(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光入力信号を光スイッチングする方法であって、
前記複数の光入力信号を受け取り、前記光入力信号のうちの１つ以上は、異なるチャネル周波数の複数のチャネルを表し、
前記受け取られた複数の光入力信号を、アナモルフィック光学素子によって広げ、
前記広げられた複数の光信号を、光スイッチの複数のロウの部分へとコリメートし、前記光スイッチは、横方向及び縦方向に配列された複数のマイクロ素子を有した単一のビームステアリングアレイを有し、
異なる波長の信号が異なる角度で分離されるように、前記コリメートされた光信号を分光し、
前記光スイッチ上に前記光信号をフォーカシングし、単一の入力ファイバ上の単一のチャネルからの光が、前記光スイッチの複数のマイクロ素子にわたって広げられ、
前記光入力信号のマルチキャストのため、前記異なる角度で分離された光信号のうちの１つ以上を２つ以上の出力ファイバへと方向付けるよう、前記光スイッチを制御信号により制御し、前記２つ以上の出力ファイバの各々は、前記光スイッチのいずれのロウ及びカラムからの光入力も受け入れ可能であり、且つ
前記マイクロ素子をアドレシングして、入射光の一部を各出力ファイバに送り、且つ、各チャネルに関して共に作用する前記光スイッチ上の領域を変えることによってノイズフィルタリングを実行する、
ことを有する方法。
【請求項２】
前記光スイッチは、複数のマイクロミラーを含んだデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）であり、前記制御信号は、前記複数のマイクロミラーのうちの一部を傾けて、前記光信号のうちの前記１つ以上を方向付ける、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光スイッチは、アレイに配列された複数の液晶素子を含んだＬＣｏＳチップであり、前記制御信号は、前記液晶素子の位相を制御して、前記光信号のうちの前記１つ以上を方向付ける、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記光スイッチは光フェイズドアレイである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記コリメートされた光信号のカラースペクトルを異なる角度に分離する、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
信号を含まないチャネルからの光を光トラップによって吸収する、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記光トラップは複数のカーボンナノチューブである、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
当該方法は更に、チャネルを２次元グリッド上にマッピングすることを有し、個々の入力ポートからのチャネルが、横軸に沿ってスペクトル的に分布され、異なる入力ポートからの同じスペクトルのチャネルが縦軸に沿って配列される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
波長分割多重を実行して、前記方向付けられる光信号に対して、異なる波長の複数の通信チャネルを提供する、ことを更に有する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
複数の光入力信号を光スイッチングする光デバイスであって、
前記複数の光入力信号を受け取る複数の入力ファイバであり、該入力ファイバのうちの１つ以上は、異なるチャネル周波数の複数のチャネルを表す、入力ファイバと、
前記受け取られた複数の光入力信号を広げるアナモルフィックレンズと、
前記広げられた複数の光入力信号をコリメートするコリメータと、
異なる波長の信号が異なる角度で分離されるように、前記コリメートされた光信号を分光する分光素子と、
前記異なる角度で分離された光信号を集束させるフォーカシング素子であり、単一の入力ファイバ上の単一のチャネルからの光が、光スイッチの複数のマイクロ素子にわたって広げられる、フォーカシング素子と、
前記集束された信号を受ける、横方向及び縦方向に配列された複数のマイクロ素子を有する前記光スイッチであり、前記コリメータが、前記広げられた複数の光入力信号を、前記分光素子を介して当該光スイッチの複数の行の前記マイクロ素子の部分へとコリメートし、当該光スイッチは、横方向及び縦方向に配列された複数のマイクロ素子を有した単一のビームステアリングアレイを有する、前記光スイッチと、
前記光入力信号のマルチキャストのため、制御信号を発して、前記異なる角度で分離された光信号のうちの１つ以上を２つ以上の出力ファイバへと方向付けるよう、前記複数のマイクロ素子を制御し、且つ、前記マイクロ素子をアドレシングして、入射光の一部を各出力ファイバに送り、且つ、各チャネルに関して共に作用する前記光スイッチ上の領域を変えることによってノイズフィルタリングを実行するコントローラと、
有する光デバイス。
【請求項１１】
前記光スイッチは、複数のマイクロミラーを含んだデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）であり、前記制御信号は、前記複数のマイクロミラーのうちの一部を傾けて、前記光信号のうちの前記１つ以上を方向付ける、請求項１０に記載の光デバイス。
【請求項１２】
前記光スイッチは、アレイに配列された複数の液晶素子を含んだＬＣｏＳチップであり、前記制御信号は、前記液晶素子の位相を制御して、前記光信号のうちの前記１つ以上を方向付ける、請求項１０に記載の光デバイス。
【請求項１３】
前記光スイッチは光フェイズドアレイである、請求項１０に記載の光デバイス。
【請求項１４】
信号を含まないチャネルからの光を吸収する光トラップ、を更に有する請求項１０に記載の光デバイス。
【請求項１５】
前記光トラップは複数のカーボンナノチューブである、請求項１４に記載の光デバイス。
【請求項１６】
当該光デバイスは更に、ノイズを持つチャネルをマッピングする２次元グリッドを有し、個々の入力ポートからのチャネルが、横軸に沿ってスペクトル的に分布され、異なる入力ポートからの同じスペクトルのチャネルが縦軸に沿って配列される、請求項１０に記載の光デバイス。
【請求項１７】
当該光デバイスは、人工衛星又は空中プラットフォームの上に搭載される、請求項１０に記載の光デバイス。
【請求項１８】
前記チャネル間のノイズを除去するファブリーペローフィルタ、を更に有する請求項１０に記載の光デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自由空間光通信に関し、より具体的には光通信用の光マルチプレクサスイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
高速データ交換に対する世界的な需要の増大により、光ネットワーク及びそのようなネットワークのノード間での光通信に対する需要が増している。そのような光通信システムは、各ノードに、受け取った光信号を光ネットワーク内の所望の宛先にスイッチングするための１つ以上の光クロスコネクトスイッチを必要とする。例えば、自由空間衛星通信システム用の高帯域幅トランスパレント光通信ネットワークは、入力及び出力光信号間の各人工衛星上に適切な接続を構築するための高帯域幅の光スイッチと、増幅自然放出（ＡＳＥ）ノイズを抑制するためのフィルタとを必要とする。しかしながら、これら様々な光学部品は、観測機器の重量を増大させるとともに、光スイッチの性能を低下させてしまう。
【０００３】
地上ファイバオプティクス市場で実装されてきた幾つかの光クロスコネクトスイッチ設計が存在する。また、光デマルチプレクサ及びファブリーペロー櫛形フィルタが知られているが、これら様々な光デバイスに必要な（光学）能力の全体を組み合わせる光デバイスを開発する試みは存在していなかった。現行の光クロスコネクト（ＯＸＣ）スイッチテクノロジは、宇宙システムに関して考えるときに幾つかの制約を有する。第１に、これらのシステムは、修理又は取換えが可能な地上での使用に合わせて設計されている。宇宙では、グレースフル・デグラデーションが基本であり、環境によって（特に、透過性放射線によって）小さい損傷が与えられるときに動作が継続することができるのに十分な冗長性を持つようにサブシステム群が設計される。各人工衛星は、新しい人工衛星によって置き換えられる前に少なくとも１０年の平均ミッション期間をサポートする必要があるので、宇宙では、地上においてよりも、将来保証がいっそう重要である。
【０００４】
第２に、人工衛星間の大きい離間により、受信される信号強度は典型的に、送信される信号よりも少なくとも７０ｄＢ弱い。これが意味することは、次のノードに中継される前に、少なくともその大きさだけ、信号が増幅されなければならないということである。低雑音前置増幅器内で生成されるＡＳＥを可能な限り抑圧する必要があるが、チャネル間隔が経時的に変化する必要があるという可能性が、ＡＳＥを排除するために従来式の櫛形フィルタを使用することを非現実的にする。これは、スイッチ内で通信チャネルの幅を可能な限り精密に一致させ、不使用のチャネル内の全ての光子を、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）フォレストを用いてそれら光子のうちの可能な最高の割合を吸収し得るものである光子トラップへと導くことを含む。第３の制約は、マルチキャスト又は信号スプリットを実行できないことである。一部のケースにおいて、これは、後の出力ファイバライン内の信号スプリッタ素子まで繰り延べられ得るが、それは非常に制限された融通性をもたらす。
【発明の概要】
【０００５】
一部の実施形態において、本発明は、複数の光入力信号を光スイッチングする方法である。当該方法は、上記複数の光入力信号を受け取ることであり、上記光入力信号のうちの１つ以上は、異なるチャネル周波数の複数のチャネルを表す、受け取ることと、上記受け取った複数の光入力信号をコリメートすることと、上記チャネル間のノイズを櫛形フィルタにより除去することと、異なる波長の信号が異なる角度で分離されるように、上記コリメートされた光信号を分光することと、例えばマイクロミラー又はマイクロ結晶といった複数のマイクロ素子を有する光スイッチデバイス上に上記光信号をフォーカシングすることであり、単一の入力ファイバ上のチャネルからの光が、上記光スイッチの複数のマイクロ素子にわたって広げられる、フォーカシングすることと、上記光入力信号のマルチキャストのため、上記異なる角度で分離された光信号のうちの１つ以上を１つ以上の出力ファイバへと方向付けるよう、上記光スイッチを制御信号により制御することと、上記マイクロ素子をアドレシングして、上記チャネルの正確なスペクトル限界及び各出力ファイバに送られる入射光の割合を調整することとを含む。
【０００６】
一部の実施形態において、本発明は、複数の光入力信号を光スイッチングする光デバイスである。当該光デバイスは、上記複数の光入力信号を受け取る複数の入力ファイバであり、該入力ファイバのうちの１つ以上は、異なるチャネル周波数の複数のチャネルを表す、入力ファイバと、上記受け取った複数の光入力信号をコリメートするコリメータと、上記チャネル間のノイズを除去する櫛形フィルタと、異なる波長の信号が異なる角度で分離されるように、上記コリメートされた光信号を分光する分光素子と、上記異なる角度で分離された光信号を集束させるフォーカシング素子であり、単一の入力ファイバ上のチャネルからの光が、光スイッチの複数のマイクロ素子にわたって広げられる、フォーカシング素子と、上記集束された信号を受ける複数のマイクロ素子を有する上記光スイッチと、上記光入力信号のマルチキャストのため、制御信号を発して、上記異なる角度で分離された光信号のうちの１つ以上を１つ以上の出力ファイバへと方向付けるよう、上記複数のマイクロ素子のうちの一部を傾け、且つ、個々のマイクロ素子をアドレシングして、上記チャネルの正確なスペクトル限界及び各出力ファイバに送られる入射光の割合を調整するコントローラとを含む。
【０００７】
一部の実施形態において、上記光スイッチは、複数のマイクロミラーを含んだデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）であり、上記制御信号は、上記複数のマイクロミラーのうちの一部を傾けて、上記光信号のうちの上記１つ以上を方向付ける。一部の実施形態において、上記光スイッチは、アレイに配列された複数の液晶素子を含んだＬＣｏＳ（液晶・オン・シリコン）チップであり、上記制御信号は、上記液晶素子の位相を制御して、上記光信号のうちの上記１つ以上を方向付ける。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
同様の部分を同様の参照符号が指し示す添付図面とともに考察して以下の詳細な説明を参照することによって、本発明がより十分に理解されるとき、本発明並びにそれに付随する特徴及び態様のうちの多くのいっそう完全なる理解がいっそう容易に明らかになる。
【図１】本発明の一部の実施形態に従った光デバイスのうちの１つ以上を各々が含む複数の人工衛星の例示的なコンステレーションを示している。
【図２Ａ】本発明の一部の実施形態に従った、光デマルチプレクサの例示的なブロック図である。
【図２Ｂ】本発明の一部の実施形態に従った、図２Ａの光スイッチのマイクロ素子の例示的な描写である。
【図３Ａ】本発明の一部の実施形態に従った、光デマルチプレクサの例示的なブロック図である。
【図３Ｂ】本発明の一部の実施形態に従った、図３Ａの光スイッチのマイクロ素子の例示的な描写である。
【図４Ａ】本発明の一部の実施形態に従った、光デマルチプレクサの例示的なブロック図である。
【図４Ｂ】本発明の一部の実施形態に従った、図４Ａの光スイッチのマイクロ素子の例示的な描写である。
【図４Ｃ】本発明の一部の実施形態に従った、図４Ａの光スイッチのマイクロ素子の他の例示的な描写である。
【図５】本発明の一部の実施形態に従った、例示的なプロセスフローである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次いで、本発明の例示的な実施形態を示す添付図面を参照して、本発明をいっそう十分に説明する。しかしながら、本発明は、数多くの異なる形態で具現化されてもよく、ここに説明される実施形態に限定されるものとして解釈されるべきでない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が徹底的であり且つ完全であって本発明の概念を当業者に十分に伝えるものであるように提供されるものである。
【００１０】
一部の実施形態において、本発明は、重量を低減し且つ性能を向上させるよう、高帯域幅の光スイッチングの機能と櫛形フィルタの機能とを組み合わせる。デマルチプレクサを付加することは、光ネットワークが、単にチャネルの束をスイッチングするのではなく、個々の光通信チャネルをスイッチングすることを可能にする。
【００１１】
一部の実施形態において、２次元方向性光スイッチを備えたデマルチプレクサを、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、光フェイズドアレイ（ＯＰＡ）、液晶・オン・シリコン（ＬＣｏＳ）デバイス、又は同様の機能のコンポーネントなどのマイクロ素子と組み合わせることにより、入来する光チャネルの束を、所望の場合に、異なる出力パスへと向けることができる。異なる入力に対して同じ出力パスを選択することにより、デバイスは、異なる入力ファイバからのチャネルを混合することを含め、出力チャネルを所望のように多重化することをサポートする。本発明の光デバイスは、本質的に非阻止的であり、一部の実施形態において二層のノイズフィルタリングを提供する。光スイッチを用いて、チャネル間の増幅自然放出（ＡＳＥ）ノイズを抑圧するプログラム可能な櫛形フィルタを模擬することができる一方で、この光スイッチは、選択されたチャネルにおけるその他の入力ファイバ上のノイズを含め、所望の信号を実際には搬送していないチャネルに関する全てのチャネル内ノイズを除去する。
【００１２】
光スイッチ内の素子の数及び入力ファイバの寸法と、櫛形フィルタ又はその他の光学系が各入力ファイバ信号の空間的な幅を広げるかということとに応じて、デバイスはまた、入力信号の選択された部分が複数の異なる出力ファイバに行くようにして、マルチキャストすることを提供する。さらに、一部の実施形態において、本発明の光デバイスは、冗長性を提供して信頼性及び寿命を向上させる。所与の入力ポートからの各チャネルが光スイッチ内の多数の個々のチャネルにわたって広げられるので、これらのチャネルのうちの幾つかが機能しなくなるときに、信号強度はグレースフルにしか低下しない。
【００１３】
一部の実施形態において、本発明の光デバイスは、利用可能なチャネル周波数のうちのサブセット（小集合）での複数の高速光信号を各々がサポートするＮ個の入力ファイバを受け入れる。これらのファイバは、縦型スタックにて構成され、チャネルグリッド間隔がシステム寿命にわたって不変である場合に、比較的低フィネスの共通の光櫛形フィルタを用いてチャネル間のＡＳＥノイズをフィルタリング除去することができる。一部の実施形態において、このフィルタリングは、各チャネルに関して共に作用する光スイッチの領域を変えることによって行われる。そして、複数の入力チャネルを角度によって分離して、スペクトル分散が水平次元内にあるように、出力光信号が、コリメートされ、反射回折格子又は透過回折格子の何れかとし得る分光素子に向けられる。一部の実施形態において、複数のスペクトルが、所与の入力ファイバからの所与の波長にある光信号を特定の出力ファイバに向けるように構成された２次元光スイッチに向けられる。出力ファイバは、光スイッチの何れかのロウ及びカラムからの光入力を受け入れ、その波長の信号を含んでいないファイバからの全てのチャネルは光子トラップへと向けられる。一部の実施形態において、光子トラップは、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）のフォレストを用いて、それらの光子のうちの高い割合を吸収する。
【００１４】
図１は、本発明の一部の実施形態に従った光デバイスのうちの１つ以上を各々が含む複数の人工衛星の例示的な配置（コンステレーション）を示している。図示のように、８個の人工衛星１０２（８ボール型コンステレーション）が配置されて共にネットワーク化されることで、地球の一帯の連続したカバレージを提供している。このコンステレーションの各衛星は、衛星間レーザ通信（inter-satellite  lasercom；ＩＳＬ）光中継器として機能するレーザ中継モジュール（laser  relay  module；ＬＲＭ）を用いて、複数の最近隣衛星（例えば４つ以上、ただし、２つの近隣衛星のみが見える最小の４ボール型コンステレーションを除く）と光結合されている。各衛星は、（光）データを多重化して次の（衛星）ノードにスイッチングするための本発明の光デバイスのうちの１つ以上を含んでおり、ＬＲＭが、入力ポートで入力信号を提供するとともに、出力ポートで出力信号を受け入れる。
【００１５】
一部の実施形態において、望遠鏡当たり二重の光信号パスを提供するために、円偏光又は空間ダイバーシティが使用される。一部の実施形態において、受信された信号から、送信された信号を分離するために、円偏光が使用される。また、ネットワークチャネル割当ての複雑さへの影響を最小限にして、ＩＳＬ光学望遠鏡当たり４つ以上のパスを可能にするため、複数の異なる空間領域が使用され得る。ＩＳＬ光学望遠鏡は、異なる角度での光通信が、リング（コンステレーション）から衛星を追加若しくは除去すること（すなわち、コンステレーション内の衛星数の変化）、及び現在使用中の衛星をリフェイズすることに適合することを可能にする（受け入れる）よう、仰角を調節することができる。
【００１６】
図２Ａは、本発明の一部の実施形態に従った、光デマルチプレクサの例示的なブロック図である。図示のように、幾つかの入力ファイバ２０２からの複数の光信号が、コリメータ２０４によって受け取られる。コリメータ２０４は、それらの光信号をオプションの櫛形フィルタ２０６上に整列させる。存在する場合、光櫛形フィルタ（例えば、ファブリーペロー又は同様の既存のテクノロジに基づく）は、チャネル間のノイズを除去するが、チャネル内のノイズは通す（例えそれらのチャネルが信号を含んでいなくても）。分光素子２０８の分離機能が、２次元格子状のチャネル−ファイバの組み合わせを作り出し、それらが、分離された色を光スイッチ２１２上に集束させるものであるフォーカシング素子２１０（例えば、レンズ）を介して、光スイッチ２１２上に結像される。
【００１７】
一部の実施形態において、光スイッチは、その表面上にアレイ状に配置された何十万個のマイクロミラーを含むものであるＤＭＤチップである。それらのマイクロミラーは、“オン”状態及び“オフ”状態と関連付けられた複数の異なる角度のうちの１つへと個別に回転されることができる。オン状態において、光源からの光は、レンズへと反射され、そして、中継レンズ素子２１４を介して出力フィルタ束のうちの１つへと向けられる。オフ状態においては、光は光子トラップ２１８に向けられる。入力信号に対応するＤＭＤの個々のマイクロミラーの傾きが、中継素子２１４を通過して所望の出力ファイバ２１６に入るように（例えば、コンピュータ又はプロセッサによって）制御される。また、入力信号に対応しない何れの素子も、それらのチャネル内のノイズを除去する１つ以上の光子トラップ２１８へと傾けられる。一部の実施形態において、ＤＭＤのマイクロミラーの全て又は一部が、入力信号のうちの１つ以上を１つ以上の出力ファイバに向けるように、又は信号の所望のレベルまで減衰させるように、制御信号に対応して傾けられる。
【００１８】
一部の実施形態において、光スイッチは、アレイ状に配置された数百万個の液晶素子を含むものであるＬＣｏＳチップである。液晶の位相が電子回路によって制御され、特定のブロック内の素子が、光を所望の出力ファイバ２１６又は光子トラップ２１８の何れかに向ける位相傾斜を生成するように設定される。素子のブロックが、マルチキャストをサポートするように、又は出力信号を減衰させるように分割され得る。
【００１９】
従って、所与の入力ファイバ２０２上の全ての不使用チャネル上のノイズが光子トラップ２１８に向けられる。マルチキャスト、減衰、又は冗長性が望まれる場合、入力ファイバ寸法内の光スイッチ素子の数が増加され得る。現在入手可能なＬＣｏＳデバイスは、３８４０×２１６０グリッドの素子をサポートすることができ、より高分解能のデバイスも見込まれる。
【００２０】
図２Ｂは、本発明の一部の実施形態に従った、図２Ａの光スイッチの素子の例示的な描写である。図示のように、信号を持つチャネル、ノイズを持つチャネル、及びノイズをフィルタリングしたバックグラウンドが、２Ｄグリッド上にマッピングされており、個々の入力ポートからのチャネル群が、横軸に沿ってスペクトル的に分布され、異なる入力ポートからの同じスペクトルのチャネルが縦方向に配列されている。黒めの楕円が、使用中の（すなわち、信号を持つ）所与のチャネルからのエネルギーがマッピングされているところを示している。
【００２１】
図３Ａは、本発明の一部の実施形態に従った、光デマルチプレクサの例示的なブロック図である。図示のように、単一の入力ファイバ３０２が、アナモルフィックレンズ３０３によって受けられる。アナモルフィックレンズ３０３は、入力光信号を１つの平面内で広げ、それらをコリメータ３０４に送る。その結果は、光スイッチ上の、各チャネルに関する大いに細長くされたエネルギー分布であり、それにより、入力をマルチキャストすること、冗長性及びグレースフル・デグラデーションを提供すること、及び信号減衰を制御することに利用可能な素子数が大いに増加される。
【００２２】
コリメータ３０４は、それらの光信号をオプションの櫛形フィルタ３０６上に整列させる。オプションの櫛形フィルタ３０６は、整列された光信号内の色を異なる角度に分離するとともにノイズを除去する。分光素子３０８の分離機能が、２次元格子状のチャネル−ファイバの組み合わせを作り出し、それらが、分離された色を光スイッチ３１２上に集束させるものであるフォーカシング素子３１０を介して、光スイッチ３１２上に結像される。
【００２３】
一部の実施形態において、光スイッチ３１２はＤＭＤチップである。入力信号に対応する個々のＤＭＤマイクロミラーの傾きが、中継素子３１４を通過して所望の出力ファイバ３１６に入るように（例えば、コンピュータ又はプロセッサによって）制御される。ＬＣｏＳ光スイッチの場合、電子回路が液晶の配向を制御し、それが、傾きを近似するものである素子の位相シフトを変化させる。入力信号に対応しない何れの素子も、それらのチャネル内のノイズを除去する１つ以上の光子トラップ３１８へと入射光子を送るように制御される。これらの実施形態は、マルチキャストする能力を提供する。例えば、分離された各入力信号が複数の出力ファイバに送られ得る。
【００２４】
図３Ｂは、本発明の一部の実施形態に従った、図３Ａの光スイッチのマイクロ素子の例示的な描写である。図示のように、信号を持つチャネル、ノイズを持つチャネル、及びノイズをフィルタリングしたバックグラウンドが、２Ｄグリッド上にマッピングされており、個々の入力ポートからのチャネル群が、横軸に沿ってスペクトル的に分布され、異なる入力ポートからの同じスペクトルのチャネルが縦方向に配列されている。黒めの楕円が、使用中の所与のチャネルからのエネルギーがマッピングされているところを示している。各入力ファイバが光スイッチの複数のマイクロ素子（例えば、ＤＭＤのマイクロミラー）にマッピングされるので、入力信号をマルチキャストし、及び／又は減衰させることができる。また、入力信号は、光スイッチのマイクロ素子が機能しなくなるときにグレースフル・デグラデーション性を有する。
【００２５】
図４Ａは、本発明の一部の実施形態に従った、光デマルチプレクサの例示的なブロック図である。これらの実施形態は、図３Ａに示したものと同じマルチキャスト能力を提供するものであるが、複数の入力ファイバを有している。ここで、この光マルチプレクサは、各入力ファイバからのビームを光スイッチ４１２の数個の（全てではない）ロウに及ぶように拡大するように、アナモルフィックレンズ４０３をコリメータ４０４と組み合わせて使用する。これらの実施形態は、全ての不使用チャネルに関するチャネル内ノイズの抑圧を有して、（照射される光スイッチ素子の数に等価な）限られたマルチキャストを提供する。図４Ａ中の残りのコンポーネント／要素は、図３Ａ中の対応するものと同様である。
【００２６】
図４Ｂは、本発明の一部の実施形態に従った、図４Ａの光スイッチの素子の例示的な描写である。図示のように、信号を持つチャネル、ノイズを持つチャネル、及びノイズをフィルタリングしたバックグラウンドが、２Ｄグリッド上にマッピングされており、個々の入力ポートからのチャネル群が、横軸に沿ってスペクトル的に分布され、異なる入力ポートからの同じスペクトルのチャネルが縦方向に配列されている。黒めの楕円が、使用中の所与のチャネルからのエネルギーがマッピングされているところを示している。図示のように、各入力ファイバが、光スイッチの素子のうちの固有のロウの組にマッピングされる。
【００２７】
一部の実施形態において、図４Ａの光デバイスは、図４Ｃに示すように、光スイッチのロウへの入力ファイバのマッピングにおいて、もっと大きい重なりを許容する（１つ以上の）間隔空けルールを使用する。図示した例は、エネルギーパターンの高さを３倍に拡大しており、これは、各入力ファイバがチャネル数で３分の１に制限されなければならないことを要する。これは、同じマルチキャストといっそう小さいノイズとを有しながら、より少ない素子を持つ光スイッチの使用を可能にする。
【００２８】
図５は、本発明の一部の実施形態に従った、例示的なプロセスフローである。このプロセスフローは、複数の光入力信号を光スイッチングする方法を例示している。ブロック５０２に示すように、例えば、人工衛星、地上、又はその他の空中プラットフォームから、光入力信号が受け取られる。光入力信号は、異なるチャネル周波数にある複数のチャネルを表し得る。また、所与の入力ポートからの各チャネルが、光スイッチの多数の個別素子の上に拡げられ得る。次いで、ブロック５０４にて、受け取られた複数の光入力信号が、コリメータによってコリメートされる。コリメートされた信号は、光スイッチ上で、各チャネルに関する大いに細長くされたエネルギー分布であり、それにより、入力光信号をマルチキャストするために利用可能な素子数が大いに増加される。ブロック５０６にて、チャネル間のノイズが、櫛形フィルタによって除去される。
【００２９】
次いで、ブロック５０８にて、コリメートされた光信号が分光されて、異なる波長の信号が異なる角度で分離される。一部の実施形態において、コリメートされた光信号のカラースペクトルが、異なる角度に分離され得る。ブロック５１０にて、異なる角度で分離された光信号が、典型的に何十万といった複数のマイクロ素子を含んだ光スイッチデバイス上にフォーカシング（集束）される。斯くして、単一の入力ファイバ上の１つのチャネルからの光が、光スイッチの複数のマイクロ素子をカバーするように広げられ、それにより、光信号のマルチキャスト、減衰、及びグレースフル・デグラデーションが可能にされる。ブロック５１２にて、光入力信号のマルチキャストのため、異なる角度で分離された光信号のうちの１つ以上を１つ以上の出力ファイバに向けるよう、光スイッチが制御信号によって制御される。ブロック５１４にて、マイクロ素子が個別にアドレス指定されて、チャネルの正確なスペクトル限界及び各出力ファイバに送られる入射光の割合が調整される。これは、代替的なノイズフィルタリング手法を提供する。
【００３０】
一部の実施形態において、入力光信号の同じ部分を複数の異なる出力ファイバに行かせて、マルチキャストが実行される。一部の実施形態において、本発明の光デバイスは、信頼性及び寿命を向上させる冗長性を提供する。すなわち、同じ光入力ファイバ又は信号に関して２つ以上の出力光パスが存在し得る。
【００３１】
当業者によって認識されるように、本発明の広い進歩性を逸脱することなく、上述の本発明の例示的な実施形態及びその他の実施形態に、様々な変更が為され得る。故に、理解されるように、本発明は、開示した特定の実施形態又は構成に限定されず、むしろ、添付の請求項によって定められる本発明の範囲及び精神の中にある如何なる変形、適応又は変更にも及ぶことが意図される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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