(57)【要約】  筐体は、各々が他のレーザと同じパワーで連続波光ビームを放射するように動作可能な複数の連続波レーザと、同じパワーの連続波光ビームを入力し、異なるパワーで複数の連続波光ビームを出力する、ように動作可能な複数の光カプラと、を含む。この筐体はさらに、パワーの異なる連続波光ビームを異なるパワーで複数の変調光信号へと変調し、変調光信号のうちのよりパワーの低い信号が光媒体のうちのより短い媒体へとカプリングされ、変調光信号のうちのよりパワーの高い信号が光媒体のうちのより長い媒体へとカプリングされるように、長さの異なる光媒体へと当該変調光信号をカプリングする、ように動作可能な複数の光部品を含む。【選択図】図１
2015528130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が他のレーザと同じパワーで連続波光ビーム（１１２）を放射するように動作可能な複数の連続波レーザ（１１０）と、
同じパワーの前記連続波光ビームを入力し、異なるパワーで複数の連続波光ビームを出力する、ように動作可能な複数の光カプラ（１２８）と、
パワーの異なる前記連続波光ビームを異なるパワーで複数の変調光信号へと変調し、前記変調光信号のうちのよりパワーの低い信号が光媒体のうちのより短い媒体へとカプリングされ、前記変調光信号のうちのよりパワーの高い信号が前記光媒体のうちのより長い媒体へとカプリングされるように、長さの異なる前記光媒体へと前記変調光信号をカプリングする、ように動作可能な複数の光部品（１０２）と、
を備える筐体（１００）。
【請求項２】
前記複数の光カプラ（１２８）のうちの少なくとも１つは、同じパワーの前記複数の連続波光ビームのうちの単一のビームを入力し、入力よりも低いパワーで複数の連続波光ビームを出力する、ように動作可能である、請求項１に記載の筐体（１００）。
【請求項３】
前記複数の光カプラ（１２８）のうちの少なくとも１つは、同じパワーの前記複数の連続波光ビームのうちの少なくとも２つを入力し、入力と同じパワーで入力と同じ数の連続波光ビームを、又は、入力よりも低いパワーで入力よりも少ない連続波光ビームを出力する、ように動作可能な、請求項１に記載の筐体（１００）。
【請求項４】
前記複数の光カプラ（１２８）は、複数のマッハツェンダ干渉計（３００）を備える、請求項１に記載の筐体（１００）。
【請求項５】
前記複数の光カプラ（１２８）は、複数の方向性カプラ及び複数のマルチモード干渉カプラ（３００）のうちの少なくとも一方を備える、請求項１に記載の筐体（１００）。
【請求項６】
前記光カプラ（１２８）のうちの少なくとも１つは、複数の導波管（３０２、４０２、５００）を備える、請求項１に記載の筐体（１００）。
【請求項７】
前記導波管（３０２、４０２、５００）の屈折率、前記導波管（３０２、４０２、５００）のうちの隣接する導波管のカプリング長、及び、前記導波管（３０２、４０２、５００）のうちの隣接する導波管間のカプリングギャップのうちの少なくとも１つは、前記少なくとも１つの光カプラ（１２８）の出力間のパワーカプリング比が変更されることができるように、修正可能である、請求項６に記載の筐体（１００）。
【請求項８】
前記屈折率、前記カプリング長、及び前記カプリングギャップのうちの少なくとも１つは、前記少なくとも１つの光カプラ（１２８）を加熱することにより修正可能である、請求項７に記載の筐体（１００）。
【請求項９】
前記屈折率、前記カプリング長、及び前記カプリングギャップのうちの少なくとも１つは、前記少なくとも１つの光カプラ（１２８）の１つ以上の導電性セクションにバイアス電流を印加することにより修正可能である、請求項７に記載の筐体（１００）。
【請求項１０】
前記カプリングギャップは、前記少なくとも１つの光カプラ（１２８）内に含まれるアクチュエータ（９）により修正可能である、請求項７に記載の筐体（１００）。
【請求項１１】
前記複数の導波管（３０２、４０２、５００）は、半導体基板（２１）上に配設される、請求項６に記載の筐体（１００）。
【請求項１２】
前記複数の光部品（１０２）のうちの少なくとも１つは、カード（１０２）上に配設された複数の光モジュール（１０４）を備え、前記光モジュール（１０４）のうちの１つは、パワーの異なる前記複数の連続波光ビームのうちのよりパワーの低いビームを、同じパワーで前記変調光信号のうちの１つへと変調し、前記光モジュール（１０４）を同じカード（１０２）上の前記光モジュール（１０４）のうちの別のモジュールへ接続する導波管（１０８）へと、その変調光信号をカプリングする、ように動作可能である、請求項１に記載の筐体（１００）。
【請求項１３】
前記複数の光部品（１０２）のうちの少なくとも１つは、カード（１０２）上に配設された複数の光モジュール（１０４）を備え、前記光モジュール（１０４）のうちの１つは、パワーの異なる前記複数の連続波光ビームのうちのよりパワーの高いビームを、同じパワーで前記変調光信号のうちの１つへと変調し、前記カード（１０２）へ接続された外部の光ファイバ（１２２）へと、その変調光信号をカプリングする、ように動作可能である、請求項１に記載の筐体（１００）。
【請求項１４】
複数の連続波レーザ（１１０）、複数の光カプラ（１２８）、及び複数の光部品（１０２）を含む筐体（１００）を介した光通信の方法であって、
前記連続波レーザを介して、同じパワーで複数の連続波光ビームを生成すること（２００）と、
前記光カプラを介して、同じパワーの前記連続波光ビームから異なるパワーで複数の連続波光ビームを生成すること（２１０）と、
前記光部品を介して、パワーの異なる前記連続波光ビームを異なるパワーで複数の変調光信号へと変調すること（２２０）と、
前記変調光信号のうちのよりパワーの低い信号が光媒体のうちのより短い媒体へとカプリングされ、前記変調光信号のうちのよりパワーの高い信号が前記光媒体のうちのより長い媒体へとカプリングされるように、前記光部品を介して、長さの異なる光媒体へと前記変調光信号をカプリングすること（２３０）と、
を含む、方法。
【請求項１５】
同じパワーの前記複数の連続波光ビームのうちの単一のビームを、前記光カプラ（１２８）のうちの１つへ入力することと、
前記光カプラ（１２８）から、入力よりも低いパワーで複数の連続波光ビームを出力することと、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
同じパワーの前記複数の連続波光ビームのうちの少なくとも２つを、前記光カプラ（１２８）のうちの１つへ入力することと、
前記光カプラ９１２８）から、入力と同じパワーで入力と同じ数の連続波光ビームを、又は、入力よりも低いパワーで入力よりも少ない連続波光ビームを出力することと、
を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記光カプラ（１２８）のうちの少なくとも１つは、複数の導波管（３０２、４０２、５００）を備える、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記導波管（３０２、４０２、５００）の屈折率、前記導波管（３０２、４０２、５００）のうちの隣接する導波管のカプリング長、及び、前記導波管（３０２、４０２、５００）のうちの隣接する導波管間のカプリングギャップのうちの少なくとも１つを修正して、前記少なくとも１つの光カプラ（１２８）の出力間のパワーカプリング比を変更すること、をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１つの光カプラ（１２８）を加熱して、前記屈折率、前記カプリング長、及び前記カプリングギャップのうちの少なくとも１つを修正すること、を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの光カプラ（１２８）の１つ以上の導電性セクションにバイアス電流を印加して、前記屈折率、前記カプリング長、及び前記カプリングギャップのうちの少なくとも１つを修正すること、を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの光カプラ（１２８）内に含まれるアクチュエータ（９）を作動させて、前記カプリングギャップを修正すること、を含む、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、情報通信技術システムに関し、より具体的には、情報通信技術システムのための迅速な光源の提供に関する。
【背景技術】
【０００２】
旧来の情報通信技術（ＩＣＴ）システムのための筐体は、典型的には光インタフェースにより可能化される別々のモジュールを有する複数のラインカードを含む。モジュールは、超高速データ交換リンクを確立するために、光学的に相互接続されることができる。ラインカード上の光チャネルのための光源（light  source）の提供は、光フロントプレートを介して、外部のレーザアレイにより可能化される。フロントプレートには、統合される光チャネルのための光Ｉ／Ｏ（入力／出力）ポートが具備される。各ラインカードは、バックプレーンの低速の制御ユニット、パワーマネジメント及びパワーサプライへアクセスするために、電気的なバックプレーンへと挿入される。高速データ送信は、光フロントプレートを介して可能化される。フロントプレートからの光Ｉ／Ｏチャネルは、同じ筐体内の別のラインカードへファイバケーブルを介して接続され、又は当該筐体内の光クロスコネクト（ＯＸＣ）ユニットへ接続されることができる。ＯＸＣユニット内の追加的なポートは、筐体間（inter-chassis）の光相互接続を確立することができる。システムリンク要件に基づいて、光Ｉ／Ｏチャネルは、同じラインカード上のモジュールからモジュールへ、同じ筐体内のラインカードからラインカードへ、同じ筐体内のラインカードからＯＸＣ（光クロスコネクトユニット）そしてラインカードへ、及び筐体から筐体へ、といった、多様な階層レベルで相互接続を行うように設計されるべきである。到達範囲（reach  range）は、ミリメートル（ｍｍ）からキロメートル（ｋｍ）へと変化し得る。
【０００３】
システムコスト、パワー消費、及びスケーラビリティの考慮事項に関し、こうしたシステムにおける光増幅器の使用は、好適には最小化される。結果的に、光リンクのパワーバジェットは、各固有の相互接続要件に依存する因子であり、それは典型的にはファイバ及び導波管の伝播ロス、カプラ及び変調器といったフォトニクスデバイスの挿入ロス、並びに中間的なルータ及びスイッチにおける追加的なロスにより制限される。典型的には、より多くのフォトニクスデバイスを伴うよりリーチの長いリンクは、より大きい光学的ロスを有し、より大きいリンクバジェットを要する。
【０００４】
シリコンフォトニクスベースの光相互接続は、ＩＣＴシステムのために多様な利点を提供する。しかしながら、高密度のラインカード上の熱の課題がエレクトロニクス及びフォトニクスの一体型の集積のための主要な関心事である。システム配備及び保守の観点から言うと、効率的な機器のインストール手続、デバイスの置換え及び冗長性の要件にとっては、光源の提供の解決策として、外部のレーザアレイが好都合である。さらに、光ファイバ、導波管並びに他のパッシブ及びアクティブフォトニクスデバイスにより取り込まれる伝播及び挿入ロスに起因して、様々なタイプの相互接続についての光リンクバジェットは、０から３０ｄＢまで変化し得る。非常に短いリンクについて過度に高いパワーの光源を使用することは必要でもなくコスト効果も良くない。一方で、各リンクについて最小限のパワーバジェットは充足されるべきである。パワー効率的で且つコスト効果的な解決策を達成するために、種々の光相互接続のシナリオについて標準的な集積型レーザアレイを使用することが好適である。従って、ＩＣＴシステムにおいて標準的な集積型レーザアレイを使用する、リーチ適応的な（reach-adaptive）光提供の解決策が望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書に記載される実施形態は、相互接続の範囲及びスケールに基づいて、ＩＣＴシステムのための個々の光チャネルへのパワー提供をインテリジェントに調節する、効率的な光源分配スキームを提供する。この目的のために、迅速な光源の提供を行うパワースプリッタにおいて、可変レシオ光カプラが使用される。各光カプラのカプリング比は、カプリングエリアの屈折率を変更することにより、又は、隣接するカプリングファイバ若しくは導波管間の、実効カプリング長若しくはギャップを変更することにより、変化させることができる。各チャネルのリンクバジェット要件に従い、対応する量の光パワーが、外部のレーザ源から分配されることができる。レーザアレイは、様々な相互接続リンクのシナリオにおける光源提供のために使用されることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
筐体の一実施形態によると、当該筐体は、各々が他のレーザと同じパワーで連続波光ビームを放射するように動作可能な複数の連続波レーザと、同じパワーの連続波光ビームを入力し、異なるパワーで複数の連続波光ビームを出力する、ように動作可能な複数の光カプラと、を備える。当該筐体はさらに、パワーの異なる連続波光ビームを異なるパワーで複数の変調光信号へと変調し、変調光信号のうちのよりパワーの低い信号が光媒体のうちのより短い媒体へとカプリングされ、変調光信号のうちのよりパワーの高い信号が光媒体のうちのより長い媒体へとカプリングされるように、長さの異なる光媒体へと変調光信号をカプリングする、ように動作可能な複数の光部品を備える。
【０００７】
複数の連続波レーザ、複数の光カプラ、及び複数の光部品を含む筐体を介した光通信の方法の一実施形態によると、当該方法は、連続波レーザを介して、同じパワーで複数の連続波光ビームを生成することと、光カプラを介して、同じパワーの連続波光ビームから異なるパワーで複数の連続波光ビームを生成することと、光部品を介して、パワーの異なる連続波光ビームを異なるパワーで複数の変調光信号へと変調することと、変調光信号のうちのよりパワーの低い信号が光媒体のうちのより短い媒体へとカプリングされ、変調光信号のうちのよりパワーの高い信号が光媒体のうちのより長い媒体へとカプリングされるように、光部品を介して、長さの異なる光媒体へと変調光信号をカプリングすることと、を含む。
【０００８】
当業者は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見ると、追加的な特徴及び利点を認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図面の要素は、必ずしも互いに対して縮尺通りである訳ではない。同じ参照番号は、対応する類似部分を指す。例示された多様な実施形態の特徴は、それらが相互に排除し合わない限り、組み合わせることができる。実施形態については、図面において描写し、後続の説明において詳述する。
【００１０】
【図１】図１は、ＩＣＴシステムにおいて効率的な光源の分配を提供する筐体の一実施形態の図である。
【図２】図２は、ＩＣＴシステムにおいて効率的な光源の分配を行う方法の一実施形態のフロー図である。
【図３】図３は、ＩＣＴシステムにおいて効率的な光源の分配を提供する筐体内に含まれる光カプラの一実施形態の図である。
【図４Ａ】図４Ａから図４Ｄは、ＩＣＴシステムにおいて効率的な光源の分配を提供する筐体内に含まれる光カプラのためのパワースプリッティング構成の多様な実施形態を例示する図である。
【図４Ｂ】図４Ａから図４Ｄは、ＩＣＴシステムにおいて効率的な光源の分配を提供する筐体内に含まれる光カプラのためのパワースプリッティング構成の多様な実施形態を例示する図である。
【図４Ｃ】図４Ａから図４Ｄは、ＩＣＴシステムにおいて効率的な光源の分配を提供する筐体内に含まれる光カプラのためのパワースプリッティング構成の多様な実施形態を例示する図である。
【図４Ｄ】図４Ａから図４Ｄは、ＩＣＴシステムにおいて効率的な光源の分配を提供する筐体内に含まれる光カプラのためのパワースプリッティング構成の多様な実施形態を例示する図である。
【図５】図５は、ＩＣＴシステムにおいて効率的な光源の分配を提供する筐体内に含まれる光カプラの別の実施形態の図である。
【図６Ａ】図６Ａから図６Ｄは、ＩＣＴシステムにおいて効率的な光源の分配を提供する筐体内に含まれる光カプラのための導波管カプリング構成の多様な実施形態を例示する図である。
【図６Ｂ】図６Ａから図６Ｄは、ＩＣＴシステムにおいて効率的な光源の分配を提供する筐体内に含まれる光カプラのための導波管カプリング構成の多様な実施形態を例示する図である。
【図６Ｃ】図６Ａから図６Ｄは、ＩＣＴシステムにおいて効率的な光源の分配を提供する筐体内に含まれる光カプラのための導波管カプリング構成の多様な実施形態を例示する図である。
【図６Ｄ】図６Ａから図６Ｄは、ＩＣＴシステムにおいて効率的な光源の分配を提供する筐体内に含まれる光カプラのための導波管カプリング構成の多様な実施形態を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
非限定的な一例として、図１は、ＩＴＣシステムにおいて使用するための筐体１００の一実施形態を例示する。筐体１００は、光インタフェース１０６により可能化される別々のモジュール１０４を有する複数のラインカード１０２を含む。モジュール１０４は、超高速データ交換リンクを確立するために、光学的に相互接続されることができる。ラインカード１０２上の光チャネル１０８のための光源の提供は、筐体１００内に含まれるレーザアレイ１１０により可能化される。レーザアレイ１１０は、各々が他のレーザと同じパワーで連続波光ビーム１１２を放射する（ステップ２００、図２）ように動作可能な複数の連続波（ＣＷ）レーザを含む。各ラインカード１０２は、統合される光チャネルのための光Ｉ／Ｏ（入力／出力）ポート１１６、１１８が具備された光フロントプレート１１４を有する。各ラインカード１０２は、バックプレーンの低速の制御ユニット、パワーマネジメント及びパワーサプライ（図示せず）へアクセスするために、電気的なバックプレーン１２０へと挿入される。高速データ送信は、光フロントプレート１１４を介して可能化される。フロントプレート１１４からの光Ｉ／Ｏチャネルは、同じ筐体１００内の別のラインカード１０２へファイバケーブル１２２を介して接続され、又は筐体１００内の光クロスコネクト（ＯＸＣ）ユニット１２４へ接続されることができる。ＯＸＣユニット１２４内のいくつかのポート１２６は、筐体間の光相互接続も確立することができる。筐体１００の光Ｉ／Ｏチャネルは、同じラインカード１０２上のモジュールからモジュールへ、同じ筐体１００内のラインカードからラインカードへ、同じ筐体１００内のラインカードからＯＸＣユニットそしてラインカードへ、及び筐体から筐体へ、といった、多様な階層レベルで相互接続を行うことができる。
【００１２】
筐体１００は、相互接続の範囲及びスケールに基づいて、個々の光チャネルへのパワー提供をインテリジェントに調節する、効率的な光源分配スキームを有する。この目的のために、筐体１００は、迅速な光源の提供を行うパワースプリッタとして機能する複数の光カプラ１２８を含む。光カプラ１２８は、図１において破線で示されるように、レーザアレイ１１０若しくはラインカード１０２の一部分であり得、又は、レーザアレイ１１０若しくはラインカード１０２と集積され得、或いは、別々のコンポーネントとして存在し得る。すなわち、光カプラ１２８は、レーザアレイ複合体１１０の一部分であってもよく、又はラインカード１０２の一部分であってもよく、たとえば、ラインカード１０２の光モジュール１０４へと一体的に集積されてもよく、又は、ラインカード１０２の別個の光コンポーネントとして存在してもよい。
【００１３】
各場合において、光カプラ１２８は、一群のＣＷレーザから同じパワーの複数のＣＷ光ビーム１１２を入力し、異なるパワーで複数のＣＷ光ビームを出力する（生成する）（ステップ２１０、図２）。光カプラ１２８がレーザアレイ複合体１１０内に含まれている場合、光カプラ１２８により生成された、パワーの異なるＣＷ光ビームは、光ファイバ１２２を介してラインカード１０２へ搬送されることができる。代替的に、光カプラ１２８がラインカード１０２上に設けられている場合、光カプラ１２８により出力された、パワーの異なるＣＷ光ビームをラインカード１０２上の異なる光モジュール１０４へ搬送するために、ラインカード１０２上に導波管１０８を設けることができる。さらに別の実施形態において、光カプラ１２８は、筐体１００の、レーザアレイ１１０及びラインカード１０２とは異なる部分内に収容されることができる。
【００１４】
ラインカード１０２は、カード１３０上に配設された複数の光モジュール１０４を各々が含む、一タイプの光部品である。各カード１３０上の光モジュール１０４のうちの少なくとも１つは、光カプラ１２８のうちの対応する光カプラにより出力された、パワーの異なるＣＷ光ビームを異なるパワーで複数の変調光信号へと変調する（ステップ２２０、図２）。同じ又は異なる光モジュール１０４は、光部品が変調光信号のうちのよりパワーの低い信号を光媒体のうちのより短い媒体へとカプリングし、変調光信号のうちのよりパワーの高い信号を光媒体のうちのより長い媒体へとカプリングし得るように、長さの異なる光媒体へと変調光信号をカプリングする（ステップ２３０、図２）。
【００１５】
たとえば、光モジュール１０４のうちの１つは、対応する光カプラ１２８からのＣＷ光ビームのうちのよりパワーの低いビームを、ＣＷ光ビームと同じ、より低いパワーで変調光信号へと変調し、その、よりパワーの低い変調光信号を、光モジュール１０４を同じカード１３０上の別の光モジュール１０４へ接続する導波管１０８へとカプリングすることができる。このようにして、この実施形態によると、リーチの短い、モジュールからモジュールへの光通信が、同じカード１３０上でサポートされる。別の例において、光モジュール１０４のうちの１つは、対応する光カプラ１２８からのＣＷ光ビームのうちのよりパワーの高いビームを、同じ、より高いパワーで変調光信号へと変調し、その、よりパワーの高い変調光信号を、ラインカード１０２へ接続された外部の光ファイバ１２２へとカプリングすることができる。よりパワーの高い変調光信号は、この実施形態により、リーチが中程度である、ラインカードからラインカードへの光通信が（たとえばＯＸＣユニット１２４を介して）サポートされるように、中程度のパワーの信号であり得る。よりパワーの高い変調光信号は、リーチの長い、筐体から筐体への光通信（地理的に分散されることができる）もまたサポートされるように、より一層パワーの高い信号であり得る。
【００１６】
各場合において、光カプラ１２８は、同じ筐体１００内に含まれるラインカード１０２といった光部品がパワーの異なるＣＷ光ビームを変調し当該変調光信号をパワーレベルに基づいて長さの異なる光媒体１０８、１２２へとカプリングすることができるように、レーザアレイ１１０内に含まれるＣＷレーザにより生成された同じパワーのＣＷ光ビームを、パワーの異なるＣＷ光ビームへと変換する。たとえば、よりパワーの低い変調光信号は、光ラインカード１０２上の導波管１０８へとカプリングされることができ、よりパワーの高い変調光信号は、よりリーチの長い光ファイバ１２２（たとえば、長さが数十から数百メートル又は数キロメートルにさえも及ぶ）へとカプリングされることができる。
【００１７】
図３は、筐体１００内で使用される光カプラ１２８の一実施形態を例示する。この実施形態によると、光カプラ１２８は、可変４×４光パワースプリッタモジュール３００である。可変光パワースプリッタ３００は、１つの実施形態において、マッハツェンダ（Mach-Zehnder）干渉計である。別の実施形態において、可変光パワースプリッタ３００は、方向性カプラ又はマルチモード干渉カプラである。可変光パワースプリッタ３００は、可変透過率／反射率フィルム、可変ファイバカプリング長、音響オプティクス、マッハツェンダ干渉計ベースの技術などを含む、様々な技術を用いて実現されることができる。
【００１８】
各場合において、可変４×４光パワースプリッタ３００の４つの個々の光チャネル３０２にパワー提供を行うために、４つまでのＣＷレーザ入力源（レーザ１、…、レーザ４）を使用することができる。所与の出力チャネル（出力１、…、出力４）の、指定されたリーチ及びリンクバジェットに従い、変調信号が充分なパワーで、すなわち、一例として２ｄＢから３ｄＢといった許容可能なマージンで、指定された光受信器の感度を上回るパワーで、当該光受信器に他方端において到達することができるように、対応する量の光パワーを分配することができる。
【００１９】
たとえば、モジュール内データ通信のみ（すなわち最小リンクバジェット）を要するとき、可変４×４光パワースプリッタ３００の全ての４つのチャネルにフィードするために、４つのＣＷレーザ入力源のうちの１つのみが必要とされる。結果的に、他の３つのＣＷレーザユニットは、非アクティブ化され、若しくは冗長性／置換え用に予約され、又は接続解除されることができる。筐体間データ通信リンクが確立されるときの別のシナリオでは、４×４スプリッタ３００の個々の光チャネル３０２の各々にフィードするために、全ての４つのＣＷレーザ入力源が使用される。
【００２０】
図４Ａから図４Ｄは、可変４×４光パワースプリッタ３００についての様々なパワースプリッティング構成を示す。図４Ａでは、ＣＷレーザのうちの１つ（レーザ１）からの単一のＣＷ光ビームが、４×４光スプリッタ３００へ入力される。光スプリッタ３００は、入力パワーの四分の一（１／４）で、４つのＣＷ光ビーム（出力１、…、出力４）を出力する。図４Ｂから図４Ｄでは、レーザアレイ１１０のうちの１つからの、同じパワーの少なくとも２つのＣＷ光ビームが４×４光スプリッタ３００へ入力され、スプリッタ３００は、入力と同じパワーで、入力と同じ数のＣＷ光ビーム、又は、入力よりも低いパワーで、入力よりも少ないＣＷ光ビームを出力する。たとえば、図４Ｂでは、同じパワーの２つのＣＷ光ビーム（レーザ１及びレーザ４）が４×４光スプリッタ３００へ入力され、スプリッタ３００は、各々を入力パワーの二分の一（１／２）で、４つのＣＷ光ビーム（出力１、…、出力４）を出力する。図４Ｃでは、同じパワーの４つのＣＷ光ビーム（レーザ１、…、レーザ４）が４×４光スプリッタ３００へ入力され、スプリッタ３００は、各々を入力パワーで、４つのＣＷ光ビーム（出力１、…、出力４）を出力する。図４Ｄでは、同じパワーの２つのＣＷ光ビーム（レーザ１及びレーザ２）が４×４光スプリッタ３００へ入力され、スプリッタ３００は、４つのＣＷ光ビームを出力する。当該光出力のうちの２つ（出力３及び出力４）は、入力パワーの四分の一（１／４）におけるものであり、第３の出力（出力２）は、入力パワーの二分の一（１／２）におけるものであり、第４の出力（出力１）は、全入力パワーにおけるものである。
【００２１】
可変４×４光パワースプリッタ３００は、スプリッタ３００の隣接する導波管３０２間におけるカプリングの量に影響を及ぼす、異なるカプリング領域３０４を有する。各カプリング領域３０４により提供されるカプリングの量は、異なる出力チャネル間で入力パワーがどのようにスプリッティングされるのかを決定する。所望の出力チャネルパワーレベルを達成するために、各カプリング領域３０４のカプリング比を０％から１００％まで変化させることができる。図４Ａから図４Ｄにおいては、各カプリング領域３０４の後ろにカプリング比（たとえば１００％、５０％など）を示している。複数のＣＷレーザ源１１０は、同種（homogeneous）であるものと、そして、単位量（unit）へと正規化された同じ固定的な光パワーを有するものと、推定され得る。従って、４×４スプリッタ３００の各出力ポート（出力１、…、出力４）に分配されるパワーは、０から１まで変化し得る（０はパワーがないことを意味し、１は全レーザパワーを意味する）。個々の各チャネルのリンクバジェット要件に基づき、適切なパワー割り当て分（０から１の間）が、迅速なパワースプリッタ３００により分配されることができる。
【００２２】
他の実施形態では、４つの導波管を有する可変４×４光パワースプリッタ（４つの入力及び４つの出力まで）の代わりに、又は４つの導波管を有する可変４×４光パワースプリッタ（４つの入力及び４つの出力まで）に加えて、２つの導波管を有する可変２×２光パワースプリッタ（２つの入力及び２つの出力まで）が使用される。可変２×２光カプラモジュールは、溶融／テーパ光ファイバ、又は集積型光導波管を有する、方向性カプラ又はマルチモード干渉（ＭＭＩ）タイプのカプラにより実現されることができる。２つの出力間のカプリング比を変更するために、ファイバ／導波管の屈折率、カプリング長、及び／又は、２つの導波管／ファイバ間のギャップを変えることができ、それにより、それぞれのチャネルの光出力パワーが変更される。
【００２３】
図５は、筐体１００内で使用される光カプラ１２８の別の実施形態を例示する。この実施形態によると、光カプラ１２８は、可変８×８光パワースプリッタ４００である。この実施形態は、図３に示される本実施形態に類似するが、スプリッタ４００は、レーザアレイ１１０のうちの１つから、同じパワーの８つまでのＣＷ光ビーム（レーザ１、…、レーザ８）を受け、入力と同じパワーで、入力と同じ数のＣＷ光ビーム、又は、入力よりも低いパワーで、入力よりも少ないＣＷ光ビームを出力するために、８つの導波管４０２を有する。可変８×８光パワースプリッタ４００は、スプリッタ４００の隣接する導波管４０２間におけるカプリングの量に影響を及ぼす、異なるカプリング領域４０４を有する。各カプリング領域４０４により提供されるカプリングの量は、異なる出力チャネル間で入力パワーがどのようにスプリッティングされるのかを決定する。本明細書において以前に説明したように、所望の出力チャネルパワーレベルを達成するために、各カプリング領域４０４のカプリング比を０％から１００％まで変化させることができる。いくつかの実施形態では、次により詳細に説明するように、カプリングの量は、プログラマブルであって且つ再構成可能であり得る。
【００２４】
図６Ａから図６Ｄは、ｎ×ｎ可変光パワースプリッタ内に含まれる２つの隣接する導波管５００の様々な実施形態を例示する。１つの実施形態において、導波管５００は、半導体基板上に配設される。概して、１つ以上のカプリング領域が、導波管５００の長さにわたり、隣接する導波管５００間に設けられる。導波管５００により搬送されるＣＷ光ビームのパワーを調節するために、各カプリング領域により提供されるカプリングの量は、プログラミングされるか、又は再構成されることが可能である。１つの実施形態において、導波管５００の屈折率、導波管５００のカプリング長（Ｌｃ）、及び／又は、導波管５００間のカプリングギャップ（ｇ）は、ｎ×ｎ光パワースプリッタの出力間のパワーカプリング比が変更され得るように、修正可能である。
【００２５】
図６Ａは、熱光学ファイバ可変方向性カプラの一実施形態を例示する。導波管５００上に、金属合金４、５の薄膜が堆積されている。外部パワーサプライ３からの電流が、上側金属合金４又は下側金属合金５のいずれかを通過するのに伴い、合金４、５はカプリング領域６を加熱し、結果的に、このエリア内の屈折率を高める。カプリング領域６は、実効カプリング長Ｌｃも有する。カプリング係数κは、導波管５００のクラッドと周囲媒体（たとえば空気）との間の比屈折率差（relative  index  difference）の関数である。κの変化は、結果的に、入力ポート１と出力ポート２との間に所望のカプリング比を生じる。
【００２６】
図６Ｂは、可変方向性カプラの別の実施形態を例示する。この実施形態によると、カプリング比を機械的に変えることができる。隣接する導波管５００間のギャップ（ｇ）を変更するために、カプリング領域１０内に１つ以上のマイクロアクチュエータ９が設けられる。カプリング係数κは、ギャップｇ±Δｇの関数として変化し、ここで±Δｇは、マイクロアクチュエータ９により付与された、ギャップｇの変化量であり、結果的に、入力ポート７と出力ポート８との間に所望のカプリング比を生じる。
【００２７】
図６Ｃは、シリコンハイブリッド導波管マルチモード干渉カプラの一実施形態を例示する。カプラは、複数の金属コンタクト１４が表面上に堆積された対称型マルチモード（ＭＭ）導波管１３内に、ＣＷ光を放出する。対称型ＭＭ導波管１３は、シリコン基板１５上に配設される。これは、金属コンタクト１４を介して異なるセクション上に電流バイアスを印加し、キャリア関連のプラズマ効果を活用して対称型ＭＭ導波管１３において負の屈折率の変化を招くことを可能とする。代替案として、温度関連の屈折率変化といった他の手法も使用して、正の屈折率の変化を得ることができ、結果的に、入力ポート１１と出力ポート１２との間に所望のカプリング比を生じる。
【００２８】
図６Ｄは、ギャップ可変機構に基づいた、シリコン導波管可変カプラ１８の一実施形態を例示する。カプリング比を制御するために、シリコン基板２１上に現像（develop）させた隣接する導波管５００間のギャップ（ｇ）を、１つ以上の静電マイクロアクチュエータ１９を用いて変更することができ、なぜならカプリング係数κがカプリングエリア２０内の２つの導波管５００間のギャップｇ±Δｇの関数として変化するためである。マイクロアクチュエータ（複数可）１９に印加される電圧を変更するために、外部の櫛歯ドライバを使用することができ、結果的に、入力ポート１６と出力ポート１７との間に所望のカプリング比を生じる。大きなスケールのＩＣＴシステムにおける一体型の集積のために、シリコンＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）フォトニクス互換の可変光カプラ技術を使用することができ、その理由は、これらのタイプのカプラが、非常にコンパクトなミリメートル以下の寸法で製造され得るためである。
【００２９】
「第１の（first）」、「第２の（second）」などといった用語は、多様な要素、領域、セクションなどを説明するために使用されており、限定することは意図されていない。図面の全体にわたり、同様の用語は同様の要素を指す。
【００３０】
本明細書で使用される、用語「有する（having）」、「含む／内包する（containing）」、「含む（including）」、「含む／備える（comprising）」などは、述べられた要素又は特徴の存在を示すものの追加的な要素又は特徴を除外しない、オープンエンド形式の用語である。文脈が明らかに別段の定めを示す場合を除き、冠詞「a」、「an」、及び「the」が単数形だけではなく複数形も含むことが意図されている。
【００３１】
明確に別段の定めを記す場合を除き、本明細書に記載される多様な実施形態の特徴を互いに組み合わせることが可能であることが理解されるべきである。
【００３２】
特定の実施形態を本明細書において例示及び記載してきたが、当業者によって、様々な代替的な及び／又は均等的な実装が本発明の範囲から逸脱することなく図示及び記載された特定の実施形態に置き換わり得ることが認識されるであろう。本出願は、本明細書で論じられた具体的な実施形態の、あらゆる適合例又は変形例を包含することが意図されている。従って、この発明が、請求項と、その均等物とによってのみ限定されることが意図されている。
【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４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【国際調査報告】
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