(57)【要約】【課題】  従来の構成は、少数の波長に対して用いるには不経済に過ぎる。また、波長分割能力に関して比較的柔軟性がない。【解決手段】  相異なる波長単位に対して機能し、多重化モード、逆多重化モード、同報送信モード、それらのモードの組み合わせとして機能するように構成可能なマイクロミラー列とファイバー列の間に光学的に挿置される、少なくとも一つの波長ふるい／結合器を使用する装置。各波長ふるい／結合器は、波長分割多重化された（WDM）光線をさまざまな相異なる波長単位光線に分割でき、また、出力として供給される波長の一部、全部の複数のコピーをもたらすことができる。通常は、各ファイバーは一つの波長ふるい／結合器に関連付けられている。好ましくは、波長ふるい／結合器とマイクロミラー列の間の光線は、マイクロミラー列の面で集中するのがよい。【選択図】  図1
2005234575.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバー列と、
相異なる波長単位に対して機能する、少なくとも一つの波長ふるい／結合器、
前記光波長ふるい／結合器が、前記光ファイバー列とマイクロミラー列の間に光学的に挿置されている、前記マイクロミラーの第一の列、
を含む装置
【請求項２】
前記相異なる波長単位の一つの中の任意の波長が、前記波長ふるい／結合器によって、同じ光線位置から供給され又は受信される、
請求項１により定義される発明
【請求項３】
前記波長ふるい／結合器からの出力光線を前記マイクロミラーの第一の列に集中させる第一の焦点システム
をさらに含む、請求項1により定義される発明
【請求項４】
前記波長ふるい／結合器が少なくとも一つの薄いフィルム光フィルターを含む
請求項１により定義される発明
【請求項５】
前記少なくとも一つの薄いフィルム光フィルターが、それに入射する全波長の一部を通過させ、それに入射する全波長の一部を反射させることにより、入射波長のコピーが生成される、
請求項４により定義される発明
【請求項６】
前記少なくとも一つの薄いフィルム光フィルターが、それに入射する全波長の一部を通過させ、それに入射する全波長の一部を反射させることにより、一部が通過させられた入射波長のコピーが生成される、
請求項４により定義される発明
【請求項７】
複数の前記波長ふるい／結合器が存在する、
請求項１により定義される発明
【請求項８】
複数の前記波長ふるい／結合器が存在し、各前記波長ふるい／結合器が、複数の前記薄いフィルム光フィルターの一片の個別部分から形成される、
請求項１により定義される発明
【請求項９】
前記少なくとも一つの各波長ふるい／結合器が、出力としての相異なる波長単位に対する１つの光線を、それに組み込まれた複数の前記薄いフィルムフィルターの一片それぞれに供給するように適応される
請求項1により定義される発明
【請求項１０】
前記相異なる波長単位のうち少なくとも所定の一つの光を検出するための、少なくとも一つのセンサーを、
さらに含む、請求項１により定義される発明
【請求項１１】
前記マイクロミラー列の少なくとも一つのマイクロミラーが、2つの軸まわりで傾斜できる、
請求項1により定義される発明
【請求項１２】
前記光波長ふるい／結合器が前記光ファイバー列とマイクロミラーの第二の列の間にも光学的に挿置されており、
その前記マイクロミラーの第二の列を
さらに含む、請求項1により定義される発明
【請求項１３】
前記波長ふるい／結合器からの出力光線を前記マイクロミラーの第二の列に集中させる焦点システム
をさらに含む、請求項１２により定義される発明
【請求項１４】
前記光波長ふるい／結合器が前記光ファイバー列とマイクロミラーの第二の列の間にも光学的に挿置されており、その前記マイクロミラーの第二の列と、
前記波長ふるい／結合器からの出力光線を前記マイクロミラーの第二の列に集中させる第二の焦点システムを、
さらに含む、請求項３により定義される発明
【請求項１５】
前記少なくとも一つの波長ふるい／結合器と接触するに先立って、前記光ファイバーからの光が集束するように、前記装置が適応される、
請求項１により定義される発明
【請求項１６】
前記波長ふるい／結合器と前記マイクロミラー列の間に光学的に挿置されたプリズムを
さらに含む、請求項１５により定義される発明
【請求項１７】
ふるい／結合器と
マイクロミラー列を含む装置であり、
前記ふるい／結合器が、前記マイクロミラー列と、その少なくとも一つが光線を前記装置に供給するよう適応され、その少なくとも一つが前記装置からの光線を受信するように適応される光学素子列との間に、光学的に装置される装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光スイッチングに関するものであり、より具体的には、少なくとも一つの入力ポートから一つ又はそれ以上の出力ポートへと、またその逆の場合も同様に、波長分割多重化された光信号のさまざまな波長のスイッチングに係わる。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバー通信システムの送信能力は、波長分割多重技術（WDM）の利用により著しく上昇した。WDM通信システムでは、各チャネルが光の固有波長を用いることにより差別化され、その複数のチャネルが送信機と受信機間の単一の光ファイバー内において、変調された光信号を運ぶ。送信機は、光多重化装置を用いて複数のチャネルを送信のためにファイバーに統合する。そして受信機は検出のため、光逆多重化装置を用いて光チャネルを分離する。典型的な光逆多重化装置（demux）は、入力ポートからの各光チャネルが逐次的に固有の出力ポートに位置づけられる、単一の入力ポートと複数の出力ポートを含む。そのような一つの光逆多重化装置が、参照として本明細書に組み込まれるアメリカ合衆国特許出願シリアル番号09/944800に示されている。光多重化装置は単に、逆の方向に作動させた逆多重化装置である。そこでは、多重化された信号の一部として出力ポートに出てくるように、特定の波長が正しい入力ポートに供給されなければならない。
【０００３】
アメリカ合衆国特許出願シリアル番号09/944800は、プログラム可能な光多重化装置／逆多重化装置を開示する。その光多重化装置／逆多重化装置は、波長分割多重化された光信号の一部として当該装置に供給される各光波長のために、当該装置の任意の２つのポート間の独立した再構成可能なコネクションを確立できる複数のポートを有する。そこで開示されている一つの構成として、プログラム可能な逆多重化装置は、入力ポートとして機能する一つのポートにおいてN個の異なる波長の成分を含む入力信号を受信し、出力ポートとして機能するK個のポート間に入力信号を分配する。入力信号は、マイクロレンズ列内の特定のマイクロレンズによって平行化される。その特定のレンズは入力ポートに並べて配置されている。マイクロレンズ列は、K個の追加的マイクロレンズを含み、各レンズはK個の出力ポートそれぞれに対して配列される。入力ポートから発生し、その後得られた平行光線は次に、波長に従って合成光信号を角分散させる回折格子に入射され、それによって相異なる伝播角、波長をもつN個の独立した光線を形成する。N個の独立の光線はそれぞれ、全光線を集めて、N個のマイクロミラーを含む列中の特定の一つのマイクロミラーへ各波長の集束光線を発生させるように配置された、単一のレンズへと伝播する。マイクロミラー列中の各ミラーは、さまざまな波長のうち少なくとも一つの入射光を要求される方向に反射するように個別に制御されており、それによりその光は、a)レンズに再び入り、b)レンズにより平行化され、回折格子の別な位置に向け直され、C)最終的にその光は、回折格子から、要求される出力ポートに並ぶマイクロレンズ列内の特定のマイクロレンズを通って結合され、要求される出力ポートに向かう。
【０００４】
一般的に、出力ポートの数Kと光波長成分Nの数は独立である。逆多重化装置は、各波長成分が任意の出力ポートに割り当てられるようにK＝Nの状況において作動するように指定することができる。その装置は、K<Nの状況においても作動させることができ、この場合には一つ又はそれ以上の波長が一つの出力ポートにあてられる。又、K>Nの状況において作動させることもでき、この場合には、一つ又はそれ以上の出力ポートが使用されない。
【０００５】
そのような構成は、逆多重化装置としてではなく、プログラム可能な多重化装置として機能するように、逆方向に作動させることもできる。多重化装置の構成においては、それぞれが一つ又は複数の異なる波長を含むK個の入力信号が、複数のK個の光入力ポートから受信され、そしてその信号は結合され、単一の出力ポートで利用可能な状態にされなければならない。K個の入力信号は全部でN個の異なる波長を累積的に含む、別な言い方をすれば、任意の特定の波長成分はK個の入力ポートの一つのみに存在できる。もしこの基準が満たされなければ、競合が発生する。それぞれの入力信号は、K+１個のマイクロレンズを有するマイクロレンズ列内のそれぞれのマイクロレンズにより平行化される。その他のマイクロレンズはそれぞれ対応する入力ポートと協調する一方で、一つのマイクロレンズは出力ポートと協調する。各入力ポートから発生し、その後に得られる平行化された光線は次に、その波長の関数として光信号を回折させる回折格子に至る。回折格子は、異なる波長従って異なる伝播角を有する全ての独立した光線を、各波長につき全ての光線を集めてマイクロミラー列中の特定の一つのマイクロミラーへ集束光線を発生させるように配置された単一のレンズへと伝播するように、配置される。その列中の各マイクロミラーは、対応する波長を示す入射光を要求される方向に反射するように個別に制御されており、それによりその光は、a)レンズに再び入り、b)レンズにより平行化され、回折格子の単一位置に向け直され、ｃ)最終的にその光は、回折格子からマイクロレンズ列内の特定のマイクロレンズを通過し出力ポートへ向かって、結合される。この特定のマイクロレンズは、要求される出力ポートに並んで配置されている。
【０００６】
再度ではあるが、一般的に、入力ポートの数Kと光波長成分Nの数は独立である。多重化装置は、各波長成分が任意の入力ポートで発生できるように、K＝Nの状況で作動するように指定できる。そのような構成は、K<Nの状況においても作動させることができ、この場合には一つ以上の波長が一つの入力ポートにあてられる。又、K>Nの状況において作動させることもでき、この場合には一つ又はそれ以上の入力ポートが使用されない。いずれにしてもこの装置は、K個の入力ポートから出力ポートに向かって発生する全ての入力波長の多重化を可能にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
不都合なことに、そのような構成は、少数の波長に対して用いるには不経済に過ぎる。それは、用いられる波長の数に関わらず、全ての構成要素の正確な調整を必要とするため、少ない波長数の場合一波長あたりのコストが高くなるからである。そのような構成はまた、波長分割能力に関して比較的柔軟性がない。より具体的には、帯域幅が複数のマイクロミラー上に一様に分配される。ミラーの寸法は、要求される波長帯域幅に対応するように選択されなければならない。このことは、できる限り小さなミラー間隔を持つことを望ましいものとする。さらに言えば、もしミラー間に隙間があれば、波長間にも隙間があることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の原理に従って、相異なる波長単位に対して機能し、光ファイバーやマイクロミラー列のような光発信装置列と光受信装置列との間に光学的に挿置される、少なくとも一つの波長ふるい／結合器を使用することにより、従来の１×N波長選択スイッチの不都合な点は解決しうることを私たちは認識した。
【０００９】
各波長ふるい／結合器は、波長分割多重化された光線を、所定の波長チャネルを含むさまざまな相異なる波長単位光線に分割できる、又それは、出力として供給されるべき一部、全部の波長の複数のコピーをもたらすことができる。各波長ふるい／結合器はまた、そのようなさまざまな光線を一つの波長分割多重化された光線に結合するよう、逆方向に機能することもできる。通常は、各ファイバーは波長ふるい／結合器に関連付けられている。
【００１０】
各波長ふるい／結合器は、基盤の少なくとも第一の側面に沿って、少なくとも一つの薄いフィルムフィルターを取り付けることにより実装することができる。通常は、一つ以上の薄いフィルムフィルターが使用される。例えば、各波長チャネルがWDM光線から分割されるように、あるいは一つのWDM光線に統合されるように、各波長チャネルにつき一つずつ使用される。ガラス板の第二の側面、反対側の側面は、前に接触した任意の薄いフィルムフィルターを通過しなかった光を、隣りの薄いフィルムフィルターへ導くための反射部分を含むことができる。本発明の別の実施態様においては、ガラスの第二の側面は、所定の波長チャネルがガラスの第二の側面から出られるように、追加的な薄いフィルムフィルターを含むことができる。そのような実施態様においては、ガラスの第２の側面から出てくる光線を集中させて、それ反射させるための、追加的焦点システムと第２の側面に配置されたマイクロミラー列が用いられて差し支えない。波長ふるい／結合器は、例えばファイバーと同じ間隔で、互いに隣り合って配置されて差し支えない。好ましくは、波長ふるい／結合器は単一の基盤のうえに統合されるように形成されるのがよい。例えば、光ファイバーそれぞれが隣り合うのと同じ方向に、平行な薄いフィルムフィルターの一片が基盤上に取り付けられる。
【００１１】
波長ふるい／結合器はまた、適切に必要なフィルターと反射要素を取り付けることにより、自由空間様式において実装することもできる。また、特定の波長の必要以上の減衰を引き起こさない限り、ガラス以外の基盤が用いられて差し支えない。
【００１２】
好ましくは、波長ふるい／結合器とマイクロミラー列の間の光線はマイクロミラー列の面に集束するのがよい。これは、波長ふるい／結合器からの出力光線をマイクロミラー列に集中させる焦点システムを使用することにより実現されうる。そのような焦点システムは、例えば、円柱レンズ又は、一つのセグメントが各ふるい／結合器に対応するよう集合化された、セグメント化された球面レンズの組み合わせ、で差し支えない。別な実施態様では、ファイバーからの光線は、それらがファイバーから出る際に、集束化されうる。本発明のそのような実施態様においては、適当に光線を整列させるために、波長ふるい／結合器とマイクロミラー列の間にプリズムが挿置されてよい。
【００１３】
主として、マイクロミラーは、ミラーの一つが他のミラーの上に重ねられた場合にそれらが有する共通の軸である、第一の軸まわりに傾くように配置される。誤りのないスイッチングと配列要求を緩和するために、マイクロミラーが第一の軸と直交する第二の軸周りに傾くことができるということも又好都合である。第二軸まわりの傾斜は、誤りのないスイッチングのために用いられる。なぜなら、そのような傾斜は、ふるい／結合器表面の外へ光線を反射させることにより、マイクロミラーを実質的に“オフライン”にするからである。出力要求の変化に適応するために、マイクロミラーは次に、第一の軸まわりで、要求される新しい地点まで傾斜する。次いで、マイクロミラーは第二軸まわりに傾斜して、“オンライン”に戻る。そうすることで、光線がふるい／結合器上の新しい適正な薄いフィルムフィルターに達する。好ましくは、マイクロミラーがオフラインに傾斜している間は、光線が偶然に不正確な出力ファイバーへ向けられるということはない。これは、マイクロミラーがオンラインの間に第一の軸まわりのミラーの傾斜が変化した場合には生じる可能性がある。マイクロミラーの配列要求は、緩和される。なぜなら、システムが一旦作動中になれば、いかなるささいな配列の狂いをも補正するように、マイクロミラーが第二軸まわりに傾斜することができるからである。
【００１４】
好ましくは、従来の技術とは対照的に、波長ふるい／結合器により処理される波長単位の相異なる性質のため、マイクロミラー上の光線幅は光線により運搬されているデータ信号の帯域幅に依存しない。
【００１５】
もし、使用される薄いフィルムフィルターが波長選択的でなく、例えば、単に全ての波長のその一部のみ（例えば１０％）を通過させるものであれば、入力信号の複数のコピーが生成されうる。それぞれのコピーは次に、出力ファイバーへと経路付けされ、これにより同報送信機能を提供する。同様に、全波長の一部が、さらにその一部のみを通過させる場合には、それによって、それらの波長のコピーが生成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下の記述は、単に本発明の原理を説明するにすぎない。従って、ここに明確に説明あるいは表示されてはいないが、本発明の原理を具体化し本発明の精神と目的に包含されるさまざまな構成を、当業者が自ら作出することが可能であることが理解されなければならない。さらに、ここに列挙されている全ての例、仮定的言語は、主に本発明の原理と当技術推進のために発明者によって示されたコンセプトに対する読者の理解を助けるという教育的目的のみのために明確に意図されたものであり、本発明がそのような具体的に列挙された例や条件に限られることを意味するものではない。その上、本発明の原理、特徴、実施態様またそれについての具体的な例を列挙する記述は、それらの構造的・機能的等価物双方を包含するように意図されている。追加的に、そのような等価物は、将来開発される等価物と同様に現在知られている等価物、つまり構造に関わらず同様の機能を実行する全ての開発される要素を含む。
【００１７】
従って、例えば、当業者はここに示されるすべてのブロックダイヤグラム図が本発明の原理を具体化する例示的回路の概念的視点を表すものであることを理解するはずである。同様に、すべてのフローチャート、フローダイヤグラム、状態遷移図、擬似コードなどが、実質的にコンピューター可読媒体内に表されコンピューターやプロセッサーにより実行されるさまざまなプロセスを表すことも、そのようなコンピューター又はプロセッサーが明示的に表示されていると否かに関わらず、当業者は理解するはずである。
【００１８】
“プロセッサー”と表示された任意の機能ブロックを含む、図に示されるさまざまな要素の機能は、適切なソフトウェアと関連してソフトウェアを実行することができるハードウェアや、専用ハードウェアの使用を通じて提供されうる。プロセッサーから提供された場合、その機能は単一の専用プロセッサーによって提供されるのかもしれないし、単一の共用プロセッサーにより提供されるかもしれない、又そのうちのいくつかが共用される複数の個別的プロセッサーにより提供されるのかもしれない。その上、“プロセッサー”、“コントローラー”という単語の明示的な使用は、もっぱらソフトウェアを実行する能力を持つハードウェアを意味するのではなく、黙示的に、デジタル信号プロセッサー（DSP）ハードウェア、ネットワークプロセッサー、特定用途むけ集積回路（ASIC）、フィールドプログラム可能ゲートアレイ（FPGA）、ソフトウェア保存のための読み取り専用メモリ（ROM）、そして不揮発性記憶装置といったものを制限なく含めて差し支えない。従来型かつ（又は）特別注文の他のハードウェアもまた含まれうる。同様に、図に示される任意のスイッチは、概念的なものにすぎない。それらの機能は、プログラム論理、専用論理、プログラム制御と専用論理の相互作用を通して実行されうることはもちろん、文脈からより具体的に理解されるように、実装者により選択可能な特別の技術をマニュアルで実行することも可能である。
【００１９】
この請求項において、特定の機能を実行するための手段として表示される任意の要素は、例えば、a)その機能を実行する回路素子の組み合わせb) その機能を実行するために、そのソフトウェアを実行する適切な回路と結合された、ファームウェア、マイクロコードなどを含む任意の形態のソフトウェアを含む、その機能を実行するためのすべての手段を包含するように意図されている。そのような請求項によって定義される本発明は、種々の列挙された手段によって提供される機能性が、請求項が要求するような方法で結合され一つにまとめられる、という事実にある。出願人は、したがって、それらの機能性を提供するいかなる手段も、ここに示されるものと等価なものとみなす。
【００２０】
ソフトウェアモジュール、又は単にソフトウェアであることが示唆されるモジュールは、本明細書中において、フローチャート要素の任意の組み合わせ又は、プロセス段階と／又はテキスト形式の記述の実行を示すその他の要素の組み合わせとして表される場合がある。そのようなモジュールは、明示的、黙示的に示されるハードウェアによって実行されうる。
【００２１】
本明細書中において明示的に指定されない限り、図は実物大ではない。加えて、本明細書中において明示的に指定されない限り、本明細書に示されかつ／又は説明される全てのレンズは、実際にはそのレンズの特定の指定された特性を有する光学系である。そのような光学系は、単一のレンズ要素により実装され得る、もっとも必ずしもそれに限定されるわけではない。同様に、ミラーが示されかつ／又は説明される場合、実際に示されかつ／又は説明されているのは、そのようなミラーの特定の特性を有する光学系である。そして、その光学系は、単一のミラー要素により実装することができるが、必ずしもそれに限定されるものではない。これは、当業者によく知られているように、種々の光学系が、単一のレンズ要素又はミラーの機能性と同じものを、より優れた方法で提供する場合があるからである。例えば、より少ないゆがみで同じ機能性を実現できる。さらに、当業者によく知られているように、曲面鏡の機能性は、レンズとミラーの組み合わせにより実現でき、逆もまた然りである。その上、例えば結像系、格子、被覆された要素、プリズムなどの特定の機能を果たしている光学部品の配置は、その他の同じ特定の機能を果たす光学部品の配置により取って代わられる場合がある。したがって、明細書中で明示的に指定されない限り、ここに開示される全般的実施態様内の特定の機能を提供することが可能な全ての光学要素又は光学系は、本開示の目的上、互いに等価なものとなる。    
【００２２】
本明細書で用いられるマイクロ電気機械システム（MEMS）装置という単語は、ここでは全体のMEMS装置又はその任意の一部を意味するように意図されている。したがって、もしMEMS装置の一部が作動不能、又はその一部が閉塞されても、そのようなMEMS装置は依然として、本開示の目的上、MEMS装置とみなされる。
本記述において、それぞれ異なる図において、同番号がつけられた部品は同じ部品であることを意味する。
【００２３】
図1は、それぞれが別個の波長単位に対して機能し、マイクロミラー列とファイバー列の間に光学的に挿置される、本発明の原理に従った少なくとも一つの波長ふるい／結合器を使用する１×Nの波長選択スイッチの三次元図を示す。図1に示されるように、それは、a)ファイバー１０１−１から１０１−Nの集合的光ファイバー１０１、ｂ）それぞれが各光ファイバーに対応するコリメーター１０３−１から１０３−Nの集合的コリメーター１０３、ｃ)統合波長ふるい１０５−１から１０５−Nの集合的統合波長ふるい／結合器１０５、ｄ）焦点レンズ１０７、e）合的にマイクロレンズ列１０９を形成するマイクロレンズ１０９−１から１０９−Nから成る。図1には可能なすべての光線が示されているが、現実の作動中には、すべての光線が必ずしも使用されるわけではない。用いられる具体的な光線は、どのファイバーが入力ファイバーでどのファイバーが出力ファイバーなのか、又微小電気機械ミラーの位置はどこかいった、それらの配置によって実行される機能によって異なる。本明細書の図中に示される点は、光線が装置の表面と接触する場所を伝えるための教育的目的のためにすぎないことに留意されたい。そのような点は実際の実装においては発見することができず、その表面上でなんらかの機能を実行する構造体しか発見することはできない。
【００２４】
光ファイバー１０１は１×N波長選択スイッチを通過するよう経路付けられた光信号を供給する。通常的使用では、一つの光ファイバーは多重化された光信号を供給し、残りの光ファイバーは多重化された光信号からのさまざまな波長を受け取る。別な使用では逆に、全部のうちの１つの光ファイバーがさまざまな異なる波長の光信号を受け取り、その光信号は残りの光ファイバーを経由して出力として供給される。当業者は、出力又は入力として光ファイバー１０１を組み合わせて用いることによって実現されるであろう、その他の組み合わせを容易に理解するはずである。実際、ファイバーは出力、入力双方として、同時に用いることができる。それは例えば、当業界でよく知られているように、コリメータ１０３と結合される端部と反対側のファイバーの端部で循環機を用いることによってなしうる。
【００２５】
ファイバー束１０１の各ファイバーによって供給される光は、それぞれが対応するコリメータ１０３を通過する。各コリメーターの機能は、関連する各出力ファイバーから供給された光の光線を平行化することである。各コリメーター１０３は、本質的には光ファイバー１０１のうちの、関連する一つの光ファイバーの端部と結合したレンズである。本発明の別の実施態様では、コリメーター１０３の代わりに独立したマイクロレンズ列が用いられて差支えない。
【００２６】
各波長ふるい／結合器１０５は、波長分割多重化（WDM）光線を、所定の波長チャネルを含むさまざまな個別の波長単位光線に分割することができ、または、出力として供給される一部、全部の波長の複数のコピーをもたらすこともできる。各波長ふるい／結合器１０５はまた、逆に、そのようなさまざまな光線を一つの波長分割多重化光線に統合するように機能することも可能である。通常は、各光ファイバー１０１は、波長ふるい／結合器のうちの各一つと関連付けられる。
【００２７】
波長ふるい／結合器１０５のうちの一つの例示的実施態様の上面図である図2に示されるように、各波長ふるい／結合器１０５は、基盤２１３の少なくとも一つの側面に沿って、少なくとも一つの薄いフィルムフィルター２１１を取り付けることにより製造することができる。基盤２１３は、例えば、ガラス、又は1×N波長選択スイッチにより処理される波長を必要以上の減衰を伴うことなく通すその他の素材で差支えない。通常は、図2に示されるように、一つ以上の薄いフィルムフィルター２１１が使用される。例えば、各波長チャネルがWDM光線から分割されるように、あるいは一つのWDM光線に統合されるように用いられる。基盤２１３の他方の側面が、前に接触した任意の薄いフィルムフィルター２１１を通過しなかった光を隣りの薄いフィルムフィルター２１１へ導くために、一つ又はそれ以上の反射部分２１５を含むことは差し支えない。本発明のその他の実施態様では、ガラス板の反対側部分はまた、所定の波長チャネルが基盤２１３の当該側面から出ることができるように、追加的な薄いフィルムフィルターを含むことができる。本発明のそのような実施態様においては、基盤２１３の第２の側面から出てくる光線を集中させ、反射させるために、追加的焦点システムと、ファイバーとしての光フィルター１０１と同じ側にあるマイクロミラー列が、用いられてよい。
【００２８】
波長ふるい／結合器１０５は、例えば、ファイバー１０１と同じ間隔で、各々が隣り合うように配列されて差支えない。各波長ふるい／結合器１０５を分離する点線は、何ら要求される物理的要素を表すものではなく、波長ふるい／結合器１０５の積層的性質を視覚化するのを助けるために表示されていることに留意されたい。焦点システムから波長ふるい／結合器１０５を見たときの波長ふるい／結合器１０５の例示的実施態様の前面図を示す図3に示されるように、望ましくは、波長ふるい／結合器１０５は単一の基盤のうえに統合されるように形成されるのがよい。例えば、光ファイバー１０１（図1）それぞれが隣り合うのと同じ方向で、平行な薄いフィルムフィルターの一片３１３が基盤３１１上に取り付けられる。光は、可視面の裏側から図3のフィルター１０５へと入る。
【００２９】
波長ふるい／結合器１０５はまた、適切に必要なフィルターと反射要素を取り付けることにより、自由空間様式において実装することもできる。さらに、それぞれの平行なフィルムフィルターの一片が実質的に一様である図3とは異なり、それぞれの薄いフィルムフィルターの一片に対応する一つまたは複数の点は、実際には独立したものであってよく、それによって、それぞれの薄いフィルムフィルターの一片と各波長ふるい／結合器１０５に対する全ての変更を許容することができることに留意されたい。
【００３０】
本発明の一実施態様において、波長ふるい／結合器１０５は、その表面上の位置の関数として変化する中心波長を有する通過域フィルターである薄い光学楔により、実装することができる。別の実施態様においては、異なるフィルムの輪状層を生じるように、好ましくはディスクの形状をした基板が高速度で回転している間に、薄いフィムルを基板上に付着することもできる。少なくとも一つの層が付着され、そしてその層は、基板の部分上にわたって異なっている。例えば、その層は、ディスクの内側からディスクの外側にむかって異なる厚さを有する。そして、ディスクを周辺部から中心に向かって切断した部分は、波長ふるい／結合器として用いられる。
【００３１】
好ましくは、波長ふるい／結合器１０５とマイクロミラー列１０９の間の光線は、マイクロミラー列１０９の面に集中するのがよい。これは、各波長ふるい／結合器１０５からマイクロミラー列１０９への出力光線を集中させるための焦点システム１０７を使用することで、達成されうる。別の実施態様では、光ファイバー１０１からの光線は、それらが光ファイバー１０１から出る際に集束されうる。本発明のそのような実施態様において、図4に示すように、適切に光線を整列させるためにプリズム１２５が、波長ふるい／結合器１０５とマイクロミラー列１０９の間に光学的に挿置されてもよい。
【００３２】
主に、マイクロミラー列１０９は第一の軸１３１まわりに傾斜するように配置される。したがって、ミラーは、主に、１３３と示される方向に傾斜する。誤りのないスイッチングと配列要求を緩和するために、ミラーが、軸１３１と直行する他の軸たる第二の軸１３５まわりで、１３７と示される方向に傾斜できることも又好都合である。第二の軸１３５まわりの傾斜は、実質的にマイクロミラーを“オフライン”にして、次に出力要求の変化に適応するため第一の軸１３１まわりで要求される新しい角度に傾斜し、そして第二の軸１３５まわりで回転することによりマイクロミラーを“オンライン”に戻せるように、マイクロミラー列１０９が第一の軸１３１まわりで回転される必要があるとき、誤りのないスイッチングのために用いられる。
【００３３】
好ましくは、マイクロミラーがオフラインに傾斜している間は、マイクロミラーがオンラインの間に第一の軸まわりのミラーの傾斜が変化した場合に生じる可能性のある、光線が偶然に不正確な出力ファイバーへと向けられることはない。したがって、エラー又は“ヒット”が、その他の出力光線にもたらされることはない。マイクロミラーの配列要求は、緩和される。なぜなら、システムが一旦作動中になれば、いかなるささいな配列の狂いも補正するように、マイクロミラーが第二軸まわりに傾斜することができるからである。
【００３４】
図5は、図1の装置の上面図を示す一方、図6は、側面図を示す。再度ではあるが、作動時において全ての光線が用いられる必要はないが、全ての可能な光線が示されている。
【００３５】
図７は、波長ふるい／結合器のガラスの両面が薄いフィルムフィルターを含み、所定の波長チャネルがその両側から出ることができるような、本発明の一つの実施態様の上面図を示す。本発明のそのような実施態様は、波長ふるい／結合器１０５の第二の側面から出てくる光を集中し、反射するため、ファイバー１０１としての光フィルター１０１と同じ側に、追加的焦点システム７０７と追加的マイクロミラー列７０９を必要とする。
【００３６】
図8は、各波長ふるい／結合器１０５が基板２１３の少なくとも一つの側面に沿って少なくとも一つの薄いフィルムフィルター２１１を取り付けることにより作られ、基板２１３のもう一方の側面が、前に接触した薄いフィルムフィルター２１１を通過しなかった光を、隣りの薄いフィルムフィルター２１１へ導くための反射部分２１５のみならず、その時点においてガラス板内に依然として存在する光の一つ又は複数の波長を検出するための、少なくとも一つ以上の検出器８１９をも含むことができる、波長ふるい／結合器の一つの例示的実施態様の上面図である。この目的を達成するため、ガラス板のもう一方の側面は、所定の波長チャネルのみがそのもう一方の側面から出て集積検出器８１９へ到達できるように、追加的な薄いフィルムフィルター２１１を含むことができる。別な実施態様において、仮に検出器８１９が、特定の要求される波長のみに応答するものであれば、その検出器のための追加的な薄いフィルムフィルターを用いる必要はない。別な実施態様では、反射部分２１５は、残りの光はここで説明されたように反射させる一方で、光の一部を検出器２１９へ通過させるように間引きされて差し支えない。
【００３７】
好ましくは、検出器の測定値は、例えば、意図的に光線を整列不良の状態にするため対応するマイクロミラーを傾斜させることにより意図的に光の波長を減衰させる、又は光線を最大限に整列するため対応するマイクロミラーを傾斜させることにより光の波長の通路を最大化するという、スイッチのための制御メカニズムに用いられる。
【００３８】
実施面では、図1の配置は、ファイバー１０１中の異なるファイバーによって入力として供給された異なる波長を有することによって、多重化装置として機能するように構成されうる。入力ファイバーに対応する各マイクロミラー１０９は、それに入射する光を、出力ファイバーとして指定されたファイバー１０１の一つと対応する波長ふるい／結合器１０５のうちの一つへ反射するために、傾けられる。同様に、図1の配置は、ファイバー１０１中の全てのファイバーからの単一の光線中の、入力として供給された異なる波長を有することにより、逆多重化装置として機能しうる。入力波長に対応する各マイクロミラー１０９は、それに入射する光を、出力としてその波長を受信するように指定された波長ふるい／結合器１０５の一つへ反射させるために傾けられる。ファイバーは、出力として一つ以上の波長を受信できることに留意されたい。この形態では、当該配置はプログラム可能な逆多重化装置と考えることができる。
【００３９】
一つの波長ではなく、適切な薄いフィルムフィルターの選択により、波長のグループをまとめてスイッチすることができる点に留意されたい。
【００４０】
もし、使用される薄いフィルムフィルターが波長選択的ではなく、単に全波長の一部、例えば１０％の波長を通過させる場合、複数の入力信号のコピーが生成される。各コピーは、次に出力ファイバーに経路付けられ、図1の配置を用いた同報送新機能を提供する。同様に、波長のごく一部が、さらにその一部分のみを通過させ、それによりそのコピーを生成する場合もある。
【００４１】
波長スイッチング、帯域スイッチング、そして同報送信機能は、混合され、要求される使用にふさわしいように調和されることに留意されたい。例えば、ほとんどのチャネルが全ての使用者に対する同報送信であり、ごく少数が選ばれたユーザーへの同報送信であるケーブルテレビ使用は、そのような使用といえる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】それぞれが別個の波長単位に対して機能し、マイクロミラー列とファイバー列の間に光学的に挿置される、本発明の原理に従った少なくとも一つの波長ふるい／結合器を使用する１×Nの波長選択スイッチの三次元図である。
【図２】図1の波長ふるい／結合器のうちの一つの例示的実施態様の上面図である。
【図３】波長ふるい／結合器に向かって見た場合の図1の波長ふるい／結合器のうちの一つの例示的実施態様の前面図である。
【図４】プリズムが波長ふるい／結合器とマイクロミラー列の間に光学的に挿置された本発明の一実施態様を示す図である。
【図５】図1の構成の上面図を示す図である。
【図６】図1の構成の側面図を示す図である。
【図７】波長ふるい／結合器のガラスの両面が薄いフィルムフィルターを含み、所定の波長チャネルがその両側から出ることができるような、本発明の一つの実施態様の上面図を示す図である。
【図８】各波長ふるい／結合器が基板の少なくとも一つの側面に沿って少なくとも一つの薄いフィルムフィルターを取り付けることにより作られ、基板２１３のもう一方の側面が、前に接触した薄いフィルムフィルターを通過しなかった光を、隣りの薄いフィルムフィルターへ導くための反射部分のみならず、その時点においてガラス板内に依然として存在する光の一つ又は複数の波長を検出するための、少なくとも一つ以上の検出器をも含むことができる、波長ふるい／結合器の一つの例示的実施態様の上面図である
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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