(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号を伝達する選択された長さを有するファイバであり、所定の選択された波長を有する複数の反射光信号を反射し返すように、予め決められた屈折率の周期を有するブラッグ格子を含むファイバと、
前記ファイバの長さを変化させることによって前記予め決められた屈折率の周期を変化させる、前記ファイバに連結されたアクチュエータであり、六角形構成に前記ファイバの周りに配置された６個の形状記憶合金（ＳＭＡ）部材と前記ファイバの長さの対応する変化を発生するように前記ＳＭＡ部材の長さを変化させる手段を有するアクチュエータと、
前記複数の反射光信号に関連するパラメータを監視することによって前記アクチュエータを制御する閉ループコントローラと
からなることを特徴とする同調可能な光フィルタ。
【請求項２】
前記ＳＭＡ部材の長さを変化させる手段は、
制御された量の熱を前記ＳＭＡ部材に供給する加熱装置からなることを特徴とする、請求項１に記載の同調可能な光フィルタ。
【請求項３】
各ＳＭＡ部材は、
前記ファイバの長さと実質的に同じ長さを有することを特徴とする、請求項２に記載の同調可能な光フィルタ。
【請求項４】
前記ＳＭＡ部材の各々は、前記ファイバに接合されていることを特徴とする、請求項３に記載の同調可能な光フィルタ。
【請求項５】
前記六角形構成は管の中にパックされていることを特徴とする、請求項３に記載の同調可能な光フィルタ。
【請求項６】
前記ファイバは、３インチから３６インチまでの長さであって、シングルモードのファイバからなることを特徴とする、請求項３に記載の同調可能な光フィルタ。
【請求項７】
前記ファイバは、マルチモードファイバからなることを特徴とする、請求項３に記載の同調可能な光フィルタ。
【請求項８】
前記ＳＭＡ部材の長さを変化させる手段は、制御された量の電流を前記ＳＭＡ部材に供給する電流源を有することを特徴とする、請求項１に記載の同調可能な光フィルタ。
【請求項９】
前記ＳＭＡ部材の各々は、前記ファイバの長さと実質的に同じ長さを有することを特徴とする、請求項８に記載の同調可能な光フィルタ。
【請求項１０】
前記ＳＭＡ部材の各々は、前記ファイバに接合されていることを特徴とする、請求項９に記載の同調可能な光フィルタ。
【請求項１１】
前記六角形構成は管の中にパックされていることを特徴とする、請求項９に記載の同調可能な光フィルタ。
【請求項１２】
前記ファイバは、３インチから３６インチまでの長さであって、シングルモードファイバからなることを特徴とする、請求項９に記載の同調可能な光フィルタ。
【請求項１３】
前記ファイバは、マルチモードファイバからなることを特徴とする、請求項９に記載の同調可能な光フィルタ。
【請求項１４】
光信号を伝達する、選択された長さおよび選択された直径を有するファイバであり、所定の選択された波長を有する複数の反射光信号を反射し返すように予め決められたピッチを有するブラッグ格子を含むファイバと、
各々の形状記憶合金（ＳＭＡ）部材が前記ファイバの長さおよび直径と実質的に同じ長さおよび直径を有し、長手方向構成に前記ファイバの周りに配置され端部が前記ファイバの端部に接合されている前記複数の形状記憶合金（ＳＭＡ）部材と、
前記ＳＭＡ部材の長さを変化させ、前記複数の反射光信号が異なる波長に同調するように前記ブラッグ格子のピッチに変化を発生させる、前記ファイバの長さの対応する変化を発生させるように、制御された量の電流を前記ＳＭＡ部材に供給する電流源と
からなることを特徴とする、可変同調範囲を有する光フィルタ。
【請求項１５】
前記複数のＳＭＡ部材は前記ファイバの周りに六角形パックに配置された６個のＳＭＡ部材からなることを特徴とする、請求項１４に記載の可変同調範囲を有する光フィルタ。
【請求項１６】
同調可能な光フィルタを製造する方法であって、
選択された長さおよび選択された直径のファイバブラッグ格子部材を用意するステップと、
複数の形状記憶合金（ＳＭＡ）部材が前記ファイバブラッグ格子部材の長さ方向に沿って長手方向に配置され端部が前記ファイバブラッグ格子部材の端部に接合されるように、各々のＳＭＡ部材が前記ファイバブラッグ格子部材の長さおよび直径と実質的に同じ長さおよび直径を有する前記複数の形状記憶合金（ＳＭＡ）部材を前記ファイバブラッグ格子部材に接合するステップと、
前記複数のＳＭＡ部材に電流源を連結するステップとからなり、
前記電流源は、制御された量の電流を前記ＳＭＡ部材に印加して前記ＳＭＡ部材の長さを変化させ対応する変化を前記ファイバブラッグ格子部材の長さに発生させるように、前記ファイバブラッグ格子部材によって供給される出力を有する閉ループ制御構成になっていることを特徴とする方法。
【請求項１７】
前記複数のＳＭＡ部材は、各々が前記ファイバブラッグ格子部材を六角形パック構成に取り囲む６個のＳＭＡ部材からなることを特徴とする、請求項１６に記載の同調可能な光フィルタを製造する方法。
【請求項１８】
ファイバブラッグ格子部材を供給する前記ステップは更に、
前記選択された長さおよび直径のシングルモードファイバをコヒーレントな紫外線に露出するステップと、
前記シングルモードファイバの長さに沿って周期的なピッチを有する干渉パターンを生成するステップと、
前記シングルモードファイバの長さに沿った前記干渉パターンの前記周期的ピッチに空間的に対応する周期的変化を、前記シングルモードファイバの屈折率に発生させるステップとからなることを特徴とする、請求項１７に記載の同調可能な光フィルタを製造する方法。
【請求項１９】
同調可能な光フィルタを製造する方法であって、
選択された長さおよび選択された直径のファイバブラッグ格子部材を用意するステップと、
複数の形状記憶合金（ＳＭＡ）部材が前記ファイバブラッグ格子部材の長さ方向に沿って長手方向に配置され前記ＳＭＡ部材の端部が前記ファイバブラッグ格子部材の端部に接合されるように、各々のＳＭＡ部材が前記ファイバブラッグ格子部材の長さおよび直径と実質的に同じ長さおよび直径を有する前記複数の形状記憶合金（ＳＭＡ）部材を前記ファイバブラッグ格子部材に接合するステップと、
前記複数のＳＭＡ部材に熱源を熱的に連結するステップとからなり、
前記熱源は、制御された量の熱を前記ＳＭＡ部材に印加して前記ＳＭＡ部材の長さを変化させ対応する変化を前記ファイバブラッグ格子部材の長さに発生させるように、前記ファイバブラッグ格子部材によって供給される出力を有する閉ループ制御構成になっていることを特徴とする方法。
【請求項２０】
前記複数のＳＭＡ部材は、各々が前記ファイバブラッグ格子部材を六角パック構成に取り囲む６個のＳＭＡ部材からなることを特徴とする、請求項１９に記載の同調可能な光フィルタを製造する方法。
【請求項２１】
前記ファイバブラッグ格子部材を与えるステップは更に、
前記選択された長さおよび直径のシングルモードファイバをコヒーレントな紫外線に露出するステップと、
前記シングルモードファイバの長さに沿って周期的なピッチを有する干渉パターンを生成するステップと、
前記シングルモードファイバの長さに沿った前記干渉パターンの前記周期的ピッチに空間的に対応する周期的変化を、前記シングルモードファイバの屈折率に発生させるステップとからなることを特徴とする、請求項２０に記載の同調可能な光フィルタを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ネットワークの素子に関し、特に、広い同調範囲を有するファイバブラッグ格子フィルタ（ＦＢＧＦ）と、形状記憶合金を使って同フィルタを製造する方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ネットワークが帯域幅需要の増大と既存のファイバ工場でのファイバ供給の可能性の減少とに直面するにつれて、ネットワーク提供業者は、光ネットワークという新しいネットワークテクノロジーに移行しつつある。光ネットワークは、光学技術と光学コンポーネントと光エレクトロニクス技術と光エレクトロニクスコンポーネントとからなる大容量通信ネットワークであって、波長レベルでの信号のルーティング、グルーミング、復元に加えて波長ベースのサービスを提供する。もっぱらトランスポートネットワークの光ドメインで動作するいわゆるオプティカルレイヤの出現に基づくこれらのネットワークは、非常な大容量（最大で数テラビット／秒（Ｔｂｐｓ））をサポートできるだけでなく、インターネット、対話型ビデオオンデマンド、マルチメディア、高度のディジタルサービスといった帯域幅集約型のアプリケーションを低コストで提供できる。
【０００３】
光ネットワークの展開の成功に必要な幾つかのキーとなるテクノロジーについては、特に重要なものが二つある。すなわち高密度波長分割多重化（ＤＷＤＭ）とエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）である。ＤＷＤＭは、オプティカルレイヤ上でビットレートとフォーマットに無関係に種々のペイロードの伝送を容易にするための決定的なコンポーネントとして出現した光ファイバ伝送技術である。ＤＷＤＭは、先ず初めに、指定された周波数帯域内の所定の波長（すなわちサブナノメートルスペーシングによって分離されたチャネル）に到来光信号を割り当て、得られた信号を単一ファイバ上で多重化することによって、埋め込まれたファイバの容量を増加させる。到来信号はオプティカルレイヤで終端されることはないので、インタフェースは、ビットレートやフォーマットとは独立であって、サービス／ネットワークのプロバイダがＤＷＤＭ技術をネットワーク内の既存の装置と統合することを可能にしている。
【０００４】
ＤＷＤＭを使って多数の光信号を結合することによって、これらの信号は、１グループとして増幅され、単一ファイバ上で搬送されて費用効果に優れた仕方で容量を増加させることができる。搬送される各信号は、異なる速度（例えばＯｐｔｉｃａｌ  Ｃａｒｒｉｅｒ（ＯＣ）−３、ＯＣ−１２、ＯＣ−４８等）と、異なるフォーマット（例えばＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＳＯＮＥＴ：同期式光ネットワーク）とその同類のＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｈｉｅｒａｒｃｈｙ（ＳＤＨ：同期式ディジタル階層）、Ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｄｅ（ＡＴＭ：非同期転送モード）、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＩＰ：インターネットプロトコル）データ等）とで搬送可能である。
【０００５】
ＤＷＤＭ技術の現状の進展は、サブナノメートルスペーシングを使用して１ファイバ上で多数の波長を多重化することを可能にしている。例えば約１５５０ｎｍで動作する多重化された光信号では、最大３２個までのチャネルすなわちキャリアが１００ＧＨｚ間隔（０．８ｎｍに等しい）でスペーシングできる。これに対して、標準化された「粗い」波長分離としては、両者とも約１５５０ｎｍである、２００ＧＨｚスペーシング（１．６ｎｍ）と４００ＧＨｚスペーシング（３．２ｎｍ）とがある。
【０００６】
特定の周波数スペクトルの帯域で動作し、光波信号を増幅してこれらの信号を電気信号に変換せずに信号の到達距離を拡張する光増幅器の分野でも幾つかの進展が起こっている。多重化された信号の個々の波長を光学的に増幅するために、光増幅器は、ＤＷＤＭ信号の帯域幅全範囲に亘って広がる利得帯域を持つことが必要である。例えば１５５０ｎｍ帯域を中心として０．８ｎｍのスペーシングを有する３２個のチャネルに関しては、信号帯域幅は約２６ｎｍであり、またしたがって光増幅器のスペクトル利得プロファイルは、少なくともこの範囲をカバーすべきである。約３０〜約５０ｎｍの利得プロファイルを有するＥＤＦＡといった進歩した光増幅器は、ＤＷＤＭ伝送技術を使った光ネットワークで現在使用されつつある。
【０００７】
本技術に精通した人々であれば、光ネットワークにおけるＤＷＤＭ技術とＥＤＦＡといった最新技術の利点を十分に実現するためには、多重化された光信号内の個々の波長は一般に伝送の終端の個々の検出器にルーティングされる必要があるので、これら個々の波長を分離する能力が決定的に重要であるということを直ちに理解するはずである。この目的のために現在、種々の光学的フィルタリング技術が利用可能であるが、これら最新技術の解決案には幾つかの欠点と不足点がある。
【０００８】
例えば典型的には干渉フィルタとファブリペローフィルタとを使用する波長分離器は、現在のＤＷＤＭ技術のサブナノメートルスペーシング用には程度の低い選択しか与えられない低分解能を持っている。更に、これらのフィルタは、如何なる程度の同調能力すなわち実用的な仕方でこのフィルタを使って種々の波長を選択する能力を達成するためにも十分に高速な応答時間を持っているとは言えない。
【０００９】
ファイバブラッグ格子で作られた光フィルタは、優れた分解能特性を提供する。しかしながら例えば、音響光ファイバブラッグ格子や圧電（piezo-electric）ブラッグ格子といった現在実現されているものは、約５あるいは６チャネル程の、僅か数ナノメートルに亘る同調を可能にするだけである。この同調範囲では、前述の最新のＤＷＤＭシステムのチャネル帯域幅をカバーするには不十分であることは、明らかである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
前述のことに基づけば、今日のＤＷＤＭシステムで利用可能な多数のチャネルから波長を選択するための広い同調範囲を提供する光フィルタの解決案の強い必要性が存在することは明らかであろう。更に、光学的漏話効果なしに、ある特定の波長により精密に同調可能にするためには、狭い光帯域（選択された波長のための）を持つことが有益であろう。現在の光ネットワークで使用される最新式のＥＤＦＡの利得プロファイルと少なくとも同じ広がりを有する範囲に亘って同調する能力を提供することは、更に有益であろう。本発明は、このような解決案を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
したがって本発明は一態様において、広い応答範囲を有する同調可能な光フィルタを志向している。この光フィルタは、光信号を伝達する、選択された長さを有するファイバを持っており、ブラッグ共振波長を有する反射光信号を反射し返すため、予め決められた屈折率の周期（すなわち格子ピッチ）を有するブラッグ格子を含んでいる。前記ファイバの長さを変化させることによって前記屈折率の周期を変化させるために、前記ファイバにはアクチュエータが連結されている。前記反射された光信号に関連する、１個の（または複数の）光学的または電気的な関連パラメータを監視することによって前記アクチュエータを制御する閉ループコントローラが含まれている。
【００１２】
一例示的実施形態では、前記アクチュエータは、前記ファイバ部材と実質的に同じ長さおよび直径を有する複数の形状記憶合金（ＳＭＡ）部材を持っている。現在の好適な実施形態では、６個のＳＭＡ部材は、ＳＭＡ部材の端部がファイバ部材の端部に接合されるように六角形構成（「六角パック」）で前記ファイバ部材の周りに配置されている。制御されたエネルギー入力（電流または熱）をエネルギーを受け取ると収縮するＳＭＡ部材に与えるためにアクチュエータ装置の一部として電流源または熱源も含まれる。これらのＳＭＡ部材の長さの収縮のためにファイバ部材の長さも圧縮される。したがってファイバブラッグ格子部材の格子ピッチも短縮される。反射された光信号の波長と一致するブラッグ共振波長は、格子ピッチの変化に対応して同調範囲のより短い端部に同調する。
【００１３】
他の態様では、本発明は、予め決められた格子ピッチのファイバブラッグ格子部材を使って広い同調範囲の光ファイバを製造する方法を志向している。選択された長さおよび直径のシングルモードファイバは、コヒーレントなＵＶ（紫外線）放射に暴露されることが好ましい。それによってＵＶ放射の干渉パターンは、シングルモードファイバの長さに沿って生成され、この干渉縞パターンの周期は、所望の格子ピッチと一致する。ＵＶ光とファイバとの間の相互作用は、周期的変化が干渉縞パターンの周期に空間的に対応するようなファイバの屈折率の周期的変化を作りだす。
【００１４】
その後、このファイバ（上述のようにファイバ内に「書き込まれた」ブラッグ格子を有する）と実質的に同じ長さおよび直径を有する多数のＳＭＡ部材は、これらＳＭＡ部材の端部がこのファイバの端部に接合されるように、ファイバを中心として長さ方向に配置される。本発明の好適な実施形態では、ファイバを取り巻く六角パック構成に６個のＳＭＡ部材が配置されている。ＳＭＡ部材にエネルギーを与えるためにＳＭＡ部材に電流源または熱源が連結されている。これらのＳＭＡ部材に供給されるエネルギーの量を調整するために、この電流／熱源には、閉ループコントローラが接続されている。エネルギーの量を制御することによって、ブラッグ格子ピッチは、反射された光信号が適当な波長に同調するように変化する。
【００１５】
本発明は、付属の図面と共に下記の詳細な説明を参照することにより、更に完全に理解できるであろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
これらの図面では、同じ素子、または類似の素子は、幾つもの図を通じて同じ参照数字で示してあり、描かれている種々の素子は、必ずも正しい比例尺で描かれていない。さて図１を参照すれば、ここにはファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）素子１０２の波長選択特性を例示する、光カプラー装置内に配置されたファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）素子１０２が描かれている。よく知られているように、ファイバブラッグ格子は、長さ方向に屈折率の周期的変化を持つように修正された、選択された長さを有する、１セクションのファイバである。この屈折率の空間的周期は一般に、格子ピッチと呼ばれる。これらの周期的変化の間隔（すなわち、ピッチ）によって、光のある一定の周波数−ブラッグ共振波長−は反射し返されるが、その他のすべての波長はこのファイバを通り抜ける。
【００１７】
図１に示す光カプラー装置には、４個のポート、すなわち２個の入力ポートのポートＡ１０４Ａ、ポートＤ１０４Ｄと２個の出力ポートのポートＢ１０４Ｂ、ポートＣ１０４Ｃとが例示されている。ここに示す光カプラー装置では一般に、２入力間、すなわちポートＡとポートＤとの間と、２出力間、すなわちポートＢとポートＣとの間とで、高度の光分離が利用可能である。例えば二つの入力ポート間で約５０ｄＢのパワー差が維持される。
【００１８】
入力ポートＡ１０４Ａには、到来信号１０６として、４個の波長λ１〜λ４を有する多重化された光信号が供給される。この例示的装置では、ポートＢ１０４Ｂは、ポートＣ１０４Ｃがこれらの波長のための出力ポートとして動作するように通常の手段によって光学的に終端される。この多重化された光信号がＦＧＢ素子１０２を通過すると、この光信号の選択された波長−ブラッグ共振波長に対応する波長−は、光学的に分離されたポートＤに反射し返される。この反射された信号１０８は、波長λ２を持っていると例示されている。残りの波長λ１、λ３、λ４は、出力ポートＣ１０４Ｃから出力信号１１０として透過していく。
【００１９】
図１Ｂは、上述の例示的ＦＢＧ装置において透過した光信号と反射された光信号とに関連するスペクトルを示している。参照数字１１２Ａは、約１５４６．５ｎｍにピーク１１６を有する反射信号１０８のスペクトルを示している。すなわちこの例では、ＦＢＧ素子１０２のブラッグ共振波長は、この波長を中心として与えられる。参照数字１１２Ｂは、透過した信号１１０のスペクトルを示しており、反射信号１０８のピーク１１６の波長（λ２）に対応する波長にノッチ１１４を持っている。
【００２０】
本技術に精通する人々であれば、これを参照することにより、例えば最大３２本以上のチャネルを有するＤＷＤＭ光信号といった多重化された光キャリア信号から種々の波長を選択するための適当な光フィルタを実現する際に、ＦＢＧ素子１０２の特定波長透過特性が有用であることを認識するであろう。しかしながら本特許出願の背景説明部分で述べたように、ＦＢＧ素子を使用する従来の光フィルタは、ほぼ数ナノメートル（すなわち約５または６チャネル）の狭帯域でのみ同調可能であるという欠点を持っている。
【００２１】
さて図２Ａを参照すれば、ここには、本発明の教示にしたがって与えられる、広い同調可能範囲を有する光フィルタ２１３の機能ブロック図が描かれている。選択された物理寸法の、すなわち長さ（ｌ）と直径（ｄ）のＦＢＧ素子２０４は、このＦＢＧ素子の長さが制御された仕方で変えられるようにアクチュエータ２０１に連結されている。好ましくはこのアクチュエータ２０１は、ＦＢＧ素子２０４を圧縮して短くするように動作し、それに応じてこの素子の格子ピッチ（すなわちファイバの反射率の空間的周期）もまた圧縮される。このようにしてこのＦＢＧ素子に関連するブラッグ共振波長は、反射波がフィルタ２１３の同調可能範囲のより短い端部（すなわちｃは光の速度、ｆは周波数、λは波長とすれば、ｃ＝ｆ×λであるから、より高い周波数）の方に同調する。その後、この反射波は、フィルタからフィルタリングされた信号出力として反射信号（波長λｋを有する）を与えるサーキュレータ２０３といった通常の光学素子を使用して分離できる。したがって到来する多重化された光信号２０５の多数の波長λｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、個々に選択され、選択されなかった波長は、透過信号２０９（λｊ（ｊ＝１〜Ｎ、ｊ≠ｋ）として後段の光学的ステージに送信される。
【００２２】
図２Ａを参照し続けると、ＦＢＧ素子２０４の長さに影響を与えるアクチュエータ２０１の応答は、好ましくは光フィルタ２１３が複数の到来波長の中のある特定の波長に同調するように、閉ループ制御システム２０８によって調整される。したがって、このフィルタリングされた信号出力２０７からのフィードバック経路２１１が備えられており、そこではフィルタリングされた信号に関連する一つ以上の適当なパラメータが制御システム２０８に与えられている。本技術に精通する人々であれば、フィルタリングされた信号は、関連パラメータが閉ループフィードバックのために抽出される前に既知の光エレクトロニクスを用いて適当に処理可能であることを理解するはずである。
【００２３】
図２Ｂは、ＦＢＧ素子２０４の長さを変えるためのアクチュエータとして少なくとも一つの形状記憶合金（ＳＭＡ）部材２０２が備えられている、本発明の例示的な広い同調範囲のＦＢＧフィルタ（ＦＢＧＦ）を示す。ＳＭＡ材料製のワイヤは「筋肉ワイヤ」として広く知られており、この例示的ＳＭＡ部材は、好ましくはＦＢＧ素子２０４の寸法に一致する、選択された物理寸法（すなわち長さと直径）の筋肉ワイヤからなる。
【００２４】
よく知られているように筋肉ワイヤは、加熱されると長さが約５％〜約８％変化することに伴い大きな力を発生させることができる。本発明の教示によれば、この性質は、好都合にもＦＢＧ素子２０４の長さを変化させ、それによってファイバの屈折率の空間周期を変化させるために利用される。更に詳しく上述したように、屈折率の空間周期のこのような変化は、対応する変化をＦＢＧ素子のブラッグ共振波長に発生させる。例えば長さの５％の変化は、典型的なＦＢＧ素子の１５５０ｎｍのブラッグ共振波長を５％変化させる結果となる。すなわち１５５０ｎｍ信号を使用する光ネットワークでは、本発明を実施することによって好都合にも約７７．５ｎｍの同調範囲が達成される。本技術に精通する人々であれば、この同調範囲は、全チャネル帯域が単に約２６ｎｍであり、十分にこの範囲内に入っているので、１００ＧＨｚのチャネルスペーシング（０．８ｎｍに等しい）の３２チャネルを有するＤＷＤＭ光信号に容易に適応できることを直ちに認識するはずである。更に本発明の教示にしたがって提供される光フィルタの同調範囲はまた、１５５０ｎｍを中心とした約３０〜約５０ｎｍの範囲にある現在のエルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）の利得プロファイルにまさっている。
【００２５】
図２Ｂに示す実施形態ではＳＭＡ部材２０２は、このＳＭＡ部材の端部がＦＢＧ素子の対応する端部に接合されるようにＦＢＧ素子２０４の長さに沿って長手方向に配置されている。したがってここには、接合接点２１０、２１２が例示されている。しかしながら本技術に精通する人々であれば、ＦＢＧ素子２０４とＳＭＡ部材２０２との間に、長さに沿って、数個のこのような個別接合接点、あるいは単一の連続的な接合が施されてもよいことを認めるべきである。
【００２６】
ＳＭＡ部材２０２とＦＢＧ素子２０４との間には、ＳＭＡ部材が収縮を受けるときＦＢＧ素子の長さに圧縮を起こさせるための接合が設けられることが好ましい。ＳＭＡ部材の端部に接続されたワイヤ２１７、２１９を介してＳＭＡ部材２０２に電流を供給するための電流源２０６が含まれている。電力が印加されるとＳＭＡ部材２０２は、その抵抗特性によって加熱され、それに応じて長さが収縮する。それから電流源２０６に連結された閉ループコントローラ２０８を使って、ＳＭＡ部材２０２に印加される電流の量を適当に制御することによってＦＢＧ素子２０４の反射波長を同調させることができる。
【００２７】
他の幾つかの実施形態では、ＦＢＧ素子２０４とＳＭＡ部材２０２は、ＳＭＡ部材の自己抵抗加熱によって引き起こされる長さ方向の変形を伝達するために適当な管状構造、または複数の「結束」リングにしっかり包み込むこともできる。このような実施形態ではＳＭＡ部材２０２とＦＢＧ素子２０４との間の接合は、必要でない可能性があることはあきらかであろう。
【００２８】
さて図２Ｃを参照すれば広い同調範囲のＦＢＧＦの他の実施形態が示されている。本技術に精通する人々であれば、この実施形態のＳＭＡ部材２０２を加熱するために、加熱用の電流源の代わりに熱源２１４（例えばペルチエ冷却装置のオーブン）が設けられることは直ちに認めるはずである。管内に接合その他の方法で固く連結されたＦＢＧ／ＳＭＡ連結体２２０は、熱源２１４に連結された閉ループコントローラ２０８を適当に利用することによって制御された仕方でＳＭＡ部材に熱エネルギー２１６が印加されるように、熱源２１４に連結されたチャンバー内に適当に配置される。それによって波長同調のために、ＦＢＧ素子２０４のブラッグ共振波長に所定の変化が引き起こされる。
【００２９】
図３は、本発明の広範囲同調可能なＦＢＧＦの波長選択特性を制御するための例示的なフィードバック制御装置を示す。制御信号２２１は、基準入力２２３（基準波長λＲＥＦまたはチャネル固有の他の関連の光／電子パラメータであってもよい）とＦＢＧ／ＳＭＡ連結体２２０によってフィルタリングされた選択された波長λｓに対応する出力２２５との比較に基づいて生成される。制御信号２２１は、ＦＢＧ／ＳＭＡ連結体２２０へのエネルギーが適当に調整されるように電流／熱源２０６／２１４に供給される。
【００３０】
図３に描かれたフィードバック制御装置は、単に例示目的で示されていることは明らかである。したがって例えばサーキュレータ、光−電気インタフェース等といった他の光学的電子的コンポーネントは、ここに図示していない。
【００３１】
図４Ａは、６個のＳＭＡ部材４０６Ａ〜４０６ＦがＦＢＧ素子４０８を中心として六角形（「六角パック」）構成に配置されているＦＢＧ／ＳＭＡ連結体４０２Ａの現在の好適な実施形態を示す。六角パックのＦＢＧ／ＳＭＡ連結体４０２Ａは、ＳＭＡ部材の適当な加熱時にＦＢＧ素子の長さを収縮させるためにＦＢＧ素子４０８とＳＭＡ部材４０６Ａ〜４０６Ｆとの間の必要な「結束」あるいは「連結」を与えるために管４０４の中にパックされている。ＦＢＧ素子４０８とＳＭＡ部材４０６Ａ〜４０６Ｆとの間の接合接点例えば接点４０７がこの図に示されているが、この例示的六角パックＦＢＧ／ＳＭＡ連結体ではこのような接合接点は必要でない可能性があることは明らかである。
【００３２】
図４Ｂに示す例示的な六角パックＦＢＧ／ＳＭＡ連結体４０２Ｂにおいては、ＦＢＧ素子４０８の周りにＳＭＡ部材を保持するための外側の管は設けられておらず、したがってＳＭＡ部材に発生する収縮力をコアとなるＦＢＧ素子に伝達するために接合接点（例えば接点４０７）が必要となる。このような接合接点は、ここに示す六角パックＦＢＧ／ＳＭＡ連結体４０２Ｂの両端に配置されるか、あるいは長さに沿って数箇所に配置されてもよい。
【００３３】
図４Ｃ、４Ｄは、本発明の広範囲同調可能な光フィルタのＦＢＧ素子として使用される二つの例示的なファイバを示している。太いコア４１４Ｂ（直径約５０μｍまたは約６２．５μｍ）を有するマルチモードファイバ４１０Ｂも図示されているが、クラッディング４１２Ａによって包まれた細いコア４１４Ａ（直径約８〜約１０μｍ）を有するシングルモードファイバ４１０Ａ（直径約１２５μｍ）が現在のところ好適である。
【００３４】
さて図５を参照すると、ここには本発明の広範囲光フィルタの製造に関する種々のステップの流れ図が描かれている。選択されたブラッグ共振波長と予め決められた寸法（すなわち長さと直径）をファイバブラッグ格子に与えた（ステップ５０２）後に、物理寸法の揃った少なくとも一つのＳＭＡ部材が、接合によって、または管、リング等によるパッキングによってＦＢＧ素子に連結される（ステップ５０４）。エネルギーを供給するために、ＦＢＧ／ＳＭＡ構成体に熱源または電流源が連結される（ステップ５０６）。反射信号の波長に同調させるために制御された量のエネルギーがＦＢＧ／ＳＭＡ構成体に供給されるように、熱／電流源には、閉ループコントローラが連結されることが好ましい。
【００３５】
図６は、本発明の広範囲同調可能な光フィルタで使用される適当なＦＢＧ素子の提供（ステップ５０２）に関する種々のステップを示す流れ図である。ＦＢＧ素子の製造のためには、予め決められた長さのシングルモードファイバの使用（ステップ６０２）が好ましい。このファイバは、コヒーレントなＵＶ光に暴露され（ステップ６０４）、干渉縞パターンのピッチが多重化光信号のチャネルスペーシングに一致するように、ファイバの長さに沿って干渉パターンが生成される（ステップ６０６）。すなわち、もし多数の波長を有する多重化信号に０．８ｎｍのチャネルスペーシングが与えられているとすれば、干渉パターンのピッチも約０．８ｎｍになるように作られることが好ましい。ＵＶ光とファイバとの間の相互作用により、干渉パターンは、ファイバの屈折率に空間的周期を画定する（ステップ６０８）。したがってファイバには、ブラッグ格子が「書き込まれ」て、所定のブラッグ共振波長を有する光素子が生成される。
【００３６】
図７は、本発明の広範囲同調可能な光フィルタ７１０がうまく使われている例示的なＤＷＤＭ光ネットワーク７００を示す。光ネットワーク部７１４（例えば長距離ネットワーク、地域ネットワーク等）は、同一ファイバ上で幾つもの光信号（例えば７０６Ａ〜７０６Ｎ）を多重化するＤＷＤＭシステム７０２を含んでおり、ここではそれぞれ特定のビットレートの個別のペイロードを持っている各信号に、それぞれ特定の波長（すなわちチャネル）が割り当てられている。ここでは例えば多数のＯＣ−１２、ＯＣ−４８、ＯＣ−１９２信号が例示されている。
【００３７】
ネットワーク部７１４における伝送損失を補償するために適当な利得プロファイルを有する光増幅器、例えば増幅器７０４Ａと増幅器７０４Ｂとが含まれている。多重化信号を受信すると、光フィルタ７１０は、個々の波長を分離して、例えばこれらの信号をネットワーク７１２Ａ〜７１２Ｍといったアクセスネットワークに与える。本技術に精通する人々であれば、広範囲同調可能な光フィルタ７１０はまた、種々のアクセスネットワークに連結されたＳＯＮＥＴリング上の同調可能な光アドドロップマルチプレクサ（Ａｄｄ／Ｄｒｏｐ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ：ＯＡＤＭ）として実施可能であることを認めるはずである。
【００３８】
上述の詳細な説明に基づけば、本発明が今日の光ネットワークで使用される従来の光フィルタの短所と欠点を有利に克服する、費用効果に優れた製造し易い光フィルタの解決案を提供することは、直ちに明らかであろう。本発明の教示にしたがって提供される同調可能な光フィルタは、将来のすべての光ネットワーク（Ａｌｌ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｕｔｕｒｅ：ＡＯＮＦ）と「奥深いファイバ」ネットワークアーキテクチャとに必要となるＤＷＤＭ技術とＥＤＦＡといった高度のテクノロジーの恩恵を活用することによって非常に望ましい広帯域性能を発揮する。広い同調範囲を有することに加えて、本発明の光フィルタは、透過波長の狭いノッチのためにシャープなカットオフを有する狭い光帯域を与え、それによって波長選択処理に殆どあるいは全くチャネル間干渉が存在しないことを保証している。
【００３９】
更に、本発明の動作と構成は、上述の詳細説明から明らかである。図示、説明された方法と装置は好適であるように特徴付けられているが、請求項に記載のように、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更と修正が可能であることは直ちに理解すべきである。例えば本発明の目的に適した遷移温度とトレーニング温度とを有する幾つかのＳＭＡ材料が知られており（例えばＮｉｔｉｎｏｌ（ニチノール））、またしたがってすべてのこういった合金は、本発明による広範囲同調可能な光フィルタの製造に使用可能である。また本技術に精通する人々であれば、本発明の広範囲同調可能な光フィルタの製造時にＦＢＧ素子（管状の容器を持つ、あるいは持たない）でＳＭＡ部材をパッキングするために、幾つもの接合／連結手法が利用可能であり、したがって本発明がすべてのこういった手法で実施可能であることを直ちに理解すべきである。
【００４０】
更に、１５５０ｎｍ信号用に最適化されたファイバ（伝送損失は約０．２５ｄＢ／ｋｍ）の使用が例示されているが、本発明の光フィルタの製造には１３１０ｎｍ信号用のファイバ（約０．５ｄＢ／ｋｍの伝送損失を有する）も使用可能であることは、明らかである。更に、本発明は、大きく部材数の変化しうるＳＭＡ部材へのエネルギー入力を制御するためのフィードバック制御の、如何なる既知の手法、あるいは今まで未知の手法によっても実施可能である。更に、本発明の光フィルタをアクティブな媒体に連結することによって、好都合にも同調可能な波長の光源が得られる。したがってこれらすべての多数の修正、置換え、追加、組合せ、拡張等は、その範囲が付属の請求項によってのみ限定される本発明の範囲内にあるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】ファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）素子の波長選択特性を例示する、光カプラー装置に配置されたＦＢＧ素子を示す図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示すＦＢＧ素子に関連する信号スペクトルを示す図である。
【図２Ａ】本発明の教示によって与えられる広い同調範囲のＦＢＧフィルタ（ＦＢＧＦ）の例示的実施形態の機能ブロック図である。
【図２Ｂ】少なくとも一つの形状記憶合金（ＳＭＡ）部材を使用する、本発明の広い同調範囲のＦＢＧＦの例示的実施形態を示す図である。
【図２Ｃ】少なくとも一つのＳＭＡ部材を使用する、本発明の広い同調範囲のＦＢＧＦの他の例示的実施形態を示す図である。
【図３】本発明の広い同調範囲のＦＢＧＦの波長選択特性を制御するための例示的閉ループ装置を示す図である。
【図４Ａ】本発明の教示による広い同調範囲のＦＢＧＦを製造するための、一つのＦＢＧ素子を取り巻く６個のＳＭＡ部材を有する六角パック構成の現在の好適な例示的実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】６個のＳＭＡ部材を有する六角パック構成の現在好適な他の例示的実施形態を示す図である。
【図４Ｃ】本発明の広範囲同調可能なＦＢＧＦの製造に使用される例示的シングルモードファイバを示す図である。
【図４Ｄ】本発明の広範囲同調可能なＦＢＧＦの製造に使用される例示的マルチモードファイバを示す図である。
【図５】本発明の教示による広範囲同調可能なＦＢＧＦを製造する例示的方法を示す流れ図である。
【図６】本発明の広範囲同調可能なＦＢＧＦで使われるファイバブラッグ格子素子を製造する例示的方法を示す流れ図である。
【図７】本発明の広範囲同調可能なＦＢＧＦが好適に使用される例示的な高密度波長分割多重化（ＤＷＤＭ）光ネットワークを示す図である。
【符号の説明】
λ１、λ２、λ３、λ４、λｋ、λｊ、λＳ  波長
λＲＥＦ  基準波長
１０２、２０４、４０８  ＦＧＢ素子
１０４Ａ、１０４Ｄ  入力ポート
１０４Ｂ、１０４Ｃ  出力ポート
１０６  到来信号
１１０  出力信号
１１６  ピーク
２０１  アクチュエータ
２０２、４０６Ａ、４０６Ｂ、４０６Ｃ、４０６Ｄ、４０６Ｅ、４０６Ｆ  形状記憶合金（ＳＭＡ）部材
２１０、２１２  接合接点
２１３、７１０  光フィルタ
２０３  サーキュレータ
２０６  電流源
２０８  閉ループ制御システム
２０９  透過信号
２１４  熱源
２１６  熱エネルギー
２１７、２１９  ワイヤ
２２０、４０２Ａ、４０２Ｂ  ＦＢＧ／ＳＭＡ連結体
２２１  制御信号
２２５  出力
４０４  管
４０７  接点
４１０Ａ  シングルモードファイバ
４１０Ｂ  マルチモードファイバ
４１４Ａ  細いコア
４１４Ｂ  太いコア
４１２Ａ  クラッディング
７００  ＤＷＤＭ光ネットワーク
７０６Ａ、７０６Ｂ、７０６Ｃ，７０６Ｎ  信号
７０４Ａ、７０４Ｂ  増幅器
７１２Ａ、７１２Ｂ、７１２Ｃ、７１２Ｍ  ネットワーク
７１４  光ネットワーク部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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