供する。光学アドドロップマルチプレクサは、第１の態様のいずれか１つに従うアドドロップフィルタ、変調器及びパワー検出器、並びにコントローラを含む。コントローラが変調器、アドドロップフィルタ及びパワー検出器と接続される。変調器が、アドドロップフィルタの合波ポートと接続される。パワー検出器が、アドドロップフィルタの出力ポート及び／または分波ポートと接続される。コントローラが、変調器を使用することによって、第２の光学信号を得るために、パイロット信号を第１の光学信号にロードし、第２の光学信号をアドドロップフィルタの合波ポートに伝送するように構成される。パワー検出器が、出力光学信号をアドドロップフィルタの出力ポートまたは分波ポートから得て、出力光学信号の光学パワーを検出するように構成される。
【００１８】
本出願の第２の態様の可能な設計において、コントローラがさらに、プリセット周波数において、周波数に対応する光学信号の光学パワーを復調するように構成される。コントローラはさらに、プリセット周波数の光学パワーを得るために光学信号を復調するように構成され、それによって光学パワー分析を実行しうる。
【００１９】
本出願の第２の態様の可能な設計において、光学アドドロップマルチプレクサがＭ個のカスケードアドドロップフィルタを含み、Ｍが１以上の正の整数である。
【００２０】
本出願の第２の態様の可能な設計において、アドドロップフィルタがさらにマイクロヒーターを含む。コントローラがさらに、マイクロヒーターの電流または電圧を調整するように構成される。アドドロップフィルタがさらに、マイクロヒーターの調整された電流または電圧に基づいて、共振波長を目標動作波長に設定するように構成される。コントローラは、マイクロヒーターの電流または電圧を調整し、アドドロップフィルタは、マイクロヒーターの調整された電流または電圧に基づいて共振波長を目標動作波長に設定し、それによって、アドドロップフィルタの波長スイッチングを実現しうる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本出願の実施形態に従うアドドロップフィルタの接続関係性の概略図である。
【図２】本出願の実施形態に従うアドドロップフィルタの合波ポートと出力ポートとの間の接続関係性の概略図である。
【図３】本出願の実施形態に従うアドドロップフィルタの合波ポートと出力ポートととの間の接続関係性の別の概略図である。
【図４】本出願の実施形態に従うアドドロップフィルタの構成の概略構造図である。
【図５】本出願の実施形態に従うアドドロップフィルタの構成の別の概略構造図である。
【図６】本出願の実施形態に従うアドドロップフィルタの構成の別の概略構造図である。
【図７】本出願の実施形態に従うアドドロップフィルタの構成の別の概略構造図である。
【図８】本出願の実施形態に従うアドドロップフィルタの構成の別の概略構造図である。
【図９】本出願の実施形態に従うアドドロップフィルタの構成の別の概略構造図である。
【図１０】本出願の実施形態に従うパイロット信号のビット情報をローディングする概略図である。
【図１１】本出願の実施形態に従う光学アドドロップマルチプレクサの構成の概略構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本出願の実施形態は、アドドロップフィルタ及び光学アドドロップマルチプレクサを提供し、アドドロップフィルタにおける閉ループ制御を実現することができる。
【００２３】
以下に、添付する図面を参照して、本出願の実施形態を説明する。
【００２４】
本出願の明細書、特許請求の範囲及び添付した図面において、「第１の」、「第２の」などの用語は、類似する物体を区別することを意図されるが、必ずしも特定の順序または順番を意味するものではない。このように使用される用語は、適切な状況において相互に変換可能であり、同じ属性を有する物体が本出願の実施形態で説明される場合に使用される単なる識別方法であることは理解されるべきである。さらに、「含む」、「包含する」との用語及びその他任意の変形は、非排他的な包含関係をカバーすることを意味し、一連のユニットを含むプロセス、方法、システム、製品またはデバイスは、必ずしもそれらのユニットに限定されるものではなく、明示的に列挙されず、またはそのようなプロセス、方法、システム、製品またはデバイスに不可避でないその他のユニットを含みうる。
【００２５】
本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタ（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ  Ｆｉｌｔｅｒ，ＡＤＦ）はまた、マイクロリングフィルタとも呼ばれうる。すなわち、光学フィルタリングに使用されるマイクロリング構造は、アドドロップフィルタ内に配置される。本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタは、入力ポート（Ｉｎｐｕｔ  Ｐｏｒｔ）、出力ポート（Ｏｕｔｐｕｔ  Ｐｏｒｔ）、合波ポート（Ａｄｄ  Ｐｏｒｔ）及び分波ポート（Ｄｒｏｐ  Ｐｏｒｔ）を含みうる。入力ポート及び合波ポートは、それぞれ光学信号を入力するように構成され、出力ポート及び分波ポートは、光学信号を出力するように構成されうる。アドドロップフィルタの出力ポートは、スルーポート（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｐｏｒｔ）とも呼ばれうる。同じ波長を有する光学信号が、入力ポート及び合波ポートに同時に入力されると、入力ポート及び合波ポートからの光学信号は、スルーポートまたは合波ポートにおいて互いに重ね合わせられる。具体的に、２つの入力光学信号が同じパワーを有する場合、出力光学信号のパワーは互いに補完し合い、スルーポートまたは分波ポートにおける光学パワーは、マイクロリングの共振波長とともに変化しない。したがって、マイクロリングの共振波長における閉ループ制御が、分波ポートまたはスルーポートにおける合計光学パワーをフィードバック量として使用することによって実行できない。本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタは、スルーポートまたは分波ポートにおける入力光学信号を分離し、測定される光学パワーは、入力ポートに入力される光学信号に影響を受けることなく、出力ポートまたは分波ポートにおいてロックされうる。したがって、アドドロップフィルタの波長は、アドドロップフィルタにおける閉ループ制御を実現するために、リアルタイムで入射波長においてロックされうる。
【００２６】
本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタは、以下に詳細に説明される。図１を参照すると、本出願の実施形態は、アドドロップフィルタ１００を提供する。アドドロップフィルタ１００は、入力ポート１０１と、出力ポート１０２と、合波ポート１０３と、分波ポート１０４と、を含む。
【００２７】
合波ポート１０３は、変調器２００に接続される。第１の光学信号及びパイロット信号は、別個に変調器２００に入力される。変調器２００は、第２の光学信号を得るためにパイロット信号を第１の光学信号にロードし、第２の光学信号を合波ポート１０３に伝送するように構成される。
【００２８】
第２の光学信号は、合波ポート１０３に入力される。第３の光学信号は、入力ポート１０１に入力される。第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差は、自由スペクトル領域の整数倍である。
【００２９】
パワー検出器（モニタリングフォトダイオード、Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ、ＭＰＤ）３００は、出力ポート１０２及び／または分波ポート１０４に接続される。パワー検出器３００は、出力ポート１０２または分波ポート１０４から出力光学信号を得て、出力光学信号の光学パワーを検出するように構成される。
【００３０】
本出願の実施形態で提供されるアドドロップフィルタ１００は、それぞれ入力ポート１０１、出力ポート１０２、合波ポート１０３及び分波ポート１０４として定義される４つのポートを有して提供される。入力ポート及び合波ポートは、光学信号を入力するようにそれぞれ構成され、出力ポート及び分波ポートは光学信号を出力するように構成されうる。本出願の実施形態において提供される合波ポートは、変調器２００に接続され、変調器２００は、光学変調器とも呼ばれうる。変調器２００は、入力ポート及び出力ポートを有して提供される。第１の光学信号及びパイロット信号は、変調器２００の入力ポートに別個に入力され、変調器２００の出力ポートはアドドロップフィルタ１００の合波ポート１０３に接続される。変調器２００は、第１の光学信号への変調を実施してもよく、第１の光学信号は、アドドロップフィルタ１００に入力されることが必要なサービス信号である。具体的に、変調器２００は、第２の光学信号を得るために、パイロット信号を第１の光学信号にロードしうる。パイロット信号は、変調器２００を使用することによって第１の光学信号にロードされ、得られる第２の光学信号は、第１の光学信号と同じ波長を有する。パイロット信号は、測定またはモニタリングのために送信される信号である。パイロット信号は通常、検出及び識別を容易にするために、単一の周波数を有する。変調器２００は、変調器２００の出力ポートを通して第２の光学信号を合波ポート１０３に伝送する。したがって、第２の光学信号は、変調器２００を使用することによって、合波ポート１０３に入力されうる。
【００３１】
アドドロップフィルタの異なるポートにおける光学信号を区別するために、入力ポート１０１に入力される光学信号は、「第３の光学信号」として定義される。第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差は、自由スペクトル領域の整数倍である。自由スペクトル領域は、アドドロップフィルタによって測定可能である光の周波数または波長の範囲である。第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差は、自由スペクトル領域の整数倍である。例えば、第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差は、０に等しい。すなわち、第２の光学信号及び第３の光学信号は、同じ波長を有しうる。別の例として、第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差は、自由スペクトル領域に等しい。すなわち、第２の光学信号は、第３の光学信号の２倍でありうる。これは本明細書の一例にすぎず、本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタを限定するために使用されるものではない。
【００３２】
従来技術において、アドドロップフィルタの合波ポートに入力される光学信号及び、アドドロップフィルタの入力ポートに入力される光学信号が同じ波長を有する場合、２つの入力信号のパワーは、２つの出力ポートにおいて互いに正確に補完し合う。スルーポートまたは分波ポートにおけるパワーは、マイクロリングの共振波長とともに変化しない。したがって、閉ループ制御は、マイクロリングの共振波長で実行できない。本出願の実施形態において、アドドロップフィルタの合波ポートに入力される第２の光学信号とアドドロップフィルタの入力ポートに入力される第３の光学信号との間の波長差は、自由スペクトル領域の整数倍である。閉ループ制御がアドドロップフィルタで実行できないという問題を解決するために、アドドロップフィルタは、変調器に接続される。変調器はパイロット信号を第１の光学信号にロードし、第１の光学信号及び、入力ポートに入力される第３の光学信号は、２つの出力ポートにおいて分離される。このように、第１の光学信号は正しく識別されるため、アドドロップフィルタにおける閉ループ制御が実現される。
【００３３】
本出願の実施形態において、パワー検出器は、アドドロップフィルタの出力ポート及び／または分波ポートに接続される。例えば、図２に示されるように、パワー検出器は出力ポート１０に接続されてもよく、またはパワー検出器は分波ポートに接続される。代替的に、図３に示されるように、出力ポート及び分波ポートはそれぞれ１つのパワー検出器に接続される。出力ポート及び分波ポートがそれぞれのパワー検出器に接続される場合、２つのパワー検出器のうち１つのみが使用される必要があることに注意すべきである。本出願の実施形態において、アドドロップフィルタは、パワー検出器に接続される。パワー検出器はまた、光学パワー検出器とも呼ばれ、出力ポートまたは分波ポートからの出力光学信号を得て出力光学信号の光学パワーを検出するように構成されうる。例えば、分波ポートがパワー検出器に接続されると、パワー検出器は、分波ポート１０４から出力された光学信号の全パワー、すなわち分波ポートにおける第２の光学信号及び第３の光学信号の全光学パワーを検出する。
【００３４】
図３において、出力ポート及び分波ポートは、１つのパワー検出器にそれぞれ接続されることに注意すべきである。図３において、２つのパワー検出器及び変調器は、コントローラに別個に接続される。コントローラは、変調器を使用することによって、第２の光学信号を得るためにパイロット信号を第１の光学信号にロードし、第２の光学信号をアドドロップフィルタの合波ポートに伝送するように構成される。また、コントローラはさらに、出力光学パワーを検出するために、２つのパワー検出器を制御するように構成される。また、コントローラはさらに、アドドロップフィルタの共振波長を調整するために、アドドロップフィルタを制御するように構成される。詳細については、以下の実施形態のコントローラの詳細な説明を参照する。
【００３５】
本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタの応用シナリオは、以下に説明される。アドドロップフィルタは、２つの平行な直線導波路と、２つの平行な直線導波路に結合された環状導波路とを含みうる。直線導波路の一方の２つのポートは、それぞれ入力ポート及び出力ポートであり、もう一方の直線導波路の２つのポートは、それぞれ合波ポート及び分波ポートである。２つの平行な直線導波路及び、２つの平行な直線導波路に結合された環状導波路が存在する。２つの直線導波路は、案内導波路またはポート導波路とも呼ばれ、方向性カプラーまたはマルチモード干渉（Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ、ＭＭＩ）カプラーを使用することによってマイクロリングに結合されうる。例えば、方向性カプラーは、エバネセント波原理に基づいて、直線導波路と環状導波路との間の結合を実現しうる。
【００３６】
本出願のいくつかの実施形態において、集積光学系を使用することによって実現されるアドドロップフィルタに関し、デバイスプロセス許容量並びに動作環境の変化、例えば動作温度及びレーザー波長ドリフトの両方が、アドドロップフィルタの実際の適用に影響を与える。本出願の実施形態はさらに、アドドロップフィルタを提供する。マイクロヒーターは、アドドロップフィルタの導波路の周りに集積される。フィルタの特定のポートの光学パワーは、光通過状態において測定される。マイクロヒーターの電圧または電流は、具体的なアルゴリズムを使用することによって閉ループで調整され、マイクロリングの局所的な温度が制御され、それによって集積光学フィルタのフィルタリングスペクトルタイプ及び動作波長に対する安定した制御を実現する。図４を参照すると、アドドロップフィルタはさらに、入力／出力導波路と、環状導波路と、アドドロップ導波路と、第１のマイクロヒーターと、を含む。
【００３７】
第１のマイクロヒーターは、環状導波路の周りに配置される。
【００３８】
入力／出力導波路は、入力ポート及び出力ポートを含む。
【００３９】
入力／出力導波路及び環状導波路は、第１の結合位置において第１のカプラーを形成する。
【００４０】
環状導波路及びアドドロップ導波路は、第２の結合位置において第２のカプラーを形成する。
【００４１】
アドドロップ導波路は、合波ポート及び分波ポートを含む。
【００４２】
第１のマイクロヒーターは、環状導波路の周りに配置される。例えば、第１のマイクロヒーターは、環状導波路と同じ面内に配置されてもよく、または第１のマイクロヒーターは、環状導波路とは異なる面内に位置してもよく、第１のマイクロヒーターは環状導波路の周囲に配置されて提供される。図４において、第１のマイクロヒーターが環状導波路とは異なる面内に位置しうることは、説明の例として使用される。入力／出力導波路及びアドドロップ導波路は、前述の実施形態において２つの直線導波路でありうる。入力／出力導波路は、入力ポート及び出力ポートを含み、アドドロップ導波路は、合波ポート及び分波ポートを含む。すなわち、アドドロップフィルタの４つのポートは、入力／出力導波路及びアドドロップ導波路のポートによって実現されうる。
【００４３】
図４に示されるように、入力／出力導波路及び環状導波路は、第１の結合位置において第１のカプラーを形成し、環状導波路及びアドドロップ導波路は、第２の結合位置において第２のカプラーを形成する。説明は、例を使用することによって以下に提供される。３つの波長の光学信号λ１、λ２及びλ３は入力ポートから入力され、１つの波長の光学信号λＡは合波ポートから入力される。λ２及びλＡは、マイクロリングの共振条件を満たし、すなわち、２×π×Ｒ×Ｎｅｆｆ＝ｍλであり、ｍは整数であり、Ｒは環状導波路の半径であり、Ｎｅｆｆは環状導波路の有効屈折率である。共振条件を満たす光学信号はマイクロリング内で強め合うように干渉し、光学信号が１つの導波路のポートから入力される場合、光学信号は別の導波路の対応するポートから出力される。入射導波路がマイクロリング共振条件を満たす場合、入力及び出力ポートの可能な組み合わせは、入力ポートから分波ポートへ、または合波ポートから出力ポートへ、である。図４に示されるように、入力ポートから入力される波長λ２を有する光学信号は、別の導波路の分波ポートから出力され、合波ポートから入力された波長λＡを有する光学信号は、出力ポートから出力される。同様に、共振条件を満たさない光学信号はマイクロリング内で弱め合うように干渉し、同じ導波路の別のポートから出力される。λ１及びλ３が共振条件を満たさない場合、λ１及びλ３は入力ポートから入力され、同じ導波路の出力ポートから直接出力される。
【００４４】
マイクロリングの共振波長のチューニングは、光学導波路の材料を製造するために使用されることは注意すべきである。例えば、誘電体材料（二酸化シリコンもしくは窒化シリコン）または半導体材料（ＩＩＩ−Ｖ材料もしくはシリコン材料）は、熱光学効果を有する。したがって、導波路の有効屈折率は、マイクロリングの局所温度を制御することによって変化され、それによってマイクロリングの共振波長を変化させうる。例えば、本出願の実施形態において、マイクロヒーターは環状導波路の上方に集積され、マイクロリングの局所温度は、マイクロヒーターの電圧または電流を制御することによって変更される。
【００４５】
本出願のいくつかの実施形態において、アドドロップフィルタはさらに、光学分離器を含む。入力／出力導波路は、光学分離器を通してパワー検出器に接続され、またはアドドロップ導波路は、光学分離器を通してパワー検出器に接続される。図４に示されるように、分波ポートが光学分離器を通してパワー検出器に接続される例は、説明のために使用されている。光学分離器は受動構成要素であり、光分離器とも呼ばれ、外部エネルギーを必要とせず、入力光が存在するように提供された光学分離機能を実現することができる。任意選択的に、本出願のいくつかの実施形態において、入力／出力導波路は、光学分離器を使用せずに、光を分離しない光学パワー検出器を直接使用してもよく、同様に、アドドロップ導波路は、光学分離器を使用せず、光を分離しない光学パワー検出器に直接接続されてもよい。光を分離しない光学パワー検出器は、光学パワー検出機能を有する構成要素及び光学導波路を直接集積し、それによって、光学分離器なしに、導波路を通過する光学信号のパワーを直接検出する。
【００４６】
本出願のいくつかの実施形態において、入力／出力導波路及び環状導波路が第１の結合位置において第１のカプラーを形成することは、入力／出力導波路及び環状導波路が第１の結合位置においてチューニング可能なカプラーを形成することを含む。
【００４７】
図５に示されるように、入力／出力導波路はさらに２つの円弧型導波路を含みうる。２つの円弧型導波路はそれぞれ、環状導波路と第１の結合位置を形成する。このとき、コントローラは、第１のマイクロヒーターの電流または電圧を制御することによって第１のカプラーの結合係数への調整を実現してもよく、そのため、第１のカプラーは、具体的にはチューニング可能なカプラーである。
【００４８】
本出願のいくつかの実施形態において、アドドロップフィルタはさらに第２のマイクロヒーターを含み、第２のマイクロヒーターは、入力／出力導波路の周囲に配置される。
【００４９】
第２のマイクロヒーターは、チューニング可能なカプラーの結合係数を０となるように調整するように構成される。
【００５０】
入力／出力導波路はさらに、チューニング可能なカプラーの結合係数が０となるように調整された場合に、出力ポート１０２を通して第３の光学信号を出力するように構成される。
【００５１】
第１のマイクロヒーターは、アドドロップフィルタの共振波長を、第１のマイクロヒーターの電流または電圧を調整することによって目標動作波長に設定するように構成される。
【００５２】
第２のマイクロヒーターは、チューニング可能なカプラーの結合係数を目標値に戻すように構成される。
【００５３】
図５に示されるように、第２のマイクロヒーターは、入力／出力導波路の周囲に配置される。例えば、第２のマイクロヒーターは、入力／出力導波路と同じ面内に配置されてもよく、または第２のマイクロヒーターは、入力／出力導波路とは異なる面内に位置してもよく、第２のマイクロヒーターが入力／出力導波路の周囲に配置されるように提供される。図５において、第２のマイクロヒーターが入力／出力導波路と同じ面内に位置しうる例が、説明のために使用される。入力／出力導波路は、入力ポート及び出力ポートを含み、アドドロップ導波路は、合波ポート及び分波ポートを含む。すなわち、アドドロップフィルタの４つのポートは、入力／出力導波路及びアドドロップ導波路のポートによって実現されうる。図５に示されるように、入力／出力導波路はさらに、２つの円弧型導波路を含みうる。２つの円弧型導波路はそれぞれ、環状導波路と、第１の結合位置を形成する。
【００５４】
アドドロップフィルタの共振波長における調整は、以下のプロセスを含みうる。まず、第２のマイクロヒーターが、チューニング可能なカプラーの結合係数を０となるように調整し、チューニング可能なカプラーの結合係数が０となるように調整されると、入力／出力導波路は、出力ポートを通して第３の光学信号を出力する。この場合、入力／出力導波路と環状導波路との間の関連性は接続解除されてもよく、入力ポートから入力される全ての波長の光学信号は、出力ポートから直接出力される。次に、第１のマイクロヒーターが、第１のマイクロヒーターの電流または電圧を調整するように制御されうる。アドドロップフィルタの共振波長は、目標動作波長に設定される。最後に、第２のマイクロヒーターが、チューニング可能なカプラーの結合係数を目標値に戻すように制御される。チューニング可能なカプラーは、「オン」及び「オフ」として定義される２つの状態を有する。「オフ」状態に対応する結合係数は０であり、「オン」状態に対応する結合係数はゼロではない目標値である。動作原理において、その値は、最後の環状導波路とアドドロップ導波路との間の結合係数に等しくなるべきである。
【００５５】
本出願のいくつかの実施形態において、入力／出力導波路及び環状導波路が第１の結合位置において第１のカプラーを形成することは、入力／出力導波路及び環状導波路が、第１の結合位置において方向性カプラーまたはマルチモード干渉カプラーを形成することを含む。
【００５６】
図４に示されるように、入力／出力導波路は直線導波路でありうる。入力／出力導波路及び環状導波路は、第１の結合位置において方向性カプラーまたはマルチモード干渉カプラーを形成する。入力／出力導波路の周囲にはマイクロヒーターは配置されず、第１のマイクロヒーターは、環状導波路の周囲に配置される。したがって、入力／出力導波路と環状導波路との間の結合係数は固定され、調整される必要がない。
【００５７】
本出願のいくつかの実施形態において、図６に示されるように、光学信号はそれぞれアドドロップフィルタの入力ポート及び合波ポートに入力される。マイクロヒーターは、アドドロップフィルタの上変調アーム導波路の周囲に配置され、アドドロップフィルタの動作波長は、マイクロヒーターの電流または電圧を調整することによって調整される。
【００５８】
図７に示されるように、アドドロップフィルタの入力ポート及び合波ポートはそれぞれ、光学信号を出力する。マイクロヒーターは、アドドロップフィルタのゲーティングの周囲に配置され、アドドロップフィルタの動作波長は、マイクロヒーターの電流または電圧を調整することによって調整される。
【００５９】
本出願のいくつかの実施形態において、環状導波路は、互いに結合されたＮ個のカスケード環状導波路を含み、Ｎは２以上の正の整数である。
【００６０】
第１のマイクロヒーターは、Ｎ個のカスケード環状導波路の周囲にそれぞれ配置されたＮ個のマイクロヒーターを含む。
【００６１】
Ｎ個のマイクロヒーターは、アドドロップフィルタの共振波長を、対応するマイクロヒーターの電流または電圧を非同期的に調整することによって目標動作波長に設定するように構成される。
【００６２】
アドドロップフィルタ内の環状導波路は、互いに結合されたＮ個のカスケード環状導波路によって形成され、Ｎ個のマイクロヒーターは、Ｎ個のカスケード環状導波路の周囲に配置される。具体的には、１つのマイクロヒーターは１つのカスケード環状導波路の周囲に配置され、１つのマイクロヒーターを調整することによって、そのマイクロヒーターに対応するカスケード環状導波路が制御可能である。したがって、Ｎ個のマイクロリング（マイクロリングの数Ｎは２以上である）の非同期チューニングを通して、アドドロップフィルタの波長のヒットレススイッチングが実現されうる。
【００６３】
本出願のいくつかの実施形態において、第１の光学信号及びパイロット信号は、同じ光学信号発生器によって生成される。具体的には、第１の光学信号及びパイロット信号は、１つの光学信号発生器を使用することによって生成されてもよく、サービス光学信号を生成する元の光学信号発生器が使用され、パイロット信号発生器は独立に配置される必要がない。
【００６４】
本出願のいくつかの実施形態において、ビット情報がパイロット信号にロードされる。具体的には、パイロット信号は第１の光学信号での変調のために使用されるだけでなく、２次変調のためにも使用される。ビット情報がパイロット信号にロードされる。ビット情報は、アドドロップフィルタを通過するサービス信号に対する監視を実現するために使用されうる。したがって、パイロット信号にビット情報をロードすることによって、制御シグナリングのオーバーヘッドが低減され、パイロット信号の利用性が改善されうる。
【００６５】
本出願の前述の実施形態の例から、アドドロップフィルタが入力ポート、出力ポート、合波ポート及び分波ポートを含むことがわかる。合波ポートは変調器に接続される。第１の光学信号及びパイロット信号は、変調器に別個に入力される。変調は、第２の光学信号を得るためにパイロット信号を第１の光学信号にロードし、第２の光学信号を合波ポートに伝送するように構成される。したがって、第２の光学信号は合波ポートに入力されてもよく、第３の光学信号は入力ポートに入力され、第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差は、自由スペクトル領域の整数倍である。さらに、パワー検出器は、本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタの出力ポート及び／または分波ポートに接続される。パワー検出器は、出力ポートまたは分波ポートから出力光学信号を得て、出力光学信号の光学パワーを検出するように構成される。本出願の実施形態において、第２の光学信号は、アドドロップフィルタの合波ポートに入力され、第２の光学信号は、第１の光学信号にパイロット信号をロードすることによって得られ、合波ポートからの第１の光学信号は、分波ポートまたは出力ポートにおいて分離可能である。このようにして、測定される光学パワーは、出力ポートまたは分波ポートにおいて、入力ポートに入力される第３の光学信号に影響を与えられることなくロック可能である。したがって、アドドロップフィルタの波長は、リアルタイムで入射波長において、アドドロップフィルタに閉ループ制御を実現するためにロック可能である。
【００６６】
本出願の実施形態の前述の解決手段のよりよい理解及び実施のために、具体的な説明が、例として対応する用途シナリオを使用することによって以下に提供される。
【００６７】
本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタにおいて、同じ波長の信号が入力ポート及び合波ポートに同期して入力されると、入力ポート及び合波ポートからの信号は、出力ポートまたは分波ポートにおいて互いに重ね合わせられる。同じパワーを有する場合、２つの入力信号は、２つの出力ポートにおいて互いに正確に補完し合い、出力ポートまたは分波ポートにおけるパワーは、マイクロリングの共振波長とともに変化しない。したがって、マイクロリングの共振波長における閉ループ制御は、分波ポートまたは出力ポートの全光学パワーをフィードバック量として使用することによって実施することができない。
【００６８】
本出願の実施形態において、パイロット信号は、合波ポートにおいて入力信号に導入され、合波ポートからの信号は分波ポートまたは出力ポートにおいて分離可能である。このようにして、測定される光学パワーは、入力ポート信号によって影響を受けない場合があり、測定される光学パワーが出力ポートにおいてロックされる場合に最大値に到達し、検出される光学信号が分波ポートにおいてロックされる場合に最小値に到達する。したがって、アドドロップフィルタの波長は、リアルタイムで入射波長においてロック可能である。
【００６９】
図９に示されるように、本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタは、入力／出力導波路と、互いに結合されたカスケード環状導波路と、アドドロップ導波路と、合波ポートに接続された変調器と、分波ポート／出力ポートに位置する光学パワー検出器と、を含む。チューニング可能なカプラーは、入力／出力導波路と環状導波路との間に形成される。図９において、環状導波路が具体的に３つのカスケード環状導波路である例が使用される。１つのマイクロヒーターは、各カスケード環状導波路の周囲に配置され、マイクロヒーターは、それぞれマイクロヒーターＲ１、Ｒ２及びＲ３である。マイクロヒーターＲ０は、入力／出力導波路の周囲に配置される。
【００７０】
本出願の実施形態において、合波ポートのサービス信号及びパイロット信号は、アドドロップフィルタにおけるスペクトル整形及び波長制御を実現するために使用されうる。例えば、スペクトル整形に関して、分波ポートまたは出力ポートの信号はフィードバック量として使用され、フィルタのスペクトル整形は、３つの独立したマイクロヒーターの制御を通して最大値または最小値に関する探索によって実現される。
【００７１】
動作波長のヒットレス（Ｈｉｔｌｅｓｓ）スイッチングは、４つの段階に分割される。
ステップ１０。入力／出力導波路とマイクロリングとの間の結合係数は、０であるように調整される（初期値がｋ０であり、０＜ｋ０＜１である）。この場合、入力／出力導波路とマイクロリングフィルタとの間の関連性が接続解除され、入力ポートから入力される全ての波長の光学信号が、出力から直接出力される。
ステップ１１。アドドロップフィルタの共振波長を開ループ方式でプリセット動作波長に近くなるように設定する。例えば、共振波長は、波長スイッチングテーブルを照会することによって調整されうる。
ステップ１２。入力／出力導波路とマイクロリングとの間の結合係数を元に戻す。例えば、結合係数はｋ０であり、０＜ｋ０＜１である。
ステップ１３。光学パワー検出器を使用することによって分波ポートまたは出力ポートにおける光学信号のパワーを試験し、得られた電気信号からパイロット信号を復調して、アップロード光学信号の光学パワーを分離し、最大値または最小値アルゴリズムを使用することによって、リアルタイムでマイクロリングの動作波長に対する精密な制御を実行する。
【００７２】
初期状態は、アドドロップフィルタが現在の波長で通常通り働くことである。
【００７３】
以下の例を使用することにより、以下に説明を提供する。入力／出力導波路が第１の環状導波路から接続解除される。接続解除は物理的な接続解除ではなく、光学的な接続解除である。マイクロヒーターＲ１、マイクロヒーターＲ２及びマイクロヒーターＲ３の電圧は、目標波長に対応する電圧に設定される。マイクロヒーターの電圧が回復され、精密な波長ロッキングが実行される。
【００７４】
制御ステップは上述のとおりである。合波ポートに位置する前述の変調器は、パイロット信号を合波ポートの光学信号にロードするように構成される。
【００７５】
図１０に示されるように、本出願の実施形態におけるアドドロップマイクロリング共振器は、入力／出力導波路と、互いに結合されたカスケード環状導波路と、アドドロップ導波路と、合波ポートに接続された変調器と、分波ポート（または出力ポート）に位置するパワー検出器と、を含む。構造は、２つの波長ロッキング解決手段、すなわち最大値ロッキング解決手段（パワー検出器が出力ポートに位置する）及び最小値ロッキング解決手段（パワー検出器が分波ポートに位置する）を可能にする。最大値ロッキングを例として使用することで、波長のヒットレス波長スイッチングプロセスを以下に説明する。
【００７６】
ステップ２０。合波ポートにおいて、パイロット信号を搬送するサービスを入力する。
【００７７】
ステップ２１。合波ポートからの光学信号のパワーを測定するために、光学パワーを検出し、出力ポートにおいてパイロット信号を復調する。
【００７８】
ステップ２２。マイクロリングのマイクロヒーターの駆動電圧または電流を、リアルタイムで、合波ポートからの光学パワーをフィードバック量として使用することにより、座標変換アルゴリズムなどのアルゴリズムを使用して設定し、マイクロヒーターの共振波長を現在の動作波長にロックする。
【００７９】
ステップ２３。別の波長の信号を合波ポートに入力する。
【００８０】
ステップ２４。３つのマイクロヒーターの電圧を、新しい目標動作波長に非同期的に設定し、前述のロッキングプロセスを繰り返す。
【００８１】
本出願の実施形態において、アドドロップフィルタに関し、入力／出力導波路が第１の環状導波路に結合される位置において、チューニング可能な結合係数を有するチューニング可能なカプラーよりもむしろ、固定された結合係数を有する方向性カプラーが存在する。前述の実施形態におけるヒットレス波長スイッチングは、入力／出力導波路と第１の環状導波路との間の結合係数を、チューニング可能なカプラーを使用することによって０となるように調整し、次いでマイクロリング部分の全ての共振波長をチューニングし、その後、チューニング可能なカプラーをリカバーすることによって実現される。この実施形態において、ヒットレス波長スイッチングは、Ｎ個のマイクロリングを非同期的にチューニングすることによって実現され、マイクロリングの数Ｎは２以上である。
【００８２】
前述の２つの実施形態において、パイロット信号は合波ポートの変調器を使用することによってサービス信号にロードされ、パイロット信号は、アドドロップフィルタの別のノード、例えばサービス信号が生成される基板において代替的に追加されうる。パイロット信号の使用は、マイクロリングの順序に限定されず、チューニング可能なカプラーが存在するか否かに限定されず、パイロット信号が独立した変調器を使用することによって生成されるか否かに限定されない。例えば、マイクロリングの順序が３から４に増やされた場合、図９に示された実施形態における制御手順は変化しないが、１つのマイクロヒーターの電圧は、閉ループ制御ループにおける制御量に追加される。図１０に示された実施形態に関し、動作波長のヒットレススイッチングの間、第１のマイクロヒーターループ及びその他のマイクロヒータは、依然として目標波長に非同期的に調整される必要があり、１つのマイクロヒーターの電圧のみが、制御量に追加される。
【００８３】
本出願のいくつかの実施形態において、アドドロップフィルタに基づく光学アドドロップマルチプレクサがさらに提供される。光学アドドロップマルチプレクサは、複数のカスケードアドドロップフィルタを含み、各アドドロップフィルタは、異なる周波数のパイロット信号を使用し、それによって相互干渉を防止しうる。閉ループ制御を必要とするアドドロップフィルタに関し、本出願の実施形態において提供される閉ループ方式で制御されるアドドロップフィルタは、アドドロップフィルタのカスケード特性に影響を与えない。
【００８４】
本出願のいくつかの実施形態において、パイロット信号は、合波ポートの第１の光学信号に導入される。パイロット信号は、第１の光学信号のパワーを試験するために使用することができるだけでなく、パイロット信号における２次的な変調も可能にし、ネットワーク管理信号を伝送するためのビット情報をロードする。
【００８５】
アドドロップフィルタの入力ポート及び合波ポートの両方において入力が存在する場合、本出願の実施形態は、動作波長を制御する問題を解決する。光学信号が高密度波長分割多重化（Ｄｅｎｓｅ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，ＤＷＤＭ）信号である場合、２つの相補的な対称チャネルが、合波ポートからの光学信号を使用することによって同期的にロックされる。アドドロップフィルタのヒットレススイッチングは、アドドロップフィルタの動作波長の、現在の波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ＿ｅｘｉｓｔｉｎｇ）から目標波長（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ＿ｔａｒｇｅｔ）へのスイッチングのプロセスにおいて、アドドロップフィルタの入力ポートから入力される他の波長が、アドドロップフィルタの出力ポートからの出力に影響を与えないものでありうることである。さらに、波長ロッキングプロセスは時間を必要とするが、ロッキングの目的は、目標波長におけるアドドロップフィルタの動作波長を正確に制御することであることは注意すべきである。マイクロヒーターの開ループ制御が完了した後、マイクロヒーターの電圧または電流が、目標波長に対応する値に調整され、アドドロップフィルタのフィルタリングスペクトルは、もはや他の波長に影響を及ぼさない。
【００８６】
本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタによれば、アドドロップフィルタの動作周波数は、合波ポートから入力される光学信号を使用することによってロックされ、パイロット信号はアップロード光学信号に導入され、アップロード光学信号の光学パワーは、ダウンロード光学信号によって影響されることなく、検出点において得られうる。本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタは、ヒットレス波長スイッチングをサポートする。パイロット信号が入力ポートにおいて信号にロードされる必要はなく、または、パイロット信号は入力ポートにおいて信号に含まれさえし、パイロット信号は直接破棄されてもよく、アドドロップフィルタのカスケード使用は影響されない。アドドロップフィルタにおける光学信号は、パイロット信号を使用することによって区別され、アドドロップフィルタの動作波長における閉ループ制御を実現し、それによって、デバイスのカスケーディングに影響を与えることなくヒットレス波長スイッチングを可能にする。
【００８７】
図１１に示されるように、本出願の実施形態はさらに、光学アドドロップマルチプレクサ１０００を提供する。光学アドドロップマルチプレクサ１０００は、前述の実施形態で提供されるアドドロップフィルタ１００、変調器２００及びパワー検出器３００、並びにコントローラ４００を含む。
【００８８】
コントローラ４００は、変調器２００、アドドロップフィルタ１００及びパワー検出器３００に接続される。
【００８９】
変調器２００は、アドドロップフィルタ１００の合波ポートに接続される。
【００９０】
パワー検出器３００は、アドドロップフィルタ１００の出力ポート及び／または分波ポートに接続される。
【００９１】
コントローラ４００は、変調器２００を使用することによって、第２の光学信号を得るためにパイロット信号を第１の光学信号にロードし、第２の光学信号をアドドロップフィルタの合波ポートに伝送するように構成される。
【００９２】
パワー検出器３００は、アドドロップフィルタの出力ポートまたは分波ポートから出力光学信号を得て、出力光学信号の光学パワーを検出するように構成される。
【００９３】
光学アドドロップマルチプレクサ１０００は、具体的にはチューニング可能な光学アドドロップマルチプレクサ（Ｔｕｎａｂｌｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ，Ｔ−ＯＡＤＭ）でありうる。アドドロップフィルタ１００、変調器２００及びパワー検出器３００の説明については、前述の実施形態における説明を参照されたい。本出願のこの実施形態で提供されるコントローラ４００は、変調器２００を使用することによって、第２の光学信号を得るためにパイロット信号を第１の光学信号にロードし、第２の光学信号をアドドロップフィルタの合波ポートに伝送するように構成される。
【００９４】
本出願のいくつかの実施形態において、コントローラ４００はさらに、プリセット周波数において、周波数に対応する光学信号の光学パワーを復調するように構成される。コントローラ４００はさらに、プリセット周波数の光学パワーを得るために光学信号を復調するように構成され、それによって光学パワー分析を実行しうる。
【００９５】
本出願のいくつかの実施形態において、光学アドドロップマルチプレクサは、Ｍ個のカスケードアドドロップフィルタを含む。Ｍの値は、応用例のシナリオに依存する。例えば、Ｍは１以上の正の整数である。
【００９６】
本出願のいくつかの実施形態において、アドドロップフィルタはさらに、マイクロヒーターを含む。
【００９７】
コントローラはさらに、マイクロヒーターの電流または電圧を調整するように構成される。
【００９８】
アドドロップフィルタはさらに、マイクロヒーターの調整された電流または電圧に基づいて、共振波長を目標動作波長に設定するように構成される。
【００９９】
アドドロップフィルタはさらに、マイクロヒーターを含む。図４、図５、図６、図７、図９及び図１０に示されるように、マイクロヒーターは、アドドロップフィルタ内の導波路の周囲に配置されうる。この場合、アドドロップフィルタはコントローラに接続され、コントローラはマイクロヒーターの電流または電圧を調整しうる。したがって、アドドロップフィルタは、マイクロヒーターの調整された電流または電圧に基づき、共振波長を目標動作波長に設定し、それによってアドドロップフィルタの波長スイッチングを実現しうる。
【０１００】
本出願の前述の実施形態の例から、光学アドドロップマルチプレクサはアドドロップフィルタを含み、アドドロップフィルタは、入力ポートと、出力ポートと、合波ポートと、分波ポートと、を含むことが分かる。合波ポートは変調器に接続される。第１の光学信号及びパイロット信号は、変調器に別個に入力される。変調器は、第２の光学信号を得るために、パイロット信号を第１の光学信号にロードし、第２の光学信号を合波ポートに伝送するように構成される。したがって、第２の光学信号は合波ポートに入力されてもよく、第３の光学信号は入力ポートに入力され、第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差は、自由スペクトル領域の整数倍である。さらに、パワー検出器は、本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタの出力ポート及び／または分波ポートに接続される。パワー検出器は、出力光学信号を出力ポートまたは分波ポートから得て、出力光学信号の光学パワーを検出するように構成される。本出願の実施形態において、第２の光学信号はアドドロップフィルタの合波ポートに入力され、第２の光学信号は第１の光学信号のパイロット信号をロードすることによって得られ、したがって、合波ポートからの第１の光学信号は、分波ポートまたは出力ポートにおいて分離されうる。このようにして、測定される光学パワーは、入力ポートに入力される第３の光学信号によって影響を受けることなく、出力ポートまたは分波ポートにおいてロックされうる。したがって、アドドロップフィルタの波長は、リアルタイムで入射波長にロック可能であり、アドドロップフィルタの閉ループ制御を実現する。
【０１０１】
さらに、説明された装置の実施形態は、単なる例であることは注意すべきである。別個の部品として説明されたユニットは、物理的に分離されてもされていなくてもよく、ユニットとして表示される部品は、物理的なユニットであってもなくてもよく、１つの位置に位置してもよく、または複数のユニットに分布されてもよい。いくつかの、または全てのモジュールは、実施形態の解決手段の目的を達成するための実際の必要性に従って選択されうる。さらに、本出願によって提供される装置の実施形態の添付図面において、モジュール間の接続関係は、モジュールが互いに通信接続を有することを示し、これは、具体的には１つまたは複数の通信ケーブルまたは信号ケーブルとして実現されうる。当業者であれば、創造的な努力を必要とすることなく、本発明の実施形態を理解し、実現するであろう。
【符号の説明】
【０１０２】
１００  アドドロップフィルタ
１０１  入力ポート
１０２  出力ポート
１０３  合波ポート
１０４  分波ポート
２００  変調器
３００  パワー検出器
４００  コントローラ
【図１】
2021503621.tif 000003
【図２】
2021503621.tif 000004
【図３】
2021503621.tif 000005
【図４】
2021503621.tif 000006
【図５】
2021503621.tif 000007
【図６】
2021503621.tif 000008
【図７】
2021503621.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年6月25日(2020.6.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
集積光学系を使用することにより、チューニング可能な動作波長を有するアドドロップフィルタも実現され、より小型の構造が実現されうる。アドドロップフィルタは、様々な光学的構造、例えば、マッハ−ツェンダー（Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ、ＭＺ）構造、ゲーティング構造及びマイクロリング構造を使用することによって実現されうる。フィルタリングスペクトルのバターワースまたはチェビシェフ型は、複数マイクロリングカスケード構造を使用することによって実現されうる。例としてマイクロリングフィルタを使用すると、同じ波長の信号が、光学フィルタリングのために使用されるマイクロリング構造の入力ポート及び合波ポートに同時に入力されると、２つの入力光学信号は出力ポートで互いに補完し合い、出力ポートにおける光学信号のパワーは、マイクロリングの共振波長とともに変化することができない。この場合、閉ループ制御は、マイクロリングの共振波長において実行することができず、閉ループ制御は、アドドロップフィルタにおいて実行することができない。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
パワー検出器３００は、出力ポート１０２及び／または分波ポート１０４に接続される。パワー検出器３００は、出力ポート１０２または分波ポート１０４から出力光学信号を得て、出力光学信号の光学パワーを検出するように構成される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
アドドロップフィルタの異なるポートにおける光学信号を区別するために、入力ポート１０１に入力される光学信号は、「第３の光学信号」として定義される。第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差は、自由スペクトル領域の整数倍である。自由スペクトル領域は、アドドロップフィルタによって測定可能である光の周波数または波長の範囲である。第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差は、自由スペクトル領域の整数倍である。例えば、第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差は、０に等しい。すなわち、第２の光学信号及び第３の光学信号は、同じ波長を有しうる。別の例として、第２の光学信号と第３の光学信号との間の波長差は、自由スペクトル領域に等しい。これは本明細書の一例にすぎず、本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタを限定するために使用されるものではない。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
本出願の実施形態において提供されるアドドロップフィルタの応用シナリオは、以下に説明される。アドドロップフィルタは、２つの平行な直線導波路と、２つの平行な直線導波路に結合された環状導波路とを含みうる。直線導波路の一方の２つのポートは、それぞれ入力ポート及び出力ポートであり、もう一方の直線導波路の２つのポートは、それぞれ合波ポート及び分波ポートである。２つの直線導波路は、案内導波路またはポート導波路とも呼ばれ、方向性カプラーまたはマルチモード干渉（Ｍｕｌｔｉｍｏｄｅ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ、ＭＭＩ）カプラーを使用することによってマイクロリングに結合されうる。例えば、方向性カプラーは、エバネセント波原理に基づいて、直線導波路と環状導波路との間の結合を実現しうる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
動作波長のヒットレス（Ｈｉｔｌｅｓｓ）スイッチングは、４つの段階に分割される。
ステップ１０。入力／出力導波路とマイクロリングとの間の結合係数は、０であるように調整される（初期値がｋ０であり、０＜ｋ０＜１である）。この場合、入力／出力導波路とマイクロリングフィルタとの間の関連性が接続解除され、入力ポートから入力される全ての波長の光学信号が、出力ポートから直接出力される。
ステップ１１。アドドロップフィルタの共振波長を開ループ方式でプリセット動作波長に近くなるように設定する。例えば、共振波長は、波長スイッチングテーブルを照会することによって調整されうる。
ステップ１２。入力／出力導波路とマイクロリングとの間の結合係数を元に戻す。例えば、結合係数はｋ０であり、０＜ｋ０＜１である。
ステップ１３。光学パワー検出器を使用することによって分波ポートまたは出力ポートにおける光学信号のパワーを試験し、得られた電気信号からパイロット信号を復調して、アップロード光学信号の光学パワーを分離し、最大値または最小値アルゴリズムを使用することによって、リアルタイムでマイクロリングの動作波長に対する精密な制御を実行する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
前述の２つの実施形態において、パイロット信号は合波ポートの変調器を使用することによってサービス信号にロードされ、パイロット信号は、アドドロップフィルタの別のノード、例えばサービス信号が生成される基板において代替的に追加されうる。パイロット信号の使用は、マイクロリングの順序に限定されず、チューニング可能なカプラーが存在するか否かに限定されず、パイロット信号が独立した変調器を使用することによって生成されるか否かに限定されない。例えば、マイクロリングの順序が３から４に増やされた場合、図９に示された実施形態における制御手順は変化しないが、１つのマイクロヒーターの電圧は、閉ループ制御ループにおける制御量に追加される。図１０に示された実施形態に関し、動作波長のヒットレススイッチングの間、第１のマイクロヒーター及びその他のマイクロヒータは、依然として目標波長に非同期的に調整される必要があり、１つのマイクロヒーターの電圧のみが、制御量に追加される。
【国際調査報告】
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