(57)【要約】光ビームの光パワーおよび波長モニターが述べられている。モニターは光ビームの光路中に配置された、光ビームの光パワーに比例する第１の電気信号を発生する第１の検出器を含む。モニターはまた光ビームの光路中に配置された光フィルターを含む。光フィルターは光ビームの内の光フィルターの帯域幅内の波長を有する部分を透過する。光ビームの光路中に配置された第２の検出器がフィルターされた光ビームの光パワーに比例する第２の電気信号を発生する。信号処理装置が第１および第２の電気信号を受け、光ビームの波長に比例する信号を発生する。
2004502141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．光ビームの光路中に配置され、前記光ビームの光パワーに比例する第１の電気信号を発生する第１の検出器と；
ｂ．前記光ビームの光路中に配置された光フィルターであって該光フィルターの帯域幅内の波長を有する光ビームの部分を透過する光フィルターと；
ｃ．前記光ビームの前記光路中に配置され、前記フィルターされた光ビームの光パワーに比例する第２の電気信号を発生する第２の検出器と；
ｄ．前記第１および第２の電気信号を受け、前記光ビームを特徴づける信号を発生する信号処理装置と；を備えた光ビームモニター。
【請求項２】
信号処理装置により発生される信号が光ビームのパワーに比例することを特徴とする請求項１記載の光ビームモニター。
【請求項３】
信号処理装置により発生される信号が光ビームの波長に比例することを特徴とする請求項１記載の光ビームモニター。
【請求項４】
第１の検出器と第２の検出器の少なくとも一方がフォトダイオードにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の光ビームモニター。
【請求項５】
第１の検出器が光ビームに対し部分透明であることを特徴とする請求項１記載の光ビームモニター。
【請求項６】
第１の検出器と前記第２の検出器の少なくとも一方が入射面上に反射防止コーティングを有することを特徴とする請求項１記載の光ビームモニター。
【請求項７】
光フィルターはバンドパスフィルターにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の光ビームモニター。
【請求項８】
光フィルターはファブリーペローフィルターにより構成されていることを特徴とする請求項１記載の光ビームモニター。
【請求項９】
第１の検出器と光フィルターの間に配置された基板をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の光ビームモニター。
【請求項１０】
基板は入射面と出射面の少なくとも一方に反射防止コーティングを有することを特徴とする請求項９記載の光ビームモニター。
【請求項１１】
基板はガラスにより構成されていることを特徴とする請求項９記載の光ビームモニター。
【請求項１２】
光ビームの一部を第１の検出器に向けかつ前記光ビームの一部を光フィルターに向けるビームスプリッタをさらに備えていることを特徴とする請求項１記載の光ビームモニター。
【請求項１３】
ビームスプリッタは入射面と出射面の少なくとも一方に反射防止コーティングを有することを特徴とする請求項１２記載の光ビームモニター。
【請求項１４】
第１の検出器と光フィルターの間に配置されたガラス楔をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の光ビームモニター。
【請求項１５】
ガラス楔は入射面と出射面の少なくとも一方に反射防止コーティングを有することを特徴とする請求項１４記載の光ビームモニター。
【請求項１６】
光ビームは波長分割多重化光信号により構成されることを特徴とする請求項１記載の光ビームモニター
【請求項１７】
波長分割多重化通信システムにおける光信号の光パワーおよび波長を同時にモニターする光ビームモニターであって、
ａ．光ビームの光路中に配置され、前記通信システム中を伝搬する光ビームの光パワーに比例する第１の電気信号を発生する第１の検出器と；
ｂ．光ビームの光路中に配置され、前記通信システムのチャンネルに対応する光ビームのフィルターされた部分を透過する光フィルターと；
ｃ．光ビームの光路中に配置され、前記通信システムのチャンネルに対応する光ビームの前記フィルターされた部分の光パワーに比例する第２の電気信号を発生する第２の検出器と；
ｄ．前記第１および第２の電気信号を受け、前記通信システム中を伝搬する光ビームの波長に比例する信号とパワーに比例する信号の少なくとも一つの信号を発生する信号処理装置と；を備えた光ビームモニター。
【請求項１８】
ａ．光ビームの光路中に配置され、通信システムの少なくとも二つのチャンネルに対応する光ビームの広帯域フィルターされた部分を透過させる第２の光フィルターと；
ｂ．広帯域フィルターされた光ビーム光路中に配置され、通信システムの前記少なくとも二つのチャンネルに対応するビームの前記広帯域フィルターされた部分の光パワーに比例する第３の電気信号を発生する第３の検出器と；を備え、
信号処理装置が第１と第２と第３の電気信号を受けて前記通信システム中を伝搬する前記光ビームの波長に比例する信号とパワーに比例する信号の少なくとも一つの信号を発生することを特徴とする請求項１７記載の光ビームモニター。
【請求項１９】
ａ．光ビームを検出し前記光ビームの光パワーに比例する第１の電気信号を発生するステップと；
ｂ．予め定められた帯域幅内の波長を有する光ビームの部分を検出し、前記予め定められた帯域幅内の波長を有する光ビームの部分の光パワーに比例する第２の電気信号を発生するステップと；
ｃ．前記第１および第２の電気信号を処理して前記光ビームを特徴づける信号を発生するステップと；を含む光ビームの光パワーおよび波長をモニターする方法。
【請求項２０】
発生された信号が光ビームのパワーに比例することを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
発生された信号が光ビームの波長に比例することを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
光ビームを検出するステップと予め定められた帯域内の波長を有する光ビームの部分を検出するステップとは光ビームのモードの同一部分を検出する構成とした請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
伝搬する光ビームの予め定められた第２の帯域幅内の波長を有する部分を検出し、前記予め定められた第２の帯域幅内の波長を有する前記伝搬する光ビームの部分の光パワーに比例する第３の電気信号を発生するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は光信号モニタリング、より詳細には光通信信号の波長とパワーをモニターする装置と方法に関する。
【０００２】
発明の背景
最新の光ファイバー通信システムは広帯域幅と低透過損失を有している。光ファイバーの帯域幅はどのくらいの情報を光信号の低下によるデータ損失なしに送信できるかを決定する。最新の光ファイバー通信システムの多くは波長分割多重（ＷＤＭ）を用いている。
【０００３】
ＷＤＭ通信システムにおいては異なる搬送波長を有する別々の信号が単一光ファイバーの中を同時に送信される。ファイバーの中を同時に伝搬する波長の数は通信システムの帯域幅に比例する。各波長帯域幅は通信システムにおいて一定のチャンネル間隔を占有する。搬送波長の間隔が密なほど同時に伝搬できるチャンネルが多くなる。しかしながら波長間の間隔が小さくなればチャンネル間のクロストークの可能性が増大する。このクロストークはあるチャンネルからのデータが別のチャンネルからのデータと干渉し、それにより通信システムにおいて誤ったデータの伝搬を引き起こし、究極的には受信側でのデータを壊乱する。
【０００４】
ＷＤＭ通信システムにおいて利用可能なチャンネル数を最大にするために各レーザ光源は相対的に安定した波長を有する光ビームを発生しなければならない。ＷＤＭ送信機に用いられるレーザは一般的には安定した波長の光を発し、波長は精密に制御できる。しかしながら多くのレーザ光源では温度、老朽化、モード不安定により生じる波長の時間的ドリフトを経験する。波長ドリフトはクロストークを生じ、その結果ＷＤＭ通信システムにおけるデータ損失を生じ得るので、これをモニターしかつ補償しなければならない。
【０００５】
ＷＤＭ通信システムにおいて光信号の波長をモニターするために多数の装置と方法が用いられてきた。これらの装置と方法のいくつかでは入力信号を二つの信号に分離し、ローパスフィルターで一つの信号をフィルターし、ハイパスフィルターで他の信号をフィルターする。フィルターされた信号は二つの狭い間隔の検出器に向けられる。次に二つの検出器で生じた電気信号は比較される。フィルターの特性を正しく選択することにより光信号の波長を精密に決定し、モニターすることができる。
【０００６】
ＷＤＭ通信システムにおいて光信号の波長をモニターするために用いられる他の装置と方法においては結晶格子あるいは回折格子のようなチャンネル選択器と光信号をモニターするための波長計とを用いる。例えばある先行技術においては光信号は先ずチャンネル選択器によりチャンネルに分離され、そのあとに各チャンネルにおける光信号の波長をモニターする波長計に伝搬される。
【０００７】
これらの先行技術の波長モニターは複雑でありまた大きな体積を占めるので最新の大容量光通信システムに対しては一般的には実用的ではない。さらにこれらの先行技術の波長モニターは通信信号の波長を測定するために差分検出法を用いており、これは誤った測定を生じ得る。これらの差分検出法は導波路モードの異なる部分を抽出する少なくとも二つの光検出器を必要とする。
【０００８】
導波路モードの二つの異なる部分を測定することはモード不安定による測定波長の不確実性につながり得る。これらの不確実性は誤った測定を生じ、間違った補償を生じ得る。もし導波路がシングルモード光ファイバーであればモードは典型的に非常に安定である。しかしながら導波路がマルチモードであれば、いくつかの条件の下でモード不安定が存在する。伝搬媒体におけるモード不安定を生じるいくつかの要因がある。これらの要因には注入電流レベル、ファセットコーティングの条件、効率および動作温度を含む。
【０００９】
発明の概要
本発明は波長およびパワーのモニターに関し、差分検出や先行技術の波長モニター方法のもつ不利益を被らない。本発明の原理的発見は光波長およびパワーモニターが単一光ビームのモードの１つの部分をモニターすべく構成され、単一光ビームの波長と光パワーを実質的に同時に決定できるということである。
【００１０】
従って本発明は光ビームの光路中に配置された第１の検出器を含む光ビームモニターを特徴とする。一つの例においては第１の検出器は光ビームの一部を透過する半透明光検出器を備える。第１の検出器は光ビームの一部が第１の検出器から反射されるのを防止する反射防止コーティングを含む。第１の検出器は入射光ビームの光パワーに比例する電気信号を発生する。
【００１１】
ファブリーペローフィルターや薄膜フィルターのような光フィルターが光ビームの光路中に配置され、光ビームの内の光フィルターの帯域幅内の波長に対応する部分を通過させる。一つの例においては光フィルターは狭いバンドパスフィルターにより構成される。基板は第１の検出器と光フィルターの間に配置してもよい。一つの例においては基板はガラスで形成される。一つの例においては基板は反射を防止するために少なくとも基板の一端に施した反射防止コーティングを有する。別の例においては反射されたどのビームも第１検出器からそらし、それにより間違った信号の検出を減少させるためにガラス楔が第１の検出器と光フィルターの間に配置される。ガラス楔は反射を防止するための反射防止膜を有していてもよい。
【００１２】
第２の検出器が光ビームの光路中に配置される。第２の検出器はフィルターされた光ビームの光パワーに比例する第２の電気信号を発生する。処理装置が第１と第２の検出器に結合され、光ビームの波長とパワーを特徴付ける信号を発生するために用いられる。この信号は光ビームを発生する光源の波長とパワーを制御するために使用できる。
【００１３】
本発明はまた波長分割多重化通信システムにおける光信号のパワーと波長をモニターする装置を特徴とする。この装置は光ビームを発生する多波長レーザを含む。第１の検出器は光ビームの光路中に配置される。第１の検出器は通信システム中を伝搬する光ビームの光パワーに比例する電気信号を発生する。光フィルターが光ビームの光路中に配置される。光フィルターは光ビームの内の通信システムのチャンネルに対応する部分を透過する。
【００１４】
第２の検出器が光ビームの光路中に配置される。第２の検出器は前記チャンネルに対応する、フィルターされた光ビームの光パワーに比例する第２の電気信号を発生する。信号処理装置は第１と第２の電気信号を受ける。信号処理装置は通信システム中を伝搬する光ビームの波長とパワーに対応する少なくとも一つの信号を発生する。この信号は多波長レーザの波長とパワーを制御するために使用できる。
【００１５】
本発明はまた光ビームの波長とパワーをモニターする方法を特徴とする。この方法は光ビームを検出することと、この光ビームの光パワーに対応する第１の電気信号を発生することとを含む。光ビームの予め定められた帯域幅内の波長を有する部分が次に検出される。予め定められた帯域幅内の光ビームの部分の光パワーに対応する第２の電気信号が発生される。第１および第２の電気信号が処理され、光ビームを特徴づける信号が発生される。一つの例においてはこの信号は光ビームを発生する光源を制御する。
【００１６】
本発明の上記および他の目的、特徴、利点、およびそれらを実現する方法は以下の説明の検討と添付された請求範囲から、発明の多数の実施例のいくつかを示す添付図面を参照して明らかになり理解されるであろう。
【００１７】
詳細説明
図１は差分検出器を用いる先行技術の波長モニター１０の概念図である。光源１２は光ビーム１４を発生する。ビームスプリッタ１６はビーム１４の一部を抽出し、抽出されたビーム１８を第２のビームスプリッタ２０に向ける。第２のビームスプリッタ２０は抽出されたビームを第１の抽出ビーム２２と第２の抽出ビーム２４に分割する。第２のビームスプリッタ２０は第１の抽出ビーム２２をローパスフィルター２６に向け、第２の抽出ビーム２４をハイパスフィルター２８に向ける。モニター１０は第２の抽出ビーム２４をハイパスフィルター２８に向けるためにミラー３０を用いる。第１の検出器３２はローパスフィルター２６を透過するビームの光パワーを測定する。第２の検出器３４はハイパスフィルター２８を透過するビームの光パワーを測定する。
【００１８】
図２は図１の先行技術の波長モニターの第１の検出器３２と第２の検出器３４の出力特性を表すグラフである。第１の検出器３２はローパス特性３６を測定する。第２の検出器３４はハイパス特性３８を測定する。一般的にはローパスフィルター３２とハイパスフィルター３４の両者の中心周波数が光源１２により生ずる光ビーム１４の波長と同様になるように選択される。
【００１９】
動作においては光ビーム１４の波長が変化すると第１の検出器３２により検出される光パワーは第２の検出器３４により検出される光パワーの変化に反比例する方向に変化する。従って光ビーム１４の波長は第１の検出器３２により検出される光パワーの第２の検出器３４により検出される光パワーに対する比を測定することによりモニターできる。この比は光源１２により発生される光ビームの波長変化に高感度な尺度である。しかしながらこの方法は光学モードの異なる部分を測定する光検出器を用いる。従ってこの方法では前記のようなモード不安定による測定波長の不確実に陥り易い。
【００２０】
図３は本発明の波長およびパワーモニター４０の一つの実施例の概念図である。モニター４０は入射光ビーム４２を発生する光源４１を含む。入射光ビーム４２の光路中にコリメータレンズ（図示せず）を配置してもよい。一つの実施例においては光源４１は波長分割多重化（ＷＤＭ）通信システムでの使用に適した波長可変半導体レーザである。例えば光源４１は分布帰還型半導体レーザでもよい。
【００２１】
モニター４０はまた部分透明の第１のフォトダイオード４４を含む。第１のフォトダイオード４４は入射光ビーム４２の光パワーに比例する第１の電気信号を発生する。光ビーム４２の一部は第１のフォトダイオード４４の出射面４３を透過する。第１のフォトダイオード４４は入射面からの反射光を低減するための入射面４６上に反射防止（ＡＲ）コーティングを有していてもよい。
【００２２】
第１のフォトダイオード４４は少なくとも部分透明の基板４８に取り付けられる。基板４８はガラスで出来ていてもよい。基板４８は反射光が第１のフォトダイオード４４に当たって誤った信号を生じないように入射面５０の上にＡＲコーティングを有してもよい。別の実施例においてはどの反射ビームも第１のフォトダイオード４４からそらし、それにより誤った信号を防止するために基板４８は楔形をしている。
【００２３】
モニター４０はまた基板４８の出射面５１の上に配置される薄膜光フィルター５２を含む。別の実施例においては自由空間が第１のフォトダイオード４４と薄膜光フィルター５２を分離し、フィルター５２が光ビーム４２の伝搬方向に配置される。薄膜フィルター５２は狭いバンドパスフィルタでもよい。
【００２４】
第２のフォトダイオード５４がビーム４２の伝搬方向において薄膜フィルター５２に隣接して配置される。第２のフォトダイオード５４は光ビーム４２のフィルターされた部分の光パワーに比例する電気信号を発生する。第１のフォトダイオード４４により検出されて誤った信号を生じ得る反射光を低減するために第２のフォトダイオード５４は入射面５６上にＡＲコーティングを有していてもよい。
【００２５】
信号処理装置５８は第１および第２の電気信号を受け、光ビームを特徴づける出力信号を発生する。一つの実施例においては信号処理装置５８は光ビームのフィルターされた部分の光パワーＰλの、入射光ビームの光パワーＰｍｏｎに対する比に比例する信号を発生する。即ち信号処理装置はＰλ／Ｐｍｏｎに比例する信号を発生する。別の実施例においては信号処理装置はＰλとＰｍｏｎの差の、ＰλとＰｍｏｎの和に対する比に比例する信号を発生する。即ち信号処理装置は（Ｐλ−Ｐｍｏｎ）／（Ｐλ＋Ｐｍｏｎ）に比例する信号を発生する。このように本発明の一つの実施例においてはモニター４０の波長伝達関数はＰλ／Ｐｍｏｎでも（Ｐλ−Ｐｍｏｎ）／（Ｐλ＋Ｐｍｏｎ）でもよい。
【００２６】
信号処理装置５８の出力信号は光源４１の波長およびパワーを制御するために使用できる。一つの実施例においては光源４１は波長可変レーザであり、信号処理装置５８の出力は光源制御装置５９に電気的に接続される。信号処理装置により発生された信号は光源制御装置５９に対し光源４１の波長およびパワーを変化させるようにする。
【００２７】
動作においては第１のフォトダイオード４４は入射光ビーム４２の光パワー（Ｐｍｏｎ）に比例する信号を発生する。第１のフォトダイオード４４により吸収されなかった入射光ビームの部分は基板４８を通ってフィルター５２に伝搬する。フィルター５２は光ビーム４２の内の予め定められた帯域幅内の波長を持つ部分を透過させる。そのあと、光ビーム４２のフィルターされた部分が第２のフォトダイオード５４により検出される。第２のフォトダイオード５４は光ビームのフィルターされた部分の光パワー（Ｐλ）に比例する電気信号を発生する。
【００２８】
信号処理装置５８は光ビームを特徴づける信号を発生する。信号はＰλ／　Ｐｍｏｎに比例しても、（Ｐλ−Ｐｍｏｎ）／　（Ｐλ＋Ｐｍｏｎ）に比例してもよい。信号処理装置５８により発生された信号から入射ビーム４２の波長と光パワーの変化をモニターできる。
【００２９】
一つの実施例においてはモニター４０は信号処理装置５８の出力に電気的に接続される光源制御装置５９を含む。光源制御装置５９は信号処理装置５８から信号を受け、光源４１の波長とパワーを調整する。一つの実施例においては光源制御装置５９は熱電冷却装置であり、光源制御装置５９は光源４１の温度を調整する。別の実施例においては光源制御装置５９はレーザ駆動電流制御装置５９であり、光源制御装置５９は光源４１の駆動電流を調整する。
【００３０】
図４は本発明の波長およびパワーモニター６０の別の実施例の概念図である。モニター６０は図３に関連して説明したモニター４０に類似している。モニター６０は部分透明の第１のフォトダイオード４４を含む。第１のフォトダイオード４４は入射光ビーム４２の光パワーに比例する第１の電気信号を発生する。第１のフォトダイオード４４は入射面からの反射光を低減するために入射面４６上にＡＲコーティングを有していてもよい。
【００３１】
モニター６０は基板を有していない。その代わりモニター６０は光ビーム４２の伝搬方向において第１のフォトダイオード４４に直接隣接して配置される薄膜光フィルター５２を含む。薄膜フィルター５２は狭いバンドパスフィルターでもよい。第２のフォトダイオード５４は光ビーム４２の伝搬方向において薄膜フィルター５２に隣接して配置される。第２のフォトダイオード５４は光ビーム４２のフィルターされた部分の光パワーに比例する電気信号を発生する。第２のフォトダイオード５４は第１のフォトダイオード４４により検出され得る反射光を低減するために入射面５６上にＡＲコーティングを有していてもよい。
【００３２】
信号処理装置５８は第１および第２の電気信号を受け、光ビームを特徴づける出力信号を発生する。本発明の一つの実施例においては信号処理装置５８はＰλ／Ｐｍｏｎまたは（Ｐλ−Ｐｍｏｎ）／（Ｐλ＋Ｐｍｏｎ）に比例する信号を発生する。信号処理装置５８により発生された信号から入射ビーム４２の波長および光パワーの変化をモニターできる。一つの実施例においてはモニター６０は信号処理装置５８の出力に電気的に結合される光源制御装置５９を含む。光源制御装置５９は図３に関連して説明したように光源４１の波長およびパワーを制御する。モニター６０の動作は図３に関連して説明したモニター４０の動作と同様である。
【００３３】
図５はバルクのファブリーペロー（ＦＰ）フィルターを含む本発明の波長およびパワーモニター７０の別の実施例の概念図である。モニター７０は図３に関連して説明したモニター４０に類似している。モニター７０は部分透明の第１のフォトダイオード４４を含む。第１のフォトダイオード４４は入射光ビーム４２の光パワーに比例する第１の電気信号を発生する。第１のフォトダイオード４４は入射面からの反射光を低減するために入射面４６上にＡＲコーティングを有していてもよい。
【００３４】
モニター７０は光ビーム４２の伝搬方向において第１のフォトダイオード４４に隣接して配置されるバルクのファブリーペローフィルター４９を含む。ファブリーペローフィルター４９は第１のフォトダイオード４４に隣接する一つの端部に配置された第１の部分反射ミラー７１と第２の端部に配置された第２の部分反射ミラー７２とを有する。ファブリーペローフィルター４９は周期的な櫛状の透過率と反射率を発生する。
【００３５】
第２のフォトダイオード５４はビーム４２の伝搬方向においてファブリーペローフィルター４９に隣接して配置される。第２のフォトダイオード５４は光ビーム４２のフィルターされた部分の光パワーに比例する電気信号を発生する。第２のフォトダイオード５４は第１のフォトダイオード４４に検出され得る反射光を低減するために入射面５６上にＡＲコーティングを有していてもよい。
【００３６】
信号処理装置５８は第１および第２の電気信号を受け、光ビームを特徴づける出力信号を発生する。信号処理装置５８はＰλ／Ｐｍｏｎに比例する信号を発生してもよいし、（Ｐλ−Ｐｍｏｎ）／（Ｐλ＋Ｐｍｏｎ）に比例する信号を発生してもよい。一つの実施例においてはモニター７０は信号処理装置５８の出力に電気的に結合される光源制御装置５９を含む。光源制御装置５９は図３に関連して説明したように光源４１の波長およびパワーを制御する。
【００３７】
図６はビームスプリッタ９０を含む本発明の波長およびパワーモニター７５の別の実施例の概念図である。一つの実施例においてはビームスプリッタ９０は無偏光ビームスプリッタにより構成される。ビームスプリッタ９０は入射ビーム４２の伝搬方向にビームの一部を透過し、入射ビーム４２の伝搬方向に垂直な方向にビームの一部を反射する斜辺９８上に付着された部分反射ミラーを含む。ビームスプリッタ９０は入射面９２と出射面９４の少なくとも一方に付着されたＡＲコーティングを有していてもよい。
【００３８】
モニター７５は入射ビーム４２の伝搬方向に垂直な方向に配置される第１のフォトダイオード４４を含む。第１のフォトダイオード４４は入射光ビーム４２の光パワーに比例する電気信号を発生する。第１のフォトダイオード４４は入射面からの反射光を低減するために入射面上にＡＲコーティングを有していてもよい。
【００３９】
薄膜フィルター５２はビーム４２の伝搬方向に配置される。第２のフォトダイオード５４はビーム４２の伝搬方向において薄膜フィルター５２に隣接して配置される。第２のフォトダイオード５４は光ビーム４２のフィルターされた部分の光パワーに比例する電気信号を発生する。第２のフォトダイオード５４は第１のフォトダイオード４４により検出され得る反射光を低減するためにＡＲコーティングを有していてもよい。薄膜フィルター５２はビームスプリッタ９０に付着されても、フォトダイオード５４に付着されてもよいし、ビームスプリッタ９０とフォトダイオード５４の間に配置されてもよい。
【００４０】
信号処理装置５８は第１および第２の電気信号を受け、光ビームを特徴づける出力信号を発生する。モニター７５の動作は本発明のモニターの他の実施例の動作と同様である。信号処理装置５８はＰλ／Ｐｍｏｎに比例する信号を発生してもよいし、（Ｐλ−Ｐｍｏｎ）／（Ｐλ＋Ｐｍｏｎ）に比例する信号を発生してもよい。一つの実施例においてはモニター７５は信号処理装置５８の出力に電気的に結合される光源制御装置５９を含む。光源制御装置５９は図３に関連して説明したように光源４１の波長とパワーを制御する。
【００４１】
本発明のモニターはビームスプリッタを用いる多数の他の実施例を有する。例えばモニターの一つの実施例（図示せず）においては第１のフォトダイオードが入射ビームの伝搬方向においてビームスプリッタの後に配置される。薄膜フィルターと第２のフォトダイオードが入射ビームに垂直な方向においてビームスプリッタの後に配置される。この実施例の動作は図６のモニターの動作と同様になり、この実施例の波長伝達関数もまた（Ｐλ／Ｐｍｏｎ）で表しても、（Ｐλ−Ｐｍｏｎ）／（Ｐλ＋Ｐｍｏｎ）で表してもよい。ここでＰｍｏｎはフォトダイオードの出力電気信号に比例し、Ｐλは第２のフォトダイオードの出力に比例する。
【００４２】
図７はガラス楔１０２を含む本発明の波長およびパワーモニター１００の別の実施例の概念図である。ガラス楔１０２は図６のビームスプリッタ９０に類似している。ガラス楔１０２は入射ビーム４２の伝搬方向にビームの一部を透過し、入射ビーム４２の伝搬方向に垂直な方向にビームの一部を反射する。
【００４３】
モニター１００は入射ビーム４２の伝搬方向に垂直に配置される第１のフォトダイオード４４を含む。第１のフォトダイオード４４は入射光ビーム４２の光パワーに比例する第１の電気信号を発生する。第１のフォトダイオード４４は入射面からの反射光を低減するために入射面上にＡＲコーティングを有していてもよい。
【００４４】
薄膜フィルター５２はガラス楔の斜面９８に蒸着又は配置される。第２のフォトダイオード５４はビーム４２の伝搬方向において薄膜フィルター５２に隣接して配置される。第２のフォトダイオード５４は光ビーム４２のフィルターされた部分の光パワーに比例する電気信号を発生する。第２のフォトダイオード５４は第１のフォトダイオード４４により検出され得る反射光を低減するためにＡＲコーティングを有していてもよい。
【００４５】
信号処理装置５８は第１および第２の電気信号を受け、光ビームを特徴づける出力信号を発生する。モニター７５の動作は本発明のモニターの他の実施例の動作と同様である。信号処理装置５８はＰλ／Ｐｍｏｎに比例する信号を発生してもよいし、（Ｐλ−Ｐｍｏｎ）／（Ｐλ＋Ｐｍｏｎ）に比例する信号を発生してもよい。一つの実施例においてはモニター６０は信号処理装置５８の出力に電気的に結合される光源制御装置５９を含む。光源制御装置５９は図３に関連して説明したように光源４１の波長とパワーを制御する。
【００４６】
図８はファブリーペローフィルター４９とビームスプリッタ９０をもつガラス基板を含む本発明の波長およびパワーモニター１５０の別の実施例の概念図である。ビームスプリッタ９０は入射ビーム４２の伝搬方向にビームの一部を透過し、入射ビーム４２の伝搬方向に垂直な方向にビームの一部を反射する斜面９８の上に付着された部分反射ミラーを有する。ビームスプリッタ９０は入射面９２と出射面９４の少なくとも一方に付着されたＡＲコーティングを有していてもよい。
【００４７】
バルクのファブリーペローフィルター４９が入射ビーム４２の伝搬方向に配置される。ファブリーペローフィルター４９は入射端に配置された第１の部分反射ミラー７１と出口に配置された第２の部分反射ミラー７２を有する。ファブリーペローフィルター４９は周期的な櫛状の透過率および反射率を生ずる。
【００４８】
モニター１５０は入射ビーム４２の伝搬方向に垂直に配置された第１のフォトダイオード４４を含む。第１のフォトダイオード４４は入射光ビーム４２の光パワーに比例する第１の電気信号を発生する。第１のフォトダイオード４４は入射面からの反射光を低減するために入射面上にＡＲコーティングを有していてもよい。第１のフォトダイオード４４により検出された光パワーはファブリーペローフィルター４９から反射されたビームに依存しない。
【００４９】
モニター１５０は入射ビームの伝搬方向においてファブリーペローフィルター４９に隣接して配置される第２のフォトダイオード５４を含む。第２のフォトダイオード５４は入射ビーム４２のフィルターされた部分の光パワーに比例する電気信号を発生する。
【００５０】
信号処理装置５８は第１および第２の電気信号を受け、光ビーム４２を特徴づける出力信号を発生する。モニター１５０の動作は本発明のモニターの他の実施例の動作と同様である。信号処理装置５８はＰλ／Ｐｍｏｎに比例する信号を発生してもよいし、（Ｐλ−Ｐｍｏｎ）／（Ｐλ＋Ｐｍｏｎ）に比例する信号を発生してもよい。一つの実施例においてはモニター１５０は信号処理装置５８の出力に電気的に結合される光源制御装置５９を含む。光源制御装置５９は図３に関連して説明したように光源４１の波長とパワーを制御する。
【００５１】
図９は粗い波長モニター用広帯域薄膜フィルターと、細かい波長モニター用ファブリーペローエタロンとを含む本発明の広帯域波長およびパワーモニター２００の概念図である。モニター２００は光ビーム４２を発生する、波長可変半導体レーザのような光源４１を含む。入射光ビーム４２の光路中にコリメータレンズ（図示せず）を配置してもよい。
【００５２】
ビームスプリッタ９０が光ビーム４２の光路中に配置される。一つの実施例においてはビームスプリッタ９０は無偏光ビームスプリッタにより構成される。ビームスプリッタ９０は入射ビーム４２の伝搬方向にビームの一部を透過し、入射ビーム４２の伝搬方向に垂直な方向にビームの一部を反射する斜面９８の上に付着された部分反射ミラーを含む。ビームスプリッタ９０は入射面９２と出射面９４の少なくとも一方に付着されたＡＲコーティングを有していてもよい。
【００５３】
モニター２００は入射ビーム４２の伝搬方向に垂直な方向のビームの部分の光路中に配置される第２のビームスプリッタ２０２を含む。第２のビームスプリッタ２０２はビームの反射された部分を第１の光路２０４と第２の光路２０６に分割する。一つの実施例においては第２のビームスプリッタ２０２はシリンドリカルレンズである。
【００５４】
第１のフォトダイオード２０８が第１の光路２０４中に配置される。第１のフォトダイオード２０８は入射光ビーム４２の光パワーに比例する第１の電気信号を発生する。第１のフォトダイオード２０８は入射面２０９からの反射光を低減するために入射面２０９の上にＡＲコーティングを有していてもよい。
【００５５】
粗いフィルター２１０が第２の光路２０６中に配置される。一つの実施例においては粗いフィルター２１０は薄膜フィルターにより構成される。粗いフィルター２１０は比較的広帯域の光信号を通す。第２のフォトダイオード２１２が第２の光路２０６中に粗いフィルター２１０の後に配置される。第２のフォトダイオード２１２は広帯域光信号の光パワーに比例する第２の電気信号を発生する。
【００５６】
ファブリーペローエタロン２１４が入射ビーム４２の伝搬方向に配置される。ファブリーペローエタロンあるいはファブリーペロー干渉計はファブリーペローエタロン２１４の多数の光路に対応する多数の波長を有する光信号を通す比較的細い波長の、あるいは狭帯域のフィルターである。第３のフォトダイオード２１６が入射ビーム４２の伝搬方向においてファブリーペローエタロン２１４の後に配置される。第３のフォトダイオード２１６はファブリーペローエタロン２１４の多数の光路に対応する多数の波長を検出し、ファブリーペローエタロン２１４により透過されたビームの光パワーに比例する第３の電気信号を発生する。
【００５７】
信号処理装置５８は第１、第２、第３の電気信号を受け、光ビーム４２を特徴づける出力信号を発生する。信号処理装置５８はＰλ／Ｐｍｏｎに比例する信号を発生してもよいし、（Ｐλ−Ｐｍｏｎ）／（Ｐλ＋Ｐｍｏｎ）に比例する信号を発生してもよい。一つの実施例においてはモニター２００は信号処理装置５８の出力に電気的に結合される光源制御装置５９を含む。光源制御装置５９は図３に関連して説明したように光源４１の波長およびパワーを制御する。
【００５８】
図１０は波長可変レーザ２５４の出力を制御するための本発明の波長およびパワーモニター２５２を含む光通信システム２５０の概念図である。波長可変レーザ２５４は光変調器２５６に光学的に結合される。光変調器２５６は波長可変レーザ２５４の出力を変調し、変調された光ビームを発生する。一つの実施例においては変調された光ビームは光通信システムの光ファイバーに結合される。変調されたビームの一部は波長およびパワーモニター２５２に結合される。一つの実施例においては変調器はマッハツェンダー干渉計であり波長およびパワーモニター２５２は干渉計の第２のポートに光学的に結合される。
【００５９】
波長およびパワーモニター２５２は本発明に従うどのようなモニターであってもよい。例えばモニター２５２は図９に関連して説明した広帯域モニターであってもよい。この実施例ではモニター２５２は第１、第２、第３の電気信号を発生する。信号処理装置２５８は第１、第２、第３の電気信号を受け、光ビーム４２を特徴づける信号を出力において発生する。
【００６０】
信号処理装置２５８の出力は波長可変レーザ制御装置２６０の入力に電気的に結合される。波長可変レーザ制御装置２６０は信号処理装置により発生された信号を受け、レーザの光パワーおよび波長を制御する。一つの実施例においては波長可変レーザ制御装置２６０は熱電冷却装置であり、それはレーザの温度を制御することにより波長可変レーザ２５４を制御する。別の実施例においては波長可変レーザ制御装置２６０はレーザ駆動電流制御装置でありレーザの駆動電流を変化することにより波長可変レーザ２５４を制御する。
【００６１】
本発明の波長およびパワーモニターは先行技術のモニターに対して多数の利点を有している。一つの利点は本発明のモニターが単一光ビームのモードの一つの部分をモニターし、単一光ビームの波長と光パワーを実質的に同時に決定することである。単一光ビームのモードの一つの部分をモニターすることは前記の差分検出に関連する問題を回避する。本発明のモニターはビームの同一部分を抽出するのでモニターされる光源のモード安定性に影響されにくい。この特徴はモニターの長期安定性を改善する。この特徴はまた半導体レーザを定電流モードではなく定パワーモードで動作することを可能にする。これは半導体レーザのモード構造がレーザの注入電流に依存するからである。
【００６２】
同等性
発明は具体的な好ましい実施例に言及して詳細に示され、また説明されたが、添付された請求範囲により定義される発明の精神および範囲から逸脱することなく形態および詳細における種々の変更を成し得ることは当業者には言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】差分検出を用いる先行技術の波長モニターの概念図である。
【図２】図１の先行技術の波長モニターの第１および第２の検出器の出力特性を表すグラフである。
【図３】本発明の波長およびパワーモニターの一つの実施例の概念図である。
【図４】基板を含まない本発明の波長およびパワーモニターの別の実施例の概念図である。
【図５】ファブリーペローフィルターを含む本発明の波長およびパワーモニターの別の実施例の概念図である。
【図６】ビームスプリッタを含む本発明の波長およびパワーモニターの一つの実施例の概念図である。
【図７】ガラス楔を含む本発明の波長およびパワーモニターの別の実施例の概念図である。
【図８】ファブリーペローフィルター付きのガラス基板とビームスプリッタを含む本発明の波長およびパワーモニターの別の実施例の概念図である。
【図９】粗い波長モニター用の広帯域薄膜フィルターと細かい波長モニター用のファブリーペローエタロンを含む本発明の広帯域波長およびパワーモニターの概念図である。
【図１０】波長可変レーザの出力を制御するための本発明の波長およびパワーモニターを含む光通信システムの概念図である。
【図１】
2004502141.tif 000003
【図２】
2004502141.tif 000004
【図３】
2004502141.tif 000005
【図４】
2004502141.tif 000006
【図５】
2004502141.tif 000007
【図６】
2004502141.tif 000008
【図７】
2004502141.tif 000009
【図８】
2004502141.tif 000010
【図９】
2004502141.tif 000011
【図１０】
2004502141.tif 000012
【国際公開パンフレット】
2004502141.tif 000013
2004502141.tif 000014
2004502141.tif 000015
2004502141.tif 000016
2004502141.tif 000017
2004502141.tif 000018
2004502141.tif 000019
2004502141.tif 000020
2004502141.tif 000021
2004502141.tif 000022
2004502141.tif 000023
2004502141.tif 000024
2004502141.tif 000025
2004502141.tif 000026
2004502141.tif 000027
2004502141.tif 000028
2004502141.tif 000029
2004502141.tif 000030
2004502141.tif 000031
2004502141.tif 000032
2004502141.tif 000033
2004502141.tif 000034
2004502141.tif 000035
2004502141.tif 000036
2004502141.tif 000037
2004502141.tif 000038
2004502141.tif 000039
2004502141.tif 000040
2004502141.tif 000041
2004502141.tif 000042
2004502141.tif 000043
2004502141.tif 000044
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004502141.tif 000045
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004502141.tif 000046
【国際調査報告】
2004502141.tif 000047
2004502141.tif 000048
2004502141.tif 000049