特表2023-501332再構成可能なデバイスを備える光学システムおよび光学システム制御方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-18
(54)【発明の名称】再構成可能なデバイスを備える光学システムおよび光学システム制御方法
(51)【国際特許分類】
H04B 10/291 20130101AFI20230111BHJP
G02F 1/31 20060101ALN20230111BHJP
H04J 14/02 20060101ALN20230111BHJP
【ＦＩ】
H04B10/291
G02F1/31
H04J14/02
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022525947
(86)(22)【出願日】2020-11-04
(85)【翻訳文提出日】2022-06-30
(86)【国際出願番号】 IB2020060372
(87)【国際公開番号】W WO2021090205
(87)【国際公開日】2021-05-14
(31)【優先権主張番号】102019000020554
(32)【優先日】2019-11-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】IT
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】501193001
【氏名又は名称】ポリテクニコ ディ ミラノ
【氏名又は名称原語表記】ＰＯＬＩＴＥＣＮＩＣＯ ＤＩ ＭＩＬＡＮＯ
【住所又は居所原語表記】Ｐｉａｚｚａ Ｌｅｏｎａｒｄｏ ｄａ Ｖｉｎｃｉ，３２２０１３３ ＭＩＬＡＮＯ－Ｉｔａｌｙ
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】モリケッティ、フランチェスコ
(72)【発明者】
【氏名】メローニ、アンドレア イヴァーノ
(72)【発明者】
【氏名】オリヴェイラ モライス デ アギアール ダグラス
【テーマコード（参考）】
2K102
5K102
【Ｆターム（参考）】
2K102AA05
2K102AA21
2K102AA28
2K102BA14
2K102BA16
2K102BB01
2K102BB04
2K102BC01
2K102BC04
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5K102PH50
5K102RB01
5K102RD28
(57)【要約】
光学システム（１００）が説明され、光学システムは、多重化波長分割を有する再構成可能な光学デバイス（１０３）であって、複数のアクチュエータ（Ａ１～ＡＮ）を備え、光チャネル（Ｍ）の数および光チャネルの数より少ない自由度（Ｎ）の数を関連付けている、再構成可能な光学デバイス（１０３）と、光チャネルに関連する複数の波長を含む波長帯域を有する光学刺激信号（Ｓｉｎ）を提供するために前記再構成可能な光学デバイス（１０３）に接続された光刺激源（１０６）と、前記再構成可能な光学デバイス（１０３）から光学刺激信号（Ｓｉｎ）に対応する光監視用信号（Ｓｏｕｔ）を受信し、前記帯域に含まれる相対波長で評価された光監視用信号（Ｓｏｕｔ）の強度をそれぞれ表す強度の電気信号のグループ（ＳＥＬ１～ＳＥＬＫ）を提供するように構成された光電変換デバイス（２００）とを含む。システムはまた、電気信号の前記グループ（ＳＥＬ１～ＳＥＬＫ）および制御則に従って複数のアクチュエータ（Ａ１～ＡＮ）を制御するように構成された制御デバイス（１１０）を含む。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学システム（１００；４００）であって、複数のアクチュエータ（Ａ１～ＡＮ）を備え、光チャネルＭの関連する数Ｍと、前記アクチュエータ（Ａ１～ＡＮ）の数および光チャネルの前記数Ｍ未満によって定義された自由度の数Ｎとを有する再構成可能な波長分割多重型光学デバイス（１０３）と、
前記光チャネルに関連する複数の波長を含む波長帯域を有する刺激光信号（Ｓｉｎ）を提供するために前記再構成可能な光学デバイス（１０３）に接続された刺激光源（１０６）と、
前記刺激光信号（Ｓｉｎ）に応答して生成された光監視用信号（Ｓｏｕｔ）を前記再構成可能な光学デバイス（１０３）から受信し、前記帯域内に含まれるそれぞれの波長で評価された前記監視用光信号（Ｓｏｕｔ）の強度をそれぞれが表す、強度電気信号のグループ（ＳＥＬ１～ＳＥＬＫ）を提供するように構成された光電変換デバイス（２００）と、
電気信号の前記グループ（ＳＥＬ１～ＳＥＬＫ）の関数として、かつ制御則に従って、前記複数のアクチュエータ（Ａ１～ＡＮ）を制御するように構成された制御デバイス（１１０）であって、強度電気信号の前記グループ（ＳＥＬ１～ＳＥＬＫ）は、自由度Ｎの前記数に基づいて選択され、第１の最小値Ｋ１ｍｉｎ＝Ｎ－２０％Ｎと第１の最大値Ｋ１ｍａｘ＝Ｎ＋１００％Ｎとの間に含まれるカーディナリティＫを有する、制御デバイス（１１０）と
を備える、光学システム（１００；４００）。
【請求項2】
前記カーディナリティＫが、第２の最小値Ｋ２ｍｉｎ＝Ｎ－５％Ｎと第２の最大値Ｋ２ｍａｘ＝Ｎ＋５０％Ｎとの間に含まれ、または
前記カーディナリティＫが、前記第２の最小値Ｋ２ｍｉｎと第３の最大値Ｋ３ｍａｘ＝Ｎ＋２０％Ｎとの間に含まれる、
請求項１に記載のシステム（１００；４００）。
【請求項3】
前記カーディナリティＫが、自由度Ｎの数に等しい、請求項１に記載のシステム（１００、４００）。
【請求項4】
前記制御デバイス（１１０）が、強度電気信号の前記グループ（ＳＥＬ１～ＳＥＬＫ）および刺激光信号（Ｓｉｎ）によって、前記再構成可能な光学デバイス（１０３）の有効伝達関数を評価し、
前記再構成可能な光学デバイス（１０３）の有効伝達関数を所望の伝達関数と比較し、
前記再構成可能なデバイス（１０３）に前記所望の伝達関数を持たせるための前記複数のアクチュエータ（Ａ１～ＡＮ）の複数の制御信号（Ｓ１～ＳＮ）を生成する
ように構成される、請求項１に記載のシステム（１００、４００）。
【請求項5】
前記制御デバイス（１１０）が、前記有効伝達関数および所望の伝達関数に適用される以下の方法：平均二乗誤差の最小化、非線形最適化、遺伝的アルゴリズム、粒子群最適化、機械学習、ニューラルネットワークの方法の１つを使用して前記複数の制御信号（Ｓ１～ＳＮ）を定義するように構成される、請求項４に記載のシステム（１００；４００）。
【請求項6】
前記再構成可能なデバイス（１０３）が、入力光信号（Ｉ）のための動作可能入力（１０１；４０３）と、
前記入力光信号（Ｉ）に対応する出力光信号（Ｏ）のための動作可能出力（１０２；４０２）と、
前記刺激信号（Ｓｉｎ）を受信するための刺激入力（１１１；４０８）と、
前記監視用光信号（Ｓｏｕｔ）を前記光電変換デバイス（２００）に提供するための監視出力（１１２；４０５）と
を備える、請求項１に記載のシステム（１００；４００）。
【請求項7】
前記光電変換デバイス（２００）が、複数の出力光ポート（１０９）を備え、前記監視用光信号（Ｓｏｕｔ）を受信し、前記監視用光信号（Ｓｏｕｔ）の前記部分にそれぞれ対応する複数のサンプリングされた光信号（ＳＳ１～ＳＳＫ）を前記複数の出力光ポート（１０９）に送達するように構成されたスペクトルスライサ（１０５）と、；
前記複数のサンプリングされた光信号（ＳＳ１～ＳＳＫ）を受信するための前記複数の出力光ポート（１０９）に接続され、前記複数の強度電気信号（ＳＥＬ１～ＳＥＬＫ）を前記制御デバイス（１１０）に送信するように構成された複数の電気端子（１０８）を備える光電変換器（１０４）と
を備える、請求項１に記載のシステム（１００；４００）。
【請求項8】
前記光電変換デバイス（２００）が、前記監視用光信号（Ｓｏｕｔ）を受信し、前記監視用光信号（Ｓｏｕｔ）の前記部分にそれぞれ対応する前記複数のサンプリングされた光信号（ＳＳ１～ＳＳＫ）をシリアル送信によって出力光ポート（１０９）に送達するように構成された波長可変フィルタ（２０５）と、
前記複数のサンプリングされた光信号（ＳＳ１～ＳＳＫ）を受信するために前記出力光ポート（１０９）に接続され、シリアル伝送によって前記複数の強度電気信号（ＳＥＬ１～ＳＥＬＫ）を前記制御デバイス（１１０）に送信するように構成された電気端子（１０８）を備える光学検出器（２０４）と
を備える、請求項１に記載のシステム（１００；４００）。
【請求項9】
前記再構成可能なデバイス（１０３）が、入力光信号（Ｉ）のための動作可能入力（１０１）と出力光信号（Ｏ）のための動作可能出力（１０２）とを備える２つのポートデバイスであり、前記システムは、第１の光サーキュレータ（４０１）であって、外部から前記入力光信号（Ｉ）を受信するための第１の光ポート（４０３）と、前記再構成可能なデバイス（１０３）に前記入力光信号（Ｉ）を送達し、前記再構成可能なデバイス（１０３）から前記監視用光信号（Ｓｏｕｔ）を受信するための、前記動作可能入力（１０１）に接続された第２の光ポート（４０４）と、前記監視用光信号（Ｓｏｕｔ）を前記光電変換デバイス（２００）に送達するための第３の光ポート（４０５）とを有する、第１の光サーキュレータ（４０１）と、
第２の光サーキュレータ（４０２）であって、前記動作可能出力（１０２）に接続されたそれぞれの第１の光ポート（４０６）と、前記出力光信号（Ｏ）を外部に提供するためのそれぞれの第２の光ポート（４０７）と、前記刺激光信号（Ｓｉｎ）を受信し、前記刺激光信号を、前記動作可能出力（１０２）によって前記再構成可能な光学デバイス（１０３）に送信するためのそれぞれの第３の光ポート（４０８）とを有する、第２の光サーキュレータ（４０２）と
を備える、請求項１に記載のシステム（４００）。
【請求項10】
前記再構成可能なデバイス（１０３）が、光フィルタ、等化フィルタ、分散補償フィルタ、ＦＩＲフィルタ、ＩＩＲフィルタ、格子フィルタ、二分木フィルタの群に属するデバイスである、請求項１に記載のシステム（１００、４００）。
【請求項11】
前記再構成可能なデバイス（１０３）が、二分木干渉計、格子干渉計、ＡＷＧ（アレイ導波路グレーティング）、電力分配器、マルチモード干渉計、方向性結合器、ｙ分岐の光学構成要素（Ｇｉ）のうちの少なくとも１つを備える、請求項１０に記載のシステム（１００、４００）。
【請求項12】
前記複数のアクチュエータ（Ａ１～ＡＮ）が、熱光学アクチュエータ、電気光学アクチュエータ、圧電アクチュエータ、電気吸収アクチュエータ、電気機械アクチュエータ、電気化学アクチュエータ、線形光学効果に基づく完全光学アクチュエータ、非線形光学効果に基づく完全光学アクチュエータのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の光学システム（１００、４００）。
【請求項13】
少なくとも前記再構成可能なデバイス（１０３）および光電変換デバイス（２００）が、集積光学技術によって作製される、請求項１に記載の光学システム（１００、４００）。
【請求項14】
前記再構成可能なデバイスが、前記複数のアクチュエータ（Ａ１～ＡＮ）によって調整可能な複数の光学素子（Ｇｉ）を備え、各光学素子は、波長多重化技術に従って動作するように構成される、請求項１に記載の光学システム（１００、４００）。
【請求項15】
前記刺激光源（１０６）が、スーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）、ファイバ増幅器のＡＳＥノイズ、半導体光増幅器のＡＳＥノイズ、「スーパーコンティニュウムレーザ」タイプの光源、レーザアレイ、分布帰還型レーザＤＦＢ、ファイバコーム発生器、光チップ上の集積コーム発生器を含む群において選択される、請求項１に記載の光学システム（１００、４００）。
【請求項16】
光デバイスを再構成する方法であって、複数のアクチュエータ（Ａ１～ＡＮ）を備え、光チャネルの関連する数Ｍと、前記アクチュエータ（Ａ１～ＡＮ）の数によって定義される自由度Ｎの数Ｎとを有する波長分割多重型の再構成可能な光学デバイス（１０３）を提供することと、
前記光チャネルに関連付けられた複数の波長を含む波長帯域を有する刺激光信号（Ｓｉｎ）を前記再構成可能な光学デバイス（１０３）に送達することと、
前記再構成可能な光学デバイス（１０３）から、前記刺激光信号（Ｓｉｎ）に応答して生成された監視用光信号（Ｓｏｕｔ）を受信し、前記帯域に含まれるそれぞれの波長で評価された前記監視用光信号（Ｓｏｕｔ）の強度をそれぞれ表す、強度電気信号（ＳＥＬ１～ＳＥＬＫ）のグループを提供することによって光電変換を実行することと、
電気信号の前記グループ（ＳＥＬ１～ＳＥＬＫ）の関数として、かつ制御則に従って、前記複数のアクチュエータ（Ａ１～ＡＮ）を制御することと
を含み、
強度電気信号の前記グループ（ＳＥＬ１～ＳＥＬＫ）が、自由度Ｎの前記数に基づいて選択され、第１の最小値Ｋ１ｍｉｎ＝Ｎ－２０％Ｎから第１の最大値Ｋ１ｍａｘ＝Ｎ＋１００％Ｎの間に含まれるカーディナリティＫを有する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、それだけに限定されないが、再構成可能な光ネットワーク内の電気通信セクタで使用することができる再構成可能な光学デバイスを制御する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
再構成可能な光学デバイスの一例が、米国特許第６８９２０２１号明細書に記載されている。この文献は、使用される光チャネルの相対波長にそれぞれ関連付けられたマッハツェンダ調整可能光減衰器を備えている導波路グレーティングルータを有する光利得等化器フィルタを説明している。
【0003】
さらに、Ｓｃｈｉｆｆｅｒ，Ｐ．Ｍ．Ｊ．，らの文献「Ｓｍａｒｔ ｄｙｎａｍｉｃ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｅｑｕａｌｉｚｅｒ ｗｉｔｈ ｏｎ－ｃｈｉｐ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｚｅｒ」，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ １２．８（２０００）：１０１９－１０２１は、２つのＷＧＲを使用し、スペクトラムアナライザを介したフィードバック制御を使用する動的波長等化器を説明している。
【0004】
加えてＳｃｈｌｉｐｆ，Ｔ．Ｒ．，らの文献「Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ａｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｌａｙ－ｌｉｎｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｕｓｅｄ ａｓ ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ ｇａｉｎ ｅｑｕａｌｉｚｅｒ」Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｌｉｇｈｔｗａｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２１．９（２００３）：１９４４は、２ポート格子状光遅延線回路によって形成された再構成可能な利得等化器用の開ループ制御システムを説明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許第６８９２０２１号明細書
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】Ｓｃｈｉｆｆｅｒ，Ｐ．Ｍ．Ｊ．らの文献「Ｓｍａｒｔ ｄｙｎａｍｉｃ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｅｑｕａｌｉｚｅｒ ｗｉｔｈ ｏｎ－ｃｈｉｐ ｓｐｅｃｔｒｕｍ ａｎａｌｙｚｅｒ」，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ １２．８（２０００）：１０１９－１０２１
【非特許文献2】Ｓｃｈｌｉｐｆ，Ｔ．Ｒ．らの文献「Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ａｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｄｅｌａｙ－ｌｉｎｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｕｓｅｄ ａｓ ｒｅｃｏｎｆｉｇｕｒａｂｌｅ ｇａｉｎ ｅｑｕａｌｉｚｅｒ」Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｌｉｇｈｔｗａｖｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ２１．９（２００３）：１９４４
【発明の概要】
【0007】
本出願人は、既知の技術の閉ループ制御技術が、計算上および制御回路の構造関連の両方において複雑すぎることに留意している。
【0008】
本発明は、計算上特に面倒でなく、構造的な観点から複雑でない、システム自体の再構成可能なデバイスの制御技術を示す光学システムを提供するという課題に対処する。
【0009】
第１の態様によれば、本発明の目的は、請求項１に記載の光学システムおよび請求項２～１５に定義されるその好ましい実施形態である。
【0010】
本発明の別の目的は、請求項１６に記載の光学システムを制御する方法でもある。
【0011】
本発明は、限定ではなく例として、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
この説明では、類似または同一の要素または構成要素は、同じ識別記号で図に示される。
【0014】
図１は、再構成可能な光学デバイス１０３と、制御デバイス１１０（ＣＯＮＴ－ＤＥＶ）と、光源１０６（ＯＰ－ＳＲ）と、光電変換デバイス２００とを含む光学システム１００の第１の実施形態を概略的に示す。
【0015】
特に、光学システム１００は、３００ｎｍから５０００ｎｍの間、好ましくは１４８０ｎｍから１６２０ｎｍの間の波長の電磁放射線で動作するようなものである。
【0016】
例えば、光学システム１００は、光通信の分野で、特に再構成可能な光ネットワークで動作するシステムである。
【0017】
再構成可能な光学デバイス１０３（短縮して再構成可能なデバイス）は、複数のＭ個の光チャネル（少なくとも２つの光チャネル）、すなわち異なる波長のキャリアを有するＭ個の光信号でＷＤＭ（波長分割多重）技術に従って動作するようなものである。
【0018】
特に、再構成可能なデバイス１０３は、ＷＤＭで動作するように構成された少なくとも１つの調整可能な光素子Ｇｉ（例えば、光遅延線、調整可能な光カプラ、または調整可能な減衰器など）を含む。一例として、Ｍ個のチャネルを有する単一の調整可能な光素子Ｇｉ、またはＭ個のチャネルで動作する複数の調整可能な光素子Ｇｉを使用することができる。
【0019】
再構成可能なデバイス１０３はまた、複数のＮ個のアクチュエータＡ１～ＡＮを備えており、この複数のアクチュエータは、調整可能な光素子Ｇｉに関連付けられ、制御デバイス１１０によって供給される対応するＳ１～ＳＮ制御信号に従って光学特性（例えば、調整可能なデバイス１０３が作製される媒体の屈折率および／または減衰）を修正するようなものである。再構成可能なデバイス１０３は、Ｎ個の制御信号Ｓ１～ＳＮによって制御されるそのＮ個の状態変数θ１、．．．、θＮの値に応じて離散数の状態をとることができる。
【0020】
Ｎ個のＡ１～ＡＮアクチュエータは、再構成可能なデバイス１０３の自由度の数、すなわち、再構成可能なデバイス１０３自体の状態を完全に判定するために必要な独立変数の数を規定することに留意されたい。
【0021】
有利には、再構成可能なデバイス１０３の自由度Ｎの数は、再構成可能なデバイス自体が動作するチャネルＭの数よりも少ない。
【0022】
アクチュエータＡ１～ＡＮは、関連する調整可能な光素子Ｇｉの光学パラメータ（例えば、位相または振幅）の変化を誘発するようなものとすることができる。例えば、以下のデバイスをアクチュエータＡ１～ＡＮとして使用することができる：熱光学、電気光学、圧電、電気吸収性、電気機械、電気化学、または完全光学アクチュエータ（非線形光学効果に基づくか否かにかかわらず）。
【0023】
再構成可能な光ネットワークの例示的なセクタに関して、再構成可能なデバイス１０３は、例えば、光フィルタ、等化器フィルタ、分散補償器フィルタ、ＦＩＲフィルタ、ＩＩＲフィルタ、格子フィルタ、二分木フィルタとすることができる。
【0024】
例えば、再構成可能なデバイス１０３は、光プラットフォーム（または光チップ）上で集積導波路技術を使用して作製することができる。使用することができる光プラットフォームのいくつかの例は、半導体プラットフォーム（例えば、シリコン、リン化インジウム、ヒ化ガリウム）、アモルファスガラス（二酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸フッ化ケイ素、酸炭素ケイ素、炭化ケイ素）、場合によっては二次元材料（グラフェン、シリセン）と統合されたポリマーおよび結晶（ニオブ酸リチウム）、およびそれらの可能なハイブリッド統合を含む。
【0025】
図１の例によれば、再構成可能な光学デバイス１０３は、少なくとも４つの光ポートを有するデバイスである。より詳細には、再構成可能な光学デバイス１０３は、光入力ポート１０１と光出力ポート１０２とを含む。光学入力光ポート１０１は、入力信号Ｉに乗算される複数のＭ個の光入力信号を受信するように構成され、光学出力光ポート１０２は、再構成可能な光学デバイス１０３の動作の結果として、光出力信号Ｏ、特に乗算されたＭ個の光学出力信号を送信するように構成される。
【0026】
加えて、再構成可能な光学デバイス１０３は、光源１０６に接続された光学刺激ポート１１１と、光電変換デバイス２００に接続された光学監視ポート１１２とを備えている。
【0027】
入力信号Ｉ内の複数のＭ個の光入力信号は、再構成可能なデバイス１０３の動作波長範囲を特定する全帯域Δλを占有する。
【0028】
特に、線形モードの用途を参照すると、状態変数θ１、．．．、θＮによって特定される各状態において、再構成可能なデバイス１０３は、これが取り得る状態のそれぞれにおいて、時不変線形システムとして挙動する。
【0029】
光入力ポート１０１から光出力ポート１０２への入力信号Ｉの伝送は、再構成可能なデバイス１０３の周波数応答Ｈ１２，ｉ（ｆ）を介して、または等価的に波長応答Ｈ１２，ｉ（λ）によって記述することができ、ここでは下付き文字「ｉ」は、デバイス自体がとる一般的な状態を示す。
【0030】
光源１０６は、刺激ポート１１１に供給される光学Ｓｉｎ刺激信号を生成するように構成される。光源１０６は、再構成可能なデバイス１０３の動作波長Δλ範囲以上の波長範囲にわたって光放射を発するように構成される。光学監視ポート１１２は、光学刺激信号Ｓｉｎに対応する出力として光学監視用信号Ｓｏｕｔを提供するように構成される。
【0031】
集積型光学デバイスの場合、光源１０６は、再構成可能なデバイス１０３と同じ光プラットフォーム（すなわち、光チップ）上に集積することができ、またはそのプラットフォームの外部にあって光ファイバを介して再構成可能なデバイス１０３に接続することができる。
【0032】
好ましくは、光源１０６はスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）を含むが、例えば、ファイバ増幅器（例えば、エルビウムドープ繊維増幅器、ＥＤＦＡ）または半導体光学半導体増幅器（ＳＯＡ）の「増幅された自然放出」ノイズ（ＡＳＥノイズ）、「超連続レーザ」タイプの光源から、レーザアレイ（例えば、分布レーザフィードバック、ＤＦＢ）から、ファイバコーム発生器によって生成された、または光チップに集積されたコームスペクトルアレイ（コーム）などの他の広帯域光源を使用することができる。
【0033】
光電変換デバイス２００は、監視用光信号Ｓｏｕｔを受信し、相対波長で評価された監視用信号Ｓｏｕｔの強度をそれぞれ表す電気強度信号のセットＳＥＬ１～ＳＥＬＮを（例えば、電気端子１０８上に）提供するように構成される。強度電気信号のセットＳＥＬ１－ＳＥＬＫはＫに等しいカーディナリティを有することに留意されたい。好ましくは、このカーディナリティＫはＮに等しく、すなわち、強度電気信号のグループＳＥＬ１～ＳＥＬＫは、再構成可能なデバイス１０３の自由度の数に等しいカーディナリティを有する。
【0034】
再び図１に示す特定の例によれば、光電変換デバイス２００は、以下、スペクトルスライサとも呼ばれるスペクトル範囲セレクタ１０５（ＳＰ－ＳＬ）と、光電変換器１０４（ＤＥＴ－ＡＲＲ）とを含む。スペクトルスライサ１０５は、Ｓｏｕｔ監視用信号を受信するように光学監視ポート１１２に接続された対応する光入力ポートと、複数の光出力ポート１０９（Ｋ個の光ポート１０９、好ましくはＫ＝数Ｎの自由度）とを備えている。
【0035】
スペクトルスライサ１０５は、ｋ番目の波長λｋを中心とする監視用信号Ｓｏｕｔの一部に対応する選択されたＳｏｕｔｋ光信号をその一般的なｋ番目の出力ポートに送信するように構成される。
【0036】
監視されるＫ個の波長ｋを選択するために使用されるスペクトルスライサ１０５は、異なる技術的およびアーキテクチャ解決策に従って実現することができる。例えば、スペクトルスライサ１０５は、λｋ波長を選択するための外部能動制御を必要としない受動デバイスである。
【0037】
スペクトルスライサ１０５に使用することができる可能なアーキテクチャは、アレイ導波路グレーティング（Ａｒｒａｙ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ Ｇｒａｔｉｎｇｓ）（ＡＷＧ）、エセルグレーティング（ｅｃｈｅｌｌｅ ｇｒａｔｉｎｇｓ）、ならびにマッハツェンダ干渉計（Ｍａｃｈ Ｚｅｈｎｄｅｒ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒｓ）、ブラッググレーティング（Ｂｒａｇｇ ｇｒａｔｉｎｇｓ）、リング共振器、およびそれらの任意の組み合わせなどの他のタイプの干渉フィルタを含む。
【0038】
スペクトルスライサ１０５は、好ましくは導波路内で作製され、例えば、再構成可能な光学デバイス１０３と同じ光プラットフォーム上に集積される。スペクトルスライサ１０５はまた、例えば自由空間内の個別の光学構成要素、光ファイバ構成要素、およびそれらの組み合わせを使用して、代替技術で実現することもできる。
【0039】
この例によれば、１０４光電変換器は、Ｋ個のサンプリングされた光信号Ｓｏｕｔ（λｋ）をＫ個の強度の電気信号ＳＥＬ１～ＳＥＬＫに変換するように構成された複数の光検出器を備える。
【0040】
制御デバイス１１０は、前記セットの強度電気信号ＳＥＬ１～ＳＥＬＫに従って、予め確立された制御則に従ってＮ個の制御信号Ｓ１～ＳＮを生成しながら、複数のアクチュエータＡ１～ＡＮを制御するように構成される。
【0041】
制御則に関して、再構成可能性の目的のために、制御デバイス１１０は、再構成可能なデバイス１０３によってとられるｉ番目の状態が、動作条件において、ｉ番目の「所望」の状態に可能な限り近くなるように動作する。例えば、制御デバイス１１０は、再構成可能なデバイス１０３の実際の伝達関数と再構成可能なデバイス１０３の所望の伝達関数との間の平均二乗誤差を最小化する方法を使用して複数の制御信号Ｓ１～ＳＮを定義するようなものである。
【0042】
制御デバイス１１０は、一例として、マイクロコントローラ、ＣＰＵ（中央処理ユニット）、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、またはＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）によって実現することができ、以下に説明する制御方法に従ってプログラムされる。
【0043】
光学システム１００はまた、再構成可能な光学デバイス１０３と動作可能に関連付けられた光学装置３００（ＡＰＰ）を含むことができることに留意されたい。
【0044】
例えば、光学装置３００は、光電変換および再生を伴わずに光信号の長距離伝送を可能にする（特に、ドープされた繊維タイプの）光増幅器とすることができる。光増幅器は、一般に、多数の光信号、例えば１００を超える信号で動作する。
【0045】
この例によれば、再構成可能な光学デバイス１０３は、等化器フィルタとすることができ、この等化器フィルタは、信号によって占有される周波数範囲全体にわたって一定の利得を有さない光増幅器３００のエルビウムドープ繊維の利得帯域を等化するように構成される。
【0046】
再構成可能な等化器フィルタ１０３の使用は、光増幅器３００を再構成可能な光ネットワークの必要性に適合させることを可能にする。例えば、エルビウムドープファイバ光増幅器３００の場合、再構成可能な等化器フィルタ１０３は、自由度の数Ｎ＝２０を有し、光チャネルの数Ｍ＝１００で動作することができる。
【0047】
以下では、光学システム１００が再構成可能なデバイス１０３を再構成するために用いることができる制御方法の一例について説明する。
【0048】
波長領域を参照すると、光出力ポート１０２に供給される光出力信号Ｏ（λ）は、以下の式によって与えられる。
Ｏ（λ）＝Ｈ１２、ｉ（λ）Ｉ（λ） （１）
ここで、Ｉ（λ）は波長領域で表される入力信号Ｉであり、Ｈ１２、ｉ（λ）は再構成可能なデバイス１０３の既に定義された波長応答であり、下付き文字「ｉ」は、入力光ポート１０１から出力光ポート１０２への入力信号Ｉの送信に関して、デバイス自体がとる一般的な状態を示す。
Ｏ（λ）＝Ｈ１２、ｉ（λ）Ｉ（λ） （１）
ここで、Ｉ（λ）は波長領域で表される入力信号Ｉであり、Ｈ１２、ｉ（λ）は再構成可能なデバイス１０３の既に定義された波長応答であり、下付き文字「ｉ」は、入力光ポート１０１から出力光ポート１０２への入力信号Ｉの送信に関して、デバイス自体がとる一般的な状態を示す。
【0049】
以下の数学的表記の理解を容易にするために、図１では、番号１、２、３および４は、再構成可能なデバイス１０３の関連する光ポートで括弧内に追加されている。
【0050】
制御方法は、光学システム１００、特に再構成可能なデバイス１０３を再構成する要求があるときに開始する。
【0051】
既に述べたように、説明する制御方法は、動作条件下で再構成可能なデバイス１０３がとる、有効波長応答
によって定義される、ｉ番目の「有効」状態が、Ｈ１２，ｉ（λ）における応答によって定義されるｉ番目の「所望の」状態に可能な限り近くなるように、波長Ｈ１２，ｉ（λ）における応答の監視および制御を実行する。
【数1】
によって定義される、ｉ番目の「有効」状態が、Ｈ１２，ｉ（λ）における応答によって定義されるｉ番目の「所望の」状態に可能な限り近くなるように、波長Ｈ１２，ｉ（λ）における応答の監視および制御を実行する。
【0052】
光源１０６によって生成された光学刺激信号Ｓｉｎは、実際の状態Ｈｉ、ｅ（λ）をリアルタイムで測定し、所望の状態Ｈｉ、ｄ（λ）に対する偏差（すなわち、距離）を評価するために、再構成可能なデバイス１０３の刺激ポート１１１の入力に供給される。
【0053】
所望のＨｉ，ｄ（λ）状態は、予め特定されて制御デバイスメモリ１１０内の例えばルックアップテーブルに記憶されているが、再構成可能なデバイス１０３の動作中に動的に更新および変更することができることにも留意されたい。
【0054】
再構成可能なデバイス１０３は、刺激信号Ｓｉｎを受信し、監視用信号Ｓｏｕｔ（λ）を光学監視ポート１１２に戻す。光モニタ信号Ｓｏｕｔ（λ）は、以下の関係で記述される。
Ｓｏｕｔ（λ）＝Ｈ３４，ｉ（λ）Ｓｉｎ（λ） （２）
Ｓｏｕｔ（λ）＝Ｈ３４，ｉ（λ）Ｓｉｎ（λ） （２）
【0055】
関数Ｈ３４，ｉ（λ）は、入力光ポート１０１から出力光ポート１０２への送信に関して、伝達関数Ｈ１２，ｉ（λ）が関連付けられたｉ番目の状態にデバイス自体があるとき、刺激ポート１１１から監視光ポート１１２への再構成可能なデバイス１０３の伝達関数を特定する。
【0056】
以下の説明の目的のために、再構成可能なデバイス１０３は、デバイス自体の光ポート間の伝達関数に従って以下に定義される以下の特性を有すると見なされることに留意されたい。
－逆数：Ｈｍｎ，ｉ（λ）＝Ｈｎｍ，ｉ（λ）；
－すべての光ポート（１０１、１０２、１１１、１１２）に再帰反射がない：Ｈ１１，ｉ（λ）＝Ｈ２２，ｉ（λ）＝Ｈ３３，ｉ（λ）＝Ｈ４４，ｉ（λ）＝０；
－ポート１～４間の結合なし（Ｈ１４、ｉ（λ）＝Ｈ４１，ｉ（λ）＝０）およびポート２～３間の結合なし（Ｈ２３，ｉ（λ）＝Ｈ３２，ｉ（λ）＝０）；
－漏れがない。
－逆数：Ｈｍｎ，ｉ（λ）＝Ｈｎｍ，ｉ（λ）；
－すべての光ポート（１０１、１０２、１１１、１１２）に再帰反射がない：Ｈ１１，ｉ（λ）＝Ｈ２２，ｉ（λ）＝Ｈ３３，ｉ（λ）＝Ｈ４４，ｉ（λ）＝０；
－ポート１～４間の結合なし（Ｈ１４、ｉ（λ）＝Ｈ４１，ｉ（λ）＝０）およびポート２～３間の結合なし（Ｈ２３，ｉ（λ）＝Ｈ３２，ｉ（λ）＝０）；
－漏れがない。
【0057】
上記で示した特性において、「ない」という用語は、上記で示した再帰反射、結合または損失が以下の論議の目的のために無効または無視できるという意味で理解されるものとする。
【0058】
当業者が認めるように、上記で説明した特性は、以下の関係に適用される。
｜Ｈ１２，ｉ（λ）｜２＋｜Ｈ１３，ｉ（λ）｜２＝１
｜Ｈ３１ｉ（λ）｜２＋｜Ｈ３４，ｉ（λ）｜２＝１
そこから、
｜Ｈ１２，ｉ（λ）｜２＝｜Ｈ３４，ｉ（λ）｜２（３）
が分かる。
｜Ｈ１２，ｉ（λ）｜２＋｜Ｈ１３，ｉ（λ）｜２＝１
｜Ｈ３１ｉ（λ）｜２＋｜Ｈ３４，ｉ（λ）｜２＝１
そこから、
｜Ｈ１２，ｉ（λ）｜２＝｜Ｈ３４，ｉ（λ）｜２（３）
が分かる。
【0059】
関係（３）は、伝達関数｜Ｈ３４，ｉ（λ）｜２に関連する光監視用信号Ｓｏｕｔ（λ）監視が、伝達関数｜Ｈ１２，ｉ（λ）｜２に関連する光出力信号Ｏ（λ）の直接監視と同じ情報をどのように提供するかを示す。
【0060】
再構成可能なデバイス１０３の逆数を考えると、伝達関数｜Ｈ３４，ｉ（λ）｜２ｅ｜Ｈ４３，ｉ（λ）｜２は、理論的に同一であり、両方を監視することができる。しかし、実際の場合には、対象の信号とは反対方向（逆伝播）に伝播する刺激信号を使用することが好都合である。実際、共伝播信号の場合、再構成可能なデバイス１０３は、クロストーク現象に関与しており、入力刺激信号の一部をポート４にポート２に向けて伝送することができる。したがって、可能な唯一の構成ではなくても、逆伝播構成が好ましい。
【0061】
Ｓｉｎ（λ）刺激信号のスペクトルは既知であるため、伝達関数Ｈ３４，ｉ（λ）は、（監視ポート１１２における）監視用信号Ｓｏｕｔ（λ）から関係式（２）を介して直接導出することができる。
【0062】
また、システム１００は、好ましくは等しく離間され、好ましくはデバイス１０３の自由度Ｎの数に等しい数Ｋの波長（Ｋ＝Ｎ）についてのみ、信号Ｓｏｕｔ（λ）のスペクトルの知識に基づいて動作することに留意されたい。
【0063】
信号Ｓｏｕｔ（λ）のスペクトルが考慮される波長の数Ｋは、自由度の数Ｎよりも大きくなるように選択することもできることに留意されたい：Ｋ＞Ｎ。この場合、システム１００は、ノイズに対して特に堅牢であるが、ＫがＮに等しい場合よりも複雑である。
【0064】
一方、自由度の数未満の数Ｋ（Ｋ＜Ｎ）を選択すると、システム１００は、Ｋ≧Ｎよりも悪い性能を発揮する。
【0065】
数Ｋは、最小Ｋｍｉｎと最大Ｋｍａｘ値との間とすることができる。例えば、最小値は、Ｋｍｉｎ＝Ｎ－２０％Ｎ、またはＫｍｉｎ＝Ｎ－５％Ｎによって与えることができる。例えば、最大値に関して、Ｋｍａｘ＝Ｎ＋１００％Ｎ、またはＫｍａｘ＝Ｎ＋５０％Ｎ、またはＫｍａｘ＝Ｎ＋２０％Ｎである。
【0066】
数Ｋの選択に関して、システム１００では、光チャネルＭの数に等しくする必要はなく、光チャネルＭの数よりも少なくてもよく、またははるかに少なくてもよい（Ｋ＜Ｍ）ことが留意されよう。例えば、再構成可能なデバイス１０３がＭ＝１３０チャネルを有する増幅システムで使用される場合、監視される波長Ｋの数は１５％未満、すなわちＫ＜１５％Ｍであってもよい。他の可能な例の値は、Ｋ＜５０％ＭおよびＫ＜３０％Ｍである。
【0067】
数Ｋは、用途に応じて、堅牢性と複雑性との間の妥協点を考慮して、自由度Ｎの数に関する上述の関係と光チャネルのＭの数に関する上述の関係の両方を適切に組み合わせることによって選択される。
【0068】
さらに、制御方法については、様々な波長における光モニタリング信号｜Ｓｏｕｔ（λ）｜２の位相ではなく、その強度のみを知るだけで十分であることに留意されたい。
【0069】
したがって、制御デバイス１１０によって使用される情報は、光監視用信号の強度である。
｜Ｓｏｕｔ（λｋ）｜２ （４）
式中、下付き文字ｋ＝１．２，．．．Ｋは、スペクトル電力密度｜Ｓｏｕｔ（λ）｜２がサンプリングされる離散周波数を示す。
｜Ｓｏｕｔ（λｋ）｜２ （４）
式中、下付き文字ｋ＝１．２，．．．Ｋは、スペクトル電力密度｜Ｓｏｕｔ（λ）｜２がサンプリングされる離散周波数を示す。
【0070】
スペクトルスライサ１０５は、監視用光信号Ｓｏｕｔ（λ）を受信し、ｋ番目の波長λｋを中心とする監視用光信号Ｓｏｕｔ（λ）の一部に対応するサンプリングされた光信号Ｓｏｕｔ（λｋ）を各関連出力ポート１０９に送信する。特に、スペクトルスライサ１０５は、その出力ポート１０９上に、複数のサンプリングされた光信号ＳＳ１～ＳＳＫを並列モードで提供する。
【0071】
図２は数値シミュレーションを参照し、例えば、再構成可能なデバイス１０３の可能な構成のための信号Ｓｏｕｔ（λ）のスペクトル７０２、ならびに各々がそれ自体の帯域Ｂλ，ｋを有する同じ信号およびそのサブ帯域Ｓｏｕｔ（λｋ）の分割バージョン７０１を示す。
【0072】
スペクトルスライサ１０５の各光出力１０９は、入力光強度を測定する光電変換器１０４の光検出器に光学的に接続され、それ自体のサブ帯域Ｂλ，ｋに積分された光監視用信号Ｓｏｕｔ（λｋ）の強度｜Ｓｏｕｔ（λｋ）｜２に比例する電流または電圧を有する電気信号ＳＥＬｊを関連端子１０８上に提供する。光電変換器１０４は、複数の端子１０８に並列にＮ個の電気信号ＳＥＬ１～ＳＥＬＮを生成する。
【0073】
複数の電気信号ＳＥＬ１～ＳＥＬＫは、制御デバイス１１０に送信され、制御デバイスは、ｋ番目の波長λｋにおける動作状態下で再構成可能なデバイス１０３がとる有効周波数応答
をリアルタイムで監視し、
を解く。
【数2】
をリアルタイムで監視し、
【数3】
を解く。
【0074】
制御デバイス１１０は、現在の状態
を所望の状態Ｈ１２，ｉ（λ）と比較し、制御端子１０７を介して再構成可能なデバイス１０３のアクチュエータＡ１～ＡＮに印加される制御信号Ｓ１～ＳＮを特定して、これを所望の状態にして保つ。
【数4】
を所望の状態Ｈ１２，ｉ（λ）と比較し、制御端子１０７を介して再構成可能なデバイス１０３のアクチュエータＡ１～ＡＮに印加される制御信号Ｓ１～ＳＮを特定して、これを所望の状態にして保つ。
【0075】
例えば、制御信号Ｓ１～ＳＮの決定は、平均二乗誤差を最小化する方法に従って、現在の状態
および所望の状態Ｈ１２，ｉ（λ）に基づいて実施することができる。しかし、他の方法も使用できることに留意されたい。平均二乗誤差を最小化する方法の一例は、制御方法のシミュレーションを参照してこれ以後説明される。
【数5】
および所望の状態Ｈ１２，ｉ（λ）に基づいて実施することができる。しかし、他の方法も使用できることに留意されたい。平均二乗誤差を最小化する方法の一例は、制御方法のシミュレーションを参照してこれ以後説明される。
【0076】
光学システム１００の初期化段階の間、印加される制御信号Ｓ１～ＳＮの値は、再構成可能なデバイス１０３の数値シミュレーションから得られるルックアップテーブルから得ることができることが留意されよう。これらの値が再構成可能なデバイス１０３に適用されると、上記で説明した方法を適用して、これをルックアップテーブルによって示される所望の状態にすることに進む。
【0077】
シミュレーション
図３は、光学システム１００の有効性を示す数値シミュレーションを示す。自由度Ｎ＝１５を有する一般的な再構成可能なデバイス１０３を考える。このシミュレーションでは、デバイス１０３の再構成は、１５２８ｎｍから１５６８ｎｍの間の波長範囲におけるその周波数応答が、３つの所定の傾向（３０１、３０２、３０３）をとることができるように考慮している。任意の初期構成から開始し、再構成可能なデバイス１０３をｉ番目の状態（３０１、３０２または３０３）にもっていきたい場合、平均二乗誤差
を、現在の伝達関数
と一般状態ｉについての所望の伝達関数Ｈ１２，ｉ（λ）との間で計算する。再構成可能なデバイス１０３の伝達関数の最適化については、式（５）によって表されるものの代替コスト関数、ならびに非線形最適化、遺伝的アルゴリズム、粒子群最適化、機械学習、ニューラルネットワーク、および文献で知られている他のものなどの他の最適化アルゴリズムを使用することができる。
図３は、光学システム１００の有効性を示す数値シミュレーションを示す。自由度Ｎ＝１５を有する一般的な再構成可能なデバイス１０３を考える。このシミュレーションでは、デバイス１０３の再構成は、１５２８ｎｍから１５６８ｎｍの間の波長範囲におけるその周波数応答が、３つの所定の傾向（３０１、３０２、３０３）をとることができるように考慮している。任意の初期構成から開始し、再構成可能なデバイス１０３をｉ番目の状態（３０１、３０２または３０３）にもっていきたい場合、平均二乗誤差
【数6】
を、現在の伝達関数
【数7】
と一般状態ｉについての所望の伝達関数Ｈ１２，ｉ（λ）との間で計算する。再構成可能なデバイス１０３の伝達関数の最適化については、式（５）によって表されるものの代替コスト関数、ならびに非線形最適化、遺伝的アルゴリズム、粒子群最適化、機械学習、ニューラルネットワーク、および文献で知られている他のものなどの他の最適化アルゴリズムを使用することができる。
【0078】
このシミュレーションでは、本発明者らは、既知の技術の方法を最初に適用し、それに従って、対象の波長範囲で使用される光チャネルの数に等しい多数の波長（白丸）（Ｋ＝Ｍ＝１３０）で測定された３つの異なる状態（３０１、３０２および３０３）における伝達関数｜Ｈ１２，ｉ（λｋ）｜２を考慮した。この従来の方法を適用することにより、破線で図３に示す曲線を得た。
【0079】
代わりに、光学システム１００を参照して説明した制御方法論を適用して、伝達関数｜Ｈ１２，ｉ（λｋ）｜２を、再構成可能なデバイス１０３の自由度の数（完全な円）に等しい限られた数の波長（Ｋ＝Ｎ＝１５）で測定する。システム１００を参照して説明した方法を適用して、連続線で図３に示す曲線を得た。
【0080】
図３は、破線曲線（従来の方法）と連続曲線（システム１００の方法）との差が全動作帯域にわたって０．２ｄＢより小さい様子を示しており、説明した方法の効率を確認している。
【0081】
図４に概略的に示す光学システム１００の別の実現形態によれば、光電変換デバイス２００は、波長可変モニタによって実現され、波長可変モニタは、光監視用信号Ｓｏｕｔから開始して、経時的に連続的に（すなわち、シリアルモードで）制御デバイス１１０に強度の電気信号のセットＳＥＬ１～ＳＥＬＮを供給するように構成される。
【0082】
この波長可変検出器２００は、一例によれば、単一の光出力２０９を有する波長可変光フィルタ２０５（ＴＵＮ－ＦＩＬ）と、それに続く、単一の電気出力２０８を有する光検出器２０４（ＤＥＴ）とを含む。波長可変検出器２００は、λｋ波長を選択するための外部能動制御（ＳＣＲ制御信号）を受信する能動デバイスである。
【0083】
波長可変光フィルタ２０５の光出力２０９は、光検出器２０４に光学的に接続され、光検出器は、入力光強度を測定し、強度｜Ｓｏｕｔ（λｋ）｜２に比例する電流または電圧を有する電気信号ＳＥＬｋを提供する。
【0084】
波長可変検出器２００を経時的に順次調整することにより、対象のすべての周波数の周りで、再構成可能なデバイス１０の現在の伝達関数
に関する情報を取得することが可能である。
【数8】
に関する情報を取得することが可能である。
【0085】
２０４の光検出器から順次出力される電気ＳＥＬ１～ＳＥＬＫ信号は、制御デバイス１１０に送られ、動作条件下で再構成可能なデバイス１０３の実際の周波数応答
の監視を提供する。
【数9】
の監視を提供する。
【0086】
波長可変光フィルタ２０５に使用することができる可能なアーキテクチャは、光リング共振器、マッハツェンダ干渉計、ブラッググレーティング、およびこれらの可能な組み合わせを含む。
【0087】
波長可変検出器２００は、好ましくは導波路内で実現され、好ましくは既に説明した再構成可能な光学デバイス１０３と同じフォトニックプラットフォーム上に集積され、または自由空間内の別個の光要素、光ファイバ構成要素およびそれらの組み合わせで実現することができる。
【0088】
例えば、波長可変光フィルタ２０５を調整するために、（制御デバイス１１０によって生成された）電気制御信号ＳＣＲを使用することができ、これは、波長可変光フィルタ２０５に組み込まれたアクチュエータ（図示せず）上に作用する。これらのアクチュエータは、例えば、熱光学効果、電気光学効果、または弾性光学効果を利用して光放射が伝播する材料媒体の光学パラメータを変更することによって、波長可変フィルタ２０５の挙動を変更する。あるいは、デバイス内の光放射の経路を変更するマイクロメカニカルアクチュエータ（ＭＥＭＳ）を使用することができる。
【0089】
【0090】
図５の曲線８０２は、再構成可能な光学デバイス１０３の特定の構成に対する光監視用信号Ｓｏｕｔ（λ）のスペクトルを示す。図５はまた、動作帯域全体にわたって調整することができる波長可変フィルタ２０５を介して得られる、その帯域Ｂλ，ｋを有する光監視用信号およびそのサブ帯域の「サンプリングされた」バージョンを示す（曲線８０１）。
【0091】
図６は、図１を参照して既に説明した光学システム１００と同様であるが、２つのポート（入力光ポート１０１および出力光ポート１０２）を有する再構成可能な光学デバイス１０３を使用するさらなる光学システム４００を概略的に示す。
【0092】
さらなる光学システム４００は、第１のサーキュレータ４０１と第２の光サーキュレータ４０２とを備える。第１の光サーキュレータ４０１は、入力信号Ｉ用の第１のポート４０３と、入力信号Ｉが供給され得る再構成可能なデバイス１０３の光入力ポート１０１に接続された第２のポート４０４とを備える。再構成可能なデバイス１０３の光入力ポート１０１はまた、第１の光サーキュレータ４０１の第２のポート４０４に監視用光信号Ｓｏｕｔを供給するようなものである。第１の４０１のサーキュレータは、スペクトルスライサ１０５に接続されてスペクトルスライサに光監視用信号Ｓｏｕｔを供給する第３のポート４０５を備えている。
【0093】
第２の光サーキュレータ４０２は、再構成可能なデバイス１０３の出力ポート１０２に接続された関連する第１のポート４０６を含む。光出力ポート１０２は、出力信号Ｏを第２の光サーキュレータ４０６に供給するためのようなものであり、刺激信号Ｓｉｎを受信するためのようなものである。
【0094】
第２の光サーキュレータ４０２はまた、出力信号Ｏを供給するように構成された相対的な第２のポート４０７と、光源１０６によって生成され、対応する第１のポート４０６に、次いで（出力ポート１０２を介して）再構成可能なデバイス１０３に送信される刺激信号Ｓｉｎを受信するように構成された関連する第３のポート４０８とを備えている。
【0095】
再構成可能な２ポート光学デバイス１０３が逆数である場合、伝達関数Ｈ２１は伝達関数Ｈ１２と等しい。
【0096】
２つの光サーキュレータ４０１および４０２を備えた再構成可能な２ポート光学デバイス１０３を有する構造は、図４の構造の形態にも適用可能であることに留意されたい。
【0097】
図７は、再構成可能なデバイス１０３の一例を示す光格子フィルタ２０３の概略図である。
【0098】
光格子フィルタ１０３は、複数の光カプラＫ１～Ｋ１４と、合計１３個のアクチュエータについて光チャネルに遅延または不均衡を導入するのに適した複数のアクチュエータＢａｌ１、２．．．７およびＵｎｂａｌ１、２、．．．６とを備える。
【0099】
図７の格子フィルタ１０３は、１３に等しい、すなわち使用されるアクチュエータの数に等しい自由度Ｎの数を有し、９６に等しい数Ｍまでの光チャネルを処理することができる。Ｎ＝１３に等しい波長の数Ｋのみを監視することによって、格子フィルタ１０３の再構成可能性を管理することが可能である。
【0100】
光カプラＫ１～Ｋ１４は、図１を参照して説明した光素子Ｇｉの一例であり、複数のアクチュエータＢａｌ１、２．．．７およびＵｎｂａｌ１、２、．．．６は、図１を参照して説明したＡ１～ＡＮアクチュエータの一例である。
【0101】
アクチュエータＢａｌ１、２．．．７およびＵｎｂａｌ１、２、．．．６のそれぞれは、ＷＤＭモードで動作する対応するＫｊ光カプラの光学的挙動に作用し、すなわち、いくつかの光チャネルの伝搬を可能にすることに留意されたい。
【0102】
全般的に、再構成可能なデバイス１０３は、光素子Ｇｉとして、二分木または格子干渉計、ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）、または電力分配器として使用する同様の構造、例えば、マルチモード干渉計（ＭＭＩ）、方向性結合器、またはｙ分岐などを含む光フィルタとすることができる。
【0103】
上記で説明した解決策は、通信業界、特に再構成可能な光ネットワークの分野で主に適用されるが、排他的ではないことが留意されよう。説明されている教訓の他の可能な応用例は以下の通りである：
１）センサ読み取り値を処理するために光回路の安定化を必要とする、ファイバセンサおよび導波路センサの両方のための光学デバイス、
２）非常に広い動作温度範囲を必要とし、本発明によって得られる安定化を利用することができる、ＬＩＤＡＲなどの距離測定のための光学デバイス、
３）例えば、本発明に説明する方法によって制御される集積フォトニック回路を有するビームフォーミングネットワークを使用して、モバイルネットワークカバレッジの性能を改善するためにフォトニック回路を利用することができる、５Ｇ無線ネットワーク用の光回路、
４）例えば、光干渉法、光トモグラフィ、および２つ以上の光信号間の相対遅延を同期させる必要がある他の用途で使用される調整可能な遅延時間を導入することができる、再構成可能な光回路。
１）センサ読み取り値を処理するために光回路の安定化を必要とする、ファイバセンサおよび導波路センサの両方のための光学デバイス、
２）非常に広い動作温度範囲を必要とし、本発明によって得られる安定化を利用することができる、ＬＩＤＡＲなどの距離測定のための光学デバイス、
３）例えば、本発明に説明する方法によって制御される集積フォトニック回路を有するビームフォーミングネットワークを使用して、モバイルネットワークカバレッジの性能を改善するためにフォトニック回路を利用することができる、５Ｇ無線ネットワーク用の光回路、
４）例えば、光干渉法、光トモグラフィ、および２つ以上の光信号間の相対遅延を同期させる必要がある他の用途で使用される調整可能な遅延時間を導入することができる、再構成可能な光回路。
【0104】
上記で説明した光学システムは、簡便性および性能の点で特に有利である。実際、これらの光学システムは、システム自体が動作する光チャネルの数よりも少ない数の信号（すなわち、サンプリングされた光信号ＳＳ１～ＳＳＫ）を監視することによってそれらの再構成を管理することを可能にし、所望の性能を維持する。
【0105】
さらに、説明する光学システムは、制御デバイスによって制御されるアクチュエータシステムの高い複雑性を必要とせずに、閉回路制御によって提供される利点を有する。
【0106】
監視される信号の数が少ないことは、必要な構成要素に関連するコスト、制御システムの物理的寸法における削減を意味し、パッケージング作業を容易にする。あ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【国際調査報告】