JPH11248962A

JPH11248962A - フィルタ

Info

Publication number: JPH11248962A
Application number: JP10373096A
Authority: JP
Inventors: Douglas M Baney; ダグラス・エム・ベイニー; Wayne V Sorin; ウエイン・ブイ・ソリン
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-12-28
Publication date: 1999-09-17
Also published as: EP0932060A2; US6549701B1; EP0932060A3

Abstract

(57)【要約】【課題】外部信号によって制御できるフィルタ装置を提
供する。【解決手段】本発明の実施例のフィルタ（１０）は、光
サーキュレータ（１２）および２つの光ブラッグ反射鏡
バンク（２０、３０）から構成される。バンク２０はチ
ャネル・フィルタとして作用し、バンク３０はチャネル
・セレクタとして作用する。光サーキュレータのポート
（１３）に入力された光はバンク（２０）、サーキュレ
ータ（１２）、バンク（３０）、サーキュレータ（１
２）を経由して出力ポート（１６）に濾波されて出力さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに
関し、さらに詳細には、１つまたは複数の狭帯域選択可
能出力波長を有する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光信号変調に基づく通信伝送システム
は、金属導線に基づくシステムより大幅に高い帯域を実
現する。たとえば、高帯域を必要とする適用例では光フ
ァイバ・ケーブルが同軸ケーブルに置き代わりつつあ
る。光ファイバ・ケーブルの容量は、異なる波長の光源
を利用して同一ファイバ上で多数の通信チャネルを多重
化することで、さらに拡大される。上記装置では、多数
の狭い間隔で配置された光チャネルが１本のファイバ上
で伝送される。各チャネルは、別々のデータ・ストリー
ムを搬送する。搬送波の波長が互いに異なるので、この
データ・ストリームは互いに干渉しないで１本の光ファ
イバにそって同時に伝播することができる。

【０００３】チャネルの最大本数は、ファイバ上の中継
器が増幅することができる個々のチャネルの幅および波
長の最大範囲によって通常は決定される。チャネル幅お
よびチャネル間の間隙は、チャネルに搬送波を供給する
光源によって生成するスペクトルの幅によって決定され
る。個々のチャネル間の距離は、個々のチャネル中の光
搬送波のそれぞれの変調スペクトルの幅によって最終的
に設定される。

【０００４】多くのシステムでは、伝送損失を補うため
に、ある型式の利得要素を使用してファイバ中の光信号
を増幅しなければならない。光増幅器が、この機能のた
めに使用される。歪みを最小にするために、この増幅器
に関する波長の関数としての利得が、一定でなければな
らない。この条件は、いずれかの所与の増幅器設計の場
合、光スペクトルのある限定された部分について満たさ
れるにすぎない。したがって、いずれか所与のチャネル
配置間隔に対して増幅器によってチャネル本数の最大値
が決まる。したがって、狭帯域光源およびフィルタが必
要になる。

【０００５】通常、狭帯域光源が、各チャネルに必要で
ある。データは、このチャネルのために光源出力を変調
し、光ファイバ中に変調した光を導入することによっ
て、いずれかの所与のチャネル上で伝送される。理想的
には、光源は、いずれのチャネルにも搬送波を生成する
ことが可能で、いずれの所与時間に生成する正確な波長
も、光源に加えられる信号によって選択可能であるべき
だ。固定出力波長および十分に狭い波長拡散を有する光
源は、当技術分野では公知である。たとえば、米国特許
第５，２６８，９１０号明細書に、ドープされたファイ
バから光搬送波を生成するためのスーパルミネセンス光
光源の記述がある。

【０００６】原則として、多数の上記光源を組み合わせ
て、必要な波長分割多重（以下「ＷＤＭ」と称する。）
信号を実現できる。しかし、そのような合成光源は作成
するのが厄介であり、コストが高い。したがって、ＷＤ
Ｍ光伝送システム中で選択されたチャネルを駆動するた
めの低コストの波長選択可能光源を実現することが好ま
しい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】光通信システムで使用
する改良型フィルタ装置を提供することが本発明の大き
な目的である。

【０００８】選択された波長をフィルタに加えられる外
部信号によって制御することができるフィルタ装置を提
供することが本発明の別の目的である。

【０００９】波長のある範囲にわたって選択可能な中心
周波数と共に狭帯域出力を有する光源を提供するために
使用することができるフィルタ装置を提供することが本
発明のさらなる別の目的である。

【００１０】本発明のこうした目的、および別の目的
は、以下の発明の詳細な説明および添付の図面から当業
者には明らかであろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力光信号に
含まれ得る複数のスペクトル線から選択される１個また
は複数個の出力スペクトル線を有する出力光信号を生成
するためのフィルタである。このフィルタは、第１波長
で全く光のないスペクトルを有するノッチ形光信号を生
み出すために、入力光信号をフィルタするためのチャネ
ル・フィルタを含む。このフィルタはまた、反射波長に
等しい波長を有する光を反射するための可変波長反射鏡
を含む。この反射波長は、第１波長および前記スペクト
ル線のうちの１本の波長に等しい第２波長から選択可能
である。チャネル・フィルタの出力は、可変波長反射鏡
の入力に接続される。可変波長反射鏡の出力は、出力光
信号を含む。チャネル・フィルタは、ファイバ・ブラッ
グ反射鏡、アレイ導波管フィルタ、マッハ・ツェンダ・
フィルタ、吸収フィルタなどの多数の公知の光コンポー
ネントを使用して構成することができる。可変周波数反
射鏡は、１枚または複数枚の可変周波数ファイバ・ブラ
ッグ反射鏡から構成されることが好ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、所望の波長を含む複数
の波長を有する広帯域光源から１つまたは複数の波長の
光を分離するための光ファイバと考えることができる。
本発明の動作方式は、本発明によるフィルタ１００のブ
ロック図である図１を参照するとより容易に理解され
る。フィルタ１００は、広帯域スペクトル光源１０１の
出力１１１を受け取り、それを選択された波長の１本ま
たは複数本の離散的スペクトル線を有する信号１１３に
変換する。

【００１３】光源１０１の出力は、チャネル・フィルタ
１０３に加えられる。チャネル・フィルタ１０３の出力
は、１１２に示す一連の離散的スペクトル線を含むスペ
クトルを有する信号である。このスペクトルは、出力信
号１１３中に含まれるスペクトル線ならびに出力信号中
に含まれない多数のスペクトル線またはスペクトル領域
を含む。本明細書ではスペクトル線を単に線とも称す
る。

【００１４】チャネル・フィルタ１０３の出力は、チャ
ネル・セレクタ１０５に加えられる。チャネル・セレク
タ１０５は、所望のスペクトル線をチャネル・フィルタ
１０３の出力から分離して、出力信号１１３を生成す
る。

【００１５】チャネル・フィルタ１０３は、所望の出力
線を分離するいずれの装置からも構成することができ
る。たとえば、チャネル・フィルタ１０３は、一連のフ
ァイバ・ブラッグ反射鏡および適切な経路指定装置すな
わちアレイ導波管フィルタから構成される。ファイバ・
ブラッグ反射鏡は、当技術分野では公知であるので、こ
こでは詳細に論じない。ここでは、ファイバ・ブラッグ
反射鏡は、光ファイバのコア中に生じた格子と考えるこ
とができることに留意すれば十分である。この格子は、
ファイバのコアの屈折率の周期的変化からなる。このよ
うな変化は、規則正しい間隔で配置され、コア損傷に十
分な最大強度を有するＵＶ光パターンでコアを照射する
ことによって作られ、このパターンは、通常は２本のＵ
Ｖ光ビームの干渉によって生成される。

【００１６】格子の配置間隔の２倍の波長を有する光が
格子に当たると、この光はファイバ・コアの屈折率の変
化によって生み出される種々の部分反射の可干渉性の干
渉のために反射される。屈折率の周期性変化の間で光路
長を変化することによって、この反射が生じる波長を波
長の狭い範囲にわたって変化することができる。これ
は、ファイバを加熱することによって、またはファイバ
を伸張することによって実施される。反射鏡に関連する
加熱システムまたは伸張システムを作動させる入力信号
を受信するファイバ・ブラッグ反射鏡は、以下の説明に
おいて可変周波数ブラッグ反射鏡（以下「ＶＦＢＲ」と
呼称する。）と呼ばれる。加熱システムまたは伸張シス
テムを作動させるために使用される入力信号は、図を簡
略化するために次の図では示さないが、各ＶＦＢＲが反
射波長を変化するための信号入力および適切なハードウ
エアを含むことを理解されたい。

【００１７】ブラッグ反射鏡を利用して、チャネル・フ
ィルタとチャネル・セレクタの両方を実施できる方式
が、本発明によるフィルタ１０の概略図である図２を参
照して容易に理解することができる。フィルタ１０は、
光サーキュレータ１２および２つの光ブラッグ反射鏡バ
ンク２０、３０から構成される。バンク２０はチャネル
・フィルタとして作用し、バンク３０はチャネル・セレ
クタとして作用する。光サーキュレータ１２は、結合機
能を実現する。

【００１８】本発明の説明の目的では、光サーキュレー
タは、複数のポートおよび矢印で示した規定の進行方向
を有する装置である。任意のポートに入力した光は、そ
れが出て行く方向の次のポートに達するまで、矢印の方
向に進行する。したがって、光サーキュレータ１２のポ
ート１３に入力された光は、ポート１４を通って出て行
く。ポート１４に入力された光は、ポート１５を通って
出て行く。同様に、ポート１５に入力された光は、ポー
ト１６を通って出て行く。光サーキュレータは市販購入
品であってもよく、したがって、光サーキュレータの詳
細な構成は、ここでは詳細には論じない。

【００１９】反射鏡バンク２０は、チャネル・フィルタ
の出力に含まれる各波長について１枚のファイバ・ブラ
ッグ反射鏡２１〜２３を備える。そのような反射鏡の数
を、Ｎで示す。反射鏡バンク２０の出力は、Ｎ本の線か
らなるスペクトルを有する光信号である。各スペクトル
線は、バンク２０中のブラッグ反射鏡の１つによって生
成される。反射されない光は、廃棄されるか、またはさ
らなる使用のために伝送される。

【００２０】チャネル選択機能は、複数のＶＦＢＲ３１
〜３３から構成される反射鏡バンク３０によって実行さ
れる。ＶＦＢＲの数は、フィルタ１０の出力中に含まれ
るスペクトル線の本数と少なくとも同じでなければなら
ない。出力信号中に現れる各線は、反射鏡バンク３０中
の対応するＶＦＢＲからの反射によって生成される。１
本のスペクトル線だけが、かりに必要な場合、１つのＶ
ＦＢＲのみが必要となる。このＶＦＢＲの反射波長が反
射鏡バンク３０への入力信号の全スペクトル範囲をカバ
ーするのに十分変化することができ、したがって反射波
長を所望のスペクトル線の波長に移動して、所望のスペ
クトル線を選択することができれば、そのような実施例
は適切に機能することになる。

【００２１】あいにく、光ファイバ・ブラッグ反射鏡を
加熱または伸張して得ることができる反射波長の変動の
程度は、限定されている。上述の通り、代表的な波長分
割多重光ネットワークでは、チャネルは狭い間隔で配置
された波長を有する。任意の２つのチャネル間の間隔
は、チャネル分離に十分な間隔である。しかし、チャネ
ルのすべてにわたる全波長範囲は、単一の光増幅器を使
用してネットワークの各増幅ステーションでの信号強度
を維持できるように最小限度に保つことが好ましい。一
般に、ＶＦＢＲの反射波長の変動の程度は、反射波長を
２チャネル間の値から隣接チャネルの一方の値に移動す
るのに十分である。したがって、対応するＶＦＢＲを加
熱または伸張することで単一チャネル中の光を選択的に
反射して、その反射波長を２チャネル間の値からチャネ
ル値に移動することができる。

【００２２】したがって、本発明の好適な実施例は、反
射鏡バンク２０中の各ブラッグ反射鏡に対し反射鏡バン
ク３０中の１つのＶＦＢＲを利用する。この装置によれ
ば、反射鏡バンク２０によって生成される各スペクトル
線を、確実に出力信号中に含むことができる。さらに、
スペクトル線のすべて、またはそのいずれかの部分セッ
トを出力信号中に含むことができる。いずれかの特定の
スペクトル線を出力信号中に抽出しない場合、対応する
ＶＦＢＲの反射波長を２チャネル間の値に設定する。こ
のスペクトル領域には光がないので、ＶＦＢＲは、この
ように待機するとき、出力信号に光を与えない。

【００２３】次に、フィルタ１０が特定の波長を広帯域
入力光信号から抽出する方式を要約する。入力光信号４
１は、ポート１３で光サーキュレータ１２に入力され、
ポート１４を通って反射鏡バンク２０中に出て行く。図
３に、波長の関数としてのフィルタ１０の反射率を示
す。各可能な出力線についてフィルタ１０中に１枚の反
射鏡がある。代表的な反射鏡の反射率２０１〜２０５を
示す。反射鏡バンク２０が、広帯域入力スペクトルをＮ
本の離散的な線からなるスペクトル４２に変換し、各線
はフィルタ１０中の反射鏡の１枚からの反射によって生
成される。この線の１本は、所望の出力波長に対応す
る。入力信号の残りは、ファイバ２５へ伝送される。

【００２４】反射鏡バンク２０の出力は、反射されて光
サーキュレータ１２に戻る。この光信号は、光サーキュ
レータ１２のポート１５から出て行き、図４に波長の関
数としてのその反射率を示す反射鏡バンク３０への入力
を形成する。本発明の好適な実施例では、反射鏡バンク
２０中の各反射鏡について反射鏡バンク３０中に１枚の
反射鏡がある。図３に示す反射率２０１〜２０５を生成
した反射鏡に対応して、フィルタ２０中の反射鏡の反射
率２１１〜２１５を示す。フィルタが反射鏡バンク２０
の出力から１本の線を選択するために使用されない場
合、各フィルタは反射鏡バンク２０が反射する隣接２波
長間の波長で待機する。フィルタ１０によって生成され
る線の波長を、図４に点線で示す。待機する反射鏡の反
射率を、２１１〜２１２および２１４〜２１５で示す。
反射鏡バンク３０が、Ｎ本の離散的な線入力スペクトル
から所望の波長に対応する線を選択する。これは、反射
鏡バンク３０中のＶＦＢＲの反射波長を、反射鏡バンク
２０によって生成される２スペクトル線間の値から、図
４に示す所望の線の波長へ移動して実施される。残りの
ＶＦＢＲは光を反射しないため、選択されないスペクト
ル線が反射鏡バンク３０を出て行き、ファイバ３５に伝
送される。

【００２５】反射鏡バンク３０によって反射される光
が、ポート１５からサーキュレータ１２に再入力する。
この光は、サーキュレータ１２のポート１６から出て行
き出力信号になる。図３および図４に示す例では、選択
されたスペクトルは両方の反射鏡バンクが光を反射する
波長に対応する図５に示す単一線からなる。

【００２６】フィルタ１０は、反射鏡バンク２０によっ
て生成されるＮ本のスペクトル線の部分セットからなる
出力を生成するように操作できることに留意されたい。
多線スペクトルは、信号が搬送波の波長に基づいてリン
クされた通信経路間で切り換えられる光ネットワークで
有用である。多線スペクトル光源を変調して、光信号を
多くのリンクされた通信路に同報通信することができ
る。各所望の出力波長に関しては、反射鏡バンク３０中
のＶＦＢＲの１つの反射波長が、反射鏡バンク２０によ
って生成された入力スペクトル線の波長に整合するよう
に設定される。

【００２７】上記考察では、反射鏡バンク２０中の反射
鏡が、固定波長であると仮定した。しかし、この反射鏡
がＶＦＢＲでもある実施例を構成することもできる。出
力スペクトルが選択される線を移動することができるた
め、出力スペクトルを選択する上でさらなる融通性がも
たらされる。

【００２８】上述の通り、チャネル・フィルタは図６に
示すアレイ導波管フィルタから構成することもできる。
このフィルタは、それぞれが適切に規定された光遅延を
有する多重プレーナ導波管上に光信号を分離して構成さ
れる。次いで、多重導波管は、そのフィルタ処理特性が
光遅延および多重導波管上のパワー分布によって決まる
単一出力を生み出すように組み合わされる。本発明の説
明の目的では、アレイ導波管フィルタが、図２の反射鏡
バンク２０によって生成されるスペクトル帯と同様に規
則正しい間隔で配置されたスペクトル帯からなるスペク
トルを生成できることに留意すれば十分である。チャネ
ル・フィルタはまた、マッハ・ツェンダ干渉計、ファブ
リ・ペロ・フィルタ、テーパ付きファイバ・フィルタな
どの他のタイプの周期的伝送フィルタを使用して構成す
ることもできる。

【００２９】図６に、アレイ導波管フィルタを利用する
本発明によるフィルタの実施例５０の概略図を示す。広
帯域入力信号は、テーパ付きファイバフィルタ７０によ
って濾波されて、光サーキュレータ５２によってＶＦＢ
Ｒバンク８０に結合される出力信号９３を生成する。バ
ンク８０は、先に論じた反射鏡バンク３０と相似して動
作する。出力信号中に含まれる各スペクトル線について
バンク８０中に１つのＶＦＢＲがある。ＶＦＢＲが、出
力信号中に光を反射するために使用しない場合、その反
射波長は、テーパ付きファイバ・フィルタ７０によって
生成される２つのスペクトル帯間の値に調整される。反
射鏡バンク８０によって反射されない光は、ファイバ８
５に伝送される。バンク８０によって反射される光は、
ポート５４を通って光サーキュレータ５２に再進入し、
ポート５５を通って出て行き出力信号になる。

【００３０】先に考察した実施例の両方の出力スペクト
ル中のスペクトル線の幅が、チャネル・セレクタ・バン
ク、すなわち図２および図６にそれぞれ示すバンク３０
および８０中のＶＦＢＲによって設定されることに留意
されたい。したがって、チャネル・フィルタは、出力ス
ペクトルへ寄与しない場合、ＶＦＢＲが「待機されて」
いる波長で狭帯域の空帯（スペクトルを有しない帯域）
を有するスペクトルを生成するだけでよい。したがっ
て、ＶＦＢＲのそれぞれに対応する帯域を除去するため
のいずれかの形の「ノッチ」フィルタを利用できる。た
とえば、直列に接続された多数の吸収フィルタによっ
て、必要なスペクトルを供給することができる。

【００３１】本発明の上記実施例では、結合機能の点で
光サーキュレータを利用したが、他の形のカプラも利用
できることは、当業者には明らかであろう。たとえば、
光サーキュレータは、２本の光ファイバ間で光を結合す
るために標準的に利用される従来の光指向性カプラによ
って置き換えることもできる。

【００３２】本発明の様々な修正例が、上述の説明およ
び添付の図面から、当業者なら明らかになるであろう。
したがって、本発明は特許請求の範囲に記載の範囲によ
ってのみ限定すべきである。また、本発明の実施者の参
考までに本発明の実施態様の一部を以下に列挙する。

【００３３】（実施態様１）入力光信号中に含まれる複
数のスペクトル線から選択される１本または複数本の出
力スペクトル線を有する出力光信号を生成するためのフ
ィルタ（１０、５０、１００）であって、前記フィルタ
（１０，１５，１００）は前記入力光信号を濾波して第
１波長の光が全くないスペクトルを有するノッチ形光信
号を出力するチャネル・フィルタ（１０３、２０、７
０）と、前記チャネル・フィルタ（１０３、２０、７
０）の出力光の一部を反射するために前記チャネル・フ
ィルタ（１０３、２０、７０）に接続される可変波長反
射鏡（１０５、３０、８０）とを有し、前記反射光は反
射波長に等しい波長を有し、前記反射波長は前記スペク
トル線のうちの１本の波長に等しい前記第１波長および
第２波長から選択可能であるフィルタ（１０、５０、１
００）。

【００３４】（実施態様２）前記チャネル・フィルタ
（１０３、２０、７０）は、周期性伝送フィルタを含む
ことを特徴とする実施態様１に記載のフィルタ（１０、
５０、１００）。（実施態様３）前記チャネル・フィルタ（１０３、２
０、７０）は、ファイバ・ブラッグ反射鏡（２１〜２
３）を含むことを特徴とする実施態様１に記載のフィル
タ（１０、５０、１００）。（実施態様４）前記チャネ
ル・フィルタ（１０３、２０、７０）は、アレイ導波管
フィルタ（７０）を含むことを特徴とする実施態様１に
記載のフィルタ（１０、５０、１００）。（実施態様５）前記可変波長反射鏡（１０５、３０、８
０）は、可変周波数ファイバ・ブラッグ反射鏡（３１〜
３３）を含むことを特徴とする実施態様１に記載のフィ
ルタ（１０、５０、１００）。

【００３５】（実施態様６）前記可変波長反射鏡（１０
５、３０、８０）は、前記出力信号中の前記スペクトル
線のそれぞれに対応する１枚の可変周波数ファイバ・ブ
ラッグ反射鏡（３１〜３３）を含み、および前記チャネ
ル・フィルタ（１０３、２０、７０）が前記可変周波数
ファイバ・ブラッグ反射鏡（３１〜３３）のそれぞれ１
枚について光が全くない１つのスペクトル領域を生成す
ることを特徴とする実施態様１に記載のフィルタ（１
０、５０、１００）。（実施態様７）前記チャネル・フィルタ（１０３、２
０、７０）を前記可変波長反射鏡（１０５、３０、８
０）に接続するため、および前記出力光信号を形成する
ために前記可変波長反射鏡（１０５、３０、８０）によ
って反射された光を集めるための光サーキュレータ（１
２、５２）をさらに備える実施態様１に記載のフィルタ
（１０、５０、１００）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるフィルタのブロック図
である。

【図２】チャネル・フィルタとして反射鏡バンクを利用
する本発明の一実施例によるフィルタの概略図である。

【図３】図２に示す反射鏡バンクのために反射率を波長
の関数として例示する図である。

【図４】図２に示す反射鏡バンクのために反射率を波長
の関数として例示する図である。

【図５】図２に示すフィルタの出力を例示する図であ
る。

【図６】チャネル・フィルタがテーパ付きファイバ・フ
ィルタである本発明の一実施例によるフィルタの概略図
である。

【符号の説明】

１０、５０、１００・・・フィルタ２０、７０、１０３・・・チャネル・フィルタ３０，８０，１０５・・・可変波長反射鏡２１−２３、３１−３３・・・可変周波数ファイバ・ブ
ラッグ反射鏡（ＶＦＢＲ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力光信号中に含まれる複数のスペクトル
線から選択される１本または複数本の出力スペクトル線
を有する出力光信号を生成するためのフィルタであっ
て、前記フィルタは前記入力光信号を濾波して第１波長
の光が全くないスペクトルを有するノッチ形光信号を生
み出すチャネル・フィルタと、前記チャネル・フィルタ
の出力光の一部を反射するために前記チャネル・フィル
タに接続される可変波長反射鏡とを有し、前記反射光は
反射波長に等しい波長を有し、前記反射波長は前記スペ
クトル線のうちの１本の波長に等しい前記第１波長およ
び第２波長から選択可能であることを特徴とするフィル
タ。