波長ルータ
【課題】スペクトルバンドを入力ポート（１２）と出力ポート（１５）との間に選択的に方向付ける波長ルータを提供する。
【解決手段】上記ルータは、上記入力ポートと上記出力ポートとの間に配置された自由空間光学縦列と、経路設定メカニズム（３０）とを含む。上記自由空間光学縦列は、エアスペースエレメント（２０、２５）を含み得るか、または、モノリシック構成であり得る。上記光学縦列は、回折格子などの分散エレメント（２５）を含み、該入力ポートからの光が該分散エレメントと２回当たった後に上記出力ポートに到達するような構成にされる。上記経路設定メカニズム（３０）は、ルーティングエレメントを１つ以上含み、上記光学縦列中の残りのエレメント（３７）と協働して、上記スペクトルバンドのサブセットを所望の出力ポートに結合させる光路を提供する。
【解決手段】上記ルータは、上記入力ポートと上記出力ポートとの間に配置された自由空間光学縦列と、経路設定メカニズム（３０）とを含む。上記自由空間光学縦列は、エアスペースエレメント（２０、２５）を含み得るか、または、モノリシック構成であり得る。上記光学縦列は、回折格子などの分散エレメント（２５）を含み、該入力ポートからの光が該分散エレメントと２回当たった後に上記出力ポートに到達するような構成にされる。上記経路設定メカニズム（３０）は、ルーティングエレメントを１つ以上含み、上記光学縦列中の残りのエレメント（３７）と協働して、上記スペクトルバンドのサブセットを所望の出力ポートに結合させる光路を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願と相互参照）
本願は、１９９９年１１月１６日に出願された、米国特許出願第０９／４４２，０６１号の一部継続出願であり、本出願の全開示（付属および付録を含む）は、本明細書のために完全に参考として援用する。
【０００２】
（発明の背景）
本願は、概して、光ファイバ通信に関し、さらに詳細には、異なる出力ポートへの光線の異なるスペクトルバンドの経路を設定する（または逆に、入力ポートへの異なるスペクトルバンドの経路を、出力ポートで設定する）技術およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
インターネットおよびデータ通信は、バンド幅に対するグローバルな需要の拡大を引き起こしている。光ファイバ通信システムは現在、高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）と称する比較的新しい技術を展開して、この需要を満たす助けとなる新しい、および既存の光ファイバシステム能力を向上させている。ＤＷＤＭにおいては、光の複数の波長が、単一の光ファイバを介して同時に情報を伝達する。各波長はデータのストリームを運ぶ個々のチャネルとして動作する。ファイバの伝達能力は、使用されるＤＷＤＭチャネルの数によって倍増される。８０チャネルまで使用する今日のＤＷＤＭシステムは、複数の製造者から入手可能であり、将来においてはより有望である。
【０００４】
あらゆる通信ネットワークにおいて、個々のチャネル（または回路）をエンドカスタマなどの個々の目標ポイント、または別のネットワークに接続する必要がある。これらの機能を行うシステムは交差接続（ｃｒｏｓｓ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）と称される。さらに、中間ポイントで特定のチャネルを付加またはドロップ（ｄｒｏｐ）する必要がある。これらの機能を行うシステムは、アド−ドロップマルチプレクサー（ＡＤＭｓ）と称される。これらのネットワーク機能のすべてが、現在、電子装置、典型的には電子ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨシステムによって行われる。しかし、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨシステムは単一の光チャネルだけを処理するように設計されている。多重波長システムは、多くの光チャネルを処理するのと並行して動作する複数のＳＯＮＥＴ／ＳＤＨシステムを必要とする。このために、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ技術を使ってＤＷＤＭネットワークをスケールすることが困難で高価となる。
【０００５】
この代替物は全光ネットワークである。波長レベルで動作するように設計された光ネットワークは、広く「波長経路設定ネットワーク」（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｒｏｕｔｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋｓ）または「光伝達ネットワーク」（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｎｅｔｗｏｒｋｓ）（ＯＴＮ）と呼ばれる。波長経路設定ネットワークにおいては、ＤＷＤＭファイバにおける個々の波長は処理し易くなければならない。波長レベルで動作する新しいタイプの光ネットワークエレメントが、交差接続、ＡＤＭおよび他のネットワーク切換え機能を行うのに必要とされる。主要機能のうちの２つは、光学アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）および波長設定を行う交差接続（ＷＳＸＣ）である。
【０００６】
今日、波長経路設定機能を任意に行うために、光ストリームは、最初に、各々が個々の光ファイバ上にある多くの個々の波長に、多重化を解除（ｄｅ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）されるかまたはフィルタリングされなければならない。その後、個々の波長のそれぞれは、広く光交差接続（ＯＸＣ）と呼ばれる光学スイッチの大きなアレイを用いて、ターゲットファイバに方向付けられなければならない。最後に、波長の全てが目的地ファイバを通って進行し続ける前に、再多重化されなければならない。この複合的なプロセスは、複雑で、非常に高価であり、システムの信頼性を低減し、システム管理を複雑にする。ＯＸＣは特に技術的に難問である。典型的な４０チャネルから８０チャネルのＤＷＤＭシステムは、波長のすべてを完全に交差接続するのに何千というスイッチが必要である。条件を満たす光学仕様を提供する光学機械式スイッチは大きすぎ、高価すぎ、広範囲に及ぶ展開に関しては信頼できない。新しい材料に基づいた新たな統合半導体技術が研究されてはいるが、いまだ商業的用途にはほど遠い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、業界は積極的に、高波長カウントシステムの、費用高価の高いおよび信頼し得るインプリメンテーションを可能にする、全光波長経路設定の解決策を探し求めている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の要旨）
本発明は、１つの入力ポートと１セットの出力ポートとの間（逆にまた、その複数の出力ポートとその１つの入力ポートとの間）に、スペクトルバンドの柔軟性のある有効な経路設定を可能とする波長ルータを提供する。
【０００９】
本発明の一実施形態は入力ポートと出力ポートとの間に配置された自由空間の光学縦列および経路設定メカニズムを含む。自由空間光学縦列は空気分離型エレメントを含み得るか、または概してモノリシック構成であり得る。光学縦列は、回折格子のような分散エレメントを含み、任意の出力ポートに達する前に、入力ポートからの光が分散エレメントに２回当たるように構成される。経路設定メカニズムは、１つ以上のルーティングエレメントを含み、光学縦列内の他のエレメントと協力して、スペクトルバンドの所望のサブセットを所望の出力ポートに連結させる光路を提供する。ルーティングエレメントは、分散エレメントとの最初の当たることによって空間的に分離された後、異なるスペクトルバンドを遮断するように配置される。
【００１０】
本発明は、動的（切換え）な実施形態および静的な実施形態を含む。動的な実施形態においては、経路設定メカニズムは、１つ以上のルーティングエレメントを含み、そのルーティングエレメントの状態がそのフィールドにおいて動的に変更され、切り換えをもたらし得る。静的な実施形態においては、ルーティングエレメントは、製造時または長期正常動作中にその構成が変更されないようになっている環境のもとで、構成される。
【００１１】
最も全般的なケースでは、スペクトルバンドのヌルセット（スペクトルバンドは１つも存在しない）および全セットを含む、スペクトルバンドの任意のサブセットは、任意の出力ポートに方向付けられ得る。しかし、本発明が可能な限り全の経路設定を提供できなければならないという条件はない。更に、概して、スペクトルバンドの数が出力ポートの数より多いか少ないかに関しては制限がない。
【００１２】
本発明の実施形態によっては、経路設定メカニズムが１つ以上の逆反射体を含み、各々が、分散エレメントとの第１の当たることの後、スペクトルバンドの各１つを遮断し、光を制御可能な横方向のオフセットを使って反対方向に方向付けるように配置される。他の実施形態においては、経路設定メカニズムは１つ以上に傾斜ミラーを含み、その各々が、制御可能な角度オフセットを使って、スペクトルバンドの１つを再方向付けし得る。逆反射体をインプリメントするのに多くの方法があり、その方法は、移動可能な屋根型プリズムとして、または固定および回転ミラーを含むサブアセンブリとしてなどが含まれる。
【００１３】
実施形態によっては、ビームは分散エレメントに当たる前にコリメートされ、その結果、各スペクトルバンドが波長に伴って変化する角度で進むコリメートされたビームとして出ていく。分散されたビームは、その後、各ルーティングエレメントに再び焦点を定め、各ルーティングエレメントの性質によって決定されるように、出力ポートを抜け出る前に、光学縦列における同じエレメントおよび分散エレメントに当たるように方向を戻す。本発明のいくつかの実施形態は、他の実施形態が球面レンズを用いるのに対して、円筒形レンズを用いる。本発明の実施形態によっては、光出力および分散は、コンピュータ生成ホログラフのような単一のエレメント内で兼ね備えられる。
【００１４】
経路を設定された各チャネルが、比較的平坦なトップを有するバンドの形状によって特徴付けられるスペクトル転送（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ）機能を有するように、本発明の実施形態を構成することが望ましい。これは、個々のルーティングエレメントのスペクトル許容範囲よりも微細な分解度を有するように、分散エレメントを構成することによって達成される。当該の多くのケースにおいて、ルーティングエレメントは大きさによって分けられ、間隔をあけられて、規則的な間隔で空間を入れたバンドを遮断する。バンドはバンド間隔より狭く、分散エレメントはバンド間隔よりかなり微細な分解度を有する。
【００１５】
本発明の他の側面によると、光学アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）、波長設定交差接続（ＷＳＸＣ）、およびドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭが、背中合わせ、またはその反対に、向かい合わせの配置と呼ばれ得る種々の配置で波長ルータを使って構築され得る。各波長ルータは、「前方向」モードにある場合、１つの入力ポートおよび複数の出力ポートを有し、入力ポートでの複数のスペクトルバンドのサブセットを、所望の出力ポートに方向付けるという機能性を備える。波長ルータは可逆的であり、それで「後方向」モードでは、入力ポートは出力ポートとなり、出力ポートが入力ポートとなり、デバイスは、後方向モードで入力ポートと見なされる複数のポートで光を組み合わせ、後方向モードでは、出力ポートと見なされるポートから出ていくという機能性を備える。しかし、説明をわかりやすくするために、光の方向に関して波長ルータがどの方向に面しているかに関わらず、波長ルータは１つの入力ポートおよび複数の出力ポートを有するという観点から説明される。
【００１６】
本発明の１つの側面による光学アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）は、各波長ルータが１つの入力ポートおよび複数の出力ポートを有する第１波長ルータを含む。第１および第２波長ルータは背中合わせの配置で接続される。第１波長ルータの出力ポートの第１サブセットは、第２波長ルータの出力ポートの対応する第１サブセットと光学的に通信し、第１波長ルータの出力ポートの第２サブセットがドロップ機能性を提供し、第２波長ルータの出力ポートの対応する第２サブセットは付加機能を提供する。従って、第１波長ルータの入力ポートに入射する光のうち、選定されたスペクトルバンドが第２の波長ルータに伝送され、第２の波長ルータの入力ポートを通って射出する。一方、選定されたスペクトルバンドは、終了したトラフィックとして、またはさらなる処理のためにドロップされる。第２波長ルータの出力ポートはスペクトルバンドを開始トラフィック（ｏｒｉｇｉｎａｔｉｎｇ ｔｒａｆｆｉｃ）として受け入れ得、これらのスペクトルバンドは第１波長ルータから第２波長ルータに伝送されるスペクトルバンドと結合され、結合された光は第２波長ルータ入力ポートから射出する。
【００１７】
本発明の１つの側面による波長設定交差接続（ＷＳＸＣ）は、背中合わせの配置で接続される第１および第２波長ルータ、ならびに背中合わせの配置で接続される第３および第４波長ルータを含む。光は、第１および第３波長ルータの入力ポートに入射し、第３および第４波長ルータの入力ポートから射出すると考えられる。各波長ルータの出力ポートは通しポート（ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｒｔ）および交換ポートと呼ばれるものを含む。
【００１８】
第１および第２波長ルータの通しポートは、第３および第４波長ルータの通しポートのように、互いに光学的に通信する。第１および第３波長ルータの交換ポートは、第４および第２波長ルータの交換ポートと光学的に通信する。従って、第１および第３波長ルータの入力ポートに入射するスペクトルバンドの第１選定セットはそこを通って伝送されて、第２および第４波長ルータの入力ポートからそれぞれ射出する。他方、第１および第３波長ルータの入力ポートに入射するスペクトルバンドの第２選定サブセットは交換され、それぞれ、第４および第２波長ルータの入力ポートから射出する。
【００１９】
本発明の１局面による保護切換え構成は、背中合わせの配置で接続される第１および第２波長ルータ、ならびに背中合わせの配置で接続される第３および第４波長ルータを含む。１つの方向に進む光は第１波長ルータの入力ポートに入射し、第２波長ルータの入力ポートから射出すると考えられる。反対方向に進む光は第４波長ルータの入力ポートに入射し、第３波長ルータの入力ポートから射出すると考えられる。各波長ルータの出力ポートは、通しポートおよびループバックポートと呼ばれるポートを含む。
【００２０】
第１および第２の波長ルータの通しポートは、第３および第４波長ルータの通しポートのように、互いに光学的に通信する。第１および第４波長ルータのループバックポートは、第３および第２波長ルータのループバックポートとそれぞれ光学的に通信する。従って、第１および第４波長ルータの入力ポートに入射するスペクトルバンドの第１選定サブセットは、第２および第３波長ルータの入力ポートを介してそれぞれ伝送される。他方、第１および第４波長ルータの入力ポートに入射するスペクトルバンドの第２選定サブセットは一巡して元に戻され、第３および第２波長ルータの入力ポートからそれぞれ射出する。
【００２１】
本発明の１局面によるドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭは、１つの入力ポートならびに第１および第２出力ポートを有する、タップ結合器またはスプリッタのような分配エレメント、ならびに第１および第２入力ポートならびに出力ポートを有する光結合器またはコンバイナーなどの結合エレメントを備えたＯＡＤＭを含む。分配エレメントの入力ポートは、ＯＡＤＭのドロップポートと光学的に通信し、分配エレメントの第１出力ポートは、結合エレメントの第１入力ポートと光学的に通信し、結合エレメントの出力ポートは、ＯＡＤＭの付加ポートと光学的に通信する。分配エレメントの第２出力ポートおよび結合エレメントの第２入力ポートはドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭのドロップ−アンド付加ポートを規定する。
【００２２】
本発明の１局面によるドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭは、第一および第２入力ポート、ならびに第１および第２出力ポートを有するＷＳＸＣを含み、１つの入力ポートならびに第１および第２の出力ポートを有するタップ結合器またはスプリッタのような分配エレメント、ならびに第１および第２入力ポートならびに１つの出力ポートを有する光結合器またはコンバイナーのような結合エレメントを備える。分配エレメントの入力ポートはＷＳＸＣの第２出力ポートと光学的に通信し、分配エレメントの第１出力ポートは、結合エレメントの第１入力ポートと光学的に通信し、結合エレメントの出力ポートはＷＳＸＣの第２入力ポートと光学的に通信する。分配エレメントの第２出力ポートおよび結合エレメントの第２入力ポートは、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭのドロップ−アンド付加ポートを規定する。
【００２３】
本発明の性質および利点を更に理解することは、仕様および図面の残りの部分を参照することによって達成され得る。
例えば、本発明は以下を提供する。
（項目１） 複数のスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該スペクトルバンドのサブセットを複数の出力ポートそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートと該出力ポートとの間に配置され、該スペクトルバンドを経路設定する光路を提供する自由空間光学縦列であって、該入力ポートから出てくる光を阻止するように配置された分散エレメントを備え、該分散エレメントに光が２回当たった後に該出力ポートのうちいずれかに到達するように構成される、光学縦列と、
少なくとも１つの動的に構成可能なルーティングエレメントを有する経路設定メカニズムであって、該ルーティングエレメントは、該動的に構成可能なエレメントの状態に依存して所与のスペクトルバンドを異なる出力ポートに方向付ける、経路設定メカニズムと、
を備える、波長ルータ。
（項目２） 前記入力ポートは入力ファイバの端部に配置される、項目１に記載の波長ルータ。
（項目３） 前記出力ポートは、複数の出力ファイバの各端部に配置される、項目１に記載の波長ルータ。
（項目４） 前記経路設定メカニズムは、少なくとも２つのスペクトルバンドを単一の出力ポートに方向付ける構成を有する、項目１に記載の波長ルータ。
（項目５） 前記経路設定メカニズムの構成は、スペクトルバンドを受け取らない出力ポートが少なくとも１つ得られる構成である、項目１に記載の波長ルータ。
（項目６） 前記スペクトルバンドの数は前記出力ポートの数よりも多く、該出力ポートの数は２よりも多い、項目１に記載の波長ルータ。
（項目７） 前記経路設定メカニズムは複数の反射エレメントを備え、該複数の反射エレメントはそれぞれ、前記スペクトルバンドのそれぞれと関連付けられる、項目１に記載の波長ルータ。
（項目８） 前記動的に構成可能なエレメントは、並進自由度を有する、項目１に記載の波長ルータ。
（項目９） 前記動的に構成可能なエレメントは、回転する自由度を有する、項目１に記載の波長ルータ。
（項目１０） 前記動的に構成可能なエレメントは、超微細電子機器システム（ＭＥＭＳ）エレメントから構成された鏡を備える、項目１に記載の波長ルータ。
（項目１１） 前記分散エレメントは格子であり、
前記光学縦列は前記格子に取り込まれる光パワーを含む、
項目１に記載の波長ルータ。
（項目１２） 前記光学縦列はレンズを含み、
前記分散エレメントは反射格子であり、
前記経路設定メカニズムは、複数の動的に構成可能なエレメントを含み、
前記入力ポートから来る光は、該レンズによってコリメートされ、前記スペクトルバンドに対応する複数の角度別に区別されるビームとして該反射格子から反射され、
該角度別に区別されるビームは、該レンズによって該動的に構成可能なエレメントの各エレメント上に焦点が合わされ、
所与の動的に構成可能なエレメントはそれぞれ複数の状態を有し、該状態はそれぞれ、該動的に構成可能なエレメントの各角度別に区別されるビームを複数の経路のうち所望の１つに沿って方向付けるように適合され、これにより、該動的に構成可能なエレメントから出て行く光が該レンズによって再度コリメートされ、該反射格子によって反射され、該レンズによリ、該出力ポートのうち該複数の経路のうち所望の経路に対応する出力ポート上に再度焦点を合わせる、
項目１に記載の波長ルータ。
（項目１３） 前記分散エレメントは、スペクトルバンド間の間隔よりもずっと小さな分解能を有する格子である、項目１に記載の波長ルータ。
（項目１４） 前記分解能は、差分経路長さが約３ｃｍよりも大きい場合に達成される、項目１３に記載の波長ルータ。
（項目１５） 項目１に記載の第１の波長ルータおよび第２の波長ルータであって、該第２の波長ルータの出力ポートの対応する第１のサブセットと光通信状態にある該第１の波長ルータの出力ポートの第１のサブセットと反対方向に接続され、該第１の波長ルータの入力ポートは上流ファイバと光通信状態にあり、該第２の波長ルータの入力ポートは下流ファイバと光通信状態にあり、該第１の波長ルータの出力ポートおよび該第２の波長ルータの出力ポートの第２のサブセットはそれぞれ、該出力ポートの第２のサブセットのうち一方から来る光を受け取り、該出力ポートの第２のサブセットのうち他方上に光を通信させるするネットワーク端子機器と通信状態にある、第１の波長ルータおよび第２の波長ルータ、
を備える、波長アド−ドロップマルチプレクサ。
（項目１６） 第１の数Ｎのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該Ｎ個のスペクトルバンドのサブセットを第２の数Ｍの出力ポートの各々に方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートと該出力ポートとの間に配置され、該スペクトルバンドを経路設定する光路を提供し、該入力ポートから出てくる光を遮断するように配置された分散エレメントを備え、かつ、光が該格子エレメントに２回当たった後に該出力ポートのうちいずれかに到達するように構成される自由空間光学縦列を備え、Ｍは２よりも大きい、
波長ルータ。
（項目１７） 前記分散エレメントは反射格子であり、前記光学縦列は、
前記入力ポートからの光を遮断するように配置され、該遮断された光をコリメートし、該コリメートされた光を該反射格子に方向付け、該反射格子から反射された光を遮断し、該光の焦点を合わせ、各スペクトルバンドが異なる地点において焦点が合わされた状態で該焦点が合わされた光を経路に沿って方向付ける、レンズと、
該焦点が合わされたスペクトルバンドの各々を遮断し、該各スペクトルバンドを方向付けるように配置された複数のＮ個の反射エレメントであって、これにより、該レンズ、該反射格子、該レンズ、および各出力ポートとが当たった、反射エレメントと、
を備える、項目１６に記載の波長ルータ。
（項目１８） 前記分散エレメントは透過型格子であり、前記光学縦列は、
該透過型格子と前記入力ポートとの間に配置されたレンズと、
該入力ポートから離れた該透過型格子の側部上に設けられた複数のＮ個の反射エレメントであって、これにより、光を該格子を通過させ、該反射エレメント上に到達させて、該透過型格子、該レンズおよび該出力ポートを通過させる、反射エレメントと、
を備える、項目１６に記載の波長ルータ。
（項目１９） 前記分散エレメントは反射格子であり、前記光学縦列は、
前記入力ポートからの光を遮断し、該遮断された光をコリメートし、該コリメートされた光を該反射格子に方向付け、該反射格子から反射した光を遮断し、該光の焦点を合わせ、各スペクトルバンドが異なる地点において焦点が合わされた状態で該焦点が合わされた光を経路に沿って方向付けるように配置された曲面反射器と、
各焦点が合わされたスペクトルバンドを遮断し、該曲面反射器、該反射格子、該曲面反射器および各出力ポートとが当たるように該焦点が合わされたスペクトルバンドを方向付けるように配置された複数のＮ個の反射エレメントと、
を備える、項目１６に記載の波長ルータ。
（項目２０） 前記分散エレメントはプリズムである、項目１６に記載の波長ルータ。
（項目２１） 前記光路は、超微細電子機器システム（ＭＥＭＳ）エレメントから構成された鏡を含む、項目１６に記載の波長ルータ。
（項目２２） 第１の数Ｎのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該Ｎ個のスペクトルバンドのサブセットを第２の数Ｍの出力ポートのそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートから放射される光を第１の横方向の次元においてコリメートする第１の円筒型レンズと、
該光を第２の横方向の次元においてコリメートする第２の円筒型レンズであって、該第２の横方向の次元は該第１の横方向の次元に対して直角である、第２の円筒型レンズと、
該光を該第１の横方向の次元において特定の方向に分散させる透過型分散エレメントと、
該光を該第１の横方向の次元に焦点を合わせる第３の円筒型レンズと、
該第３の円筒型レンズの焦点面における複数のＮ個の傾斜可能な鏡であって、それぞれが各スペクトルバンドを遮断し、該スペクトルバンドを該第３の円筒型レンズに再度方向付ける、傾斜可能な鏡と、
複数のアクチュエータであって、それぞれが各鏡に結合され、これにより該各スペクトルバンドの光経路の傾斜が選択的に実行される、アクチュエータと、
を備え、
各スペクトルバンドは、該第３の円筒型レンズによって該第１の横方向の次元においてコリメートされ、該格子によって該第１の横方向の次元に該特定の方向と反対方向に分散され、該第２の円筒型レンズによって該第２の横方向の次元に焦点が合わされ、該第１の円筒型レンズによって該第１の横方向の次元に焦点が合わされ、その結果、各スペクトルバンドは、該各傾斜可能な鏡によって決定された各位置において該第１の横方向の次元および該第２の横方向の次元の両方に焦点が合わされる状態になる、
波長ルータ。
（項目２３） 前記復帰経路からの光を受け取るように配置された一列の出力ファイバをさらに備え、該出力ファイバの位置は、前記第２の円筒型レンズを通じてフーリエ関係にある前記複数の傾斜可能な鏡の傾斜に対応する、
項目２２に記載の波長ルータ。
（項目２４） 前記鏡は超微細電子機器システム（ＭＥＭＳ）エレメントから構成される、項目２２に記載の波長ルータ。
（項目２５） 第１の数Ｎのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該Ｎ個のスペクトルバンドのサブセットを第２の数Ｍの出力ポートのそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートから出てくる光をコリメートする第１の球形レンズと、
該光を第１の横方向の次元において特定の方向に分散させて、該スペクトルバンドを空間的に分離させる透過型分散エレメントと、
該分散エレメントから出てくる光の焦点を合わせる第２の球形レンズと、
該第２の球形レンズの焦点面にある複数の逆反射体であって、それぞれ、各スペクトルバンドを遮断し、該スペクトルバンドを該第２の球形レンズに再度方向付ける、その結果、該第１の横方向の次元に対して直角な第２の横方向の次元において横方向に変位し、該横方向の変位は該逆反射体の状態によって異なる、逆反射体と、
を備え、
各スペクトルバンドは、該第２の球形レンズによってコリメートされ、該格子によって該第１の横方向の次元において該特定の方向と反対の方向に分散され、該第１の球形レンズによって焦点が合わされ、その結果、各スペクトルバンドは、該各逆反射体によって決定された各位置において焦点が合わされた状態となる、波長ルータ。
（項目２６） 第１の数Ｎのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該Ｎ個のスペクトルバンドのサブセットを第２の数Ｍの出力ポートのそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートから出てくる光をコリメートするように配置された正の光パワーを含む光学エレメントと、
該光学エレメントから来る光を第１の横方向の次元において特定の方向に分散させて、該スペクトルバンドを空間的に分断させる反射分散エレメントであって、該スペクトルバンドを再度該光学エレメントに方向付け、その結果、該分散エレメントから来る光は焦点が合わされる、反射分散エレメントと、
該光学エレメントの焦点面にある複数の逆反射体であって、それぞれ、各スペクトルバンドを遮断し、該スペクトルバンドを該光学エレメントに再度方向付けて、該光学エレメントを第１の横方向の次元に対して直角な第２の横方向の次元において横方向の変位をさせ、該横方向の変位は該逆反射体の状態に依存する、逆反射体と、
を備え、
スペクトルバンドはそれぞれ、該光学エレメントによってコリメートされ、該分散エレメントによって該第１の横方向の該特定の方向と反対方向に分散され、該光学エレメントによって焦点が合わされ、その結果、各スペクトルバンドは、該各逆反射体によって決定された各位置において焦点が合わされた状態となる、
波長ルータ。
（項目２７） 前記光学エレメントは球形レンズである、項目２６に記載の波長ルータ。
（項目２８） 前記光学エレメントは凹面反射器である、項目２６に記載の波長ルータ。
（項目２９） 各逆反射体は屋根型プリズムを備え、
該逆反射体の状態は、該逆反射体の屋根型プリズムの横方向の位置によって規定される、
項目２６に記載の波長ルータ。
（項目３０） 各逆反射体は、屋根型プリズムと、相対運動が可能であり、透明材料で構成された関連ボディであって、該逆反射体の屋根型プリズムと光学的に接触するように構成された関連ボディとを備え、
該逆反射体の状態は、該逆反射体の屋根型プリズムが該関連ボディと光学的に接触するか否かによって少なくとも部分的に規定される、
項目２６に記載の波長ルータ。
（項目３１） 第１の取付け面および第２の取付け面を有する支持エレメントであって、該第１の取付け面および該第２の取付け面の間の角度は、およそ９０°を規定する、支持エレメントと、
各第１の基板および第２の基板上に配置され、該支持エレメントの第１の取付け面および第２の取付け面上に取り付けられる第１のＭＥＭＳ超小型鏡アレイおよび第２のＭＥＭＳ超小型鏡アレイと、
該第２のアレイ中の複数のＭ個の超小型鏡と関連付けられた該第１のアレイ中の所与の超小型鏡と、
該第１のアレイ中の各所与の超小型鏡に結合されて、該所与の超小型鏡のＭ個の別個の配向を提供するアクチュエータであって、各配向は、光を入射方向に沿って該第２のアレイ中の異なる超小型鏡に方向付ける、アクチュエータと、
を備え、
該第２のアレイ中の複数のＭ個の超小型鏡は、該所与の鏡が該第２のアレイ中の該超小型鏡に光を方向付けるような配向にあると、該第１のアレイ中の所与の鏡の配向に対して実質的に９０°となるような各配向を有する、
構成可能な逆反射体アレイ。
（項目３２） 前記支持エレメントは、相互に向かい合う支持面を有するＶ字型ブロックであり、
前記第１のアレイおよび前記第２のアレイは、該アレイ中の超小型鏡と前記第１の取付け面および前記第２の取付け面との間に配置された前記第１の基板および前記第２の基板と共に取り付けられる、
項目３１に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
（項目３３） 前記支持エレメントは、相互に外側に向いた支持面を有するプリズムであり、
前記第１のアレイおよび前記第２のアレイは、前記第１の基板および前記第２の基板と前記第１の取付け面および前記第２の取付け面との間に配置されたアレイ中の超小型鏡と共に取り付けられる、
項目３１に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
（項目３４） 前記超小型鏡は±１０°のオーダーの偏向に限定される、項目３１に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
（項目３５） 相互に特定の角度で固定され、交差軸を規定する第１の平面鏡および第２の平面鏡と、
該交差軸に平行な回転軸を中心にした回転のために取り付けられる第３の平面鏡と、
該第３の平面鏡に結合され、該回転軸を中心にした第１の角度位置および第２の角度位置を提供するように構成されたアクチュエータであって、該第１の角度位置は、該第１の平面鏡と該第３の平面鏡との間の角度がおよそ９０°になるように規定し、該第２の角度位置は、該第２の平面鏡と該第３の平面鏡との間の角度がおよそ９０°になるように規定する、アクチュエータと、
を備える、動的に構成可能な逆反射体。
（項目３６） 一列の屋根型プリズムを作製する方法であって、
細長いプリズムエレメントを提供する工程と、
所望のレベルの平面度を有する面を有する一対の細長いストップエレメントを提供する工程と、
所望のレベルの平面度になるまで該細長いプリズムエレメントの表面を光学的に研磨する工程と、
該光学的に研磨された細長いプリズムエレメントに、該アレイを構成する複数の屋根型プリズムを提供する一連の操作を行う工程と、
各位置決めエレメントを該屋根型プリズムのアレイに提供して、該一対の細長いストップエレメント間で移動させる工程と、
を包含する、方法。
（項目３７） 前記細長いプリズムエレメントは単一の構成要素であり、
該一連の操作は、前記細長いプリズムエレメントを個々のプリズムに物理的に切断する工程を包含する、
項目３６に記載の方法。
（項目３８） 前記細長いプリズムエレメントは、個々のプリズムが結合された構成要素であり、
前記一連の操作は、該個々のプリズム間で該結合を分解する工程を包含する、項目３６に記載の方法。
（項目３９） それぞれが入力ポートと呼ばれるポートと、出力ポートと呼ばれる複数のさらなるポートとを有し、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを少なくとも備える第１の波長ルータおよび第２の波長ルータであって、それぞれ、複数のスペクトルバンドを有する光を該波長ルータの入力ポートにおいて受け取り、該スペクトルバンドの選択されたサブセットを該波長ルータの各出力ポートに方向付けるように構成される第１の波長ルータおよび第２の波長ルータ、
を備え、
該第１の波長ルータおよび該第２の波長ルータは、該第２の波長ルータの出力ポートの対応する第１のサブセットと光通信状態にある該第１の波長ルータの出力ポートの第１のサブセットと反対方向に接続され、該波長ルータの出力ポートの第１のサブセットはそれぞれ、該波長ルータの複数の出力ポートよりも小さいため、該波長ルータはそれぞれ、出力ポートの第２のサブセットを有し、
これにより、
該第１の波長ルータの入力ポートは、ＯＡＤＭのための入力ポートとして機能し、
該第２の波長ルータの入力ポートは、該ＯＡＤＭのための出力ポートとして機能し、
該第１の波長ルータの出力ポートの第２のサブセットは、該ＯＡＤＭのためのドロップポート機能を提供し、
該第２の波長ルータの出力ポートの第２のサブセットは、該ＯＡＤＭのためのアドポート機能を提供する、
光学アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）。
（項目４０） 各波長ルータは、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートのみを有し、該第１の出力ポートおよび該第２の出力ポートは、該波長ルータの出力ポートの第１のサブセットおよび第２のサブセットを規定する、項目３９に記載のＯＡＤＭ。
（項目４１） 項目３９に記載のＯＡＤＭと、
入力ポートならびに第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを有する分割エレメントと、
第１の入力ポートおよび第２の入力ポートならびに出力ポートを有する連結（ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）エレメントと、
前記ＯＡＤＭのドロップポートと該分割エレメントの入力ポートとの間と、該分割エレメントの第１の出力ポートと該連結エレメントの第１の入力ポートとの間と、該連結エレメントの出力ポートと該ＯＡＤＭのアドポートとの間に光通信を提供する一連の光路と、
を備える、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
（項目４２） 前記ＯＡＤＭのドロップポートと前記分割エレメントの入力ポートとの間の光路に配置された光学増幅器をさらに備える、項目４１に記載のドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
（項目４３） 第１の波長ルータ、第２の波長ルータ、第３の波長ルータおよび第４の波長ルータを備える波長選択性交差接続部（ＷＳＸＣ）であって、
該第１の波長ルータ、該第２の波長ルータ、該第３の波長ルータおよび該第４の波長ルータはそれぞれ、入力ポートと呼ばれるポートと、出力ポートと呼ばれる複数のさらなるポートとを有し、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを少なくとも含み、各波長ルータは、複数のスペクトルバンドを有する光を該波長ルータの入力ポートにおいて受け取り、該スペクトルバンドの選択されたサブセットを該波長ルータの出力ポートの各々に方向付けるように構成され、
該第１の波長ルータおよび該第２の波長ルータは、該第２の波長ルータの第１の出力ポートと光通信状態にある該第１の波長ルータの第１の出力ポートと反対方向に接続され、
該第３の波長ルータおよび該第４の波長ルータは、該第４の波長ルータの第１の出力ポートと光通信状態にある該第３の波長ルータの第１の出力ポートと反対方向に接続され、
該第１の波長ルータの第２の出力ポートは、該第４の波長ルータの第２の出力ポートと光通信状態にあり、
該第３の波長ルータの第２の出力ポートは、該第２の波長ルータの第２の出力ポートと光通信状態にあり、
これにより、
該第１の波長ルータの入力ポートおよび該第２の波長ルータの入力ポートは、該ＷＳＸＣのための第１の入力ポートおよび第２の入力ポートとして機能し、
該第３の波長ルータの入力ポートおよび該第４の波長ルータの入力ポートは、該ＷＳＸＣのための第１の出力ポートおよび第２の出力ポートとして機能し、
該第１の波長ルータの第１の出力ポートと該第２の波長ルータの第１の出力ポートとの間の光通信と、該第３の波長ルータの第１の出力ポートと該第４の波長ルータの第１の出力ポートとの間の光通信は、該ＷＳＸＣのための通過経路を提供し、
該第１の波長ルータの第２の出力ポートと該第４の波長ルータの第２の出力ポートとの間の光通信と、該第３の波長ルータの第２の出力ポートと該第２の波長ルータの第２の出力ポートとの間の光通信とは、該ＷＳＸＣのための交換経路を提供する、
ＷＳＸＣ。
（項目４４） 項目４３に記載のＷＳＸＣと、
入力ポートならびに第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを有する分割エレメントと、
第１の入力ポートおよび第２の入力ポートならびに出力ポートを有する連結エレメントと、
該ＷＳＸＣの第２の出力ポートと該分割エレメントの入力ポートとの間と、該分割エレメントの第１の出力ポートと該連結エレメントの第１の入力ポートと、該連結エレメントの出力ポートと該ＷＳＸＣの第２の入力ポートとの間に光通信を提供する一連の光路と、
を備える、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
（項目４５） 前記ＷＳＸＣの第２の出力ポートと前記分割エレメントの入力ポートとの間の光路中に配置された光学増幅器をさらに備える、項目４４に記載のドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】図１Ａは、球面焦点エレメントを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、球面焦点エレメントを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、球面焦点エレメントを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略端面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、球面焦点エレメントを使用する本発明の別の実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、球面焦点エレメントを使用する本発明の別の実施形態による波長ルータの概略側面図である。
【図３】図３は、球面焦点エレメントを使用する本発明の別の実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施形態の使用に適した、移動可能な屋根型プリズムに基づいた逆反射体の代替インプリメンテーションを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施形態の使用に適した、移動可能屋根型プリズムに基づいた逆反射体の代替インプリメンテーションを示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、単一ユニットとして組み立てられる屋根型プリズムアレイの側面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、単一ユニットとして組み立てられる屋根型プリズムアレイの平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施形態の使用に適した、移動可能ミラーに基づいた逆反射体のインプリメンテーションを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施形態の使用に適した、マイクロミラーに基づいた逆反射体レイのインプリメンテーションを示す側面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の実施形態の使用に適した、マイクロミラーに基づいた逆反射体レイのインプリメンテーションを示す平面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、マイクロミラーに基づいた逆反射体レイの代替インプリメンテーションの側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、円筒形焦点エレメントを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、円筒形焦点エレメントを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略側面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、円筒形焦点エレメントを使用する本発明の別の実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、円筒形焦点エレメントを使用する本発明の別の実施形態による波長ルータの概略側面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、単一エレメント内で球面焦点パワーおよび分散を結合させる本発明の一実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、単一エレメント内で球面焦点パワーおよび分散を結合させる本発明の一実施形態による波長ルータの概略側面端面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、単一エレメント内で円筒形焦点パワーおよび分散を結合させる本発名の一実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、単一エレメント内で円筒形焦点パワーおよび分散を結合させる本発名の一実施形態による波長ルータの概略側面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、分散エレメントとしてプリズムを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、分散エレメントとしてプリズムを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略側面図である。
【図１１】図１１は、波長ルータの代表的な制御システムを示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、好適なバンド形状を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１Ａからの代表的な光路の差分光路長（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐａｔｈ ｌｅｎｇｔｈ）を示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、図１Ａからの代表的な光路の差分光路長（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐａｔｈ ｌｅｎｇｔｈ）を示す図である。
【図１３】図１３は、光学追加−ドロップマルチプレックス（ＯＡＤＭ）を提供する波長ルータの組み合わせを示す概略図である。
【図１４】図１４は、波長選定交差接続（ＷＳＸＣ）を提供する波長ルータの組み合わせを示す概略図である。
【図１５】図１５は、光学多重化セクション共有保護リング（ＯＭＳＳＰＲｉｎｇ）光学ネットワークにおける保護切換えを提供する、波長ルータの組み合わせを示す概略図である。
【図１６】図１６は、図１３のＯＡＤＭに基づいたドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭの実施形態を示す概略図である。
【図１７】図１７は、図１４のＷＳＸＣに基づいたドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭの実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（特定実施形態の説明）
（１．導入）
以下の記載は、本発明による全光波長ルータの実施形態を示す。本発明の実施形態は、アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）、波長設定交差接続（ＷＳＸＣ）のようなネットワークエレメントに適用され得、光学ネットワークシステムの目的を達成する。
【００２６】
波長ルータの一般的な機能は、入力ポートの複数の（例えば、Ｎ個の）スペクトルバンドを有する光を受け入れ、複数の（例えば、Ｍ個の）出力ポートのうち、所望の出力ポートにスペクトルバンドのサブセットを選択的に方向付けることである。説明のほとんどは、経路設定メカニズムが、切換えがもたされ得るように、動的にフィールド内で状態が変更する１つ以上のルーティングエレメントを含む動的な（切換え）実施形態に関するものである。本発明はまた、ルーティングエレメントが製造時、または長期正常動作中に、構成が変更されないようになっている環境のもとで構成される、静的な実施形態も含む。
【００２７】
本発明の実施形態は、波長依存量によって入射する光を偏向させるように動作する回析格子またはプリズムのような、分散エレメントを含む。偏向された光の種々の部分が、異なるルーティングエレメントによって遮断される。入射光は連続スペクトルを有し、その近傍部分は異なるスペクトルバンドとみなされ得るが、概して、入射光のスペクトルは、間隔の空いた複数のバンドを有すると考えられる。
【００２８】
「入力ポート」および「出力ポート」という用語は、広い意味を有するように意図される。最も広い意味では、ポートは光がシステムに入射する、または離れる地点によって規定される。例えば、入力（または出力）ポートは光源（または検出器）の位置、または入力ファイバのダウンストリームの終点（または、出力ファイバのアップストリームの終点）の位置であり得る。特定の実施形態においては、ポート位置の構造は、ファイバを受信するファイバコネクタを含み得るか、またはファイバピグテールの終点を含み得、そのもう一方の終点は外部構成要素に接続される。実施形態のほとんどは、光が入力ポートを通過した後、波長ルータに入射すると分散し、出力ポートに接近するにつれて、波長ルータ内で収束すると考える。しかし、これは必要なことではない。
【００２９】
国際電気通信連合（ＩＴＵ）は、１９３，１００ＧＨｚを中心とした周波数バンドおよび、１９３，１００ＧＨｚの近くの１００ＧＨｚ毎の別のバンドを有する標準波長グリッドを規定した。これは、約１５５０ｎｍを波長の中心として、その中心近くから約０．８ｎｍ毎の間隔を空けた波長空間に対応し、グリッドは周波数が均一であるが、波長はほぼ均一にすぎないと理解される。本発明の実施形態は、好ましくはＩＴＵグリッドに指定されるが、２５ＧＨｚおよび５０ＧＨｚの（約０．２ｎｍおよび０．４ｎｍの波長空間に対応する）より微細な周波数間隔（ｆｉｎｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｔｅｒｖａｌｓ）もまた当該である。
【００３０】
ＩＴＵはまた、標準データ変調率も規定する。ＯＣ−４８は、約２．５ＧＨｚ（実際は２．４８８ＧＨｚ）に対応し、ＯＣ−１９２は約１０ＧＨｚに対応し、ＯＣ−７６８は約４０ＧＨｚに対応する。変調されないレーザバンド幅は、１０ＧＨｚから１５ＧＨｚのオーダにある。現在の実践では、データ率は、十分低い（例えば、１００ＧＨｚチャネル空間のＯＣ−１９２）ので、変調された信号のバンド幅は典型的には、バンド間隔を十分下回る。従って、チャネルの一部の能力だけが使用される。しかし、利用可能バンド幅のより多く（例えば、１００ＧＨｚチャネル空間のＯＣ−７６８）を使用しようとする試みがなされると、チャネルそのもののバンドの形状に関する問題が生じる。これらの問題に対処する技術は、以下に記載される。
【００３１】
（球状の焦点合わせエレメントの実施形態）
図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃはそれぞれ、本発明の一実施形態による波長ルータ１０の模式的な平面図、側面図、および端面図である。波長ルータ１０の一般的な機能性は、入力ポート１２において複数（例えば、Ｎ）の分光バンドを有する光を受け入れ、１５（１．．．Ｍ）と表示される複数（例えば、Ｍ）の出力ポートのうちの所望の出力ポートに分光バンドのサブセットを選択的に方向付けることである。この出力ポートは、図１Ａの平面図にほぼ垂直に延びる線１７に沿って配置されるように図１Ｃの端面図に示される。入力ポートおよび出力ポートは、それぞれの入力光ファイバーおよび出力光ファイバーと連絡するように示されるが、この入力ポートはまた、光源から直接光を受け取り得、この出力ポートはまた、光検出器に直接結合され得ることが理解されるべきである。この図面は、一律の縮尺に従わない。
【００３２】
入力ポート１２から波長ルータ１０に入射する光は、異なる分光バンドを含む発散光線１８を形成する。この光線１８はレンズ２０に到達し、このレンズ２０は光をコリメートして反射回折格子２５へと方向付ける。この格子２５は、光を分散させて、異なる波長のコリメートされた光線を異なる角度でレンズ２０に戻らせる。このような光線の２つが明示的に示され、２６および２６’（後者は点線で描かれる）と表示される。これらのコリメートされた光線は、異なる角度でレンズに到達するため、横断焦点面内の線２７に沿う異なる点で焦点を合わせられる。この線２７は、図１Ａの平面図内で延びる。
【００３３】
焦点を合わせられた光線は、複数の逆反射体のそれぞれに到達し、これらの逆反射体は、３０（１．．．Ｎ）と表示され、焦点面の近傍に配置される。これらの光線は、発散光線としてレンズ２０に戻される。下記により詳細に示すように、各逆反射体は、線２７に垂直な方向に変位させられ得る逆の経路に沿って遮断光線を送る。より詳細には、光線は、図１Ｂの側面図および図１Ｃの端面図の平面内の線１７にほぼ平行に延びるそれぞれの線３５（１．．．Ｎ）に沿って変位させられる。
【００３４】
図示の特別な実施形態において、各光線の変位は、それぞれの線３５（ｉ）に沿って逆反射体の位置を変位させることにより引き起こされる。他の実施形態において、下記で説明するように、光線の変位は、逆反射体の再配置により引き起こされる。逆反射体は、図１Ｃの平面において出力ポートの上に示されるがこれは必須でなく、格子または他のエレメントの異なる配向に応じて、他の相対的な位置が生じ得ることが理解される。
【００３５】
逆反射体から戻ってくる光線は、レンズ２０によってコリメートされ、格子２５にもう一度方向付けられる。この格子２５は、２度目の到達において、異なる光線間の角度が分離することを取り除き、光線の焦点を合わせるレンズ２０へとコリメートされた光線を戻させる。しかし、それぞれの逆反射体によって各光線が変位可能なため、光線は、線１７に沿うおそらく異なる点において焦点を合わせられる。従って、各光線は、逆反射体の位置に応じて、出力ポート１５（１．．．Ｍ）のうちの１つまたは別の１つに方向付けられる。
【００３６】
要するに、各分光バンドは、波長に依存する角度で、コリメートされ、格子に到達し、格子を離れる。各分光バンドは、それぞれの逆反射体において焦点を合わせられて、逆反射体によって決定される所望の距離だけ変位させられる。各分光バンドは、再びコリメートされ、再び格子に到達して、以前の分散を格子に取り消させる。そして、各分光バンドは、逆反射体によって課せられた変位に対応する出力ポート上に焦点を合わせられる。上記の実施形態において、光は、ポートと格子との間の領域を４回横断する（各方向に２回）。
【００３７】
この実施形態は、自由空間実施形態と呼ばれる実施形態のより一般的な種類の空気分離型（ａｉｒｓｐａｃｅ）実施例である。下記で説明する他の自由空間実施形態のいくつかにおいて、種々の光線の全てはガラス本体内に存在する。用語「自由空間」は、本体内の光が伝播を横断する次元に限定されるのではなく、これらの横断する次元において回折すると考えられ得るという事実を参照する。分散エレメントへの第２の到達が、第１の到達によって誘発された分散を効果的に取り消すため、各分光バンドは、実質的に分散のない状態でルータを出る。
【００３８】
図１Ａ〜図１Ｃは、逆反射体３０（１．．．Ｍ）に近づく際および離れる際の光線を遮断する四分の一波長板３７を示す。この四分の一波長板を使用して、格子２５に依存する任意の偏光を補償する。一般的には、入力ポート１２から出現する光は、任意の偏光を有し得る。従って、２つの直交偏光状態に関する格子の効率係数が大きく異なる場合、波長ルータの全体の伝達効率は、偏光が時間の関数として変化する程度まで、時間の関数として変化し得、異なる分光バンドが異なる偏光を有する場合、波長の関数として変化し得る。図１Ｃは、線２７の方向に対して４５°の四分の一波長板の軸を模式的に示す。四分の一波長板３７は、波長ルータの偏光に対する依存性を減少させるメカニズムに関する詳細を下記に提供する。これは、現在の目的として、波長ルータ１０の偏光に対する依存性が、四分の一波長板３７を使用することにより減少され得ることを注意するのに十分である。ファラデー回転板を使用して、四分の一波長板の機能を実行することも可能である。
【００３９】
図２Ａおよび図２Ｂはそれぞれ、本発明の実施形態によって１０’と表示される波長ルータの模式的な平面図および側面図である。図１Ａ〜図１Ｃ内のエレメントに対応するエレメントに関して、同じ参照番号、またはプライム符号（本明細書において、’はプライム符号を示す）を付けられるかもしくはサブインデックスを付加される参照番号が使用される。この実施形態は、透過回折格子２５’ならびに一対のレンズ２０ａおよび２０ｂを使用するという点で、図１Ａ〜図１Ｃの実施形態と異なる。従って、この実施形態は、図１Ａ〜図１Ｃの実施形態を折り畳まない変形例と考えられ得る。
【００４０】
入力ポート１２から波長ルータ１０’に入射する光は、異なる分光バンドを含む発散光線１８を形成する。この光線１８は第１のレンズ２０ａに到達し、この第１のレンズ２０ａは光をコリメートして格子２５’へと方向付ける。この格子２５’は、光を分散させて、異なる波長にてコリメートされた光線を光線から出現させ、先に進ませる。そのうちの１つが示されるコリメートされた光線は、第２のレンズ２０ｂに到達し、この第２のレンズ２０ｂは、光線の焦点を合わせる。焦点を合わせられた光線は、焦点面の近傍に配置されるそれぞれの複数の逆反射体３０（１．．．Ｎ）に到達する。光線は、反射され、発散光線としてレンズ２０ｂに戻り、コリメートされて、格子２５’に方向付けられる。この格子２５’は、第２の到達の際、異なる光線間で角度が分離することを取り除き、これらの光線は、次いで、出力ポート１５（１．．．Ｍ）の平面に焦点を合わせられる。
【００４１】
この特定の実施形態において、入力ポート１２、レンズ２０ａ、格子２５’、レンズ２０ｂ、および逆反射体は、ほぼ等しい間隔で間隔をあけ、この２つのレンズは同じ焦点距離を有し、入力ポートと逆反射体との間の距離は焦点距離の４倍（４×）である。従って、焦点距離および相対的な位置によって、入力ポート１２および逆反射体の間の「４ｆのリレー（４ｆ ｒｅｌａｙ）」と呼ばれるものと、逆反射体および出力ポートの間の４ｆのリレーと呼ばれるものとが規定される。この構成は必須でないが、好適である。この光学系は好適にはテレセントリックである。
【００４２】
図３は、本発明の一実施形態による波長ルータ１０”の模式的な平面図である。この実施形態は、第１の実施形態のレンズ２０（または、第２の実施形態のレンズ２０ａおよび２０ｂ）の代わりに凹面反射器４０を使用する固体ガラス（ｓｏｌｉｄ ｇｌａｓｓ）の実施形態である。従って、この実施形態は、図１Ａ〜図１Ｃの実施形態をさらに折り畳んだ変形例であると考えられ得る。上記のように、入力ポート１２から波長ルータ１０”に入射する光は、異なる分光バンドを含む発散光線１８を形成する。この光線１８は凹面反射器４０に到達し、この凹面反射器４０は光をコリメートして反射回折格子２５へと方向付ける。この格子２５は、光を分散させて、異なる波長のコリメートされた光線を異なる角度で反射器４０に戻らせる。このような光線の２つが明示的に示され、１つは実線で、１つは点線で描かれる。これらのコリメートされた光線は、異なる角度で反射器に到達するため、横断焦点面内の異なる点で焦点を合わせられる。
【００４３】
焦点を合わせられた光線は、焦点面の近傍に配置される逆反射体３０（１．．．Ｎ）に到達する。この逆方向の動作は、上記の実施形態と関連して説明され、光線は、図３の平面に垂直な方向に変位する逆経路に従う。従って、逆経路は順経路の真下に横たわり、図３において可視でない。この逆経路において、光線は、凹面反射器４０、反射格子２５’、そして凹面反射器４０に到達し、最後の凹面反射器４０は、入力ポート１２の下に横たわるため、所望の出力ポート（この図には示さず）に光線の焦点を合わせる最終的な到達点である。
【００４４】
（屋根型プリズムベースの逆反射体の実施形態）
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の実施形態に使用することが適切な可動屋根型プリズムに基づいて、逆反射体の別の実施形態を示す。この逆反射体は、３０ａおよび３０ｂと表示され、上記の実施形態においてアレイ３０（１．．．Ｎ）を実施する際に使用され得る。
【００４５】
図４Ａは、３０ａと表示される逆反射体の動作を模式的に示し、この逆反射体は、光線に対して横方向の逆反射体の変位に依存する異なる量によって、入射光線を変位させるように動作する。図の左側は、第１の位置にある逆反射体を示す。遮断第２の下向きに変位した位置が想像で示される。図の右側は、第２の位置に変位させられた逆反射体を示し、ここで、反射光線は、逆反射体の変位に比例する量だけ下向きに変位させられる。逆反射体は屋根型プリズムとして示され、動作は内部反射の全体に基づく。逆反射体は、Ｖ型構成の一対のミラーとして実施されることも可能である。この種類の逆反射体は、プリズムの尖端に対する入射光線のオフセットに依存する量だけ、反射光線は入射光線からオフセットされるが、全体の経路の長さはオフセットと無関係であるという特性を有する。
【００４６】
図４Ｂは、３０ｂと表示される逆反射体の動作を模式的に示し、この逆反射体は、屋根型プリズムエレメント５０と、このプリズムエレメントからわずかに間隔をあけてＶ型に構成された一対の適合されたインデックスの上部および下部プレート５１および５２とを含む。入射光線の変位は、プレート５１または５２の一方または他方によってプリズムエレメント５０に選択的に接触することにより引き起こされる。図の左側は、上部プレート５１に接触するプリズムエレメントを示し、ここで、入射光線は、上部プレート内へと進み、まず、上部プレートおよびプリズムエレメントの下部表面によって反射される。図の右側は、下部プレート５２に接触するプリズムエレメントを示し、ここで、入力光線は、まず、プリズムエレメントの上部表面によって反射され、下部プレート内へと進み、この下部プレートの下部表面において内部反射を経験する。この逆反射体は、プリズムエレメント変位に比べて大きな光線変位を提供するように考えられ得る。
【００４７】
図４Ｃおよび図４Ｄは、単一のユニットとして組み立てられる屋根型プリズムアレイの側面図および平面図である。アレイ全体の均一性を維持するために、屋根型プリズムアレイは、まず、単一の細長いプリズムエレメントとして製造され、支持プレートの一端に取り付けられる。このアセンブリの上部および底部は、光学的に平らに研磨加工され、プリズムおよび支持プレートのアセンブリを通じてスロット５３が切り込まれて、それぞれの支持歯（ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｉｎｅｓ）５５上に個別のプリズムエレメント５４のアレイを規定する。２つの止め金具５７ａおよび５７ｂについて、１つはこの屋根型プリズムアレイの上に、１つはこの屋根型プリズムアレイの下に配置される。これらの止め金具もまた、光学的に平らに研磨加工される。それぞれのアクチュエータ５８は、上部止め金具または下部止め金具のいずれかに対して各プリズムエレメントを移動させる。所定の止め金具に対して保持されている任意のプリズムは、非常に高い耐性を有して互いに対して調整される。なぜならば、スロットを切り込む前に細長いプリズムエレメントを平らに研磨加工する場合、光学的な正確さが必要とされるからである。
【００４８】
アクチュエータが各逆反射体に関連する。これは、図４Ａまたは図４Ｂに明示的に示されないが、図４Ｃはアクチュエータ５８を明示的に示す。特定の種類のアクチュエータは本発明の一部分でなく、多くの種類のアクチュエータメカニズムが当業者に明らかである。図４Ｃは、アクチュエータを個別のエレメント（例えば、圧電性トランスデューサ）として明示的に示すが、支持プレートはバイモルフベンダー材料から製造され得、従って、アクチュエータとしても機能し得る。Ｐｉｅｚｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．，１８６ Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ａｖｅｎｕｅ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ ０２１３９によって提供される圧電性ベンダーは、２つの外部表面上の電極間の電圧の影響を受けると曲がるサンドイッチ状の構造である。
【００４９】
（可動ミラーベースの逆反射体の実施形態）
図５Ａは、３０ｃと表示される逆反射体の動作を模式的に示し、この逆反射体は、互いに対して傾けられた（図示のように、Ｖ型または開放型構成の）一対の固定ミラー６０ａおよび６０ｂと、回転可能なミラー６１とを含む。図の左側は、入射光線をミラー６０ａに方向付けるように配置された回転可能なミラーを示し、右側は、入射光線をミラー６０ｂに方向付けるように配置された回転可能なミラーを示す。２つの方向付けのそれぞれにおいて、固定ミラーおよび回転可能なミラーは傾角９０°を規定し、これにより逆反射動作を提供する。
【００５０】
図５Ｂは、３０ｄと表示される逆反射体の動作を模式的に示し、この逆反射体は、マイクロミラーを使用する。図５Ｃは平面図である。一対のマイクロミラーアレイ６２および６３が、Ｖ型ブロック６４の傾斜面に取り付けられる。マイクロミラーアレイ６２内の１つのマイクロミラー６５と、マイクロミラー６３内のマイクロミラーの行６６（１．．．Ｍ）とが、１つの逆反射体を規定する。マイクロメータアレイは、有利なことに、光の経路が可逆的であることを理解することにより、入力および出力マイクロミラーアレイと呼ばれ得る。図の左側は、入射光線をマイクロミラー６６（１）に方向付けるための第１の配向にあるマイクロミラー６５を示し、このマイクロミラー６６（１）は、マイクロミラー６５の第１の方向付けに対して９０°に方向付けられて、入射方向と反対の方向に光線を戻す。図の右側は、入射光線をマイクロミラー６６（Ｍ）に方向付けるための第２の配向にあるマイクロミラー６５を示す。従って、マイクロミラー６５は、光線の出力位置を選択するように動かされ、マイクロミラー６６（１．．．Ｍ）は通常動作の間固定される。マイクロミラー６５およびマイクロミラーの行６６（１．．．Ｍ）は、図の平面に対して垂直な方向に折り返されたり、動かされ得る。マイクロミラーアレイ６２は、たった一次元であればよく、別のマイクロミラーを提供して別の可撓性を提供することが有利であり得る。
【００５１】
マイクロミラーアレイが平面であり、２つのマイクロミラーアレイが互いに９０°で向き合うためにＶ型の溝が約９０°の二面角を有することが好適である。この角度は、種々の目的のために相当の量変化し得るが、９０°の角度は、マイクロミラーの角度変位が比較的小さい状態で入射光線の経路指定を促進する。例えば、市販のマイクロミラーアレイ（例えば、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）は、おおよそ±１０°で反射することが可能である。マイクロミラーアレイは、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の分野で周知の技術によって作製され得る。この実施例において、ミラーは、シリコンチップの表面上の微細加工された構造として形成される。これらのミラーは、チップの表面上の微細加工されたピボット構造にも取り付けられる。いくつかの実施例において、マイクロミラーは、静電引力を用いて、適切に方向付けられた軸の周りに選択的に傾けられる。
【００５２】
図５Ｄは、３０ｅと表示される逆反射体の動作を模式的に示し、この逆反射体は、Ｖ型のブロック６４ではなくプリズム６９を使用するという点で、図５Ｃに示す実施例と異なる。対応する参照番号は、同様のエレメントに使用される。Ｖ型の溝の場合のように、６２’および６３’と表示されるマイクロミラーアレイが、９０°の角度で互いに向き合うことが望ましい。このために、プリズムは、好適には、９０°、４５°、および４５°の角度を有する面を有し、マイクロミラーアレイは、直角を規定するプリズム面に対面するマイクロミラーに取り付けられる。
【００５３】
マイクロミラーアレイは、好適には、外部の環境から密封される。この密封は、シリコンチップ上のマイクロミラーアレイの表面とプリズムの表面との間に形成される密封キャビティ内に各マイクロミラーアレイを囲むことにより達成され得る。マイクロミラーアレイを組み込むこれらのシリコンチップは、その表面の周りにおいて、ミラーとプリズムの表面との間に適切な間隔を有する状態でプリズムの表面に結合し得る。この密封キャビティは、シリコンチップの表面の周りに尾根を提供することにより、適切な寸法に形成され得る。あるいは、この尾根の機能は、シリコンチップの表面とプリズムの表面との両方に結合されたいくつかの他の適切な表面密封スペーサによって実行され得る。所望であれば、各マイクロミラーは、チップ内の自身のキャビティ内にあり得る。プリズムの表面は、好適には、反射防止コーティングを有する。
【００５４】
傾けられることが可能なマイクロミラーのアレイを２つ含む逆反射体の実施例が、現在好適である。入力マイクロミラーアレイ内の各マイクロミラーは、光の分散エレメントへの第１の到達の後に光を受け取り、出力マイクロミラーアレイ内のミラーにその光を方向付ける。入力アレイ内のミラーの角度を変化させることにより、逆反射された光は横方向に変位され、その光を分散エレメントに到達させ、選択された出力ポートから出させる。上記のように、本発明の実施形態は可逆的である。Ｖ型ブロックの実施例は、一般的には、光路のほとんどが空中にある実施形態に好適であり、プリズムの実施例は、一般的には、ほとんどの光路がガラス内にある実施形態に好適である。個別のプリズムまたはＶ型ブロックを提供する別の例として、入力アレイの取り付け面と出力アレイの取り付け面とは、ルータの光学ハウジングの一体型機能として形成され得る。
【００５５】
入力マイクロミラーアレイは、好適には、少なくとも入力ポートと同じ数のマイクロミラーの行を有し（２つ以上ある場合）、出力マイクロミラーアレイに選択的に方向付けられる波長と同じ数のミラーの列を有する。同様に、出力マイクロミラーアレイは、好適には、少なくとも出力ポートと同じ数だけのマイクロミラーの行を有し、出力ポートに選択的に方向付けられる波長の数と同じだけのミラーの列を有する。
【００５６】
倍率係数が１対１のシステムにおいて、入力アレイ内のマイクロミラーの行は互いに平行であり、入射光線をに対して横方向の軸に沿って互いに間隔をあける構成要素は入力ポートの間隔に相当する。同様に、出力アレイ内のマイクロミラーの行は、互いに平行であり、出力ポート間の間隔に対応する間隔によって互いに（横に）間隔をあける。異なる倍率を有するシステムにおいて、ミラーの行間の間隔は、それ相応に調整される。
【００５７】
（円筒状の焦点合わせエレメントの実施形態）
図６Ａおよび図６Ｂはそれぞれ、本発明の一実施形態による波長ルータ７０の模式的な平面図および側面図である。この実施形態は、折り畳まれていない状態の実施形態であり、従って、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態に対応すると考えられ得る。この実施形態は、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態のように透過回折格子２５’を含むが、波長ルータ７０が、球状のレンズではなく円筒状のレンズを使用し、逆反射体ではなく傾けられることが可能なミラーを使用するという点で、それらの実施形態と異なる。波長ルータ７０の一般的な機能性は、他の実施形態と同じであり、すなわち、入力ポート１２において複数の分光バンドを有する光を受け取り、複数の出力ポート１５（１．．．Ｍ）のうちの所望の出力ポートに分光バンドのサブセットを選択的に方向付けることである。
【００５８】
円筒状のレンズは、それぞれが平面図（図６Ａ）の面においてのみ屈折力を有する一対のレンズ７２ａおよび７２ｂと、それぞれが側面図（図６Ｂ）の面においてのみ屈折力を有する一対のレンズ７５ａおよび７５ｂとを含む。このようにして、レンズ７２ａおよび７２ｂは、図６Ｂの面において矩形として描かれ、レンズ７５ａおよび７５ｂは、図６Ａの面において矩形として描かれる。
【００５９】
入力ポート１２から波長ルータ７０に入射する光は、異なる分光バンドを含む発散光線１８を形成する。この光線１８はレンズ７２ａに到達し、このレンズ７２ａは、１つの横方向の次元に光をコリメートするが、他の方向にはコリメートせず、その結果、光線は円形から楕円形に変化する横方向の次元の断面図を有する（すなわち、光線は、図６Ｂの面において伸び続けるが、図６Ａの面において伸び続けない）。光線は、レンズ７５ａ、格子２５’、およびレンズ７５ｂに到達する。レンズ７５ａおよび７５ｂは共に、図６Ｂの面において発散している光をコリメートして、一定の楕円形の断面図によって光線を伝播させる。格子２５’は、図６Ａの面において光を発散させて、図６Ａの面において異なる波長の光線を異なる角度で伝達させるが、図６Ｂの面においては伝達させない。
【００６０】
コリメートされた光線はレンズ７２ｂに到達し、それぞれの線に焦点を合わせられる。焦点を合わせられた光線は、複数の傾けられることが可能なミラー８０（１．．．Ｎ）のそれぞれに到達し、これらの傾けられることが可能なミラー８０（１．．．Ｎ）は、焦点面の近傍に配置される。これらの光線は、図６Ａの面においてのみ発散してレンズ７２ｂに方向付けられる。それぞれのミラーの傾斜角に依存して、光線は図６Ｂの面において角度を付けて移動させられる。逆方向の光線は、下記で説明するように、図６Ａの面と図６Ｂの面とで異なる変換を受ける。
【００６１】
図６Ａの面において、光線は、レンズ７２ｂによってコリメートされ、格子２５’にもう一度方向付けられる（この平面において、レンズ７５ｂおよび７５ａは、コリメートされた光線の特性を変化させない）。格子２５’は、この第２の到達の際、異なる光線間で角度が分離することを取り除き、コリメートされた光線をレンズ７２ａに戻して、これらの光線の焦点を出力ポート１５（１．．．Ｍ）に合わせる（図６Ａの面においてのみ）。図６Ａにおいて、逆方向の光線は、個別に示されるのではなく、順方向の光線の投影と一致する投影を平面内に有する。
【００６２】
図６Ｂの面において、光線は、レンズ７５ａおよび７５ｂによって出力ポートに焦点を合わせられる。しかし、それぞれのミラーによって各光線の角度が変位可能なため、光線は、出力ポート１５（１．．．Ｍ）の１つまたは別の１つに方向付けられる。図５Ｂにおいて、格子２５’ならびにレンズ７２ｂおよび７２ａは、光線の方向、または光線が発散する、コリメートされる、もしくは収束するかどうかに影響を与えない。レンズ７５ａおよび７５ｂは、側面図の平面のミラー８０（１．．．Ｎ）と出力ポート１５（１．．．Ｍ）との間にフーリエ関係を提供する。このフーリエ関係は、出力ポートに移動させられた位置に対して、ミラーにおいて傾けられた波面をマッピングする。
【００６３】
特定の実施例において、入力ポート１２、レンズ７２ａ、一対のレンズ７５ａ／７５ｂ、レンズ７２ｂ、および傾けられることが可能なミラーは、おおよそ等しい間隔で間隔をあけられ、一対のレンズ７５ａ／７５ｂによって規定されるレンズの焦点距離は、レンズ７２ａおよび７２ｂの焦点距離の２倍である。これは必須でないが、好適である。これらの焦点距離および相対的な位置によって、レンズ７２ａおよび７２ｂは、入力ポート１２と傾けられることが可能なミラーとの間に４ｆのリレーを規定する。さらに、２度到達される一対のレンズ７５ａ／７５ｂ（１つのレンズとみなす）は、入力ポートと出力ポートとの間に４ｆのリレーを規定する。この光学系は好適にはテレセントリックである。
【００６４】
図７Ａおよび図７Ｂはそれぞれ、本発明の一実施形態による波長ルータ７０’の模式的な平面図および側面図である。この実施形態は、図６Ａおよび図６Ｂの実施形態を折り畳んだ変形例であり、図１Ａ〜図１Ｃの実施形態が図２Ａおよび図２Ｂの実施形態を折り畳んだ変形例である方法に類似する方法で図６Ａおよび図６Ｂの実施形態に関連する。図１Ａ〜図１Ｃの実施形態のように、波長ルータ７０’は、反射回折格子２５を使用する。折り畳まれていることによる性質を考慮すると、この実施形態は、図６Ａおよび図６Ｂの実施形態における一対のレンズ７２ａ／７２ｂおよび７５ａ／７５ｂに対応して、単一の円筒状のレンズ７２および７５を使用する。
【００６５】
動作は、光路が折り畳まれている点を除けば図６Ａおよび図６Ｂの実施形態と実質的に同じである。この実施形態において、光は、入力ポートと傾けられることが可能なミラーとの間で２回、傾けられることが可能なミラーから出力ポートへの途中で２回の計４回各レンズに当たる。レンズ７５に当たる発散光が一回目に当たった後、発散度が低くなり、二回目に当たった後、平行（コリメート）になることに留意されたい。
【００６６】
（焦点合わせエレメント／分光素を組み込んだ実施形態）
図８Ａおよび図８Ｂはそれぞれ、本発明の一実施形態による、波長ルータ９０の模式的な平面図および側面図である。これは、概して、球面集光力が格子自体内に組み込まれている点を除けば、図１Ａおよび図１Ｂに示す波長ルータに対応する。したがって、光出力および分散が一つのエレメント９５内に組み込まれる。これは、曲がった表面上の格子を規制したり、平坦な表面上の曲がった格子線を規制することによって達成され得る。これらの格子線を提供する規制エンジンに代わってよく用いられる方法は、ホログラフィックな方法である。ホログラフィックな方法において、フォトレジストが格子の基板上で回転され、意図された光源および格子の焦点から発する二つの発散光線からの干渉パターンを用いて露光される。露光の光は、中帯域の波長であったり、中帯域の波長の整数倍であったりする。露光されたフォトレジストは、発展されたり、そのまま用いられたり、エッチングプロセス内のバリアとして用いられ得る。
【００６７】
図９Ａおよび図９Ｂはそれぞれ、本発明の一実施形態による、波長ルータ１００の模式的な平面図および側面図である。これは、概して、円筒状の集光力が単一エレメント１０５を規制する格子内に組み込まれている点を除けば、円筒状のレンズおよび傾斜ミラーを用いる、図７Ａおよび図７Ｂに示す波長ルータに対応する。図９Ａの平面図の次元の集光力は、図９Ｂの平面図の次元の集光力の２倍である。この格子のホログラフィック版は、一つの発散光線からの干渉パターン、および意図された光源および格子の焦線から発する線光源を用いてフォトレジストを露光することによって構築され得る。
（プリズムの実施形態）
図１０Ａおよび図１０Ｂはそれぞれ、上述の実施形態に示すような格子の代わりにプリズム１０７を用いる波長ルータ１０’’’の模式的な平面図および側面図である。図１０Ａおよび図１０Ｂの実施形態は、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態に対応し、対応する参照符号が用いられる。
【００６８】
（制御エレクトロニクス）
図１１は、波長ルータ１１２および代表的な制御エレクトロニクスを含む波長ルータシステム１１０を示す。波長ルータ１１２は、上述の実施形態のいずれかによって構築され得、種々の逆反射体および傾斜ミラーなどのルーティングエレメント、回折格子またはプリズムなどの分散エレメント、および（少なくとも動的な実施形態において）ルーティングエレメントを移動させるアクチュエータを含むと考えられる。図１Ａに対応した参照符号を用いて、入力ポート１２を一つならびに２つの出力ポート１５（１）および１５（２）を有するような波長ルータを図示する。具体的には、８０本の波長チャネルを処理することが可能であるような波長ルータを図示する。波長ルータの上述の説明の名称において、Ｍ＝２およびＮ＝８０である。動作は、二つの出力ポートにおいて、所望の波長の解体（ｄｉｓｊｏｉｎｔ）サブセットλ（出力＿１）およびλ（出力＿２）を提供することである。いくつかの環境下において、各サブセットは、入力波長をすべて含んだり、または入力波長をまったく含まなかったりし得る。
【００６９】
制御エレクトロニクスは、波長ルータ１１０内のアクチュエータに適切な制御信号を提供するアクチュエータ制御回路部１１３を含む。アクチュエータ制御回路部は、制御器１１４によって制御され、制御器と波長ルータとの間のインターフェースとして見られ得る。アクチュエータ制御エレクトロニクスは、デジタルスイッチ、電力ドライバおよびデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を含み得る。複数の状態を有するエレメントの状態を判定する制御器は、マイクロプロセッサ、組み込まれたマイクロ制御器、ＡＳＩＣまたはアクチュエータ制御回路部を制御することに適した任意の論理であり得る。制御器１１４とアクチュエータ制御回路部１１３との間のインターフェースは、一組の並列の制御ライン、またはマイクロプロセッサと互換性を有するアドレス／データ／制御バスなど、いくつかの通例の形態を取り得る。
【００７０】
いくつかの場合において、別々のアクチュエータの制御回路部を無しで済ますことも可能であり得る。例えば、波長ルータは、波長ルータが制御器１１４からの直接命令に応答することを可能にするインターフェース回路部を有し得る。設計上の問題として、波長ルータ１１０と制御エレクトロニクスの作業を分けることが必須である。本発明は、波長ルータアクチュエータの制御に関して、任意の特定の割り当てられた機能に限定されない。現在の実施において、波長ルータは、単なるドライバ（アクチュエータエレクトロニクス）以外のすべてにおいて、いかなる制御エレクトロニクスも含まない。むしろ、すべての知能および制御回路部が、制御エレクトロニクス内に含まれる。
【００７１】
制御器１１４は、好適には、標準または独自に開発したインターフェースおよびプロトコルを用いて、ネットワーク環境において他のコンピュータとも通信する。これをネットワーク管理インターフェース１１５として模式的に示す。これらの他のコンピュータは、通常、ネットワーク管理アプリケーションを実行する。
【００７２】
（バンド形状および分解能の問題）
平面における逆反射体アレイの物理的位置は、格子の分散およびレンズの焦点距離によって決定される目盛係数を備えた周波数に対応する。格子の式は、Ｎｍλ＝ｓｉｎα±ｓｉｎβであり、Ｎは格子の溝の周波数であり、ｍは回折の順序であり、λは光波長であり、βは入射光角であり、αは回折角である。レンズは、式ｘ＝ｆｓｉｎαによって、回折角を背面焦点距離ｆにおける位置ｘにマッピングする。レンズの背面焦点距離においてミラーを用いると、ミラー平面における位置と波長との間に線形関係λＮｍ＝ｘ／ｆ±ｓｉｎβが得られる。小さな波長に関しては、周波数の変化は波長の変化に比例する。これにより、位置と周波数との目盛係数Δｘ／Δν＝ ｆＮｍλ2／ｃが得られる。したがって、ミラー平面における目盛位置は、この比例定数を有する周波数目盛である。
【００７３】
図１２Ａは、好適な実質的に台形のバンド形状を示す。すなわち、これは、格子の分解能を周波数領域をサンプリングするミラーのサイズより細かくすることによって達成される。格子のスポットサイズとミラーのサイズとの比率が極めて大きいことに関して、各チャネルに対するバンドパスの応答は単なる長方形の応答であり、これは格子の完全に分解された周波数平面におけるミラー位置によって与えられる。格子の分解能が有限であるため、バンドパス応答はスポットのコンボリューションであり、これはミラーの長方形のサンプリングを備えた格子からの回折によって決定される。ミラー平面においてミラーのサイズよりも細かい分解能を備えたスポットのようなガウスの格子に関する、このようなコンボリューションの結果を図１１Ａに示す。本発明の実施形態がミラー幅と格子の分解能との比率を大きく提供することが好適である。なぜならば、結果生じる台形のバンド形状は、バンド間の不安定な部分のサイズに比べて、利用可能な平坦な上部領域が大きいからであり、これにより、スペクトルがより効率的に利用される。図１２Ｂは、格子からの回折角における光線の差分光路長（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐａｔｈ ｌｅｎｇｈｔ）も示す。この差分光路長は、格子の周波数の分解能を決定する。光線の断面形状によって判定される次数が一つの係数（ｏｒｄｅｒ ｕｎｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）内で、周波数の分解能は、この差分光路長によって除算された光速度である。特定の実施形態は、１００ＧＨｚまたはより細かいＩＴＵ空間だけ離された光バンドを有する。したがって、格子の分解能を１０ＧＨｚまたはこれより細かくして、チャネル間に大きな平坦なバンド形状を可能にし、１００ＧＨｚのチャネル空間上にＯＣ−７６８のデータのローパス伝送を可能にしたり、２５ＧＨｚの空間上にＯＣ−１９２のデータのローパス伝送を可能にすることが好適である。この１０ＧＨｚまたはより細かい格子の分解能は、３ｃｍまたはより長い差分光路長を必要とする。図１Ａの折り畳んだ形状寸法において、この３ｃｍは、往復の差分光路長、すなわち片道の１．５ｃｍの差分である。
【００７４】
図１２Ｃは、差分光路長がガラス楔１１７内にあるルータ１０’’’を示す。この実施形態は図１Ａの実施形態に対応する。これらの波長ルータの中心波長が温度に対して一定していることが非常に好適である。３ｃｍの差分光路長は、１５５０ｎｍの好適な中心波長においては約２０、０００の波に対応する。好適な設計は、少なくとも５０℃であるという好適な温度範囲を越えると、２０、０００分の一より少ない差分光路長の変化を有する。これにより、差分光路長の変化が摂氏１度あたり１００万分の一より少ないことが必要になる。この温度を一定することを達成する一つの方法は、差分光路長を含む波長ルータの一部を、１００万分の一より少ない熱係数を有するガラスから図１２Ｃに示すウェッジ１７にすることである。
【００７５】
（偏向の考慮）
回折格子の効率は、入射光の偏光状態に依存する。以下、／は＾を示す。例えば、ｘ／は、
【００７６】
【数１】
を示す。任意に偏向された入射光信号の電界Ｅを、二本の直交軸ｘ／およびｙ／に沿って線形に偏向された二つの電界の重ね合わせとして書き得る：
Ｅ＝Ｅxｘ／＋Ｅyｙ／
ｘ／は格子分散の方向であり、ｙ／はこの分散方向に対して直交する。入射信号の強度Ｉ0は、直交方向に沿った電界の強度によって規定される：
Ｉ0＝｜Ｅx｜2＋｜Ｅy｜2
効率は、直交する偏光方向における独立した効率係数εによって左右されるため、格子によって反射された信号の電界Ｅ’は、全強度：
Ｉ’＝εx｜Ｅx｜2＋εy｜Ｅy｜2
を有した場合、
【００７７】
【数２】
である。したがって、二本以上の直交軸のうちの一本に沿って線形に偏向された信号の強度は、明らかに、この方向に関する効率係数のみに依存する強度を有する回折格子によって反射される：
Ｉx＝εx｜Ｅx｜2
Ｉy＝εy｜Ｅy｜2
ほとんどの回折格子に関して、εx≠εyであるため、入射信号の偏光状態の関数として全体的な効率が非常に異なり得る。
【００７８】
本発明の実施形態において、この変異は一つの偏光コンポーネントに沿って波の遅延を課すことによって、減少または排除される。これは、屈折の異なる指数が二つの直交する方向で達成されるように非対称的に構築された波長板を用いることによって達成され得る。したがって、入射光信号が波長板を透過する際、電界の一つのコンポーネントがもう一方のコンポーネントに対して遅延する。通常、波長板がπ（「半波長板」）またはπ／２（「四分の一波長板」）の位相差を課すように構築される。本発明の実施形態では、四分の一波長板（すなわち、約四分の一の遅延を提供する波長板）が用いられる。
【００７９】
回折格子からの反射の効果に関する上に提供した解を用いると、反射回折格子からの二つの反射の後の電界は、
Ｅ0fin＝εxＥxｘ／＋εyＥyｙ／
に見られ、全強度
Ｉ0fin＝εx2｜Ｅx｜2＋εy2｜Ｅy｜2
を有する。全システムの効率が潜在的に大きく変化し得ることは、逆反射体とレンズとの間に四分の一波長板（図１Ａ〜図１Ｃの２０または図２Ａおよび図２Ｂにおける２０ｂ）を設けることによって排除される。このような位置決めによって、各サブ光線は、逆反射される前（すなわち、工程（５）の直前）および逆反射された後（すなわち、工程（５）の直後）の二回、四分の一波長板を透過する。四分の一波長板を最初に透過する直前（すなわち、回折格子からの一回目の反射の後）、電界は、
【００８０】
【数３】
である。四分の一波長板を透過し、逆反射体内の二つの表面を反射し、四分の一波長板を二回目に透過した後、電界は、
【００８１】
【数４】
である。四分の一波長板を二回透過することにより、電界のｘコンポーネントがｙの偏光に対して回転し、ｙのコンポーネントがｘの偏光に対して回転する。したがって、二回目に反射格子Ｇrを反射した後、電界は、
全強度：
Ｉfin＝εxεy｜Ｅx｜2＋εxεy｜Ｅy｜2≡εxεyＩ0
を有する
【００８２】
【数５】
である。したがって、電界およびその強度は、入射波の偏光状態とは無関係であり、これにより、偏光に依存した損失が排除される。
【００８３】
同様に、線形偏光を４５度だけ回転させ、各パスを有するように設計された磁気光学リターダーはそれぞれ、２つが透過した後、ｘ／およびｙ／の偏光それぞれをｙ／およびｘ／の偏光に回転させる。格子からの第一の反射と第二の反射との偏光を交換すると、格子の全効率に依存した偏光が排除される。
【００８４】
四分の一波長板または磁気光学リターダーは、図１Ａの光システム内の任意の位置に配置され得る。なぜならば、任意の配置により、格子からの第一の反射と第二の反射との間に重行路が達成されるからである。四分の一波長板または磁気光学リターダーをレンズと格子との間に配置すると、コンポーネントが光線がコリメートされた場所で動作することが可能になる。これにより、システムを、このエレメントに起因した光収差の低さに対応するように設計することが可能になり得る。これにより、波面板の性能も向上し得る。
【００８５】
（システムアプリケーション）
以下の説明は、複数の波長ルータを用いて複数のシステムを説明する。入力ポートを一つおよび出力ポートを二つ有するような（具体的には、８０個の波長チャネルを処理することが可能であるような）波長ルータをそれぞれ示す。波長ルータの上述の名称において、Ｍ＝２およびＮ＝８０である。波長ルータは、参照符号１１０を付加して指定され、通常、図１１に示すような制御エレクトロニクスを有する。しかし、純粋に光のみの概略図の場合、関連付けられた制御回路部を有さない波長ルータ１１２を代わりに用いてもよい。
【００８６】
波長ルータを本発明の上述の実施形態のいずれかによって製造してもよいし、本明細書に説明するような波長経路設定の機能を提供する限り、他の方法で製造してもよい。概して、上述したように、本発明の上述の実施形態の波長ルータ内の光路は可逆的である。
【００８７】
（光アド−ドロップマルチプレクサ（Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）（ＯＡＤＭ））
図１３は、一対の波長ルータ１１０ａと１１０ｂとを、背中合わせの構成で組み合わせることによって形成される光アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）１２０を模式的に示す。ＯＡＤＭの一般的な機能は、入力ポート１３２において一組の波長チャネルを受け取り、（波長を介して）波長の（すべてまたは波長を全く含まない）サブセットを出力ポート１３３に伝播し、スルー経路からドロップポート１３５に伝播されない波長を分流し（落とし）、付加ポート１３７において落とされた波長（恐らく、新たな情報を供している波長）のいくつかまたはすべてを受け取り、付加された波長とスルー波長と組み合わせて、スルー波長および付加された波長が出力ポート１３３を出る。
【００８８】
背中合わせの構成において、ＯＡＤＭ１２０の入力ポート１３２は、波長ルータ１１０ａの入力ポートであると考えられ、ＯＡＤＭ１２０の出力ポート１３３は波長ルータ１１０ｂの入力ポートであると考えられる。スルー経路は、波長ルータの第一の出力ポートを結合することによって影響を受ける。ドロップポート１３５および付加ポート１３７は、波長ルータの第二の出力ポートであると考えられる。ドロップポートおよび付加ポートは、送信および／または受信端末機器または一つ以上の他のネットワークに結合され得る。用途に応じて、付加機能およびドロップ機能のうちの一つのみが必要であり得る。
【００８９】
（波長選択の交差接続（ＷＳＸＣ））
図１４は、四つの波長ルータ１１０ａ〜１１０ｄを、対になった、背中合わせの構成で組み合わせることによって形成される波長選択の交差接続（ＷＳＸＣ）を模式的に示す。ＷＳＸＣの一般的な機能は、第一の入力ポート１４２および第二の入力ポート１４２’において第一の組の波長チャネルおよび第二の組の波長チャネルを受け取って、スルー経路上で伝播されない波長を交換しながら、第一の出力ポート１４３および第二の出力ポート１４３’に各スルー経路上の波長の選択されたサブセットを伝播することである。したがって、入力ポート１４２からの交換された波長は、波長ルータ１１０ａおよび１１０ｃの交換出力ポート１４５および１４５’から出て、波長ルータ１１０ｄおよび１１０ｂのそれぞれの交換入力ポート１４７’および１４７に伝播される。交換入力ポートに入る交換された波長は、出力ポート１４３および１４３’から出るスルー経路上の波長と出力用に組み合わされる。ここでも、上述のＯＡＤＭの場合のように、ＷＳＸＣ１４０の出力ポートは、波長ルータ１１０ｂおよび１１０ｄの入力ポートと考えられる。
【００９０】
（ＯＭＳＳＰリング保護切替）
図１５は、光学多重化セクション共有保護リング（ＯＭＳＳＰリング）の光ネットワーク内に保護切替を提供する切替構造１５０を模式的に示す。構成１５０は、四つの波長ルータ１１０ａ〜１１０ｄを、上述のＷＳＸＣ１４０のラインに沿って一対になった背中合わせの構成で組み合わせることによって形成される。この構成は、二つの点でＷＳＸＣとは異なる。第一に、ＷＳＸＣにおいて、波長ルータの上部の対および下部の対は両方、同じ方向に伝播する光を用いて動作し、切替構造においては、上部の対および下部の対は、対向する方向（任意に「東」および「西」と示す）におけるトラフィックを処理する。第二に、ＷＳＸＣにおける交換ポートの代わりに、切替構成はループバックパス１５２および１５５を提供する。したがって、東のファイバ上の波長ルータ１１０ａに入射するサブセットの波長を分流し、これらの波長を波長ルータ１１０ｃから出る西のファイバ上に戻るように方向付けることが可能である。同様に、西のファイバ上の波長ルータ１１０ｄに入射する波長（または恐らく異なる組の波長）は、分流されて、波長ルータ１１０ｂから出る東のファイバ上に方向付けされる。
【００９１】
東のファイバからのサブセットの波長を西のファイバ上に分流することが可能なため、レーザの故障およびＯＡＤＭエラーなど、サブセットの波長に影響を与える故障モードからリングを保護することが可能になる。
【００９２】
（ドロップ−アンド−リピート（Ｄｒｏｐ−ａｎｄ−Ｒｅｐｅａｔ）ＯＡＤＭ）
ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ（時に「ブロードキャストモード」ＯＡＤＭと呼ばれる）は、上述のＯＡＤＭの機能を有するが、出力ポート上に落とされた波長の伝送を継続する能力をさらに有する。以下の説明は、図１３のＯＡＤＭおよび図１４のＷＳＸＣに基づいた実施形態を説明し、ＯＡＤＭまたはＷＳＸＣの他のフォームが用いられ得る。ＯＡＤＭおよびＷＳＸＣの対応するエレメントは、同じ参照符号を用いて示される。
【００９３】
図１６は、図１３のＯＡＤＭに基づいたドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１６０を模式的に示す。このドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１６０は、入力ポート１３２および出力ポート１３３、ならびにドロップポート１３５および付加ポート１３７を有する。ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１６０は、同じ入力ポートおよび出力ポートを有するが、ＯＡＤＭのドロップポート１３５と付加ポート１３７との間に設けられたエレメントもさらに有し、１３５’および１３７’と示され、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭの機能ドロップポートおよび機能付加ポートである他のポートを提供する。
【００９４】
さらなるエレメントは、選択の光増幅器１６２、入力ポートならびに第一および第二の出力ポートを有する５０％のタップ結合器（または他のスプリッタ）１６５、ならびに第一および第二の入力ポートならびに出力ポートを有する選択の結合器またはコンバイナー１６７を含む。光増幅器は、ドロップポート１３５から光を受け取り、必要に応じて、増幅された光はタップ結合器１６５において分割される。タップ結合器の第二の出力ポートからの光は、落とされた波長を構成し、ここで、第二の出力ポートは機能ドロップポート１３５’を規定する。したがって、この出力光は、図１３のドロップポート１３５からの光に対応する。タップ結合器の第一の出力ポートからの出力と同じこれらの波長は、「リピート波長」と呼ばれ、光結合器１６７の第一の入力ポートに伝播される。
【００９５】
「付加波長」と呼ばれるネットワークトラフィックに付加される波長は、光結合器１６７の第二の入力ポートに伝播され、このポートは機能付加ポート１３７’を規定する。これらの波長はリピート波長と組み合わされて、ＯＡＤＭ構築ブロックの付加ポート１３７に伝播される。次いで、スルー波長、リピート波長および付加波長は、出力ポート１３３から出力される。
【００９６】
図１７は、図１４のＷＳＸＣに基づいたドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１７０を模式的に示す。このドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１７０は、第一の入力ポート１４２および第二の入力ポート１４２’ならびに第一の出力ポート１４３および第二の出力ポート１４３’を有する。第一の入力ポート１４２および第一の出力ポート１４３はドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１６０’の入力ポートおよび出力ポートとして機能するが、他のエレメントが第二の出力ポート１４３’と第二の入力ポート１４２’との間に設けられる。他のエレメントは、１７２および１７５と示され、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭの機能ドロップポートおよび機能付加ポートである他のポートを提供する。
【００９７】
設けられたエレメントは、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１６０の場合と同じであり、対応した参照符号が用いられる。上述のように、光増幅器１６２は、第二の出力ポート１４３’から光を受け取り、必要に応じて、増幅した光がタップ結合器１６５において分割される。タップ結合器の第二の出力ポートからの光は、落とされた波長を構成し、ここで、第二の出力ポートは機能ドロップポート１７２を規定する。したがって、この出力光は、図１３のドロップポート１３５からの光に対応する。リピート波長は、光結合器１６７の第一の入力ポートに伝播され、光結合器１６７の第二の入力ポートに伝播された付加波長と組み合わされ、この第二の入力ポートは機能付加ポート１７５を規定する。これらの波長はリピート波長と組み合わされて、ＷＳＸＣ構築ブロックの入力ポート１４２’に伝播される。次いで、スルー波長、リピート波長および付加波長は、第一の出力ポート１４３から出力される。
【００９８】
（結論）
上述の説明は、本発明の特定の実施形態の完全な説明であるが、種々の改変、代替の構成および均等物が用いられ得る。例えば、動的に構成可能なルーティングエレメント（逆反射体など）を移動可能なエレメントを含むように記載したが、切替は電子光学コンポーネントを用いることによって達成してもよい。例えば、電子光学のファブリ−ペロの反射器が用いられ得る。
【００９９】
したがって、上述の説明は、特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲を限定するものとして理解されるべきではない。
【技術分野】
【０００１】
（関連出願と相互参照）
本願は、１９９９年１１月１６日に出願された、米国特許出願第０９／４４２，０６１号の一部継続出願であり、本出願の全開示（付属および付録を含む）は、本明細書のために完全に参考として援用する。
【０００２】
（発明の背景）
本願は、概して、光ファイバ通信に関し、さらに詳細には、異なる出力ポートへの光線の異なるスペクトルバンドの経路を設定する（または逆に、入力ポートへの異なるスペクトルバンドの経路を、出力ポートで設定する）技術およびデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
インターネットおよびデータ通信は、バンド幅に対するグローバルな需要の拡大を引き起こしている。光ファイバ通信システムは現在、高密度波長分割多重方式（ＤＷＤＭ）と称する比較的新しい技術を展開して、この需要を満たす助けとなる新しい、および既存の光ファイバシステム能力を向上させている。ＤＷＤＭにおいては、光の複数の波長が、単一の光ファイバを介して同時に情報を伝達する。各波長はデータのストリームを運ぶ個々のチャネルとして動作する。ファイバの伝達能力は、使用されるＤＷＤＭチャネルの数によって倍増される。８０チャネルまで使用する今日のＤＷＤＭシステムは、複数の製造者から入手可能であり、将来においてはより有望である。
【０００４】
あらゆる通信ネットワークにおいて、個々のチャネル（または回路）をエンドカスタマなどの個々の目標ポイント、または別のネットワークに接続する必要がある。これらの機能を行うシステムは交差接続（ｃｒｏｓｓ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）と称される。さらに、中間ポイントで特定のチャネルを付加またはドロップ（ｄｒｏｐ）する必要がある。これらの機能を行うシステムは、アド−ドロップマルチプレクサー（ＡＤＭｓ）と称される。これらのネットワーク機能のすべてが、現在、電子装置、典型的には電子ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨシステムによって行われる。しかし、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨシステムは単一の光チャネルだけを処理するように設計されている。多重波長システムは、多くの光チャネルを処理するのと並行して動作する複数のＳＯＮＥＴ／ＳＤＨシステムを必要とする。このために、ＳＯＮＥＴ／ＳＤＨ技術を使ってＤＷＤＭネットワークをスケールすることが困難で高価となる。
【０００５】
この代替物は全光ネットワークである。波長レベルで動作するように設計された光ネットワークは、広く「波長経路設定ネットワーク」（ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｒｏｕｔｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋｓ）または「光伝達ネットワーク」（ｏｐｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｎｅｔｗｏｒｋｓ）（ＯＴＮ）と呼ばれる。波長経路設定ネットワークにおいては、ＤＷＤＭファイバにおける個々の波長は処理し易くなければならない。波長レベルで動作する新しいタイプの光ネットワークエレメントが、交差接続、ＡＤＭおよび他のネットワーク切換え機能を行うのに必要とされる。主要機能のうちの２つは、光学アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）および波長設定を行う交差接続（ＷＳＸＣ）である。
【０００６】
今日、波長経路設定機能を任意に行うために、光ストリームは、最初に、各々が個々の光ファイバ上にある多くの個々の波長に、多重化を解除（ｄｅ−ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）されるかまたはフィルタリングされなければならない。その後、個々の波長のそれぞれは、広く光交差接続（ＯＸＣ）と呼ばれる光学スイッチの大きなアレイを用いて、ターゲットファイバに方向付けられなければならない。最後に、波長の全てが目的地ファイバを通って進行し続ける前に、再多重化されなければならない。この複合的なプロセスは、複雑で、非常に高価であり、システムの信頼性を低減し、システム管理を複雑にする。ＯＸＣは特に技術的に難問である。典型的な４０チャネルから８０チャネルのＤＷＤＭシステムは、波長のすべてを完全に交差接続するのに何千というスイッチが必要である。条件を満たす光学仕様を提供する光学機械式スイッチは大きすぎ、高価すぎ、広範囲に及ぶ展開に関しては信頼できない。新しい材料に基づいた新たな統合半導体技術が研究されてはいるが、いまだ商業的用途にはほど遠い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、業界は積極的に、高波長カウントシステムの、費用高価の高いおよび信頼し得るインプリメンテーションを可能にする、全光波長経路設定の解決策を探し求めている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（発明の要旨）
本発明は、１つの入力ポートと１セットの出力ポートとの間（逆にまた、その複数の出力ポートとその１つの入力ポートとの間）に、スペクトルバンドの柔軟性のある有効な経路設定を可能とする波長ルータを提供する。
【０００９】
本発明の一実施形態は入力ポートと出力ポートとの間に配置された自由空間の光学縦列および経路設定メカニズムを含む。自由空間光学縦列は空気分離型エレメントを含み得るか、または概してモノリシック構成であり得る。光学縦列は、回折格子のような分散エレメントを含み、任意の出力ポートに達する前に、入力ポートからの光が分散エレメントに２回当たるように構成される。経路設定メカニズムは、１つ以上のルーティングエレメントを含み、光学縦列内の他のエレメントと協力して、スペクトルバンドの所望のサブセットを所望の出力ポートに連結させる光路を提供する。ルーティングエレメントは、分散エレメントとの最初の当たることによって空間的に分離された後、異なるスペクトルバンドを遮断するように配置される。
【００１０】
本発明は、動的（切換え）な実施形態および静的な実施形態を含む。動的な実施形態においては、経路設定メカニズムは、１つ以上のルーティングエレメントを含み、そのルーティングエレメントの状態がそのフィールドにおいて動的に変更され、切り換えをもたらし得る。静的な実施形態においては、ルーティングエレメントは、製造時または長期正常動作中にその構成が変更されないようになっている環境のもとで、構成される。
【００１１】
最も全般的なケースでは、スペクトルバンドのヌルセット（スペクトルバンドは１つも存在しない）および全セットを含む、スペクトルバンドの任意のサブセットは、任意の出力ポートに方向付けられ得る。しかし、本発明が可能な限り全の経路設定を提供できなければならないという条件はない。更に、概して、スペクトルバンドの数が出力ポートの数より多いか少ないかに関しては制限がない。
【００１２】
本発明の実施形態によっては、経路設定メカニズムが１つ以上の逆反射体を含み、各々が、分散エレメントとの第１の当たることの後、スペクトルバンドの各１つを遮断し、光を制御可能な横方向のオフセットを使って反対方向に方向付けるように配置される。他の実施形態においては、経路設定メカニズムは１つ以上に傾斜ミラーを含み、その各々が、制御可能な角度オフセットを使って、スペクトルバンドの１つを再方向付けし得る。逆反射体をインプリメントするのに多くの方法があり、その方法は、移動可能な屋根型プリズムとして、または固定および回転ミラーを含むサブアセンブリとしてなどが含まれる。
【００１３】
実施形態によっては、ビームは分散エレメントに当たる前にコリメートされ、その結果、各スペクトルバンドが波長に伴って変化する角度で進むコリメートされたビームとして出ていく。分散されたビームは、その後、各ルーティングエレメントに再び焦点を定め、各ルーティングエレメントの性質によって決定されるように、出力ポートを抜け出る前に、光学縦列における同じエレメントおよび分散エレメントに当たるように方向を戻す。本発明のいくつかの実施形態は、他の実施形態が球面レンズを用いるのに対して、円筒形レンズを用いる。本発明の実施形態によっては、光出力および分散は、コンピュータ生成ホログラフのような単一のエレメント内で兼ね備えられる。
【００１４】
経路を設定された各チャネルが、比較的平坦なトップを有するバンドの形状によって特徴付けられるスペクトル転送（ｓｐｅｃｔｒａｌ ｔｒａｎｓｆｅｒ）機能を有するように、本発明の実施形態を構成することが望ましい。これは、個々のルーティングエレメントのスペクトル許容範囲よりも微細な分解度を有するように、分散エレメントを構成することによって達成される。当該の多くのケースにおいて、ルーティングエレメントは大きさによって分けられ、間隔をあけられて、規則的な間隔で空間を入れたバンドを遮断する。バンドはバンド間隔より狭く、分散エレメントはバンド間隔よりかなり微細な分解度を有する。
【００１５】
本発明の他の側面によると、光学アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）、波長設定交差接続（ＷＳＸＣ）、およびドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭが、背中合わせ、またはその反対に、向かい合わせの配置と呼ばれ得る種々の配置で波長ルータを使って構築され得る。各波長ルータは、「前方向」モードにある場合、１つの入力ポートおよび複数の出力ポートを有し、入力ポートでの複数のスペクトルバンドのサブセットを、所望の出力ポートに方向付けるという機能性を備える。波長ルータは可逆的であり、それで「後方向」モードでは、入力ポートは出力ポートとなり、出力ポートが入力ポートとなり、デバイスは、後方向モードで入力ポートと見なされる複数のポートで光を組み合わせ、後方向モードでは、出力ポートと見なされるポートから出ていくという機能性を備える。しかし、説明をわかりやすくするために、光の方向に関して波長ルータがどの方向に面しているかに関わらず、波長ルータは１つの入力ポートおよび複数の出力ポートを有するという観点から説明される。
【００１６】
本発明の１つの側面による光学アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）は、各波長ルータが１つの入力ポートおよび複数の出力ポートを有する第１波長ルータを含む。第１および第２波長ルータは背中合わせの配置で接続される。第１波長ルータの出力ポートの第１サブセットは、第２波長ルータの出力ポートの対応する第１サブセットと光学的に通信し、第１波長ルータの出力ポートの第２サブセットがドロップ機能性を提供し、第２波長ルータの出力ポートの対応する第２サブセットは付加機能を提供する。従って、第１波長ルータの入力ポートに入射する光のうち、選定されたスペクトルバンドが第２の波長ルータに伝送され、第２の波長ルータの入力ポートを通って射出する。一方、選定されたスペクトルバンドは、終了したトラフィックとして、またはさらなる処理のためにドロップされる。第２波長ルータの出力ポートはスペクトルバンドを開始トラフィック（ｏｒｉｇｉｎａｔｉｎｇ ｔｒａｆｆｉｃ）として受け入れ得、これらのスペクトルバンドは第１波長ルータから第２波長ルータに伝送されるスペクトルバンドと結合され、結合された光は第２波長ルータ入力ポートから射出する。
【００１７】
本発明の１つの側面による波長設定交差接続（ＷＳＸＣ）は、背中合わせの配置で接続される第１および第２波長ルータ、ならびに背中合わせの配置で接続される第３および第４波長ルータを含む。光は、第１および第３波長ルータの入力ポートに入射し、第３および第４波長ルータの入力ポートから射出すると考えられる。各波長ルータの出力ポートは通しポート（ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｏｒｔ）および交換ポートと呼ばれるものを含む。
【００１８】
第１および第２波長ルータの通しポートは、第３および第４波長ルータの通しポートのように、互いに光学的に通信する。第１および第３波長ルータの交換ポートは、第４および第２波長ルータの交換ポートと光学的に通信する。従って、第１および第３波長ルータの入力ポートに入射するスペクトルバンドの第１選定セットはそこを通って伝送されて、第２および第４波長ルータの入力ポートからそれぞれ射出する。他方、第１および第３波長ルータの入力ポートに入射するスペクトルバンドの第２選定サブセットは交換され、それぞれ、第４および第２波長ルータの入力ポートから射出する。
【００１９】
本発明の１局面による保護切換え構成は、背中合わせの配置で接続される第１および第２波長ルータ、ならびに背中合わせの配置で接続される第３および第４波長ルータを含む。１つの方向に進む光は第１波長ルータの入力ポートに入射し、第２波長ルータの入力ポートから射出すると考えられる。反対方向に進む光は第４波長ルータの入力ポートに入射し、第３波長ルータの入力ポートから射出すると考えられる。各波長ルータの出力ポートは、通しポートおよびループバックポートと呼ばれるポートを含む。
【００２０】
第１および第２の波長ルータの通しポートは、第３および第４波長ルータの通しポートのように、互いに光学的に通信する。第１および第４波長ルータのループバックポートは、第３および第２波長ルータのループバックポートとそれぞれ光学的に通信する。従って、第１および第４波長ルータの入力ポートに入射するスペクトルバンドの第１選定サブセットは、第２および第３波長ルータの入力ポートを介してそれぞれ伝送される。他方、第１および第４波長ルータの入力ポートに入射するスペクトルバンドの第２選定サブセットは一巡して元に戻され、第３および第２波長ルータの入力ポートからそれぞれ射出する。
【００２１】
本発明の１局面によるドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭは、１つの入力ポートならびに第１および第２出力ポートを有する、タップ結合器またはスプリッタのような分配エレメント、ならびに第１および第２入力ポートならびに出力ポートを有する光結合器またはコンバイナーなどの結合エレメントを備えたＯＡＤＭを含む。分配エレメントの入力ポートは、ＯＡＤＭのドロップポートと光学的に通信し、分配エレメントの第１出力ポートは、結合エレメントの第１入力ポートと光学的に通信し、結合エレメントの出力ポートは、ＯＡＤＭの付加ポートと光学的に通信する。分配エレメントの第２出力ポートおよび結合エレメントの第２入力ポートはドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭのドロップ−アンド付加ポートを規定する。
【００２２】
本発明の１局面によるドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭは、第一および第２入力ポート、ならびに第１および第２出力ポートを有するＷＳＸＣを含み、１つの入力ポートならびに第１および第２の出力ポートを有するタップ結合器またはスプリッタのような分配エレメント、ならびに第１および第２入力ポートならびに１つの出力ポートを有する光結合器またはコンバイナーのような結合エレメントを備える。分配エレメントの入力ポートはＷＳＸＣの第２出力ポートと光学的に通信し、分配エレメントの第１出力ポートは、結合エレメントの第１入力ポートと光学的に通信し、結合エレメントの出力ポートはＷＳＸＣの第２入力ポートと光学的に通信する。分配エレメントの第２出力ポートおよび結合エレメントの第２入力ポートは、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭのドロップ−アンド付加ポートを規定する。
【００２３】
本発明の性質および利点を更に理解することは、仕様および図面の残りの部分を参照することによって達成され得る。
例えば、本発明は以下を提供する。
（項目１） 複数のスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該スペクトルバンドのサブセットを複数の出力ポートそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートと該出力ポートとの間に配置され、該スペクトルバンドを経路設定する光路を提供する自由空間光学縦列であって、該入力ポートから出てくる光を阻止するように配置された分散エレメントを備え、該分散エレメントに光が２回当たった後に該出力ポートのうちいずれかに到達するように構成される、光学縦列と、
少なくとも１つの動的に構成可能なルーティングエレメントを有する経路設定メカニズムであって、該ルーティングエレメントは、該動的に構成可能なエレメントの状態に依存して所与のスペクトルバンドを異なる出力ポートに方向付ける、経路設定メカニズムと、
を備える、波長ルータ。
（項目２） 前記入力ポートは入力ファイバの端部に配置される、項目１に記載の波長ルータ。
（項目３） 前記出力ポートは、複数の出力ファイバの各端部に配置される、項目１に記載の波長ルータ。
（項目４） 前記経路設定メカニズムは、少なくとも２つのスペクトルバンドを単一の出力ポートに方向付ける構成を有する、項目１に記載の波長ルータ。
（項目５） 前記経路設定メカニズムの構成は、スペクトルバンドを受け取らない出力ポートが少なくとも１つ得られる構成である、項目１に記載の波長ルータ。
（項目６） 前記スペクトルバンドの数は前記出力ポートの数よりも多く、該出力ポートの数は２よりも多い、項目１に記載の波長ルータ。
（項目７） 前記経路設定メカニズムは複数の反射エレメントを備え、該複数の反射エレメントはそれぞれ、前記スペクトルバンドのそれぞれと関連付けられる、項目１に記載の波長ルータ。
（項目８） 前記動的に構成可能なエレメントは、並進自由度を有する、項目１に記載の波長ルータ。
（項目９） 前記動的に構成可能なエレメントは、回転する自由度を有する、項目１に記載の波長ルータ。
（項目１０） 前記動的に構成可能なエレメントは、超微細電子機器システム（ＭＥＭＳ）エレメントから構成された鏡を備える、項目１に記載の波長ルータ。
（項目１１） 前記分散エレメントは格子であり、
前記光学縦列は前記格子に取り込まれる光パワーを含む、
項目１に記載の波長ルータ。
（項目１２） 前記光学縦列はレンズを含み、
前記分散エレメントは反射格子であり、
前記経路設定メカニズムは、複数の動的に構成可能なエレメントを含み、
前記入力ポートから来る光は、該レンズによってコリメートされ、前記スペクトルバンドに対応する複数の角度別に区別されるビームとして該反射格子から反射され、
該角度別に区別されるビームは、該レンズによって該動的に構成可能なエレメントの各エレメント上に焦点が合わされ、
所与の動的に構成可能なエレメントはそれぞれ複数の状態を有し、該状態はそれぞれ、該動的に構成可能なエレメントの各角度別に区別されるビームを複数の経路のうち所望の１つに沿って方向付けるように適合され、これにより、該動的に構成可能なエレメントから出て行く光が該レンズによって再度コリメートされ、該反射格子によって反射され、該レンズによリ、該出力ポートのうち該複数の経路のうち所望の経路に対応する出力ポート上に再度焦点を合わせる、
項目１に記載の波長ルータ。
（項目１３） 前記分散エレメントは、スペクトルバンド間の間隔よりもずっと小さな分解能を有する格子である、項目１に記載の波長ルータ。
（項目１４） 前記分解能は、差分経路長さが約３ｃｍよりも大きい場合に達成される、項目１３に記載の波長ルータ。
（項目１５） 項目１に記載の第１の波長ルータおよび第２の波長ルータであって、該第２の波長ルータの出力ポートの対応する第１のサブセットと光通信状態にある該第１の波長ルータの出力ポートの第１のサブセットと反対方向に接続され、該第１の波長ルータの入力ポートは上流ファイバと光通信状態にあり、該第２の波長ルータの入力ポートは下流ファイバと光通信状態にあり、該第１の波長ルータの出力ポートおよび該第２の波長ルータの出力ポートの第２のサブセットはそれぞれ、該出力ポートの第２のサブセットのうち一方から来る光を受け取り、該出力ポートの第２のサブセットのうち他方上に光を通信させるするネットワーク端子機器と通信状態にある、第１の波長ルータおよび第２の波長ルータ、
を備える、波長アド−ドロップマルチプレクサ。
（項目１６） 第１の数Ｎのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該Ｎ個のスペクトルバンドのサブセットを第２の数Ｍの出力ポートの各々に方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートと該出力ポートとの間に配置され、該スペクトルバンドを経路設定する光路を提供し、該入力ポートから出てくる光を遮断するように配置された分散エレメントを備え、かつ、光が該格子エレメントに２回当たった後に該出力ポートのうちいずれかに到達するように構成される自由空間光学縦列を備え、Ｍは２よりも大きい、
波長ルータ。
（項目１７） 前記分散エレメントは反射格子であり、前記光学縦列は、
前記入力ポートからの光を遮断するように配置され、該遮断された光をコリメートし、該コリメートされた光を該反射格子に方向付け、該反射格子から反射された光を遮断し、該光の焦点を合わせ、各スペクトルバンドが異なる地点において焦点が合わされた状態で該焦点が合わされた光を経路に沿って方向付ける、レンズと、
該焦点が合わされたスペクトルバンドの各々を遮断し、該各スペクトルバンドを方向付けるように配置された複数のＮ個の反射エレメントであって、これにより、該レンズ、該反射格子、該レンズ、および各出力ポートとが当たった、反射エレメントと、
を備える、項目１６に記載の波長ルータ。
（項目１８） 前記分散エレメントは透過型格子であり、前記光学縦列は、
該透過型格子と前記入力ポートとの間に配置されたレンズと、
該入力ポートから離れた該透過型格子の側部上に設けられた複数のＮ個の反射エレメントであって、これにより、光を該格子を通過させ、該反射エレメント上に到達させて、該透過型格子、該レンズおよび該出力ポートを通過させる、反射エレメントと、
を備える、項目１６に記載の波長ルータ。
（項目１９） 前記分散エレメントは反射格子であり、前記光学縦列は、
前記入力ポートからの光を遮断し、該遮断された光をコリメートし、該コリメートされた光を該反射格子に方向付け、該反射格子から反射した光を遮断し、該光の焦点を合わせ、各スペクトルバンドが異なる地点において焦点が合わされた状態で該焦点が合わされた光を経路に沿って方向付けるように配置された曲面反射器と、
各焦点が合わされたスペクトルバンドを遮断し、該曲面反射器、該反射格子、該曲面反射器および各出力ポートとが当たるように該焦点が合わされたスペクトルバンドを方向付けるように配置された複数のＮ個の反射エレメントと、
を備える、項目１６に記載の波長ルータ。
（項目２０） 前記分散エレメントはプリズムである、項目１６に記載の波長ルータ。
（項目２１） 前記光路は、超微細電子機器システム（ＭＥＭＳ）エレメントから構成された鏡を含む、項目１６に記載の波長ルータ。
（項目２２） 第１の数Ｎのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該Ｎ個のスペクトルバンドのサブセットを第２の数Ｍの出力ポートのそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートから放射される光を第１の横方向の次元においてコリメートする第１の円筒型レンズと、
該光を第２の横方向の次元においてコリメートする第２の円筒型レンズであって、該第２の横方向の次元は該第１の横方向の次元に対して直角である、第２の円筒型レンズと、
該光を該第１の横方向の次元において特定の方向に分散させる透過型分散エレメントと、
該光を該第１の横方向の次元に焦点を合わせる第３の円筒型レンズと、
該第３の円筒型レンズの焦点面における複数のＮ個の傾斜可能な鏡であって、それぞれが各スペクトルバンドを遮断し、該スペクトルバンドを該第３の円筒型レンズに再度方向付ける、傾斜可能な鏡と、
複数のアクチュエータであって、それぞれが各鏡に結合され、これにより該各スペクトルバンドの光経路の傾斜が選択的に実行される、アクチュエータと、
を備え、
各スペクトルバンドは、該第３の円筒型レンズによって該第１の横方向の次元においてコリメートされ、該格子によって該第１の横方向の次元に該特定の方向と反対方向に分散され、該第２の円筒型レンズによって該第２の横方向の次元に焦点が合わされ、該第１の円筒型レンズによって該第１の横方向の次元に焦点が合わされ、その結果、各スペクトルバンドは、該各傾斜可能な鏡によって決定された各位置において該第１の横方向の次元および該第２の横方向の次元の両方に焦点が合わされる状態になる、
波長ルータ。
（項目２３） 前記復帰経路からの光を受け取るように配置された一列の出力ファイバをさらに備え、該出力ファイバの位置は、前記第２の円筒型レンズを通じてフーリエ関係にある前記複数の傾斜可能な鏡の傾斜に対応する、
項目２２に記載の波長ルータ。
（項目２４） 前記鏡は超微細電子機器システム（ＭＥＭＳ）エレメントから構成される、項目２２に記載の波長ルータ。
（項目２５） 第１の数Ｎのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該Ｎ個のスペクトルバンドのサブセットを第２の数Ｍの出力ポートのそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートから出てくる光をコリメートする第１の球形レンズと、
該光を第１の横方向の次元において特定の方向に分散させて、該スペクトルバンドを空間的に分離させる透過型分散エレメントと、
該分散エレメントから出てくる光の焦点を合わせる第２の球形レンズと、
該第２の球形レンズの焦点面にある複数の逆反射体であって、それぞれ、各スペクトルバンドを遮断し、該スペクトルバンドを該第２の球形レンズに再度方向付ける、その結果、該第１の横方向の次元に対して直角な第２の横方向の次元において横方向に変位し、該横方向の変位は該逆反射体の状態によって異なる、逆反射体と、
を備え、
各スペクトルバンドは、該第２の球形レンズによってコリメートされ、該格子によって該第１の横方向の次元において該特定の方向と反対の方向に分散され、該第１の球形レンズによって焦点が合わされ、その結果、各スペクトルバンドは、該各逆反射体によって決定された各位置において焦点が合わされた状態となる、波長ルータ。
（項目２６） 第１の数Ｎのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該Ｎ個のスペクトルバンドのサブセットを第２の数Ｍの出力ポートのそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートから出てくる光をコリメートするように配置された正の光パワーを含む光学エレメントと、
該光学エレメントから来る光を第１の横方向の次元において特定の方向に分散させて、該スペクトルバンドを空間的に分断させる反射分散エレメントであって、該スペクトルバンドを再度該光学エレメントに方向付け、その結果、該分散エレメントから来る光は焦点が合わされる、反射分散エレメントと、
該光学エレメントの焦点面にある複数の逆反射体であって、それぞれ、各スペクトルバンドを遮断し、該スペクトルバンドを該光学エレメントに再度方向付けて、該光学エレメントを第１の横方向の次元に対して直角な第２の横方向の次元において横方向の変位をさせ、該横方向の変位は該逆反射体の状態に依存する、逆反射体と、
を備え、
スペクトルバンドはそれぞれ、該光学エレメントによってコリメートされ、該分散エレメントによって該第１の横方向の該特定の方向と反対方向に分散され、該光学エレメントによって焦点が合わされ、その結果、各スペクトルバンドは、該各逆反射体によって決定された各位置において焦点が合わされた状態となる、
波長ルータ。
（項目２７） 前記光学エレメントは球形レンズである、項目２６に記載の波長ルータ。
（項目２８） 前記光学エレメントは凹面反射器である、項目２６に記載の波長ルータ。
（項目２９） 各逆反射体は屋根型プリズムを備え、
該逆反射体の状態は、該逆反射体の屋根型プリズムの横方向の位置によって規定される、
項目２６に記載の波長ルータ。
（項目３０） 各逆反射体は、屋根型プリズムと、相対運動が可能であり、透明材料で構成された関連ボディであって、該逆反射体の屋根型プリズムと光学的に接触するように構成された関連ボディとを備え、
該逆反射体の状態は、該逆反射体の屋根型プリズムが該関連ボディと光学的に接触するか否かによって少なくとも部分的に規定される、
項目２６に記載の波長ルータ。
（項目３１） 第１の取付け面および第２の取付け面を有する支持エレメントであって、該第１の取付け面および該第２の取付け面の間の角度は、およそ９０°を規定する、支持エレメントと、
各第１の基板および第２の基板上に配置され、該支持エレメントの第１の取付け面および第２の取付け面上に取り付けられる第１のＭＥＭＳ超小型鏡アレイおよび第２のＭＥＭＳ超小型鏡アレイと、
該第２のアレイ中の複数のＭ個の超小型鏡と関連付けられた該第１のアレイ中の所与の超小型鏡と、
該第１のアレイ中の各所与の超小型鏡に結合されて、該所与の超小型鏡のＭ個の別個の配向を提供するアクチュエータであって、各配向は、光を入射方向に沿って該第２のアレイ中の異なる超小型鏡に方向付ける、アクチュエータと、
を備え、
該第２のアレイ中の複数のＭ個の超小型鏡は、該所与の鏡が該第２のアレイ中の該超小型鏡に光を方向付けるような配向にあると、該第１のアレイ中の所与の鏡の配向に対して実質的に９０°となるような各配向を有する、
構成可能な逆反射体アレイ。
（項目３２） 前記支持エレメントは、相互に向かい合う支持面を有するＶ字型ブロックであり、
前記第１のアレイおよび前記第２のアレイは、該アレイ中の超小型鏡と前記第１の取付け面および前記第２の取付け面との間に配置された前記第１の基板および前記第２の基板と共に取り付けられる、
項目３１に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
（項目３３） 前記支持エレメントは、相互に外側に向いた支持面を有するプリズムであり、
前記第１のアレイおよび前記第２のアレイは、前記第１の基板および前記第２の基板と前記第１の取付け面および前記第２の取付け面との間に配置されたアレイ中の超小型鏡と共に取り付けられる、
項目３１に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
（項目３４） 前記超小型鏡は±１０°のオーダーの偏向に限定される、項目３１に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
（項目３５） 相互に特定の角度で固定され、交差軸を規定する第１の平面鏡および第２の平面鏡と、
該交差軸に平行な回転軸を中心にした回転のために取り付けられる第３の平面鏡と、
該第３の平面鏡に結合され、該回転軸を中心にした第１の角度位置および第２の角度位置を提供するように構成されたアクチュエータであって、該第１の角度位置は、該第１の平面鏡と該第３の平面鏡との間の角度がおよそ９０°になるように規定し、該第２の角度位置は、該第２の平面鏡と該第３の平面鏡との間の角度がおよそ９０°になるように規定する、アクチュエータと、
を備える、動的に構成可能な逆反射体。
（項目３６） 一列の屋根型プリズムを作製する方法であって、
細長いプリズムエレメントを提供する工程と、
所望のレベルの平面度を有する面を有する一対の細長いストップエレメントを提供する工程と、
所望のレベルの平面度になるまで該細長いプリズムエレメントの表面を光学的に研磨する工程と、
該光学的に研磨された細長いプリズムエレメントに、該アレイを構成する複数の屋根型プリズムを提供する一連の操作を行う工程と、
各位置決めエレメントを該屋根型プリズムのアレイに提供して、該一対の細長いストップエレメント間で移動させる工程と、
を包含する、方法。
（項目３７） 前記細長いプリズムエレメントは単一の構成要素であり、
該一連の操作は、前記細長いプリズムエレメントを個々のプリズムに物理的に切断する工程を包含する、
項目３６に記載の方法。
（項目３８） 前記細長いプリズムエレメントは、個々のプリズムが結合された構成要素であり、
前記一連の操作は、該個々のプリズム間で該結合を分解する工程を包含する、項目３６に記載の方法。
（項目３９） それぞれが入力ポートと呼ばれるポートと、出力ポートと呼ばれる複数のさらなるポートとを有し、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを少なくとも備える第１の波長ルータおよび第２の波長ルータであって、それぞれ、複数のスペクトルバンドを有する光を該波長ルータの入力ポートにおいて受け取り、該スペクトルバンドの選択されたサブセットを該波長ルータの各出力ポートに方向付けるように構成される第１の波長ルータおよび第２の波長ルータ、
を備え、
該第１の波長ルータおよび該第２の波長ルータは、該第２の波長ルータの出力ポートの対応する第１のサブセットと光通信状態にある該第１の波長ルータの出力ポートの第１のサブセットと反対方向に接続され、該波長ルータの出力ポートの第１のサブセットはそれぞれ、該波長ルータの複数の出力ポートよりも小さいため、該波長ルータはそれぞれ、出力ポートの第２のサブセットを有し、
これにより、
該第１の波長ルータの入力ポートは、ＯＡＤＭのための入力ポートとして機能し、
該第２の波長ルータの入力ポートは、該ＯＡＤＭのための出力ポートとして機能し、
該第１の波長ルータの出力ポートの第２のサブセットは、該ＯＡＤＭのためのドロップポート機能を提供し、
該第２の波長ルータの出力ポートの第２のサブセットは、該ＯＡＤＭのためのアドポート機能を提供する、
光学アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）。
（項目４０） 各波長ルータは、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートのみを有し、該第１の出力ポートおよび該第２の出力ポートは、該波長ルータの出力ポートの第１のサブセットおよび第２のサブセットを規定する、項目３９に記載のＯＡＤＭ。
（項目４１） 項目３９に記載のＯＡＤＭと、
入力ポートならびに第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを有する分割エレメントと、
第１の入力ポートおよび第２の入力ポートならびに出力ポートを有する連結（ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）エレメントと、
前記ＯＡＤＭのドロップポートと該分割エレメントの入力ポートとの間と、該分割エレメントの第１の出力ポートと該連結エレメントの第１の入力ポートとの間と、該連結エレメントの出力ポートと該ＯＡＤＭのアドポートとの間に光通信を提供する一連の光路と、
を備える、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
（項目４２） 前記ＯＡＤＭのドロップポートと前記分割エレメントの入力ポートとの間の光路に配置された光学増幅器をさらに備える、項目４１に記載のドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
（項目４３） 第１の波長ルータ、第２の波長ルータ、第３の波長ルータおよび第４の波長ルータを備える波長選択性交差接続部（ＷＳＸＣ）であって、
該第１の波長ルータ、該第２の波長ルータ、該第３の波長ルータおよび該第４の波長ルータはそれぞれ、入力ポートと呼ばれるポートと、出力ポートと呼ばれる複数のさらなるポートとを有し、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを少なくとも含み、各波長ルータは、複数のスペクトルバンドを有する光を該波長ルータの入力ポートにおいて受け取り、該スペクトルバンドの選択されたサブセットを該波長ルータの出力ポートの各々に方向付けるように構成され、
該第１の波長ルータおよび該第２の波長ルータは、該第２の波長ルータの第１の出力ポートと光通信状態にある該第１の波長ルータの第１の出力ポートと反対方向に接続され、
該第３の波長ルータおよび該第４の波長ルータは、該第４の波長ルータの第１の出力ポートと光通信状態にある該第３の波長ルータの第１の出力ポートと反対方向に接続され、
該第１の波長ルータの第２の出力ポートは、該第４の波長ルータの第２の出力ポートと光通信状態にあり、
該第３の波長ルータの第２の出力ポートは、該第２の波長ルータの第２の出力ポートと光通信状態にあり、
これにより、
該第１の波長ルータの入力ポートおよび該第２の波長ルータの入力ポートは、該ＷＳＸＣのための第１の入力ポートおよび第２の入力ポートとして機能し、
該第３の波長ルータの入力ポートおよび該第４の波長ルータの入力ポートは、該ＷＳＸＣのための第１の出力ポートおよび第２の出力ポートとして機能し、
該第１の波長ルータの第１の出力ポートと該第２の波長ルータの第１の出力ポートとの間の光通信と、該第３の波長ルータの第１の出力ポートと該第４の波長ルータの第１の出力ポートとの間の光通信は、該ＷＳＸＣのための通過経路を提供し、
該第１の波長ルータの第２の出力ポートと該第４の波長ルータの第２の出力ポートとの間の光通信と、該第３の波長ルータの第２の出力ポートと該第２の波長ルータの第２の出力ポートとの間の光通信とは、該ＷＳＸＣのための交換経路を提供する、
ＷＳＸＣ。
（項目４４） 項目４３に記載のＷＳＸＣと、
入力ポートならびに第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを有する分割エレメントと、
第１の入力ポートおよび第２の入力ポートならびに出力ポートを有する連結エレメントと、
該ＷＳＸＣの第２の出力ポートと該分割エレメントの入力ポートとの間と、該分割エレメントの第１の出力ポートと該連結エレメントの第１の入力ポートと、該連結エレメントの出力ポートと該ＷＳＸＣの第２の入力ポートとの間に光通信を提供する一連の光路と、
を備える、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
（項目４５） 前記ＷＳＸＣの第２の出力ポートと前記分割エレメントの入力ポートとの間の光路中に配置された光学増幅器をさらに備える、項目４４に記載のドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】図１Ａは、球面焦点エレメントを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、球面焦点エレメントを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、球面焦点エレメントを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略端面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、球面焦点エレメントを使用する本発明の別の実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、球面焦点エレメントを使用する本発明の別の実施形態による波長ルータの概略側面図である。
【図３】図３は、球面焦点エレメントを使用する本発明の別の実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施形態の使用に適した、移動可能な屋根型プリズムに基づいた逆反射体の代替インプリメンテーションを示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の実施形態の使用に適した、移動可能屋根型プリズムに基づいた逆反射体の代替インプリメンテーションを示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、単一ユニットとして組み立てられる屋根型プリズムアレイの側面図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、単一ユニットとして組み立てられる屋根型プリズムアレイの平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施形態の使用に適した、移動可能ミラーに基づいた逆反射体のインプリメンテーションを示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施形態の使用に適した、マイクロミラーに基づいた逆反射体レイのインプリメンテーションを示す側面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の実施形態の使用に適した、マイクロミラーに基づいた逆反射体レイのインプリメンテーションを示す平面図である。
【図５Ｄ】図５Ｄは、マイクロミラーに基づいた逆反射体レイの代替インプリメンテーションの側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、円筒形焦点エレメントを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、円筒形焦点エレメントを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略側面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、円筒形焦点エレメントを使用する本発明の別の実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、円筒形焦点エレメントを使用する本発明の別の実施形態による波長ルータの概略側面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、単一エレメント内で球面焦点パワーおよび分散を結合させる本発明の一実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、単一エレメント内で球面焦点パワーおよび分散を結合させる本発明の一実施形態による波長ルータの概略側面端面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、単一エレメント内で円筒形焦点パワーおよび分散を結合させる本発名の一実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、単一エレメント内で円筒形焦点パワーおよび分散を結合させる本発名の一実施形態による波長ルータの概略側面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、分散エレメントとしてプリズムを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略平面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、分散エレメントとしてプリズムを使用する本発明の一実施形態による波長ルータの概略側面図である。
【図１１】図１１は、波長ルータの代表的な制御システムを示す図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、好適なバンド形状を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、図１Ａからの代表的な光路の差分光路長（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐａｔｈ ｌｅｎｇｔｈ）を示す図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、図１Ａからの代表的な光路の差分光路長（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐａｔｈ ｌｅｎｇｔｈ）を示す図である。
【図１３】図１３は、光学追加−ドロップマルチプレックス（ＯＡＤＭ）を提供する波長ルータの組み合わせを示す概略図である。
【図１４】図１４は、波長選定交差接続（ＷＳＸＣ）を提供する波長ルータの組み合わせを示す概略図である。
【図１５】図１５は、光学多重化セクション共有保護リング（ＯＭＳＳＰＲｉｎｇ）光学ネットワークにおける保護切換えを提供する、波長ルータの組み合わせを示す概略図である。
【図１６】図１６は、図１３のＯＡＤＭに基づいたドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭの実施形態を示す概略図である。
【図１７】図１７は、図１４のＷＳＸＣに基づいたドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭの実施形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（特定実施形態の説明）
（１．導入）
以下の記載は、本発明による全光波長ルータの実施形態を示す。本発明の実施形態は、アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）、波長設定交差接続（ＷＳＸＣ）のようなネットワークエレメントに適用され得、光学ネットワークシステムの目的を達成する。
【００２６】
波長ルータの一般的な機能は、入力ポートの複数の（例えば、Ｎ個の）スペクトルバンドを有する光を受け入れ、複数の（例えば、Ｍ個の）出力ポートのうち、所望の出力ポートにスペクトルバンドのサブセットを選択的に方向付けることである。説明のほとんどは、経路設定メカニズムが、切換えがもたされ得るように、動的にフィールド内で状態が変更する１つ以上のルーティングエレメントを含む動的な（切換え）実施形態に関するものである。本発明はまた、ルーティングエレメントが製造時、または長期正常動作中に、構成が変更されないようになっている環境のもとで構成される、静的な実施形態も含む。
【００２７】
本発明の実施形態は、波長依存量によって入射する光を偏向させるように動作する回析格子またはプリズムのような、分散エレメントを含む。偏向された光の種々の部分が、異なるルーティングエレメントによって遮断される。入射光は連続スペクトルを有し、その近傍部分は異なるスペクトルバンドとみなされ得るが、概して、入射光のスペクトルは、間隔の空いた複数のバンドを有すると考えられる。
【００２８】
「入力ポート」および「出力ポート」という用語は、広い意味を有するように意図される。最も広い意味では、ポートは光がシステムに入射する、または離れる地点によって規定される。例えば、入力（または出力）ポートは光源（または検出器）の位置、または入力ファイバのダウンストリームの終点（または、出力ファイバのアップストリームの終点）の位置であり得る。特定の実施形態においては、ポート位置の構造は、ファイバを受信するファイバコネクタを含み得るか、またはファイバピグテールの終点を含み得、そのもう一方の終点は外部構成要素に接続される。実施形態のほとんどは、光が入力ポートを通過した後、波長ルータに入射すると分散し、出力ポートに接近するにつれて、波長ルータ内で収束すると考える。しかし、これは必要なことではない。
【００２９】
国際電気通信連合（ＩＴＵ）は、１９３，１００ＧＨｚを中心とした周波数バンドおよび、１９３，１００ＧＨｚの近くの１００ＧＨｚ毎の別のバンドを有する標準波長グリッドを規定した。これは、約１５５０ｎｍを波長の中心として、その中心近くから約０．８ｎｍ毎の間隔を空けた波長空間に対応し、グリッドは周波数が均一であるが、波長はほぼ均一にすぎないと理解される。本発明の実施形態は、好ましくはＩＴＵグリッドに指定されるが、２５ＧＨｚおよび５０ＧＨｚの（約０．２ｎｍおよび０．４ｎｍの波長空間に対応する）より微細な周波数間隔（ｆｉｎｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｎｔｅｒｖａｌｓ）もまた当該である。
【００３０】
ＩＴＵはまた、標準データ変調率も規定する。ＯＣ−４８は、約２．５ＧＨｚ（実際は２．４８８ＧＨｚ）に対応し、ＯＣ−１９２は約１０ＧＨｚに対応し、ＯＣ−７６８は約４０ＧＨｚに対応する。変調されないレーザバンド幅は、１０ＧＨｚから１５ＧＨｚのオーダにある。現在の実践では、データ率は、十分低い（例えば、１００ＧＨｚチャネル空間のＯＣ−１９２）ので、変調された信号のバンド幅は典型的には、バンド間隔を十分下回る。従って、チャネルの一部の能力だけが使用される。しかし、利用可能バンド幅のより多く（例えば、１００ＧＨｚチャネル空間のＯＣ−７６８）を使用しようとする試みがなされると、チャネルそのもののバンドの形状に関する問題が生じる。これらの問題に対処する技術は、以下に記載される。
【００３１】
（球状の焦点合わせエレメントの実施形態）
図１Ａ、図１Ｂ、および図１Ｃはそれぞれ、本発明の一実施形態による波長ルータ１０の模式的な平面図、側面図、および端面図である。波長ルータ１０の一般的な機能性は、入力ポート１２において複数（例えば、Ｎ）の分光バンドを有する光を受け入れ、１５（１．．．Ｍ）と表示される複数（例えば、Ｍ）の出力ポートのうちの所望の出力ポートに分光バンドのサブセットを選択的に方向付けることである。この出力ポートは、図１Ａの平面図にほぼ垂直に延びる線１７に沿って配置されるように図１Ｃの端面図に示される。入力ポートおよび出力ポートは、それぞれの入力光ファイバーおよび出力光ファイバーと連絡するように示されるが、この入力ポートはまた、光源から直接光を受け取り得、この出力ポートはまた、光検出器に直接結合され得ることが理解されるべきである。この図面は、一律の縮尺に従わない。
【００３２】
入力ポート１２から波長ルータ１０に入射する光は、異なる分光バンドを含む発散光線１８を形成する。この光線１８はレンズ２０に到達し、このレンズ２０は光をコリメートして反射回折格子２５へと方向付ける。この格子２５は、光を分散させて、異なる波長のコリメートされた光線を異なる角度でレンズ２０に戻らせる。このような光線の２つが明示的に示され、２６および２６’（後者は点線で描かれる）と表示される。これらのコリメートされた光線は、異なる角度でレンズに到達するため、横断焦点面内の線２７に沿う異なる点で焦点を合わせられる。この線２７は、図１Ａの平面図内で延びる。
【００３３】
焦点を合わせられた光線は、複数の逆反射体のそれぞれに到達し、これらの逆反射体は、３０（１．．．Ｎ）と表示され、焦点面の近傍に配置される。これらの光線は、発散光線としてレンズ２０に戻される。下記により詳細に示すように、各逆反射体は、線２７に垂直な方向に変位させられ得る逆の経路に沿って遮断光線を送る。より詳細には、光線は、図１Ｂの側面図および図１Ｃの端面図の平面内の線１７にほぼ平行に延びるそれぞれの線３５（１．．．Ｎ）に沿って変位させられる。
【００３４】
図示の特別な実施形態において、各光線の変位は、それぞれの線３５（ｉ）に沿って逆反射体の位置を変位させることにより引き起こされる。他の実施形態において、下記で説明するように、光線の変位は、逆反射体の再配置により引き起こされる。逆反射体は、図１Ｃの平面において出力ポートの上に示されるがこれは必須でなく、格子または他のエレメントの異なる配向に応じて、他の相対的な位置が生じ得ることが理解される。
【００３５】
逆反射体から戻ってくる光線は、レンズ２０によってコリメートされ、格子２５にもう一度方向付けられる。この格子２５は、２度目の到達において、異なる光線間の角度が分離することを取り除き、光線の焦点を合わせるレンズ２０へとコリメートされた光線を戻させる。しかし、それぞれの逆反射体によって各光線が変位可能なため、光線は、線１７に沿うおそらく異なる点において焦点を合わせられる。従って、各光線は、逆反射体の位置に応じて、出力ポート１５（１．．．Ｍ）のうちの１つまたは別の１つに方向付けられる。
【００３６】
要するに、各分光バンドは、波長に依存する角度で、コリメートされ、格子に到達し、格子を離れる。各分光バンドは、それぞれの逆反射体において焦点を合わせられて、逆反射体によって決定される所望の距離だけ変位させられる。各分光バンドは、再びコリメートされ、再び格子に到達して、以前の分散を格子に取り消させる。そして、各分光バンドは、逆反射体によって課せられた変位に対応する出力ポート上に焦点を合わせられる。上記の実施形態において、光は、ポートと格子との間の領域を４回横断する（各方向に２回）。
【００３７】
この実施形態は、自由空間実施形態と呼ばれる実施形態のより一般的な種類の空気分離型（ａｉｒｓｐａｃｅ）実施例である。下記で説明する他の自由空間実施形態のいくつかにおいて、種々の光線の全てはガラス本体内に存在する。用語「自由空間」は、本体内の光が伝播を横断する次元に限定されるのではなく、これらの横断する次元において回折すると考えられ得るという事実を参照する。分散エレメントへの第２の到達が、第１の到達によって誘発された分散を効果的に取り消すため、各分光バンドは、実質的に分散のない状態でルータを出る。
【００３８】
図１Ａ〜図１Ｃは、逆反射体３０（１．．．Ｍ）に近づく際および離れる際の光線を遮断する四分の一波長板３７を示す。この四分の一波長板を使用して、格子２５に依存する任意の偏光を補償する。一般的には、入力ポート１２から出現する光は、任意の偏光を有し得る。従って、２つの直交偏光状態に関する格子の効率係数が大きく異なる場合、波長ルータの全体の伝達効率は、偏光が時間の関数として変化する程度まで、時間の関数として変化し得、異なる分光バンドが異なる偏光を有する場合、波長の関数として変化し得る。図１Ｃは、線２７の方向に対して４５°の四分の一波長板の軸を模式的に示す。四分の一波長板３７は、波長ルータの偏光に対する依存性を減少させるメカニズムに関する詳細を下記に提供する。これは、現在の目的として、波長ルータ１０の偏光に対する依存性が、四分の一波長板３７を使用することにより減少され得ることを注意するのに十分である。ファラデー回転板を使用して、四分の一波長板の機能を実行することも可能である。
【００３９】
図２Ａおよび図２Ｂはそれぞれ、本発明の実施形態によって１０’と表示される波長ルータの模式的な平面図および側面図である。図１Ａ〜図１Ｃ内のエレメントに対応するエレメントに関して、同じ参照番号、またはプライム符号（本明細書において、’はプライム符号を示す）を付けられるかもしくはサブインデックスを付加される参照番号が使用される。この実施形態は、透過回折格子２５’ならびに一対のレンズ２０ａおよび２０ｂを使用するという点で、図１Ａ〜図１Ｃの実施形態と異なる。従って、この実施形態は、図１Ａ〜図１Ｃの実施形態を折り畳まない変形例と考えられ得る。
【００４０】
入力ポート１２から波長ルータ１０’に入射する光は、異なる分光バンドを含む発散光線１８を形成する。この光線１８は第１のレンズ２０ａに到達し、この第１のレンズ２０ａは光をコリメートして格子２５’へと方向付ける。この格子２５’は、光を分散させて、異なる波長にてコリメートされた光線を光線から出現させ、先に進ませる。そのうちの１つが示されるコリメートされた光線は、第２のレンズ２０ｂに到達し、この第２のレンズ２０ｂは、光線の焦点を合わせる。焦点を合わせられた光線は、焦点面の近傍に配置されるそれぞれの複数の逆反射体３０（１．．．Ｎ）に到達する。光線は、反射され、発散光線としてレンズ２０ｂに戻り、コリメートされて、格子２５’に方向付けられる。この格子２５’は、第２の到達の際、異なる光線間で角度が分離することを取り除き、これらの光線は、次いで、出力ポート１５（１．．．Ｍ）の平面に焦点を合わせられる。
【００４１】
この特定の実施形態において、入力ポート１２、レンズ２０ａ、格子２５’、レンズ２０ｂ、および逆反射体は、ほぼ等しい間隔で間隔をあけ、この２つのレンズは同じ焦点距離を有し、入力ポートと逆反射体との間の距離は焦点距離の４倍（４×）である。従って、焦点距離および相対的な位置によって、入力ポート１２および逆反射体の間の「４ｆのリレー（４ｆ ｒｅｌａｙ）」と呼ばれるものと、逆反射体および出力ポートの間の４ｆのリレーと呼ばれるものとが規定される。この構成は必須でないが、好適である。この光学系は好適にはテレセントリックである。
【００４２】
図３は、本発明の一実施形態による波長ルータ１０”の模式的な平面図である。この実施形態は、第１の実施形態のレンズ２０（または、第２の実施形態のレンズ２０ａおよび２０ｂ）の代わりに凹面反射器４０を使用する固体ガラス（ｓｏｌｉｄ ｇｌａｓｓ）の実施形態である。従って、この実施形態は、図１Ａ〜図１Ｃの実施形態をさらに折り畳んだ変形例であると考えられ得る。上記のように、入力ポート１２から波長ルータ１０”に入射する光は、異なる分光バンドを含む発散光線１８を形成する。この光線１８は凹面反射器４０に到達し、この凹面反射器４０は光をコリメートして反射回折格子２５へと方向付ける。この格子２５は、光を分散させて、異なる波長のコリメートされた光線を異なる角度で反射器４０に戻らせる。このような光線の２つが明示的に示され、１つは実線で、１つは点線で描かれる。これらのコリメートされた光線は、異なる角度で反射器に到達するため、横断焦点面内の異なる点で焦点を合わせられる。
【００４３】
焦点を合わせられた光線は、焦点面の近傍に配置される逆反射体３０（１．．．Ｎ）に到達する。この逆方向の動作は、上記の実施形態と関連して説明され、光線は、図３の平面に垂直な方向に変位する逆経路に従う。従って、逆経路は順経路の真下に横たわり、図３において可視でない。この逆経路において、光線は、凹面反射器４０、反射格子２５’、そして凹面反射器４０に到達し、最後の凹面反射器４０は、入力ポート１２の下に横たわるため、所望の出力ポート（この図には示さず）に光線の焦点を合わせる最終的な到達点である。
【００４４】
（屋根型プリズムベースの逆反射体の実施形態）
図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の実施形態に使用することが適切な可動屋根型プリズムに基づいて、逆反射体の別の実施形態を示す。この逆反射体は、３０ａおよび３０ｂと表示され、上記の実施形態においてアレイ３０（１．．．Ｎ）を実施する際に使用され得る。
【００４５】
図４Ａは、３０ａと表示される逆反射体の動作を模式的に示し、この逆反射体は、光線に対して横方向の逆反射体の変位に依存する異なる量によって、入射光線を変位させるように動作する。図の左側は、第１の位置にある逆反射体を示す。遮断第２の下向きに変位した位置が想像で示される。図の右側は、第２の位置に変位させられた逆反射体を示し、ここで、反射光線は、逆反射体の変位に比例する量だけ下向きに変位させられる。逆反射体は屋根型プリズムとして示され、動作は内部反射の全体に基づく。逆反射体は、Ｖ型構成の一対のミラーとして実施されることも可能である。この種類の逆反射体は、プリズムの尖端に対する入射光線のオフセットに依存する量だけ、反射光線は入射光線からオフセットされるが、全体の経路の長さはオフセットと無関係であるという特性を有する。
【００４６】
図４Ｂは、３０ｂと表示される逆反射体の動作を模式的に示し、この逆反射体は、屋根型プリズムエレメント５０と、このプリズムエレメントからわずかに間隔をあけてＶ型に構成された一対の適合されたインデックスの上部および下部プレート５１および５２とを含む。入射光線の変位は、プレート５１または５２の一方または他方によってプリズムエレメント５０に選択的に接触することにより引き起こされる。図の左側は、上部プレート５１に接触するプリズムエレメントを示し、ここで、入射光線は、上部プレート内へと進み、まず、上部プレートおよびプリズムエレメントの下部表面によって反射される。図の右側は、下部プレート５２に接触するプリズムエレメントを示し、ここで、入力光線は、まず、プリズムエレメントの上部表面によって反射され、下部プレート内へと進み、この下部プレートの下部表面において内部反射を経験する。この逆反射体は、プリズムエレメント変位に比べて大きな光線変位を提供するように考えられ得る。
【００４７】
図４Ｃおよび図４Ｄは、単一のユニットとして組み立てられる屋根型プリズムアレイの側面図および平面図である。アレイ全体の均一性を維持するために、屋根型プリズムアレイは、まず、単一の細長いプリズムエレメントとして製造され、支持プレートの一端に取り付けられる。このアセンブリの上部および底部は、光学的に平らに研磨加工され、プリズムおよび支持プレートのアセンブリを通じてスロット５３が切り込まれて、それぞれの支持歯（ｓｕｐｐｏｒｔ ｔｉｎｅｓ）５５上に個別のプリズムエレメント５４のアレイを規定する。２つの止め金具５７ａおよび５７ｂについて、１つはこの屋根型プリズムアレイの上に、１つはこの屋根型プリズムアレイの下に配置される。これらの止め金具もまた、光学的に平らに研磨加工される。それぞれのアクチュエータ５８は、上部止め金具または下部止め金具のいずれかに対して各プリズムエレメントを移動させる。所定の止め金具に対して保持されている任意のプリズムは、非常に高い耐性を有して互いに対して調整される。なぜならば、スロットを切り込む前に細長いプリズムエレメントを平らに研磨加工する場合、光学的な正確さが必要とされるからである。
【００４８】
アクチュエータが各逆反射体に関連する。これは、図４Ａまたは図４Ｂに明示的に示されないが、図４Ｃはアクチュエータ５８を明示的に示す。特定の種類のアクチュエータは本発明の一部分でなく、多くの種類のアクチュエータメカニズムが当業者に明らかである。図４Ｃは、アクチュエータを個別のエレメント（例えば、圧電性トランスデューサ）として明示的に示すが、支持プレートはバイモルフベンダー材料から製造され得、従って、アクチュエータとしても機能し得る。Ｐｉｅｚｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．，１８６ Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ Ａｖｅｎｕｅ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ ０２１３９によって提供される圧電性ベンダーは、２つの外部表面上の電極間の電圧の影響を受けると曲がるサンドイッチ状の構造である。
【００４９】
（可動ミラーベースの逆反射体の実施形態）
図５Ａは、３０ｃと表示される逆反射体の動作を模式的に示し、この逆反射体は、互いに対して傾けられた（図示のように、Ｖ型または開放型構成の）一対の固定ミラー６０ａおよび６０ｂと、回転可能なミラー６１とを含む。図の左側は、入射光線をミラー６０ａに方向付けるように配置された回転可能なミラーを示し、右側は、入射光線をミラー６０ｂに方向付けるように配置された回転可能なミラーを示す。２つの方向付けのそれぞれにおいて、固定ミラーおよび回転可能なミラーは傾角９０°を規定し、これにより逆反射動作を提供する。
【００５０】
図５Ｂは、３０ｄと表示される逆反射体の動作を模式的に示し、この逆反射体は、マイクロミラーを使用する。図５Ｃは平面図である。一対のマイクロミラーアレイ６２および６３が、Ｖ型ブロック６４の傾斜面に取り付けられる。マイクロミラーアレイ６２内の１つのマイクロミラー６５と、マイクロミラー６３内のマイクロミラーの行６６（１．．．Ｍ）とが、１つの逆反射体を規定する。マイクロメータアレイは、有利なことに、光の経路が可逆的であることを理解することにより、入力および出力マイクロミラーアレイと呼ばれ得る。図の左側は、入射光線をマイクロミラー６６（１）に方向付けるための第１の配向にあるマイクロミラー６５を示し、このマイクロミラー６６（１）は、マイクロミラー６５の第１の方向付けに対して９０°に方向付けられて、入射方向と反対の方向に光線を戻す。図の右側は、入射光線をマイクロミラー６６（Ｍ）に方向付けるための第２の配向にあるマイクロミラー６５を示す。従って、マイクロミラー６５は、光線の出力位置を選択するように動かされ、マイクロミラー６６（１．．．Ｍ）は通常動作の間固定される。マイクロミラー６５およびマイクロミラーの行６６（１．．．Ｍ）は、図の平面に対して垂直な方向に折り返されたり、動かされ得る。マイクロミラーアレイ６２は、たった一次元であればよく、別のマイクロミラーを提供して別の可撓性を提供することが有利であり得る。
【００５１】
マイクロミラーアレイが平面であり、２つのマイクロミラーアレイが互いに９０°で向き合うためにＶ型の溝が約９０°の二面角を有することが好適である。この角度は、種々の目的のために相当の量変化し得るが、９０°の角度は、マイクロミラーの角度変位が比較的小さい状態で入射光線の経路指定を促進する。例えば、市販のマイクロミラーアレイ（例えば、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）は、おおよそ±１０°で反射することが可能である。マイクロミラーアレイは、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）の分野で周知の技術によって作製され得る。この実施例において、ミラーは、シリコンチップの表面上の微細加工された構造として形成される。これらのミラーは、チップの表面上の微細加工されたピボット構造にも取り付けられる。いくつかの実施例において、マイクロミラーは、静電引力を用いて、適切に方向付けられた軸の周りに選択的に傾けられる。
【００５２】
図５Ｄは、３０ｅと表示される逆反射体の動作を模式的に示し、この逆反射体は、Ｖ型のブロック６４ではなくプリズム６９を使用するという点で、図５Ｃに示す実施例と異なる。対応する参照番号は、同様のエレメントに使用される。Ｖ型の溝の場合のように、６２’および６３’と表示されるマイクロミラーアレイが、９０°の角度で互いに向き合うことが望ましい。このために、プリズムは、好適には、９０°、４５°、および４５°の角度を有する面を有し、マイクロミラーアレイは、直角を規定するプリズム面に対面するマイクロミラーに取り付けられる。
【００５３】
マイクロミラーアレイは、好適には、外部の環境から密封される。この密封は、シリコンチップ上のマイクロミラーアレイの表面とプリズムの表面との間に形成される密封キャビティ内に各マイクロミラーアレイを囲むことにより達成され得る。マイクロミラーアレイを組み込むこれらのシリコンチップは、その表面の周りにおいて、ミラーとプリズムの表面との間に適切な間隔を有する状態でプリズムの表面に結合し得る。この密封キャビティは、シリコンチップの表面の周りに尾根を提供することにより、適切な寸法に形成され得る。あるいは、この尾根の機能は、シリコンチップの表面とプリズムの表面との両方に結合されたいくつかの他の適切な表面密封スペーサによって実行され得る。所望であれば、各マイクロミラーは、チップ内の自身のキャビティ内にあり得る。プリズムの表面は、好適には、反射防止コーティングを有する。
【００５４】
傾けられることが可能なマイクロミラーのアレイを２つ含む逆反射体の実施例が、現在好適である。入力マイクロミラーアレイ内の各マイクロミラーは、光の分散エレメントへの第１の到達の後に光を受け取り、出力マイクロミラーアレイ内のミラーにその光を方向付ける。入力アレイ内のミラーの角度を変化させることにより、逆反射された光は横方向に変位され、その光を分散エレメントに到達させ、選択された出力ポートから出させる。上記のように、本発明の実施形態は可逆的である。Ｖ型ブロックの実施例は、一般的には、光路のほとんどが空中にある実施形態に好適であり、プリズムの実施例は、一般的には、ほとんどの光路がガラス内にある実施形態に好適である。個別のプリズムまたはＶ型ブロックを提供する別の例として、入力アレイの取り付け面と出力アレイの取り付け面とは、ルータの光学ハウジングの一体型機能として形成され得る。
【００５５】
入力マイクロミラーアレイは、好適には、少なくとも入力ポートと同じ数のマイクロミラーの行を有し（２つ以上ある場合）、出力マイクロミラーアレイに選択的に方向付けられる波長と同じ数のミラーの列を有する。同様に、出力マイクロミラーアレイは、好適には、少なくとも出力ポートと同じ数だけのマイクロミラーの行を有し、出力ポートに選択的に方向付けられる波長の数と同じだけのミラーの列を有する。
【００５６】
倍率係数が１対１のシステムにおいて、入力アレイ内のマイクロミラーの行は互いに平行であり、入射光線をに対して横方向の軸に沿って互いに間隔をあける構成要素は入力ポートの間隔に相当する。同様に、出力アレイ内のマイクロミラーの行は、互いに平行であり、出力ポート間の間隔に対応する間隔によって互いに（横に）間隔をあける。異なる倍率を有するシステムにおいて、ミラーの行間の間隔は、それ相応に調整される。
【００５７】
（円筒状の焦点合わせエレメントの実施形態）
図６Ａおよび図６Ｂはそれぞれ、本発明の一実施形態による波長ルータ７０の模式的な平面図および側面図である。この実施形態は、折り畳まれていない状態の実施形態であり、従って、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態に対応すると考えられ得る。この実施形態は、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態のように透過回折格子２５’を含むが、波長ルータ７０が、球状のレンズではなく円筒状のレンズを使用し、逆反射体ではなく傾けられることが可能なミラーを使用するという点で、それらの実施形態と異なる。波長ルータ７０の一般的な機能性は、他の実施形態と同じであり、すなわち、入力ポート１２において複数の分光バンドを有する光を受け取り、複数の出力ポート１５（１．．．Ｍ）のうちの所望の出力ポートに分光バンドのサブセットを選択的に方向付けることである。
【００５８】
円筒状のレンズは、それぞれが平面図（図６Ａ）の面においてのみ屈折力を有する一対のレンズ７２ａおよび７２ｂと、それぞれが側面図（図６Ｂ）の面においてのみ屈折力を有する一対のレンズ７５ａおよび７５ｂとを含む。このようにして、レンズ７２ａおよび７２ｂは、図６Ｂの面において矩形として描かれ、レンズ７５ａおよび７５ｂは、図６Ａの面において矩形として描かれる。
【００５９】
入力ポート１２から波長ルータ７０に入射する光は、異なる分光バンドを含む発散光線１８を形成する。この光線１８はレンズ７２ａに到達し、このレンズ７２ａは、１つの横方向の次元に光をコリメートするが、他の方向にはコリメートせず、その結果、光線は円形から楕円形に変化する横方向の次元の断面図を有する（すなわち、光線は、図６Ｂの面において伸び続けるが、図６Ａの面において伸び続けない）。光線は、レンズ７５ａ、格子２５’、およびレンズ７５ｂに到達する。レンズ７５ａおよび７５ｂは共に、図６Ｂの面において発散している光をコリメートして、一定の楕円形の断面図によって光線を伝播させる。格子２５’は、図６Ａの面において光を発散させて、図６Ａの面において異なる波長の光線を異なる角度で伝達させるが、図６Ｂの面においては伝達させない。
【００６０】
コリメートされた光線はレンズ７２ｂに到達し、それぞれの線に焦点を合わせられる。焦点を合わせられた光線は、複数の傾けられることが可能なミラー８０（１．．．Ｎ）のそれぞれに到達し、これらの傾けられることが可能なミラー８０（１．．．Ｎ）は、焦点面の近傍に配置される。これらの光線は、図６Ａの面においてのみ発散してレンズ７２ｂに方向付けられる。それぞれのミラーの傾斜角に依存して、光線は図６Ｂの面において角度を付けて移動させられる。逆方向の光線は、下記で説明するように、図６Ａの面と図６Ｂの面とで異なる変換を受ける。
【００６１】
図６Ａの面において、光線は、レンズ７２ｂによってコリメートされ、格子２５’にもう一度方向付けられる（この平面において、レンズ７５ｂおよび７５ａは、コリメートされた光線の特性を変化させない）。格子２５’は、この第２の到達の際、異なる光線間で角度が分離することを取り除き、コリメートされた光線をレンズ７２ａに戻して、これらの光線の焦点を出力ポート１５（１．．．Ｍ）に合わせる（図６Ａの面においてのみ）。図６Ａにおいて、逆方向の光線は、個別に示されるのではなく、順方向の光線の投影と一致する投影を平面内に有する。
【００６２】
図６Ｂの面において、光線は、レンズ７５ａおよび７５ｂによって出力ポートに焦点を合わせられる。しかし、それぞれのミラーによって各光線の角度が変位可能なため、光線は、出力ポート１５（１．．．Ｍ）の１つまたは別の１つに方向付けられる。図５Ｂにおいて、格子２５’ならびにレンズ７２ｂおよび７２ａは、光線の方向、または光線が発散する、コリメートされる、もしくは収束するかどうかに影響を与えない。レンズ７５ａおよび７５ｂは、側面図の平面のミラー８０（１．．．Ｎ）と出力ポート１５（１．．．Ｍ）との間にフーリエ関係を提供する。このフーリエ関係は、出力ポートに移動させられた位置に対して、ミラーにおいて傾けられた波面をマッピングする。
【００６３】
特定の実施例において、入力ポート１２、レンズ７２ａ、一対のレンズ７５ａ／７５ｂ、レンズ７２ｂ、および傾けられることが可能なミラーは、おおよそ等しい間隔で間隔をあけられ、一対のレンズ７５ａ／７５ｂによって規定されるレンズの焦点距離は、レンズ７２ａおよび７２ｂの焦点距離の２倍である。これは必須でないが、好適である。これらの焦点距離および相対的な位置によって、レンズ７２ａおよび７２ｂは、入力ポート１２と傾けられることが可能なミラーとの間に４ｆのリレーを規定する。さらに、２度到達される一対のレンズ７５ａ／７５ｂ（１つのレンズとみなす）は、入力ポートと出力ポートとの間に４ｆのリレーを規定する。この光学系は好適にはテレセントリックである。
【００６４】
図７Ａおよび図７Ｂはそれぞれ、本発明の一実施形態による波長ルータ７０’の模式的な平面図および側面図である。この実施形態は、図６Ａおよび図６Ｂの実施形態を折り畳んだ変形例であり、図１Ａ〜図１Ｃの実施形態が図２Ａおよび図２Ｂの実施形態を折り畳んだ変形例である方法に類似する方法で図６Ａおよび図６Ｂの実施形態に関連する。図１Ａ〜図１Ｃの実施形態のように、波長ルータ７０’は、反射回折格子２５を使用する。折り畳まれていることによる性質を考慮すると、この実施形態は、図６Ａおよび図６Ｂの実施形態における一対のレンズ７２ａ／７２ｂおよび７５ａ／７５ｂに対応して、単一の円筒状のレンズ７２および７５を使用する。
【００６５】
動作は、光路が折り畳まれている点を除けば図６Ａおよび図６Ｂの実施形態と実質的に同じである。この実施形態において、光は、入力ポートと傾けられることが可能なミラーとの間で２回、傾けられることが可能なミラーから出力ポートへの途中で２回の計４回各レンズに当たる。レンズ７５に当たる発散光が一回目に当たった後、発散度が低くなり、二回目に当たった後、平行（コリメート）になることに留意されたい。
【００６６】
（焦点合わせエレメント／分光素を組み込んだ実施形態）
図８Ａおよび図８Ｂはそれぞれ、本発明の一実施形態による、波長ルータ９０の模式的な平面図および側面図である。これは、概して、球面集光力が格子自体内に組み込まれている点を除けば、図１Ａおよび図１Ｂに示す波長ルータに対応する。したがって、光出力および分散が一つのエレメント９５内に組み込まれる。これは、曲がった表面上の格子を規制したり、平坦な表面上の曲がった格子線を規制することによって達成され得る。これらの格子線を提供する規制エンジンに代わってよく用いられる方法は、ホログラフィックな方法である。ホログラフィックな方法において、フォトレジストが格子の基板上で回転され、意図された光源および格子の焦点から発する二つの発散光線からの干渉パターンを用いて露光される。露光の光は、中帯域の波長であったり、中帯域の波長の整数倍であったりする。露光されたフォトレジストは、発展されたり、そのまま用いられたり、エッチングプロセス内のバリアとして用いられ得る。
【００６７】
図９Ａおよび図９Ｂはそれぞれ、本発明の一実施形態による、波長ルータ１００の模式的な平面図および側面図である。これは、概して、円筒状の集光力が単一エレメント１０５を規制する格子内に組み込まれている点を除けば、円筒状のレンズおよび傾斜ミラーを用いる、図７Ａおよび図７Ｂに示す波長ルータに対応する。図９Ａの平面図の次元の集光力は、図９Ｂの平面図の次元の集光力の２倍である。この格子のホログラフィック版は、一つの発散光線からの干渉パターン、および意図された光源および格子の焦線から発する線光源を用いてフォトレジストを露光することによって構築され得る。
（プリズムの実施形態）
図１０Ａおよび図１０Ｂはそれぞれ、上述の実施形態に示すような格子の代わりにプリズム１０７を用いる波長ルータ１０’’’の模式的な平面図および側面図である。図１０Ａおよび図１０Ｂの実施形態は、図２Ａおよび図２Ｂの実施形態に対応し、対応する参照符号が用いられる。
【００６８】
（制御エレクトロニクス）
図１１は、波長ルータ１１２および代表的な制御エレクトロニクスを含む波長ルータシステム１１０を示す。波長ルータ１１２は、上述の実施形態のいずれかによって構築され得、種々の逆反射体および傾斜ミラーなどのルーティングエレメント、回折格子またはプリズムなどの分散エレメント、および（少なくとも動的な実施形態において）ルーティングエレメントを移動させるアクチュエータを含むと考えられる。図１Ａに対応した参照符号を用いて、入力ポート１２を一つならびに２つの出力ポート１５（１）および１５（２）を有するような波長ルータを図示する。具体的には、８０本の波長チャネルを処理することが可能であるような波長ルータを図示する。波長ルータの上述の説明の名称において、Ｍ＝２およびＮ＝８０である。動作は、二つの出力ポートにおいて、所望の波長の解体（ｄｉｓｊｏｉｎｔ）サブセットλ（出力＿１）およびλ（出力＿２）を提供することである。いくつかの環境下において、各サブセットは、入力波長をすべて含んだり、または入力波長をまったく含まなかったりし得る。
【００６９】
制御エレクトロニクスは、波長ルータ１１０内のアクチュエータに適切な制御信号を提供するアクチュエータ制御回路部１１３を含む。アクチュエータ制御回路部は、制御器１１４によって制御され、制御器と波長ルータとの間のインターフェースとして見られ得る。アクチュエータ制御エレクトロニクスは、デジタルスイッチ、電力ドライバおよびデジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）を含み得る。複数の状態を有するエレメントの状態を判定する制御器は、マイクロプロセッサ、組み込まれたマイクロ制御器、ＡＳＩＣまたはアクチュエータ制御回路部を制御することに適した任意の論理であり得る。制御器１１４とアクチュエータ制御回路部１１３との間のインターフェースは、一組の並列の制御ライン、またはマイクロプロセッサと互換性を有するアドレス／データ／制御バスなど、いくつかの通例の形態を取り得る。
【００７０】
いくつかの場合において、別々のアクチュエータの制御回路部を無しで済ますことも可能であり得る。例えば、波長ルータは、波長ルータが制御器１１４からの直接命令に応答することを可能にするインターフェース回路部を有し得る。設計上の問題として、波長ルータ１１０と制御エレクトロニクスの作業を分けることが必須である。本発明は、波長ルータアクチュエータの制御に関して、任意の特定の割り当てられた機能に限定されない。現在の実施において、波長ルータは、単なるドライバ（アクチュエータエレクトロニクス）以外のすべてにおいて、いかなる制御エレクトロニクスも含まない。むしろ、すべての知能および制御回路部が、制御エレクトロニクス内に含まれる。
【００７１】
制御器１１４は、好適には、標準または独自に開発したインターフェースおよびプロトコルを用いて、ネットワーク環境において他のコンピュータとも通信する。これをネットワーク管理インターフェース１１５として模式的に示す。これらの他のコンピュータは、通常、ネットワーク管理アプリケーションを実行する。
【００７２】
（バンド形状および分解能の問題）
平面における逆反射体アレイの物理的位置は、格子の分散およびレンズの焦点距離によって決定される目盛係数を備えた周波数に対応する。格子の式は、Ｎｍλ＝ｓｉｎα±ｓｉｎβであり、Ｎは格子の溝の周波数であり、ｍは回折の順序であり、λは光波長であり、βは入射光角であり、αは回折角である。レンズは、式ｘ＝ｆｓｉｎαによって、回折角を背面焦点距離ｆにおける位置ｘにマッピングする。レンズの背面焦点距離においてミラーを用いると、ミラー平面における位置と波長との間に線形関係λＮｍ＝ｘ／ｆ±ｓｉｎβが得られる。小さな波長に関しては、周波数の変化は波長の変化に比例する。これにより、位置と周波数との目盛係数Δｘ／Δν＝ ｆＮｍλ2／ｃが得られる。したがって、ミラー平面における目盛位置は、この比例定数を有する周波数目盛である。
【００７３】
図１２Ａは、好適な実質的に台形のバンド形状を示す。すなわち、これは、格子の分解能を周波数領域をサンプリングするミラーのサイズより細かくすることによって達成される。格子のスポットサイズとミラーのサイズとの比率が極めて大きいことに関して、各チャネルに対するバンドパスの応答は単なる長方形の応答であり、これは格子の完全に分解された周波数平面におけるミラー位置によって与えられる。格子の分解能が有限であるため、バンドパス応答はスポットのコンボリューションであり、これはミラーの長方形のサンプリングを備えた格子からの回折によって決定される。ミラー平面においてミラーのサイズよりも細かい分解能を備えたスポットのようなガウスの格子に関する、このようなコンボリューションの結果を図１１Ａに示す。本発明の実施形態がミラー幅と格子の分解能との比率を大きく提供することが好適である。なぜならば、結果生じる台形のバンド形状は、バンド間の不安定な部分のサイズに比べて、利用可能な平坦な上部領域が大きいからであり、これにより、スペクトルがより効率的に利用される。図１２Ｂは、格子からの回折角における光線の差分光路長（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｐａｔｈ ｌｅｎｇｈｔ）も示す。この差分光路長は、格子の周波数の分解能を決定する。光線の断面形状によって判定される次数が一つの係数（ｏｒｄｅｒ ｕｎｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）内で、周波数の分解能は、この差分光路長によって除算された光速度である。特定の実施形態は、１００ＧＨｚまたはより細かいＩＴＵ空間だけ離された光バンドを有する。したがって、格子の分解能を１０ＧＨｚまたはこれより細かくして、チャネル間に大きな平坦なバンド形状を可能にし、１００ＧＨｚのチャネル空間上にＯＣ−７６８のデータのローパス伝送を可能にしたり、２５ＧＨｚの空間上にＯＣ−１９２のデータのローパス伝送を可能にすることが好適である。この１０ＧＨｚまたはより細かい格子の分解能は、３ｃｍまたはより長い差分光路長を必要とする。図１Ａの折り畳んだ形状寸法において、この３ｃｍは、往復の差分光路長、すなわち片道の１．５ｃｍの差分である。
【００７４】
図１２Ｃは、差分光路長がガラス楔１１７内にあるルータ１０’’’を示す。この実施形態は図１Ａの実施形態に対応する。これらの波長ルータの中心波長が温度に対して一定していることが非常に好適である。３ｃｍの差分光路長は、１５５０ｎｍの好適な中心波長においては約２０、０００の波に対応する。好適な設計は、少なくとも５０℃であるという好適な温度範囲を越えると、２０、０００分の一より少ない差分光路長の変化を有する。これにより、差分光路長の変化が摂氏１度あたり１００万分の一より少ないことが必要になる。この温度を一定することを達成する一つの方法は、差分光路長を含む波長ルータの一部を、１００万分の一より少ない熱係数を有するガラスから図１２Ｃに示すウェッジ１７にすることである。
【００７５】
（偏向の考慮）
回折格子の効率は、入射光の偏光状態に依存する。以下、／は＾を示す。例えば、ｘ／は、
【００７６】
【数１】
を示す。任意に偏向された入射光信号の電界Ｅを、二本の直交軸ｘ／およびｙ／に沿って線形に偏向された二つの電界の重ね合わせとして書き得る：
Ｅ＝Ｅxｘ／＋Ｅyｙ／
ｘ／は格子分散の方向であり、ｙ／はこの分散方向に対して直交する。入射信号の強度Ｉ0は、直交方向に沿った電界の強度によって規定される：
Ｉ0＝｜Ｅx｜2＋｜Ｅy｜2
効率は、直交する偏光方向における独立した効率係数εによって左右されるため、格子によって反射された信号の電界Ｅ’は、全強度：
Ｉ’＝εx｜Ｅx｜2＋εy｜Ｅy｜2
を有した場合、
【００７７】
【数２】
である。したがって、二本以上の直交軸のうちの一本に沿って線形に偏向された信号の強度は、明らかに、この方向に関する効率係数のみに依存する強度を有する回折格子によって反射される：
Ｉx＝εx｜Ｅx｜2
Ｉy＝εy｜Ｅy｜2
ほとんどの回折格子に関して、εx≠εyであるため、入射信号の偏光状態の関数として全体的な効率が非常に異なり得る。
【００７８】
本発明の実施形態において、この変異は一つの偏光コンポーネントに沿って波の遅延を課すことによって、減少または排除される。これは、屈折の異なる指数が二つの直交する方向で達成されるように非対称的に構築された波長板を用いることによって達成され得る。したがって、入射光信号が波長板を透過する際、電界の一つのコンポーネントがもう一方のコンポーネントに対して遅延する。通常、波長板がπ（「半波長板」）またはπ／２（「四分の一波長板」）の位相差を課すように構築される。本発明の実施形態では、四分の一波長板（すなわち、約四分の一の遅延を提供する波長板）が用いられる。
【００７９】
回折格子からの反射の効果に関する上に提供した解を用いると、反射回折格子からの二つの反射の後の電界は、
Ｅ0fin＝εxＥxｘ／＋εyＥyｙ／
に見られ、全強度
Ｉ0fin＝εx2｜Ｅx｜2＋εy2｜Ｅy｜2
を有する。全システムの効率が潜在的に大きく変化し得ることは、逆反射体とレンズとの間に四分の一波長板（図１Ａ〜図１Ｃの２０または図２Ａおよび図２Ｂにおける２０ｂ）を設けることによって排除される。このような位置決めによって、各サブ光線は、逆反射される前（すなわち、工程（５）の直前）および逆反射された後（すなわち、工程（５）の直後）の二回、四分の一波長板を透過する。四分の一波長板を最初に透過する直前（すなわち、回折格子からの一回目の反射の後）、電界は、
【００８０】
【数３】
である。四分の一波長板を透過し、逆反射体内の二つの表面を反射し、四分の一波長板を二回目に透過した後、電界は、
【００８１】
【数４】
である。四分の一波長板を二回透過することにより、電界のｘコンポーネントがｙの偏光に対して回転し、ｙのコンポーネントがｘの偏光に対して回転する。したがって、二回目に反射格子Ｇrを反射した後、電界は、
全強度：
Ｉfin＝εxεy｜Ｅx｜2＋εxεy｜Ｅy｜2≡εxεyＩ0
を有する
【００８２】
【数５】
である。したがって、電界およびその強度は、入射波の偏光状態とは無関係であり、これにより、偏光に依存した損失が排除される。
【００８３】
同様に、線形偏光を４５度だけ回転させ、各パスを有するように設計された磁気光学リターダーはそれぞれ、２つが透過した後、ｘ／およびｙ／の偏光それぞれをｙ／およびｘ／の偏光に回転させる。格子からの第一の反射と第二の反射との偏光を交換すると、格子の全効率に依存した偏光が排除される。
【００８４】
四分の一波長板または磁気光学リターダーは、図１Ａの光システム内の任意の位置に配置され得る。なぜならば、任意の配置により、格子からの第一の反射と第二の反射との間に重行路が達成されるからである。四分の一波長板または磁気光学リターダーをレンズと格子との間に配置すると、コンポーネントが光線がコリメートされた場所で動作することが可能になる。これにより、システムを、このエレメントに起因した光収差の低さに対応するように設計することが可能になり得る。これにより、波面板の性能も向上し得る。
【００８５】
（システムアプリケーション）
以下の説明は、複数の波長ルータを用いて複数のシステムを説明する。入力ポートを一つおよび出力ポートを二つ有するような（具体的には、８０個の波長チャネルを処理することが可能であるような）波長ルータをそれぞれ示す。波長ルータの上述の名称において、Ｍ＝２およびＮ＝８０である。波長ルータは、参照符号１１０を付加して指定され、通常、図１１に示すような制御エレクトロニクスを有する。しかし、純粋に光のみの概略図の場合、関連付けられた制御回路部を有さない波長ルータ１１２を代わりに用いてもよい。
【００８６】
波長ルータを本発明の上述の実施形態のいずれかによって製造してもよいし、本明細書に説明するような波長経路設定の機能を提供する限り、他の方法で製造してもよい。概して、上述したように、本発明の上述の実施形態の波長ルータ内の光路は可逆的である。
【００８７】
（光アド−ドロップマルチプレクサ（Ａｄｄ−Ｄｒｏｐ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）（ＯＡＤＭ））
図１３は、一対の波長ルータ１１０ａと１１０ｂとを、背中合わせの構成で組み合わせることによって形成される光アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）１２０を模式的に示す。ＯＡＤＭの一般的な機能は、入力ポート１３２において一組の波長チャネルを受け取り、（波長を介して）波長の（すべてまたは波長を全く含まない）サブセットを出力ポート１３３に伝播し、スルー経路からドロップポート１３５に伝播されない波長を分流し（落とし）、付加ポート１３７において落とされた波長（恐らく、新たな情報を供している波長）のいくつかまたはすべてを受け取り、付加された波長とスルー波長と組み合わせて、スルー波長および付加された波長が出力ポート１３３を出る。
【００８８】
背中合わせの構成において、ＯＡＤＭ１２０の入力ポート１３２は、波長ルータ１１０ａの入力ポートであると考えられ、ＯＡＤＭ１２０の出力ポート１３３は波長ルータ１１０ｂの入力ポートであると考えられる。スルー経路は、波長ルータの第一の出力ポートを結合することによって影響を受ける。ドロップポート１３５および付加ポート１３７は、波長ルータの第二の出力ポートであると考えられる。ドロップポートおよび付加ポートは、送信および／または受信端末機器または一つ以上の他のネットワークに結合され得る。用途に応じて、付加機能およびドロップ機能のうちの一つのみが必要であり得る。
【００８９】
（波長選択の交差接続（ＷＳＸＣ））
図１４は、四つの波長ルータ１１０ａ〜１１０ｄを、対になった、背中合わせの構成で組み合わせることによって形成される波長選択の交差接続（ＷＳＸＣ）を模式的に示す。ＷＳＸＣの一般的な機能は、第一の入力ポート１４２および第二の入力ポート１４２’において第一の組の波長チャネルおよび第二の組の波長チャネルを受け取って、スルー経路上で伝播されない波長を交換しながら、第一の出力ポート１４３および第二の出力ポート１４３’に各スルー経路上の波長の選択されたサブセットを伝播することである。したがって、入力ポート１４２からの交換された波長は、波長ルータ１１０ａおよび１１０ｃの交換出力ポート１４５および１４５’から出て、波長ルータ１１０ｄおよび１１０ｂのそれぞれの交換入力ポート１４７’および１４７に伝播される。交換入力ポートに入る交換された波長は、出力ポート１４３および１４３’から出るスルー経路上の波長と出力用に組み合わされる。ここでも、上述のＯＡＤＭの場合のように、ＷＳＸＣ１４０の出力ポートは、波長ルータ１１０ｂおよび１１０ｄの入力ポートと考えられる。
【００９０】
（ＯＭＳＳＰリング保護切替）
図１５は、光学多重化セクション共有保護リング（ＯＭＳＳＰリング）の光ネットワーク内に保護切替を提供する切替構造１５０を模式的に示す。構成１５０は、四つの波長ルータ１１０ａ〜１１０ｄを、上述のＷＳＸＣ１４０のラインに沿って一対になった背中合わせの構成で組み合わせることによって形成される。この構成は、二つの点でＷＳＸＣとは異なる。第一に、ＷＳＸＣにおいて、波長ルータの上部の対および下部の対は両方、同じ方向に伝播する光を用いて動作し、切替構造においては、上部の対および下部の対は、対向する方向（任意に「東」および「西」と示す）におけるトラフィックを処理する。第二に、ＷＳＸＣにおける交換ポートの代わりに、切替構成はループバックパス１５２および１５５を提供する。したがって、東のファイバ上の波長ルータ１１０ａに入射するサブセットの波長を分流し、これらの波長を波長ルータ１１０ｃから出る西のファイバ上に戻るように方向付けることが可能である。同様に、西のファイバ上の波長ルータ１１０ｄに入射する波長（または恐らく異なる組の波長）は、分流されて、波長ルータ１１０ｂから出る東のファイバ上に方向付けされる。
【００９１】
東のファイバからのサブセットの波長を西のファイバ上に分流することが可能なため、レーザの故障およびＯＡＤＭエラーなど、サブセットの波長に影響を与える故障モードからリングを保護することが可能になる。
【００９２】
（ドロップ−アンド−リピート（Ｄｒｏｐ−ａｎｄ−Ｒｅｐｅａｔ）ＯＡＤＭ）
ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ（時に「ブロードキャストモード」ＯＡＤＭと呼ばれる）は、上述のＯＡＤＭの機能を有するが、出力ポート上に落とされた波長の伝送を継続する能力をさらに有する。以下の説明は、図１３のＯＡＤＭおよび図１４のＷＳＸＣに基づいた実施形態を説明し、ＯＡＤＭまたはＷＳＸＣの他のフォームが用いられ得る。ＯＡＤＭおよびＷＳＸＣの対応するエレメントは、同じ参照符号を用いて示される。
【００９３】
図１６は、図１３のＯＡＤＭに基づいたドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１６０を模式的に示す。このドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１６０は、入力ポート１３２および出力ポート１３３、ならびにドロップポート１３５および付加ポート１３７を有する。ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１６０は、同じ入力ポートおよび出力ポートを有するが、ＯＡＤＭのドロップポート１３５と付加ポート１３７との間に設けられたエレメントもさらに有し、１３５’および１３７’と示され、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭの機能ドロップポートおよび機能付加ポートである他のポートを提供する。
【００９４】
さらなるエレメントは、選択の光増幅器１６２、入力ポートならびに第一および第二の出力ポートを有する５０％のタップ結合器（または他のスプリッタ）１６５、ならびに第一および第二の入力ポートならびに出力ポートを有する選択の結合器またはコンバイナー１６７を含む。光増幅器は、ドロップポート１３５から光を受け取り、必要に応じて、増幅された光はタップ結合器１６５において分割される。タップ結合器の第二の出力ポートからの光は、落とされた波長を構成し、ここで、第二の出力ポートは機能ドロップポート１３５’を規定する。したがって、この出力光は、図１３のドロップポート１３５からの光に対応する。タップ結合器の第一の出力ポートからの出力と同じこれらの波長は、「リピート波長」と呼ばれ、光結合器１６７の第一の入力ポートに伝播される。
【００９５】
「付加波長」と呼ばれるネットワークトラフィックに付加される波長は、光結合器１６７の第二の入力ポートに伝播され、このポートは機能付加ポート１３７’を規定する。これらの波長はリピート波長と組み合わされて、ＯＡＤＭ構築ブロックの付加ポート１３７に伝播される。次いで、スルー波長、リピート波長および付加波長は、出力ポート１３３から出力される。
【００９６】
図１７は、図１４のＷＳＸＣに基づいたドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１７０を模式的に示す。このドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１７０は、第一の入力ポート１４２および第二の入力ポート１４２’ならびに第一の出力ポート１４３および第二の出力ポート１４３’を有する。第一の入力ポート１４２および第一の出力ポート１４３はドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１６０’の入力ポートおよび出力ポートとして機能するが、他のエレメントが第二の出力ポート１４３’と第二の入力ポート１４２’との間に設けられる。他のエレメントは、１７２および１７５と示され、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭの機能ドロップポートおよび機能付加ポートである他のポートを提供する。
【００９７】
設けられたエレメントは、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ１６０の場合と同じであり、対応した参照符号が用いられる。上述のように、光増幅器１６２は、第二の出力ポート１４３’から光を受け取り、必要に応じて、増幅した光がタップ結合器１６５において分割される。タップ結合器の第二の出力ポートからの光は、落とされた波長を構成し、ここで、第二の出力ポートは機能ドロップポート１７２を規定する。したがって、この出力光は、図１３のドロップポート１３５からの光に対応する。リピート波長は、光結合器１６７の第一の入力ポートに伝播され、光結合器１６７の第二の入力ポートに伝播された付加波長と組み合わされ、この第二の入力ポートは機能付加ポート１７５を規定する。これらの波長はリピート波長と組み合わされて、ＷＳＸＣ構築ブロックの入力ポート１４２’に伝播される。次いで、スルー波長、リピート波長および付加波長は、第一の出力ポート１４３から出力される。
【００９８】
（結論）
上述の説明は、本発明の特定の実施形態の完全な説明であるが、種々の改変、代替の構成および均等物が用いられ得る。例えば、動的に構成可能なルーティングエレメント（逆反射体など）を移動可能なエレメントを含むように記載したが、切替は電子光学コンポーネントを用いることによって達成してもよい。例えば、電子光学のファブリ−ペロの反射器が用いられ得る。
【００９９】
したがって、上述の説明は、特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲を限定するものとして理解されるべきではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の数Ｎのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該Ｎ個のスペクトルバンドのサブセットを第２の数Ｍの出力ポートのそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートから放射される光を第１の横方向の次元においてコリメートする第１の円筒型レンズと、
該光を第２の横方向の次元においてコリメートする第２の円筒型レンズであって、該第２の横方向の次元は該第１の横方向の次元に対して直角である、第２の円筒型レンズと、
該光を該第１の横方向の次元において特定の方向に分散させる透過型分散エレメントと、
該光を該第１の横方向の次元に焦点を合わせる第３の円筒型レンズと、
該第３の円筒型レンズの焦点面における複数のＮ個の傾斜可能な鏡であって、それぞれが各スペクトルバンドを遮断し、該スペクトルバンドを該第３の円筒型レンズに再度方向付ける、傾斜可能な鏡と、
複数のアクチュエータであって、それぞれが各鏡に結合され、これにより該各スペクトルバンドの光経路の傾斜が選択的に実行される、アクチュエータと
を備え、
各スペクトルバンドは、該第３の円筒型レンズによって該第１の横方向の次元においてコリメートされ、該格子によって該第１の横方向の次元に該特定の方向と反対方向に分散され、該第２の円筒型レンズによって該第２の横方向の次元に焦点が合わされ、該第１の円筒型レンズによって該第１の横方向の次元に焦点が合わされ、その結果、各スペクトルバンドは、該各傾斜可能な鏡によって決定された各位置において該第１の横方向の次元および該第２の横方向の次元の両方に焦点が合わされる状態になる、波長ルータ。
【請求項２】
前記復帰経路からの光を受け取るように配置された一列の出力ファイバをさらに備え、該出力ファイバの位置は、前記第２の円筒型レンズを通じてフーリエ関係にある前記複数の傾斜可能な鏡の傾斜に対応する、請求項１に記載の波長ルータ。
【請求項３】
前記鏡は超微細電子機器システム（ＭＥＭＳ）エレメントから構成される、請求項１に記載の波長ルータ。
【請求項４】
第１の取付け面および第２の取付け面を有する支持エレメントであって、該第１の取付け面および該第２の取付け面の間の角度は、およそ９０°を規定する、支持エレメントと、
各第１の基板および第２の基板上に配置され、該支持エレメントの第１の取付け面および第２の取付け面上に取り付けられる第１のＭＥＭＳ超小型鏡アレイおよび第２のＭＥＭＳ超小型鏡アレイと、
該第２のアレイ中の複数のＭ個の超小型鏡と関連付けられた該第１のアレイ中の所与の超小型鏡と、
該第１のアレイ中の各所与の超小型鏡に結合されて、該所与の超小型鏡のＭ個の別個の配向を提供するアクチュエータであって、各配向は、光を入射方向に沿って該第２のアレイ中の異なる超小型鏡に方向付ける、アクチュエータと
を備え、
該第２のアレイ中の複数のＭ個の超小型鏡は、該所与の鏡が該第２のアレイ中の該超小型鏡に光を方向付けるような配向にあると、該第１のアレイ中の所与の鏡の配向に対して実質的に９０°となるような各配向を有する、構成可能な逆反射体アレイ。
【請求項５】
前記支持エレメントは、相互に向かい合う支持面を有するＶ字型ブロックであり、
前記第１のアレイおよび前記第２のアレイは、該アレイ中の超小型鏡と前記第１の取付け面および前記第２の取付け面との間に配置された前記第１の基板および前記第２の基板と共に取り付けられる、請求項４に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
【請求項６】
前記支持エレメントは、相互に外側に向いた支持面を有するプリズムであり、
前記第１のアレイおよび前記第２のアレイは、前記第１の基板および前記第２の基板と前記第１の取付け面および前記第２の取付け面との間に配置されたアレイ中の超小型鏡と共に取り付けられる、請求項４に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
【請求項７】
前記超小型鏡は±１０°のオーダーの偏向に限定される、請求項４に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
【請求項８】
相互に特定の角度で固定され、交差軸を規定する第１の平面鏡および第２の平面鏡と、
該交差軸に平行な回転軸を中心にした回転のために取り付けられる第３の平面鏡と、
該第３の平面鏡に結合され、該回転軸を中心にした第１の角度位置および第２の角度位置を提供するように構成されたアクチュエータであって、該第１の角度位置は、該第１の平面鏡と該第３の平面鏡との間の角度がおよそ９０°になるように規定し、該第２の角度位置は、該第２の平面鏡と該第３の平面鏡との間の角度がおよそ９０°になるように規定する、アクチュエータと
を備える、動的に構成可能な逆反射体。
【請求項９】
一列の屋根型プリズムを作製する方法であって、
細長いプリズムエレメントを提供する工程と、
所望のレベルの平面度を有する面を有する一対の細長いストップエレメントを提供する工程と、
所望のレベルの平面度になるまで該細長いプリズムエレメントの表面を光学的に研磨する工程と、
該光学的に研磨された細長いプリズムエレメントに、該アレイを構成する複数の屋根型プリズムを提供する一連の操作を行う工程と、
各位置決めエレメントを該屋根型プリズムのアレイに提供して、該一対の細長いストップエレメント間で移動させる工程と
を包含する、方法。
【請求項１０】
前記細長いプリズムエレメントは単一の構成要素であり、
該一連の操作は、前記細長いプリズムエレメントを個々のプリズムに物理的に切断する工程を包含する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記細長いプリズムエレメントは、個々のプリズムが結合された構成要素であり、
前記一連の操作は、該個々のプリズム間で該結合を分解する工程を包含する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
それぞれが入力ポートと呼ばれるポートと、出力ポートと呼ばれる複数のさらなるポートとを有し、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを少なくとも備える第１の波長ルータおよび第２の波長ルータであって、それぞれ、複数のスペクトルバンドを有する光を該波長ルータの入力ポートにおいて受け取り、該スペクトルバンドの選択されたサブセットを該波長ルータの各出力ポートに方向付けるように構成される第１の波長ルータおよび第２の波長ルータを備え、
該第１の波長ルータおよび該第２の波長ルータは、該第２の波長ルータの出力ポートの対応する第１のサブセットと光通信状態にある該第１の波長ルータの出力ポートの第１のサブセットと反対方向に接続され、該波長ルータの出力ポートの第１のサブセットはそれぞれ、該波長ルータの複数の出力ポートよりも小さいため、該波長ルータはそれぞれ、出力ポートの第２のサブセットを有し、
これにより、
該第１の波長ルータの入力ポートは、ＯＡＤＭのための入力ポートとして機能し、
該第２の波長ルータの入力ポートは、該ＯＡＤＭのための出力ポートとして機能し、
該第１の波長ルータの出力ポートの第２のサブセットは、該ＯＡＤＭのためのドロップポート機能を提供し、
該第２の波長ルータの出力ポートの第２のサブセットは、該ＯＡＤＭのためのアドポート機能を提供する、光学アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）。
【請求項１３】
各波長ルータは、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートのみを有し、該第１の出力ポートおよび該第２の出力ポートは、該波長ルータの出力ポートの第１のサブセットおよび第２のサブセットを規定する、請求項１２に記載のＯＡＤＭ。
【請求項１４】
請求項１２に記載のＯＡＤＭと、
入力ポートならびに第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを有する分割エレメントと、
第１の入力ポートおよび第２の入力ポートならびに出力ポートを有する連結（ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）エレメントと、
前記ＯＡＤＭのドロップポートと該分割エレメントの入力ポートとの間と、該分割エレメントの第１の出力ポートと該連結エレメントの第１の入力ポートとの間と、該連結エレメントの出力ポートと該ＯＡＤＭのアドポートとの間に光通信を提供する一連の光路と
を備える、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
【請求項１５】
前記ＯＡＤＭのドロップポートと前記分割エレメントの入力ポートとの間の光路に配置された光学増幅器をさらに備える、請求項１４に記載のドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
【請求項１６】
第１の波長ルータ、第２の波長ルータ、第３の波長ルータおよび第４の波長ルータを備える波長選択性交差接続部（ＷＳＸＣ）であって、
該第１の波長ルータ、該第２の波長ルータ、該第３の波長ルータおよび該第４の波長ルータはそれぞれ、入力ポートと呼ばれるポートと、出力ポートと呼ばれる複数のさらなるポートとを有し、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを少なくとも含み、各波長ルータは、複数のスペクトルバンドを有する光を該波長ルータの入力ポートにおいて受け取り、該スペクトルバンドの選択されたサブセットを該波長ルータの出力ポートの各々に方向付けるように構成され、
該第１の波長ルータおよび該第２の波長ルータは、該第２の波長ルータの第１の出力ポートと光通信状態にある該第１の波長ルータの第１の出力ポートと反対方向に接続され、
該第３の波長ルータおよび該第４の波長ルータは、該第４の波長ルータの第１の出力ポートと光通信状態にある該第３の波長ルータの第１の出力ポートと反対方向に接続され、
該第１の波長ルータの第２の出力ポートは、該第４の波長ルータの第２の出力ポートと光通信状態にあり、
該第３の波長ルータの第２の出力ポートは、該第２の波長ルータの第２の出力ポートと光通信状態にあり、
これにより、
該第１の波長ルータの入力ポートおよび該第２の波長ルータの入力ポートは、該ＷＳＸＣのための第１の入力ポートおよび第２の入力ポートとして機能し、
該第３の波長ルータの入力ポートおよび該第４の波長ルータの入力ポートは、該ＷＳＸＣのための第１の出力ポートおよび第２の出力ポートとして機能し、
該第１の波長ルータの第１の出力ポートと該第２の波長ルータの第１の出力ポートとの間の光通信と、該第３の波長ルータの第１の出力ポートと該第４の波長ルータの第１の出力ポートとの間の光通信は、該ＷＳＸＣのための通過経路を提供し、
該第１の波長ルータの第２の出力ポートと該第４の波長ルータの第２の出力ポートとの間の光通信と、該第３の波長ルータの第２の出力ポートと該第２の波長ルータの第２の出力ポートとの間の光通信とは、該ＷＳＸＣのための交換経路を提供する、ＷＳＸＣ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のＷＳＸＣと、
入力ポートならびに第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを有する分割エレメントと、
第１の入力ポートおよび第２の入力ポートならびに出力ポートを有する連結エレメントと、
該ＷＳＸＣの第２の出力ポートと該分割エレメントの入力ポートとの間と、該分割エレメントの第１の出力ポートと該連結エレメントの第１の入力ポートと、該連結エレメントの出力ポートと該ＷＳＸＣの第２の入力ポートとの間に光通信を提供する一連の光路と
を備える、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
【請求項１８】
前記ＷＳＸＣの第２の出力ポートと前記分割エレメントの入力ポートとの間の光路中に配置された光学増幅器をさらに備える、請求項１７に記載のドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
【請求項１】
第１の数Ｎのスペクトルバンドを有する光を入力ポートにおいて受け取り、該Ｎ個のスペクトルバンドのサブセットを第２の数Ｍの出力ポートのそれぞれに方向付ける波長ルータであって、
該入力ポートから放射される光を第１の横方向の次元においてコリメートする第１の円筒型レンズと、
該光を第２の横方向の次元においてコリメートする第２の円筒型レンズであって、該第２の横方向の次元は該第１の横方向の次元に対して直角である、第２の円筒型レンズと、
該光を該第１の横方向の次元において特定の方向に分散させる透過型分散エレメントと、
該光を該第１の横方向の次元に焦点を合わせる第３の円筒型レンズと、
該第３の円筒型レンズの焦点面における複数のＮ個の傾斜可能な鏡であって、それぞれが各スペクトルバンドを遮断し、該スペクトルバンドを該第３の円筒型レンズに再度方向付ける、傾斜可能な鏡と、
複数のアクチュエータであって、それぞれが各鏡に結合され、これにより該各スペクトルバンドの光経路の傾斜が選択的に実行される、アクチュエータと
を備え、
各スペクトルバンドは、該第３の円筒型レンズによって該第１の横方向の次元においてコリメートされ、該格子によって該第１の横方向の次元に該特定の方向と反対方向に分散され、該第２の円筒型レンズによって該第２の横方向の次元に焦点が合わされ、該第１の円筒型レンズによって該第１の横方向の次元に焦点が合わされ、その結果、各スペクトルバンドは、該各傾斜可能な鏡によって決定された各位置において該第１の横方向の次元および該第２の横方向の次元の両方に焦点が合わされる状態になる、波長ルータ。
【請求項２】
前記復帰経路からの光を受け取るように配置された一列の出力ファイバをさらに備え、該出力ファイバの位置は、前記第２の円筒型レンズを通じてフーリエ関係にある前記複数の傾斜可能な鏡の傾斜に対応する、請求項１に記載の波長ルータ。
【請求項３】
前記鏡は超微細電子機器システム（ＭＥＭＳ）エレメントから構成される、請求項１に記載の波長ルータ。
【請求項４】
第１の取付け面および第２の取付け面を有する支持エレメントであって、該第１の取付け面および該第２の取付け面の間の角度は、およそ９０°を規定する、支持エレメントと、
各第１の基板および第２の基板上に配置され、該支持エレメントの第１の取付け面および第２の取付け面上に取り付けられる第１のＭＥＭＳ超小型鏡アレイおよび第２のＭＥＭＳ超小型鏡アレイと、
該第２のアレイ中の複数のＭ個の超小型鏡と関連付けられた該第１のアレイ中の所与の超小型鏡と、
該第１のアレイ中の各所与の超小型鏡に結合されて、該所与の超小型鏡のＭ個の別個の配向を提供するアクチュエータであって、各配向は、光を入射方向に沿って該第２のアレイ中の異なる超小型鏡に方向付ける、アクチュエータと
を備え、
該第２のアレイ中の複数のＭ個の超小型鏡は、該所与の鏡が該第２のアレイ中の該超小型鏡に光を方向付けるような配向にあると、該第１のアレイ中の所与の鏡の配向に対して実質的に９０°となるような各配向を有する、構成可能な逆反射体アレイ。
【請求項５】
前記支持エレメントは、相互に向かい合う支持面を有するＶ字型ブロックであり、
前記第１のアレイおよび前記第２のアレイは、該アレイ中の超小型鏡と前記第１の取付け面および前記第２の取付け面との間に配置された前記第１の基板および前記第２の基板と共に取り付けられる、請求項４に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
【請求項６】
前記支持エレメントは、相互に外側に向いた支持面を有するプリズムであり、
前記第１のアレイおよび前記第２のアレイは、前記第１の基板および前記第２の基板と前記第１の取付け面および前記第２の取付け面との間に配置されたアレイ中の超小型鏡と共に取り付けられる、請求項４に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
【請求項７】
前記超小型鏡は±１０°のオーダーの偏向に限定される、請求項４に記載の構成可能な逆反射体アレイ。
【請求項８】
相互に特定の角度で固定され、交差軸を規定する第１の平面鏡および第２の平面鏡と、
該交差軸に平行な回転軸を中心にした回転のために取り付けられる第３の平面鏡と、
該第３の平面鏡に結合され、該回転軸を中心にした第１の角度位置および第２の角度位置を提供するように構成されたアクチュエータであって、該第１の角度位置は、該第１の平面鏡と該第３の平面鏡との間の角度がおよそ９０°になるように規定し、該第２の角度位置は、該第２の平面鏡と該第３の平面鏡との間の角度がおよそ９０°になるように規定する、アクチュエータと
を備える、動的に構成可能な逆反射体。
【請求項９】
一列の屋根型プリズムを作製する方法であって、
細長いプリズムエレメントを提供する工程と、
所望のレベルの平面度を有する面を有する一対の細長いストップエレメントを提供する工程と、
所望のレベルの平面度になるまで該細長いプリズムエレメントの表面を光学的に研磨する工程と、
該光学的に研磨された細長いプリズムエレメントに、該アレイを構成する複数の屋根型プリズムを提供する一連の操作を行う工程と、
各位置決めエレメントを該屋根型プリズムのアレイに提供して、該一対の細長いストップエレメント間で移動させる工程と
を包含する、方法。
【請求項１０】
前記細長いプリズムエレメントは単一の構成要素であり、
該一連の操作は、前記細長いプリズムエレメントを個々のプリズムに物理的に切断する工程を包含する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記細長いプリズムエレメントは、個々のプリズムが結合された構成要素であり、
前記一連の操作は、該個々のプリズム間で該結合を分解する工程を包含する、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
それぞれが入力ポートと呼ばれるポートと、出力ポートと呼ばれる複数のさらなるポートとを有し、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを少なくとも備える第１の波長ルータおよび第２の波長ルータであって、それぞれ、複数のスペクトルバンドを有する光を該波長ルータの入力ポートにおいて受け取り、該スペクトルバンドの選択されたサブセットを該波長ルータの各出力ポートに方向付けるように構成される第１の波長ルータおよび第２の波長ルータを備え、
該第１の波長ルータおよび該第２の波長ルータは、該第２の波長ルータの出力ポートの対応する第１のサブセットと光通信状態にある該第１の波長ルータの出力ポートの第１のサブセットと反対方向に接続され、該波長ルータの出力ポートの第１のサブセットはそれぞれ、該波長ルータの複数の出力ポートよりも小さいため、該波長ルータはそれぞれ、出力ポートの第２のサブセットを有し、
これにより、
該第１の波長ルータの入力ポートは、ＯＡＤＭのための入力ポートとして機能し、
該第２の波長ルータの入力ポートは、該ＯＡＤＭのための出力ポートとして機能し、
該第１の波長ルータの出力ポートの第２のサブセットは、該ＯＡＤＭのためのドロップポート機能を提供し、
該第２の波長ルータの出力ポートの第２のサブセットは、該ＯＡＤＭのためのアドポート機能を提供する、光学アド−ドロップマルチプレクサ（ＯＡＤＭ）。
【請求項１３】
各波長ルータは、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートのみを有し、該第１の出力ポートおよび該第２の出力ポートは、該波長ルータの出力ポートの第１のサブセットおよび第２のサブセットを規定する、請求項１２に記載のＯＡＤＭ。
【請求項１４】
請求項１２に記載のＯＡＤＭと、
入力ポートならびに第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを有する分割エレメントと、
第１の入力ポートおよび第２の入力ポートならびに出力ポートを有する連結（ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ）エレメントと、
前記ＯＡＤＭのドロップポートと該分割エレメントの入力ポートとの間と、該分割エレメントの第１の出力ポートと該連結エレメントの第１の入力ポートとの間と、該連結エレメントの出力ポートと該ＯＡＤＭのアドポートとの間に光通信を提供する一連の光路と
を備える、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
【請求項１５】
前記ＯＡＤＭのドロップポートと前記分割エレメントの入力ポートとの間の光路に配置された光学増幅器をさらに備える、請求項１４に記載のドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
【請求項１６】
第１の波長ルータ、第２の波長ルータ、第３の波長ルータおよび第４の波長ルータを備える波長選択性交差接続部（ＷＳＸＣ）であって、
該第１の波長ルータ、該第２の波長ルータ、該第３の波長ルータおよび該第４の波長ルータはそれぞれ、入力ポートと呼ばれるポートと、出力ポートと呼ばれる複数のさらなるポートとを有し、第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを少なくとも含み、各波長ルータは、複数のスペクトルバンドを有する光を該波長ルータの入力ポートにおいて受け取り、該スペクトルバンドの選択されたサブセットを該波長ルータの出力ポートの各々に方向付けるように構成され、
該第１の波長ルータおよび該第２の波長ルータは、該第２の波長ルータの第１の出力ポートと光通信状態にある該第１の波長ルータの第１の出力ポートと反対方向に接続され、
該第３の波長ルータおよび該第４の波長ルータは、該第４の波長ルータの第１の出力ポートと光通信状態にある該第３の波長ルータの第１の出力ポートと反対方向に接続され、
該第１の波長ルータの第２の出力ポートは、該第４の波長ルータの第２の出力ポートと光通信状態にあり、
該第３の波長ルータの第２の出力ポートは、該第２の波長ルータの第２の出力ポートと光通信状態にあり、
これにより、
該第１の波長ルータの入力ポートおよび該第２の波長ルータの入力ポートは、該ＷＳＸＣのための第１の入力ポートおよび第２の入力ポートとして機能し、
該第３の波長ルータの入力ポートおよび該第４の波長ルータの入力ポートは、該ＷＳＸＣのための第１の出力ポートおよび第２の出力ポートとして機能し、
該第１の波長ルータの第１の出力ポートと該第２の波長ルータの第１の出力ポートとの間の光通信と、該第３の波長ルータの第１の出力ポートと該第４の波長ルータの第１の出力ポートとの間の光通信は、該ＷＳＸＣのための通過経路を提供し、
該第１の波長ルータの第２の出力ポートと該第４の波長ルータの第２の出力ポートとの間の光通信と、該第３の波長ルータの第２の出力ポートと該第２の波長ルータの第２の出力ポートとの間の光通信とは、該ＷＳＸＣのための交換経路を提供する、ＷＳＸＣ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のＷＳＸＣと、
入力ポートならびに第１の出力ポートおよび第２の出力ポートを有する分割エレメントと、
第１の入力ポートおよび第２の入力ポートならびに出力ポートを有する連結エレメントと、
該ＷＳＸＣの第２の出力ポートと該分割エレメントの入力ポートとの間と、該分割エレメントの第１の出力ポートと該連結エレメントの第１の入力ポートと、該連結エレメントの出力ポートと該ＷＳＸＣの第２の入力ポートとの間に光通信を提供する一連の光路と
を備える、ドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
【請求項１８】
前記ＷＳＸＣの第２の出力ポートと前記分割エレメントの入力ポートとの間の光路中に配置された光学増幅器をさらに備える、請求項１７に記載のドロップ−アンド−リピートＯＡＤＭ。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１２Ｃ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−２５６９２９（Ｐ２０１０−２５６９２９Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５２４８６（Ｐ２０１０−１５２４８６）
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【分割の表示】特願２００１−５３８８５４（Ｐ２００１−５３８８５４）の分割
【原出願日】平成１２年１１月１４日（２０００．１１．１４）
【出願人】（５９７１５４９２２）アルテラ コーポレイション (163)
【氏名又は名称原語表記】Ａｌｔｅｒａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２日（２０１０．７．２）
【分割の表示】特願２００１−５３８８５４（Ｐ２００１−５３８８５４）の分割
【原出願日】平成１２年１１月１４日（２０００．１１．１４）
【出願人】（５９７１５４９２２）アルテラ コーポレイション (163)
【氏名又は名称原語表記】Ａｌｔｅｒａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ
【Ｆターム（参考）】
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