DE60213024T2

DE60213024T2 - Variabler Dispersionskompensator und optisches Übertragungssystem

Info

Publication number: DE60213024T2
Application number: DE2002613024
Authority: DE
Inventors: Yokohama Works Makoto Yokohama-shi Katayama; Yokohama Works Toshiaki Yokohama-shi Okuno; Yokohama Works Masayuki Yokohama-shi Nishimura; Yokohama Works Tomomi Yokohama-shi Sano; Yokohama Works Masakazu Yokohama-shi Shigehara; Yokohama Works Hiroshi Yokohama-shi Suganuma; Yokohama Works Toru Yokohama-shi Iwashima; Yokohama Works Tomohiko Yokohama-shi Kanie
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2022-04-04
Also published as: EP1255367A3; CA2379912C; AU784643B2; AU3139802A; DE60213024D1; EP1255367B1; CA2379912A1; EP1255367A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen variablen Dispersionskompensator, der eine Dispersion kompensiert, die sich in einem optischen Signal entwickelt, aufgrund seiner Ausbreitung durch eine optische Übertragungsleitung, wie zum Beispiel eine optische Faser-Übertragungsleitung, und ein optisches Übertragungssystem, in dem er bereitgestellt wird.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
In einem optischen Übertragungssystem, in dem optische Signale sich durch optische Faser-Übertragungsleitungen und ähnlichem ausbreiten, sammelt sich eine Dispersion in optischen Komponenten von jeder Frequenz (jeder Wellenlänge) an, die in einem optischen Signal durch die Dispersion enthalten ist, die in einer optischen Faser existiert. In dieser Hinsicht ist es erwünscht, dass die Dispersionsmenge in einem optischen Übertragungssystem reduziert wird in dem Frequenzband, das optische Signalfrequenzen enthält, um eine Wellenformverschlechterung eines optischen Signals aufgrund einer Ausbreitung entlang einer optischen Übertragungsleitung zu unterdrücken. Zusätzlich ist es nötig, in Wellenlängenmultiplex-(WDM)-Übertragungssystemen, in denen Multiwellenlängen-Optische-Signale ausgebreitet werden, auf die gleiche Art und Weise, die Dispersionsmenge in dem Frequenzband zu reduzieren, das optische Signalfrequenzen (optische Signalwellenlängen) der entsprechenden Multiwellenlängen-Optische-Signale enthält.
Zum Kompensieren einer Dispersion, die sich in jeder Frequenzkomponente eines optischen Signals ansammelt, wird ein Dispersionskompensator bereitgestellt bei einer optischen Übertragungsleitung. Mit einem Dispersionskompensator wird die Dispersion, die sich in einem optischen Signal entwickelt, kompensiert, durch Anlegen einer passenden Phasenverschiebung an ein optisches Signal. Solch ein optischer Kompensator ist beispielsweise in Dokument 1 [The Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (Shingaku Gihou) Vol. 100, No. 379, OCS2000-61], Dokument 2 [O plus E Vol. 22, No. 9, Seite 1151] und Dokument 3 [OFC2000, Shirasaki, et al., Variable Dispersion Compensator Using The Virtually Imaged Phased Array (VIPA) for 40-Gbit/s WDM Transmission Systems] offenbart.
US 5,608,562 beschreibt ein optisches Kommunikationssystem mit anpassbarer Dispersionskompensierung unter Verwendung von Fasern. Die Dispersionsmenge, die durch die Dispersion-kompensierenden Fasern zugefügt wird, wird variiert abhängig von der benötigten Kompensationsmenge, die automatisch durch eine Steuerung angepasst werden kann. Ein Spiegel zum Reflektieren der Signale wird bereitgestellt, und die Fasern werden im Allgemeinen verschiedene Längen und verschiedene Dispersionsmengen aufweisen. Eine Einheit wird bereitgestellt, die mehrere Wellenlängen simultan kompensiert mit einem Multiplexer/Demultiplexer, der Signale von verschiedenen Wellenlängen an verschiedene Dispersionskompensierungseinheiten lenkt.
EP 1 061 674 A2 beschreibt ein Wellenlängenmultiplex-Optisches-Kommunikationssystem mit einem durchstimmbaren Multikanaldispersions-kompensierenden Filter, der auf einer Seite einen festen Spiegel aufweist, einen variablen partiellen Reflektor und eine optische Kavität, die zwischen diesen angeordnet ist. Der partielle Reflektor umfasst einen Substratkörper mit einer im Allgemeinen planaren Oberfläche und eine bewegbare Membran. Die Dicke L zwischen dem festen Spiegel 29 und entgegengesetzten Seite des Substrats 28 kann durchgestimmt werden, durch thermisches Abstimmen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In den letzten Jahren wird, aufgrund der Erweiterung von optischen Übertragungssystemen, eine Dispersionskompensation mit immer höherer Genauigkeit in Dispersionskompensatoren möglich, die bei optischen Übertragungsleitungen konfiguriert sind, und es gibt auch eine Nachfrage für Dispersionskompensatoren mit überlegener Steuerbarkeit der Dispersionskompensation. In dieser Hinsicht kann eine ausreichende Steuerbarkeit und Genauigkeit einer Dispersionskompensation mit herkömmlichen Dispersionskompensatoren nicht erhalten werden.
Beispielsweise ist der in dem oben erwähnten Dokument 1 offenbarte Dispersionskompensator konfiguriert mit einem Arrayed-Waveguide Grating (AWG) bzw. angeordneten Wellenleitergitter. Eine Phasenanpassung wird ausgeführt durch das Räumliche-Phase-Filter für jede Frequenzkomponente eines optischen Signals, das von der ersten Schicht- bzw. Platten-Wellenleiterseite des AWG eingegeben wird, und ausgegeben wird von dem zweiten Platten-Wellenleiter der entgegengesetzten Seite, um die Dispersion eines optischen Signals zu kompensieren. Jedoch wird, mit solch einer Konfiguration, da ein Räumliche-Phase-Filter für eine Phasenanpassung für jede Frequenzkomponente des optischen Signals verwendet wird, die angelegte Phasenverschiebung so festgesetzt, dass eine Dispersionskompensation nicht angepasst werden kann.
Des Weiteren wird der in Dokument 2 offenbarte Dispersionskompensator so konfiguriert, dass er eine planare Wellenleiter-artige optische Schaltung verwendet mit einer variablen optischen Pfaddifferenz mit einem Mach-Zender-Interferometer (MZI), um eine Dispersionskompensation auszuführen. Jedoch wird mit solch einer Konfiguration die Struktur der optischen Schaltung komplex, und ihre Größe wird auch groß (beispielsweise ungefähr 5 cm²). Zusätzlich wird das Ansprechen der Phasenanpassung gering (beispielsweise ungefähr 10 ms).
Des Weiteren wird mit dem in Dokument 3 offenbarten Dispersionskompensator ein Gerät verwendet, das ein optisches Signal durch einen Raum ausbreitet, um eine optische Pfadlänge zu ändern; jedoch wird das System mit solch einer Konfiguration groß und eine hochakkurate Phasenanpassung wird schwierig. Zusätzlich wird der Einführungsfluss in die Optische-Faser-Übertragungsleitung groß, beispielsweise 10 dB oder größer.
Die vorliegende Erfindung wurde durchgeführt, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, und zielt darauf ab, einen variablen Dispersionskompensator bereitzustellen, sowie ein damit ausgestattetes optisches Übertragungssystem, das eine überragende Steuerbarkeit und Genauigkeit einer Dispersionskompensation aufweist, während es eine Größenverringerung der optischen Schaltung erlaubt.
Diese Aufgabe wird durch einen variablen Dispersionskompensator mit den Merkmalen von Anspruch 1 und durch ein optisches Übertragungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
Ein Beispiel eines variablen Dispersionskompensators ist ein variabler Dispersionskompensator, der eine Phasenverschiebung an ein optisches Signal anlegt, um eine Dispersion in dem optischen Signal zu kompensieren, und dieser ist gekennzeichnet dadurch, dass er umfasst (1) eine optische Teileinrichtung, die ein optisches Signal eingibt, das Gegenstand einer Dispersionskompensation bzw. Dispersionskompensierung ist, und das optische Signal für jede Frequenzkomponente innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes teilt; (2) eine Reflektiereinrichtung, die jede der entsprechenden Frequenzkomponenten reflektiert, die durch die optische Teileinrichtung aufgeteilt sind, um eine vorbestimmte Phasenverschiebung an jede Frequenzkomponente anzulegen, und konfiguriert ist mit der Reflektionsposition für jede der entsprechenden Frequenzkomponenten, die bewegbar sind in die Richtung der optischen Signalausbreitung; und (3) eine optische Kombiniereinrichtung, die die Frequenzkomponenten kombiniert, die von der Reflektiereinrichtung reflektiert werden, um ein Dispersions-kompensiertes optisches Signal hervorzurufen.
In dem oben erwähnten variablen Dispersionskompensator wird der Unterschied in der optischen Pfadlänge von einer optischen Teileinrichtung durch eine Reflektiereinrichtung bis zu einer optischen Kombiniereinrichtung verwendet, zum Anlegen einer vorbestimmten Phasenverschiebung an jede Frequenzkomponente eines optischen Signals. Dann wird durch die Verwendung der Reflektiereinrichtung mit einer bewegbaren Reflektionsposition für jede Frequenzkomponente die Phasenverschiebung, die an jede Frequenzkomponente angelegt wird, variabel gemacht.
Mit solch einer Konfiguration ist es möglich, eine Dispersion zu kompensieren, die sich einem optischen Signal entwickelt, mit hoher Genauigkeit. Des Weiteren ist es möglich, durch Anpassen der Reflektionsposition bei der Reflektiereinrichtung relativ zu jeder Frequenzkomponente, die Dispersionskompensation aufgrund der Anwendung einer Phasenverschiebung zu steuern. Des Weiteren ist es möglich, da eine Dispersionskompensation mit nur der Reflektiereinrichtung gesteuert wird, die Struktur der optischen Schaltung zu vereinfachen, und demgemäss eine Größenreduzierung der optischen Schaltung zu ermöglichen.
Zusätzlich ist ein optisches Übertragungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung gekennzeichnet dadurch, dass es umfasst (a) eine optische Übertragungsleitung, die ein optisches Signal mit einer Frequenzkomponente innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes trägt; und (b) den variablen Dispersionskompensator, der oben erwähnt wurde, der bei einer vorbestimmten Position auf der optischen Übertragungsleitung angeordnet ist und eine Dispersion kompensiert, die sich in dem optischen Signal entwickelt, das sich durch die optische Übertragungsleitung ausbreitet.
Durch dies kann eine Dispersion, die sich in einem optischen Signal entwickelt, das sich durch eine optische Übertragungsleitung, wie zum Beispiel eine optische Faser-Übertragungsleitung, ausbreitet, kompensiert werden, mit vorteilhafter Steuerbarkeit und hoher Genauigkeit, um ein optisches Übertragungssystem zu erreichen, das eine Wellenformverschlechterung eines optischen Signals verhindert.
Die vorliegende Erfindung wird besser verstanden werden durch die detaillierte Beschreibung, die hier im Folgenden dargelegt ist und den beiliegenden Zeichnungen, die nur zur Veranschaulichung dargelegt sind, und nicht als begrenzend für die vorliegende Erfindung betrachtet werden sollen.
Ein weiterer Umfang der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich, die hier im Folgenden gegeben ist. Jedoch sollte es verstanden werden, dass die detaillierte Beschreibung und spezifischen Beispiele, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung kennzeichnen, nur mittels einer Darstellung dargelegt sind, da verschiedene Änderungen und Modifizierungen innerhalb des Geists und Umfangs der Erfindung denen aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich werden, die Fachmänner darin sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockdiagramm, das anschaulich die eine der Ausführungsformen eines variablen Dispersionskompensators zeigt;
2 zeigt ein Blockdiagramm, das anschaulich die eine der Ausführungsformen eines optischen Übertragungssystems zeigt;
3 zeigt eine ebene Ansicht, die ein spezifischeres strukturelles Beispiel eines variablen Dispersionskompensators gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform zeigt;
4 zeigt ein Blockdiagramm eines Beispiels eines bewegbaren reflektierenden Spiegels;
5 zeigt ein Blockdiagramm eines anderen Beispiels eines bewegbaren reflektierenden Spiegels;
6A und 6B zeigen Schaubilder eines Beispiels von (A) dem Eingabe-Optischen-Signals und (B) das Vor-Dispersionskompensations-Ausgabe-Optische-Signal in einem 10 Gbps optischen Übertragungssystem;
7A und 7B zeigen Schaubilder eines Beispiels von (A) der Phasenverschiebung eines optischen Signals und (B) das Nach-Dispersionskompensations-Ausgabe-Optische-Signal in einem 10 Gbps optischen Übertragungssystem;
8A und 8B zeigen Schaubilder eines anderen Beispiels von (A) der Phasenverschiebung eines optischen Signals und (B) das Nach-Dispersionskompensations-Ausgabe-Optische-Signal in einem 10 Gbps optischen Übertragungssystem;
9A und 9B zeigen Schaubilder eines Beispiels von (A) dem Eingabe-Optischen-Signal und (B) das Vor-Dispersionskompensations-Ausgabe-Optische-Signal in einem 40 Gbps optischen Übertragungssystem;
10A und 10B zeigen Schaubilder eines Beispiels von (A) der Phasenverschiebung eines optischen Signals und (B) das Nach-Dispersionskompensations-Ausgabe-Optische-Signal in einem 40 Gbps optischen Übertragungssystem;
11A und 11B zeigen Diagramme, die ein anders Beispiel eines bewegbaren reflektierenden Spiegels zeigen;
12 zeigt ein Blockdiagramm, das anschaulich eine andere Ausführungsform eines variablen Dispersionskompensators zeigt;
13 zeigt eine ebene Ansicht, die ein konkretes strukturelles Beispiel des variablen Dispersionskompensators gemäß der in 12 dargestellten Ausführungsform zeigt;
14A und 14B zeigen strukturelle Diagramme, die ein anderes Beispiel eines bewegbaren reflektierenden Spiegels zeigen;
15 zeigt ein strukturelles Diagramm, das ein anderes Beispiel des bewegbaren reflektierenden Spiegels zeigt;
16A bis 16C zeigen Diagramme zum Erklären des Antriebsverfahrens des bewegbaren reflektierenden Spiegels;
17 zeigt ein strukturelles Diagramm, das ein anderes Beispiel des bewegbaren reflektierenden Spiegels zeigt;
18 zeigt ein Blockdiagramm, das anschaulich eine andere Ausführungsform eines variablen Dispersionskompensators zeigt; und
19 zeigt ein Blockdiagramm, das anschaulich eine andere Ausführungsform eines variablen Dispersionskompensators zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen eines variablen Dispersionskompensators und optischen Übertragungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit den Zeichnungen im Detail beschrieben. Es wird bemerkt, dass in der Beschreibung der Zeichnungen die gleichen Elemente die gleichen Bezugszeichen gegeben werden und wiederholende Beschreibungen werden weggelassen. Zusätzlich passt der Maßstab der Zeichnungen nicht immer zu der Beschreibung.
Zum Beginn wird die Schematik eines variablen Dispersionskompensators beschrieben. 1 zeigt ein Blockdiagramm, das anschaulich die eine der Ausführungsformen eines variablen Dispersionskompensators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Der variable Dispersionskompensator 1 dieser Ausführungsform legt eine vorbestimmte Phasenverschiebungsmenge an ein Eingabe-Optisches-Signal an, um die Dispersion des optischen Signals zu kompensieren, und es konfiguriert, mit einer optischen Kombinier-/Teil-Einheit und einer reflektierenden Spiegelgruppe 3. Zusätzlich ist hinsichtlich der Dispersionskompensatationsfunktionalität die Phasenverschiebungsmenge, die an jede Frequenzkomponente des optischen Signals für eine Dispersionskompensation angelegt wird, variabel.
Ein optisches Signal, das der Gegenstand der Dispersionskompensation wird, und das eine Frequenzkomponente (Wellenlängekomponente) innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes (Wellenlängenbandes) aufweist, wird von einem Eingangsanschluss 1a eines variablen Dispersionskompensators 1 eingegeben, und nachdem eine vorbestimmte Phasenverschiebung angelegt wird, wird es als ein Dispersions-kompensiertes optisches Signal aus dem Ausgangsanschluss 1b ausgegeben. Zwischen Eingangsanschluss 1a und Ausgangsanschluss 1b wird eine optische Übertragungsleitung 11 bereitgestellt, durch die sich ein optisches Signal ausbreitet.
Ein optischer Zirkulator 12 wird bereitgestellt an einer vorbestimmten Position bei einer optischen Übertragungsleitung 11. Zusätzlich wird die optische Übertragungsleitung 13, die für Dispersionskompensation verwendet wird, mit einem optischen Zirkulator 12 verbunden. Durch dies geht das Vor-Dispersionskompensations-Optisches-Signal von der Eingangsanschluss-1a-Seite der optischen Übertragungsleitung 11 durch den optischen Zirkulator 12, um in Richtung der optischen Übertragungsleitung 13 ausgegeben zu werden. Zusätzlich geht das Nach-Dispersionskompensations-Optische-Signal von der optischen Übertragungsleitung 13 durch den optischen Zirkulator 12, um in Richtung der Ausgangsanschluss-1b-Seite der optischen Übertragungsleitung 11 ausgegeben zu werden.
Die zuvor erwähnte optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 und reflektierende Spiegelgruppe 3 sind solcher Reihenfolge an dem Ende der Seite entgegengesetzt zu dem optischen Zirkulator 12 der Dispersionskompensations-Optischen-Übertragungsleitung 13 angeordnet. Demgemäss wird mit dieser optischen Kombinier-/Teileinheit 2 und dieser reflektierenden Spiegelgruppe 3 eine Phasenverschiebung an ein optisches Signal angelegt, um die Dispersion desselben zu kompensieren.
Die optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 ist eine einzelne optische Kombinier-/Teil-Einheit, die als eine optische Teileinrichtung agiert, die das Vor-Dispersionskompensations-Optische-Signal eingibt und jede Frequenzkomponente des optischen Signals innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes aufteilt und als eine optische Kombiniereinrichtung agiert, die jede Frequenzkomponente des optischen Signals kombiniert, um das Nach-Dispersionskompensations-Optische-Signal hervorzubringen.
Das optische Signal, das Gegenstand der Dispersionskompensation wird, wird in dieser optischen Kombinier-/Teil-Einheit 2 aufgeteilt oder kombiniert durch die Frequenz ν (oder Wellenlänge λ) entlang einer vorbestimmten Teilrichtung (Richtung der ν-Achse in 1).
Zusätzlich ist eine reflektierende Spiegelgruppe 3 eine Reflektiereinrichtung, die die entsprechenden Frequenzkomponenten des optischen Signals reflektiert, das geteilt wird durch die optische Kombinier-/Teil-Einheit 2, um eine vorbestimmte Phasenverschiebung an jede Frequenzkomponente anzulegen. Die Phasenverschiebung wird an jede Frequenzkomponente des optischen Signals angelegt unter Verwendung der optischen Pfadlänge und der optischen Pfadlängenunterschiede von der optischen Kombinier-/Teil-Einheit 2 (optische Teileinrichtung) durch reflektierende Spiegelgruppen 3 (Reflektiereinrichtung) bis wieder die optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 (optische Kombiniereinrichtung) erreicht wird. Zusätzlich ist diese reflektierende Spiegelgruppe 3 konfiguriert, um variabel zu sein hinsichtlich des reflektierenden Punkts für die entsprechenden Frequenzkomponenten entlang der Richtung der optischen Signalausbreitung (Richtung der in 1 gezeigten d-Achse).
Die reflektierende Spiegelgruppe 3, die eine Reflektiereinrichtung in dieser Ausführungsform ist, umfasst eine Vielzahl von reflektierenden Spiegeln 30, die für jede Frequenz entsprechend zu jeder Frequenzkomponente des optischen Signals aufgeteilt sind, wobei das Signal durch die optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 aufgeteilt wird. Diese reflektierenden Spiegel 30 sind fast kontinuierlich angeordnet mit der Richtung der ν-Achse, welches die Richtung des Aufteilens des optischen Signals ist und ungefähr rechtwinklig zu der Richtung der optischen Signalausbreitung als die Richtung der Anordnung bzw. Arrays; und gemäß diesem wird eine reflektierende Spiegelgruppe 3, die die entsprechende Frequenzkomponenten des optischen Signals innerhalb des gesamten Frequenzbandes, das der Dispersionskompensation ausgesetzt ist, reflektiert und gebildet.
Zusätzlich weist jeder entsprechende reflektierende Spiegel 30, der eine reflektierende Spiegelgruppe 3 konfiguriert, eine feste Form der reflektierenden Oberfläche auf; jedoch ist jeder als bewegbarer Spiegel hergestellt, der eine Bewegung relativ zu der Richtung der d-Achse erlaubt, welches die Richtung der optischen Signalausbreitung ist, getrennt und unabhängig voneinander.
In der obigen Konfiguration wird das optische Signal, das Gegenstand der Dispersionskompensation ist, und in dem variablen Dispersionskompensator 1 von dem Eingangsanschluss 1a eingegeben wird, in die optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 durch die optische Übertragungsleitung 11, den optischen Zirkulator und die optische Übertragungsleitung 13 eingegeben; und jede Frequenzkomponente wird aufgeteilt gemäß solch einer Frequenz ν. Jede Frequenzkomponente des optischen Signals, die geteilt bzw. aufgeteilt wurde, wird in Richtung der reflektierenden Spiegelgruppe 3 getragen bzw. ausgebreitet, und wird an einer vorbestimmten Reflektionsposition durch entsprechende reflektierende Spiegel 30 der reflektierenden Spiegelgruppe 3 reflektiert. Jede Frequenzkomponente, die reflektiert wurde, wird dann wieder durch die optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 kombiniert, um ein Nach-Dispersionskompensations-Optisches-Signal zu werden, und wird ausgegeben zu einem externen Teil von dem Ausgangsanschluss 1b durch die optische Übertragungsleitung 13, den optischen Zirkulator 12 und die optische Übertragungsleitung 11.
Hier ist die Reflektionsposition einer Frequenzkomponente des optischen Signals für jeden reflektierenden Spiegel 30 der reflektierenden Spiegelgruppe 3 bestimmt, basierend auf der Phasenverschiebungsmenge, die an diese Frequenzkomponente angelegt werden sollte. Der Antrieb von jedem entsprechenden reflektierenden Spiegel 30, der ein bewegbarer Spiegel ist, wird so gesteuert, dass er in die Richtung der optischen Signalausbreitung bewegt wird und in die eingestellte Reflektionsposition; als Ergebnis wird eine Dispersionskompensation des optischen Signals innerhalb des gesamten Frequenzbands erreicht.
Als Nächstes wird das optische Übertragungssystem umfassend den oben erwähnten variablen Dispersionskompensator beschrieben. 2 zeigt ein Blockdiagramm, das anschaulich die eine der Ausführungsformen eines optischen Übertragungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Das optische Übertragungssystem dieser Ausführungsform ist konfiguriert, wobei es umfasst einen Sender (Übertragungsstation) T, der ein optisches Signal überträgt; eine optische Faser-Übertragungsleitung L, die eine optische Übertragungsleitung ist, die das optische Signal ausbreitet bzw. trägt, das von dem Sender T übertragen wird; und einen Empfänger (Empfangsstation) R, der das optische Signal empfängt, das sich durch die optische Faser-Übertragungsleitung L ausbreitet.
Der variable Dispersionskompensator 1, der die in 1 gezeigte Konfiguration hat, ist an einer vorbestimmten Position bei der optischen Faser-Übertragungsleitung L angeordnet. Dieser variable Dispersionskompensator 1 ist bevorzugt bereitgestellt an einer Position bei der optischen Faser-Übertragungsleitung L, die nahe dem Empfänger R ist, beispielsweise einer Position, die kurz vor dem Empfänger R ist. Durch dies kann eine Dispersionskompensation für die Dispersion ausgeführt werden, die sich in dem optischen Signal angesammelt hat, das sich von dem Sender T in Richtung des Empfängers R durch die optische Faser-Übertragungsleitung L ausbreitet, unter Verwendung eines variablen Dispersionskompensators 1, bevor das optische Signal von dem Empfänger R empfangen wird.
In dem variablen Dispersionskompensator und optischen Übertragungssystem gemäß dieser Ausführungsform, wo das optische Signal, das durch die optische Teileinrichtung, optische Kombinier-/Teil-Einheit 2, aufgeteilt wird, sich ausbreitet bis es wieder durch die optische Kombiniereinrichtung, optische Kombinier-/Teil-Einheit 2, kombiniert wird, verwendet wird zum Anlegen einer Phasenverschiebung an jede Frequenzkomponente des optischen Signals. Dann hinsichtlich der reflektierenden Spiegelgruppe 3, die die Reflektiereinrichtung ist, und die zum Einrichten der optischen Pfadlänge und Phasenverschiebung für jede Frequenzkomponente verwendet wird, wird die Reflektionsposition der Frequenzkomponente mit Bezug auf die reflektierenden Spiegel 30, die eine reflektierende Spiegelgruppe 3 konfigurieren, variabel gemacht durch die entsprechenden reflektierenden Spiegel 30.
Durch dies wird es möglich, da die Phasenverschiebung, die an jede Frequenzkomponente angelegt wird, variabel ist, eine beliebige Phasenanpassung auszuführen, und es wird möglich gemacht, die Dispersion, die sich in einem optischen Signal entwickelt, mit einer hohen Genauigkeit zu kompensieren. Da die getrennte Anpassung der Frequenzkomponentenreflektionsposition mit Bezug zu jedem der entsprechenden reflektierenden Spiegeln 30, die die reflektierende Spiegelgruppe 3 konfigurieren, erlaubt wird, kann die Phasenverschiebungsmenge, die an das optische Signal angelegt wird, mit einer vorteilhaften Steuerbarkeit gesteuert werden, wobei es möglich gemacht wird, die Details der Bedingungen der Dispersionskompensation einzustellen oder zu ändern.
Über dies hinaus ist es möglich, da die Steuerung der Dispersionskompensation nur mit der Reflektiereinrichtung ausgeführt wird, die Struktur der optischen Schaltung zu vereinfachen und die Größenverringerung der optischen Schaltung zu erlauben. Es wird hier bemerkt, dass solch eine Reflektiereinrichtung hergestellt werden kann unter Verwendung von beispielsweise mikroelektromechanischer System-(MEMS)-Technologie.
Mit einem optischen Übertragungssystem, das einen variablen Dispersionskompensator mit solch einer Struktur anwendet, kann eine Dispersion, die sich in einem optischen Signal entwickelt, das sich durch eine optische Übertragungsleitung, wie zum Beispiel eine optische Faser-Übertragungsleitung L ausbreitet, kompensiert werden mit vorteilhafter Steuerbarkeit und hoher Genauigkeit, um ein optisches Übertragungssystem zu erreichen, das verlässlich eine Wellenformverschlechterung eines optischen Signals verhindert.
Es wird hier bemerkt, dass mit dem variablen Dispersionskompensator 1, der in 1 gezeigt ist, eine einzelne optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 als optische Teileinrichtung verwendet wird, zum Aufteilen eines Vor-Dispersionskompensations-Optischen-Signals in Frequenzkomponenten, und als optische Kombiniereinrichtung zum Kombinieren von Frequenzkomponenten, um ein Nach-Dispersionskompensations-Optisches-Signal hervorzurufen. Demgemäss ist die Struktur des variablen Dispersionskompensators 1 vereinfacht, um weiter eine Größenverringerung von solch einer optischen Schaltung zu erlauben. Jedoch kann solch eine optische Teileinrichtung und optische Kombiniereinrichtung sogar getrennt konfiguriert werden.
3 zeigt eine ebene Ansicht, die ein spezielleres strukturelles Beispiel des variablen Dispersionskompensators gemäß dieser Ausführungsform, die in 1 gezeigt ist, zeigt. Es wird hier bemerkt, dass in 3 eine optische Übertragungsleitung 11 und ein optischer Zirkulator 12, etc. nicht gezeigt sind, aber es wird nur die optische Schaltung gezeigt, umfassend eine optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 und die reflektierende Spiegelgruppe 3, die tatsächlich die Dispersionskompensation eines optischen Signals ausführen.
In dem variablen Dispersionskompensator 1 dieses Beispiels wird ein angeordnetes Wellenleitergitter (AWG) bzw. Arrayed Waveguide Grating 2a mit einer Schichtwellenleiter-artigen bzw. planaren Wellenleiter-artigen optischen Schaltung, die gebildet ist in einem vorbestimmten Wellenleitermuster auf einem Substrat 10 als optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 verwendet, die ein optisches Signal aufteilt und alternativ kombiniert, das der Gegenstand der Dispersionskompensation wird.
AWG 2a ist konfiguriert, enthaltend einen Eingangs-/Ausgangs-Kanalwellenleiter 21, wobei das Ende desselben in ein Eingangs-/Ausgangs-Port führt; einen ersten Platten-Wellenleiter 22 bzw. Slab Waveguide, der mit dem Eingangs-/Ausgangs-Kanal-Wellenleiter 21 verbunden ist; ein Array-Wellenleiter-Teil 23, das eine Vielzahl von Kanalwellenleitern umfasst, die mit dem ersten Platten-Wellenleiter 22 verbunden sind, wobei jeder sich in der optischen Pfadlänge mit den anderen unterscheidet; und einen zweiten Platten-Wellenleiter 24, der verbunden ist mit dem Array-Wellenleiter-Teil 23.
Mit der Seite, entgegengesetzt zu dem Array-Wellenleiterteil 23 des zweiten Platten-Wellenleiters 24, ist des Weiteren eine Kanal-Wellenleitergruppe 25 verbunden, die eine Vielzahl von Leitungen (n Leitungen) von Kanalwellenleitern 26₁ bis 26_n umfasst. Zusätzlich ist auf der Seite, entgegengesetzt zu dem zweiten Platten-Wellenleiter 24 der Kanal-Wellenleitergruppe 25, eine reflektierende Spiegelgruppe 3 bereitgestellt, die n bewegbare reflektierende Spiegel 30₁ , 30₂ , ..., 30_n umfasst, entsprechend zu jeder der entsprechenden n Leitungen der Kanal-Wellenleiter 26₁ , 26₂ , ..., 26_n . Diese reflektierenden Spiegel 30₁ bis 30_n werden innerhalb eines Grabenteils 31 angeordnet, das über die Kanal-Wellenleitergruppe 25 auf dem Substrat 10 gebildet ist, so dass die entsprechenden optischen Signalkomponenten reflektiert werden, die ausgebreitet werden, kommend durch die entsprechenden Kanal-Wellenleiter 26₁ bis 26_n .
Insbesondere wird das Grabenteil 31 entlang der Richtung gebildet, die zur Aufteilrichtung des optischen Signals gemacht wird, rechtwinklig zu der Richtung der optischen Signalausbreitung durch die Kanal-Wellenleiter 26₁ bis 26_n der Kanal-Wellenleitergruppe 25 (siehe 1). Die reflektierenden Spiegel 30₁ bis 30_n der reflektierenden Spiegelgruppe 3 werden dann auf Positionen angeordnet, die jeweils jeweiligen entsprechenden Kanal-Wellenleitern 26₁ bis 26_n entgegenstehen (Position, die dem Kern des Kanal-Wellenleiters entgegenstehen) in dem Grabenteil 31.
In der obigen Konfiguration wird, wenn ein optisches Signal eingegeben wird, in dem Eingangs-/Ausgangs-Kanal-Wellenleiter 21 von dem Eingangs-/Ausgangs-Port von AWG 2a, das optische Signal in jede Frequenz (jede Wellenlänge) aufgeteilt, während es durch den ersten Platten-Wellenleiter 22 geleitet wird, sowie das Array- Wellenleiterteil 23, und zweiten Platten-Wellenleiter 24, in dieser Reihenfolge. Jede Frequenzkomponente des optischen Signals, das aufgeteilt wurde, wird geteilt und eingegeben in entsprechenden Kanal-Wellenleiter 26₁ bis 26_n der Kanal-Wellenleitergruppe 25.
Die entsprechenden Frequenzkomponenten, die ausgebreitet werden durch Kanal-Wellenleiter 26₁ bis 26_n , werden reflektiert durch entsprechende bewegbare reflektierende Spiegel 30₁ bis 30_n der reflektierenden Spiegelgruppe 3 und werden wieder ausgebreitet bzw. getragen in die entgegengesetzte Richtung durch die entsprechenden Kanalwellenleiter 26₁ bis 26_n . Jede Frequenzkomponente wird dann kombiniert, während sie geführt bzw. geleitet wird durch den zweiten Platten-Wellenleiter 24, das Array-Wellenleiterteil 23 und den ersten Platten-Wellenleiter 22, in dieser Reihenfolge, wobei das Dispersions-kompensierte optische Signal von dem Eingangs-/Ausgangs-Port durch Eingangs-/Ausgangs-Kanal-Wellenleiter 21 ausgegeben wird.
Hier wird die reflektierende Spiegelgruppe 3, die die Reflektiereinrichtung in dieser Ausführungsform ist, konfiguriert durch eine Vielzahl von bewegbaren reflektierenden Spiegeln 30, wobei die reflektierende Oberfläche derselben in der Lage ist, sich getrennt zu bewegen, wie oben beschrieben. Als Verfahren zum Antreiben dieser bewegbaren reflektierenden Spiegel 30, wird es bevorzugt, dass die elektrostatische Kraft, die sich aufgrund der Anlegung von Spannung zwischen einer Elektrode (erste Elektrode), die bereitgestellt wird an einem bewegbaren Spiegel 30 und einer Elektrode (zweite Elektrode), die bereitgestellt wird an einer vorbestimmten Position relativ zu der ersten Elektrode, entwickelt, verwendet wird, um solch eine Antriebssteuerung auszuführen. Durch dies kann die Steuerung der Reflektionsposition an dem reflektierenden Spiegel, und die Phasenverschiebungsmenge und Bedingungen der dabei gesetzten Dispersionskompensation, leicht ausgeführt werden und bei hohen Geschwindigkeiten.
4 zeigt ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der bewegbaren reflektierenden Spiegel zeigt, das als die reflektierende Spiegelgruppe in dem variablen Dispersionskompensator verwendet wird, der in 3 gezeigt ist. Diese reflektierende Spiegelgruppe 3 hat eine Vielzahl von bewegbaren reflektierenden Spiegeln 30, die innerhalb eines, wie oben beschriebenen Grabenteils 31 angeordnet sind. Zusätzlich werden entsprechende Führschienen 32 bereitgestellt zwischen benachbarten bewegbaren reflektierenden Spiegeln 30, um die Verschiebungsrichtung von bewegbaren reflektierenden Spiegeln 30 zu führen bzw. zu leiten.
Jeder entsprechende bewegbare reflektierende Spiegel 30 wird unterstützt durch einen Spiegelunterstützungsabschnitt 33, der bevorzugt ein isolierendes Material aufweist. Spiegelunterstützungsabschnitt ist bewegbar ausgebildet mit dem Ende entgegengesetzt zu den reflektierenden Spiegeln 30 als ein Punkt der Unterstützung, und eine Elektrode 34, die die erste Elektrode ist, und an einer Seite gebildet. Zusätzlich wird die Elektrode 35, die die zweite Elektrode ist, auf der Seite entgegengesetzt zu der Elektrode 34 bereitgestellt, wobei der Spiegelunterstützungsabschnitt 33 zwischen ihnen ist. Diese Elektrode 35 ist fest relativ zu dem Substrat 10.
Eine anpassbare elektrische Leistungsquelle, die anpassbar eine Spannung anlegt, ist verbunden zwischen der Elektrode 34, die an dem Spiegelunterstützungsabschnitt 33 bereitgestellt ist, und der Elektrode 35, die fest auf dem Substrat 10 ist. Falls die angelegte Spannung zwischen dieser Elektrode 34 und der Elektrode 35 sich ändert, entwickelt sich dann eine Deflektion bzw. Umlenkung an dem Spiegelunterstützungsabschnitt 33, aufgrund der elektrostatischen Kraft, die sich entwickelt oder der Änderung darin, und der bewegbare reflektierende Spiegel 30 bewegt sich zu dieser Deflektion, um verschoben zu werden in die Verschiebungsrichtung, die geführt wird durch die Führschiene 32.
5 zeigt ein Blockdiagramm, das ein anderes Beispiel eines bewegbaren reflektierenden Spiegels zeigt. Diese reflektierende Spiegelgruppe 3 ist ähnlich zu den strukturellen Beispielen in 4, hinsichtlich dem bewegbaren reflektierenden Spiegel 30, der angeordnet ist innerhalb des Grabenteils 31, der Leitschiene 32 und dem Spiegelunterstützungsabschnitt 33; jedoch unterscheidet sie sich in der Struktur der Elektroden zum Antreiben des reflektierenden Spiegels 30.
Kammförmige Elektroden 36 werden auf beiden Seiten des Spiegelunterstützungsabschnitts 33 gebildet. Entgegengesetzt zu diesen werden ähnliche kammförmige Elektroden 37 und 38 auf beiden Seiten des Spiegelunterstützungsabschnitts 33 bereitgestellt. Durch Ändern der entsprechenden Spannung, die an diese kammförmigen Elektroden 36, 37 und 38 angelegt ist, wird der bewegbare reflektierende Spiegel 30 verschoben. In solchen Fällen, wo die kammförmigen Elektroden verwendet werden, wird dem reflektierenden Spiegel 30 erlaubt, effektiv mit vorteilhafter Genauigkeit angetrieben zu werden.
Die Dispersion, die sich in einem optischen Signal in einem optischen Übertragungssystem entwickelt, und Dispersionskompensation unter Verwendung eines variablen Dispersionskompensators, werden des weiteren beschrieben, während auf 1 und 2 Bezug genommen wird. Es wird bemerkt, dass in dem Folgenden eine optische Intensität eines optischen Signals, das Gegenstand der Dispersionskompensation ist, als durch den Wert der Amplitude |E| von diesem elektrischen Feld angenommen wird, oder der Wert des Quadrats davon.
Ein optisches Signal, das durch die optische Faserübertragungsleitung L in einem optischen Übertragungssystem sich ausbreitet, wie in 2 gezeigt, wird in dem Sender T so erzeugt, dass eine optische Intensität |E| eine vorbestimmte Signalwellenform A aufweist, und übertragen wird als ein Eingabe-Optisches-Signal an das optische Übertragungssystem. Dieses Eingabe-Optisches-Signal weist optische Signalkomponenten auf, die aufgeteilt werden über ein vorbestimmtes optisches Signalfrequenzband (Wellenlängenband) mit optischer Signalfrequenz ν₀ (optische Signal-Wellenlänge λ₀ = c/ν₀) als die mittlere Frequenz.
Wenn solch ein optisches Signal sich durch eine optische Faser-Übertragungsleitung L ausbreitet, sammelt sich die Dispersion der optischen Faser-Übertragung L in dem optischen Signal an. Das ausgebreitete optische Signal entwickelt dann, wie durch die Signal-Wellenform B in 2 gezeigt, eine Wellenformverschlechterung, wobei die Signal-Wellenform der optischen Intensität |E'| verzerrt wird von der Signal-Wellenform A des Eingabe-Optischen-Signals.
In dem variablen Dispersionskompensator 1 wird eine Phasenverschiebung, die zum Kompensieren der Dispersion von jeder Frequenzkomponente des optischen Signals verwendet wird, an jede Frequenzkomponente eines optischen Signals angelegt, das Gegenstand der Dispersionskompensation ist, und in dem solch eine Wellenformverschlechterung sich entwickelt hat, so dass die Phasenverschiebung von der Dispersion negiert wird, die sich in der optischen Faser-Übertragungsleitung L gesammelt hat, um die Dispersion zu kompensieren. Durch dies wird ein optisches Signal mit Signal-Wellenform C der optischen Intensität |E''| erhalten, das das größte Ausmaß dieser Effekte der Dispersion aufgrund des Propagierens durch die optische Faser-Übertragungsleitung L entfernt hat.
In Fällen, wo eine Dispersion zweiter Ordnung (Dispersion) D⁽²⁾ und Dispersion dritter Ordnung (Dispersionssteigung) D⁽³⁾ in der optischen Faser-Übertragungsleitung L existiert, ist der Wert der Gesamtdispersion D für die optischen Signalkomponenten der Wellenlänge λ (= C/ν) gegeben durch den folgenden Ausdruck, wobei die Gruppenverzögerungszeit als τ angenommen wird und λ₀ die Mittelwellenlänge des oben erwähnten optischen Signals ist. D(λ) = dτ/dλ = D(2) + D(3)(λ – λ0)
Wenn die Dispersion zweiter Ordnung D⁽²⁾ dominant in der Gesamtdispersion D gemacht wird, wird die Gruppenverzögerungszeit τ für die optische Signalkomponente der Wellenlänge λ τ(λ) = D(2)(λ – λ0).
Bei diesem Punkt wird die Phasenverschiebung ϕ, aufgrund der Dispersion, die sich in jeder optischen Signalkomponente des optischen Signals entwickelt, das durch die optische Faser-Übertragungsleitung L gegangen ist, wenn die Phasenverschiebung mit Mittelfrequenz ν₀ (Mittelwellenlänge λ₀) als 0 gegeben ist, die Folgende. ϕ = –πcD(2)((ν – ν0)/ν0)2 oder wenn die Rate der Phasenverschiebung ϕ ist dϕ/dν = –(2πcD(2)/ν0 2) × (ν – ν0).
In anderen Worten entwickelt sich die Phasenverschiebung, die eine parabolische Änderung mit einem Zentrum der Mittelfrequenz ν₀ aufweist, in ein optisches Signal, das durch die optische Faser-Übertragungsleitung L aufgrund der Dispersion D⁽²⁾ propagiert bzw. sich ausbreitet.
Eine Dispersionskompensation wird ausgeführt unter Verwendung eines variablen Dispersionskompensators 1, der in 1 und 3 gezeigt ist, für ein optisches Signal, in dem sich solch eine Phasenverschiebung entwickelt. Hier ist, wie in 1 gezeigt, die Gesamtbreite des Frequenzbandes in der gesamten reflektierenden Spiegelgruppe 3, das das Frequenzband werden soll, in dem eine Dispersionskompensation ausgeführt wird, als 2Δν, und die Dispersionskompensationsauflösung, die die entsprechende Frequenzbreite der Vielzahl von reflektierenden Spiegeln 30 ist, die in der reflektierenden Spiegelgruppe 3 enthalten sind, ist als Δν gegeben.
Ferner ist, hinsichtlich zu jedem der entsprechenden reflektierenden Spiegel 30₁ bis 30_n , enthalten in der reflektierenden Spiegelgruppe 3, die Mittelfrequenz der Frequenzkomponente des optischen Signals, das reflektiert wird durch den reflektierenden Spiegel 30_i , gegeben als ν_i, und die Phasenverschiebung, die angelegt wird für eine Dispersionskompensation in jeder Frequenzkomponente des optischen Signals, ist als ψ gegeben.
Die Reflektionsposition von jeder Frequenzkomponente gemäß jedem entsprechenden reflektierenden Spiegel 30₁ bis 30_n ist so eingestellt, dass eine Phasenverschiebung ϕ in der optischen Faser-Übertragungsleitung L bei einer Mittelfrequenz ν_i des reflektierenden Spiegels 30_i , negiert wird, durch Ausführen der Phasenverschiebung, die an eine Frequenzkomponente des optischen Signals angelegt wird, aufgrund der Reflektion bei dem reflektierenden Spiegel 30_i ψ = –ϕ(ν_i) wird.
Sobald die Reflektionsposition für jeden der entsprechenden reflektierenden Spiegel 30 eingestellt wird, wird jeder bewegbare reflektierende Spiegel 30 verschoben, um die Reflektionsposition aufzuweisen, die eingestellt ist. Durch dies wird eine Konfiguration realisiert, die in der Lage ist, eine Dispersion in einem optischen Übertragungssystem zu kompensieren. Position d (siehe 1) des bewegbaren reflektierenden Spiegels 30_i , der eine Phasenverschiebung ψ = –ϕ(ν_i) anlegt, kann gefunden werden mit dem folgenden Ausdruck, wobei der Brechungsindex des Mediums zwischen der optischen Kombinier-/Teil-Einheit 2 und der reflektierenden Spiegelgruppe 3 gegeben ist als n, d = cϕ(ν)/4πnνi.
Hier wird, wie in dem zuvor erwähnten Beispielen, in dem Fall, wo die reflektierende Spiegelgruppe 3, die die Reflektiereinrichtung ist, konfiguriert aus einer Vielzahl von geteilten reflektierenden Spiegeln 30, innerhalb des Bereichs von jedem reflektierenden Spiegel 30, die Phasenverschiebungsmenge konstant, die angelegt ist an die Frequenzkomponente eines optischen Signals. Demgemäß wird es bevorzugt, um eine Dispersionskompensation eines optischen Signals effektiv auszuführen, dass die Dispersionskompensationsfrequenzauflösung Δν der Dispersionskompensation bei der reflektierenden Spiegelgruppe 3 so gesetzt wird, dass die Phasenverschiebung ϕ(ν), die sich in dem optischen Signal entwickelt, sich nicht drastisch innerhalb des Frequenzbereichs Δν ändert, der einem reflektierenden Spiegel 30 entspricht. Genauer gesagt wird es bevorzugt, dass die Frequenzauflösung Δν die Bedingungen des folgenden Ausdrucks relativ zu der Änderungsrate dϕ/dν der Phasenverschiebung ϕ erfüllt. |Δν × (dϕ/dν)| ≦ π
Wenn die Dispersion zweiter Ordnung D⁽²⁾ dominant in der Gesamtdispersion ist, wird der absolute Wert der Änderungsrate |(dϕ/dν)| der Phasenverschiebung ϕ bei den Frequenzkomponenten an den Extremwerten des Frequenzbands maximiert, die getrennt sind durch die Frequenz ν = ν₀ ± δν, nämlich durch die Frequenz δν, die halb so groß ist wie die Gesamtbreite 2δν von der Mittelfrequenz ν₀, wobei der maximierte Wert ist |dϕ/dν|max = |2πcD(2)δν/ν0 2|.
Demgemäß wird, der maximierte Wert der Dispersion D⁽²⁾, der die obige bevorzugten Bedingungen von |Δν × (dϕ/dν)| ≦ πerfüllt |D(2)|max = ν0 2/2cΔνδν.
Hinsichtlich des optischen Signals, das der Gegenstand der Dispersionskompensation wird, falls diese Mittelfrequenz gegeben ist als ν₀ = 189,1 THz (Mittelwelle gegeben als λ₀ = 1585 nm), die halbe Breite des Frequenzbands als δν = 50 GHz und die Frequenzauflösung als Δν = 5 GHz, welches der Frequenzbereich für einen reflektierenden Spiegel ist, folgt dann beispielsweise, dass die möglich kompensierbare Maximaldispersion |D⁽²⁾|_max = 240 ps/nm ist. Zusätzlich folgt dann, mit ähnlichen Bedingungen, falls die halbe Breite des Frequenzbands gegeben ist als δν = 15 GHz und die Frequenzauflösung als Δν = 3 GHz, dass die Maximaldispersion, die zu kompensieren ist, |D⁽²⁾|_max = 1300 ps/nm ist.
Es wird bemerkt, dass unter Verwendung der obigen Ausdrücke der Wert der Maximaldispersion, die kompensiert werden kann, |D⁽²⁾|_max größer wird, wenn die Frequenzauflösung Δν feiner wird. Hinsichtlich dieser Frequenzauflösung Δν wird es bevorzugt, dass sie auf einen vorteilhaften Wert unter Berücksichtigung der Struktur des variablen Dispersionskompensators gesetzt wird, beispielsweise die Teilbedingungen des optischen Signals aufgrund von AWG 2a in dem variablen Dispersionskompensator 1, der in 3 gezeigt ist, und die Breite, mit der die geteilten bewegbaren reflektierenden Spiegel auf dem Substrat 10 dazu gebracht werden können, gebildet zu werden.
Hier wird ein spezielleres strukturelles Beispiel des variablen Dispersionskompensators 1, der in 3 gezeigt ist, einschließlich von AWG 2a, dargestellt. Falls das Intervall zwischen benachbarten Kanal-Wellenleitern der Kanal-Wellenleitergruppe 25, die verbunden sind mit dem zweiten Platten-Wellenleiter 24, gegeben ist als Δx, und das Wellenlängenintervall zwischen den Frequenzkomponenten des optischen Signals, das sich durch benachbarte Kanalwellenleiter, wie Δλ, ausbreitet, dann wir der folgende Ausdruck erhalten. Δx/Δλ = NcfΔL/nsΔxλ0, wobei N_c der Gruppenbrechungsindex des Wellenleiters ist, f die Länge der Platten-Wellenleiter entlang ihrer Länge ist, ΔL die optische Pfadlängendifferenz der Kanal-Wellenleiter in dem Array-Wellenleiterteil ist und n_s der effektive Brechungsindex der Platten-Wellenleiter ist. Von diesem sind der Gruppenbrechungsindex N_c und der effektive Brechungsindex n_s in dem Bereich von 1,5.
In dieser Hinsicht wird, falls die Mittelwellenlänge des optischen Signals gegeben ist als λ₀ = 1550 nm und das Frequenzband, in dem die Dispersionskompensation ausgeführt wird, 2δν = 100 GHz ist (was korreliert mit dem Wellenlängenband 0,8 nm), die Frequenzauflösung dieses Frequenzbands, das eingeteilt ist in 10 Teile, dann wird Δν = 10 GHz. Gemäß der Wellenlängenauflösung ist Δλ = 0,08 nm. Des Weiteren wird das Intervall zwischen Kanal-Wellenleitern Δx = 20 μm.
Falls diese numerischen Werte substituiert werden, dann wird als strukturelle Bedingung, die für AWG 2a des variabeln Dispersionskompensators 1 erfüllt sein sollte, gefunden, dass fΔL = 7,75 × 10–6 m.
Es ist möglich, diese Bedingung zu erfüllen, beispielsweise mit einer Struktur, wo der Platten-Wellenleiter eingestellt wird mit f = 30 mm und das Array-Wellenleiterteil eingestellt wird bzw. hergestellt wird mit ΔL = 258 μm.
Es wird bemerkt, dass es bevorzugt ist, dass ein Dispersionskompensationsfrequenzband 2δν so gesetzt wird, dass es ausreichend einen Frequenzbereich enthält, durch den die optische Signalkomponente des optischen Signals, die Gegenstand der Dispersionskompensation geworden ist, verteilt wird.
Falls das optische Signal, das Gegenstand der Dispersionskompensation geworden ist, ein Multi-Wellenlängen-Optisches-Signal ist, umfassend eine Vielzahl von optischen Signalen mit optischen Signal-Wellenlängen, die unterschiedlich voneinander sind, dann ist es möglich, in Fällen, wo eine Dispersionskompensation ausgeführt wird für ein einzelnes optisches Signal, enthalten in dem Multi-Wellenlängen-Optischen-Signal, dass das Frequenzintervall zwischen benachbarten optischen Signalen, die Gesamtfrequenzbreite 2δν annimmt. Wenn die Gesamtfrequenzbreite 2δν größer gemacht wird, als das Frequenzintervall zwischen benachbarten optischen Signalen (beispielsweise in integralen Vielfachen), wird ferner der Struktur ermöglicht, die Vielzahl von optischen Signalen, enthalten in einem Multi-Wellenlängen-Optischen-Signal, zu Dispersions-kompensieren.
Hinsichtlich der Bit-Rate (Modulationsrate) des optischen Signals, wird es des Weiteren bevorzugt, dass die Bit-Rate 10 Gbps oder schneller ist, und sogar bevorzugter, 40 Gbps oder schneller ist. Die Entwicklung der Dispersion in der optischen Übertragungsleitung wird insbesondere problematisch mit solchen Hochgeschwindigkeits-Bit-Raten; jedoch kann sogar in solchen Fällen, durch Anpassen der oben beschriebenen Konfiguration in einem variablen Dispersionskompensator, eine vorteilhafte Dispersionskompensation des optischen Signals mit ausreichender Genauigkeit ausgeführt werden. Jedoch kann, was nicht gesagt zu werden braucht, ein variabler Dispersionskompensator 1 effektiv für optische Signale mit Bit-Raten, die geringer sind, als die oben erwähnten, effektiv angepasst werden.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, dass der Array bzw. Anordnung der reflektierenden Spiegel, was die Reflektiereinrichtung umfasst, oder die Form der reflektierenden Oberfläche ein wenig parabolisch sein kann in Beziehung zu der Frequenzkomponente, die zu reflektieren ist. Durch dies ist es möglich, in Fällen, wo die Dispersion D⁽²⁾ zweiter Ordnung dominant in der Dispersion wird, die sich in der optischen Übertragungsleitung entwickelt, eine vorteilhafte Dispersionskompensation für ein optisches Signal innerhalb des gesamten Frequenzbands zu erreichen, das Gegenstand der Dispersionskompensation wird.
Simulationen wurden ausgeführt durch Anlegen der spezifischen Bedingungen an das optische Übertragungssystem und den variablen Dispersionskompensator mit der oben erwähnten Konfiguration, und die Resultate wurden bestätigt hinsichtlich der Dispersionskompensation des optischen Signals und Wellenformverschlechterung des optischen Signals aufgrund der Dispersion in der optischen Übertragungsleitung.
Hinsichtlich des optischen Signals, das Gegenstand der Dispersionskompensation wurde, wurde die Mittelfrequenz auf ν₀ = 189,1 THz gesetzt (Mittelwellenlänge von δ₀ = 1585 nm), zusätzlich wurde das Modulationsschema auf NRZ gesetzt, und eine Modulationsrate (Bit-Rate) M auf entweder 10 Gbps oder 40 Gbps gesetzt. Zusätzlich wurden die Wellenformen des optischen Pulses des optischen Signals so gesetzt, dass sie eine Super-Gauss-Form, Non-Chirp-Form bzw. Nicht-Zwitscher-Form ist. Hier wird, falls die Dauer des Ein-Bit-Signals gegeben ist als 2t₀ (= 1/M), die Signalwellenform des optischen Signals dann angelegt als E(t) = exp{–log2/2 × (/t/t0)2m}, wobei m gegeben ist als der Parameter, der die optische Pulsform bestimmt und hier auf m = 2 gesetzt wird.
Ferner wurden Zufallscodes von 2⁹ = 512 Bits als optisches Signal übertragen, um tatsächlich der Dispersionskompensation ausgesetzt zu werden, und die erhaltene Signalwellenform wurde durch das angezeigte Augenmuster abgeschätzt.
Zum Beginnen wird ein Beispiel der Dispersionskompensation in dem Fall dargestellt, wo die Bit-Rate eingestellt wurde, um M = 10 Gbps zu sein. Mit dieser 10 Gbps Bit-Rate wird der Takt für die Signalperiode 100 ps.
Die 6A und 6B zeigen Schaubilder, die ein Beispiel des optischen Signals darstellen, das das 10 Gbps optische Übertragungssystem überträgt, wobei 6A die Signalwellenform des Eingabe-Optischen-Signals darstellen, sofort nach dem Sender (bezugnehmend auf Signalwellenform A in 1); und 6B die Signalwellenform des Ausgabe-Optischen-Signals darstellt vor Dispersionskompensation (ohne Dispersionskompensation) (bezugnehmend auf Signalwellenform B in 2).
Das Eingabe-Optische-Signal mit der in 6A gezeigten Signalwellenform, weist Frequenzkomponenten in einem Frequenzbereich von ungefähr ±15 GHz auf, wobei die optische Signalfrequenz ν₀ = 189,1 THz als Mittel ist. In dieser Hinsicht wird, wenn die Dispersion, die sich in dem optischen Signal aufgrund einer Ausbreitung in der optischen Übertragungsleitung entwickelt, als D⁽²⁾ = +1200 ps/nm, D⁽³⁾ = 0 ps/nm² gesetzt wird, die Signalwellenform in dem Nach-Ausbreitungs-Ausgabe-Optischen-Signal eine Wellenform mit entwickelter Wellenformverschlechterung aufgrund einer Dispersion, wie in 6B gezeigt.
7A und 7B sind Schaubilder, die ein Beispiel der Dispersionskompensation für ein optisches Signal, das übertragen wird durch ein 10 Gbps optisches Übertragungssystem, zeigen, wobei 7A die Phasenverschiebung des optischen Signals darstellt, und zusätzlich 7B die Wellenform des Ausgabe-Optischen-Signals darstellt, nach Dispersionskompensation (mit Dispersionskompensation) (bezugnehmend auf Signalwellenform C in 2).
Hier in 7A zeigt die horizontale Achse die relative Frequenz ν – ν₀ (GHz) gegen die Mittelfrequenz ν₀ = 189,1 THz. Zusätzlich zeigte die vertikale Achse die Änderungsrate der Phasenverschiebung dϕ/dν (rad-GHz) entsprechend der Dispersion D⁽²⁾ = +1200 ps/nm und Phasenverschiebungen ϕ und –ψ (rad).
Für jede Frequenzkomponente des Eingabe-Optischen-Signals, wie in 6A gezeigt, entwickelt sich, aufgrund der Dispersion D⁽²⁾ in der oben erwähnten optischen Übertragungsleitung, die in 7A gezeigte parabolische Phasenverschiebung ϕ in dem in dem 6B gezeigten Nach-Ausbreitungs-Ausgabe-Optischen-Signal. In dieser Hinsicht wird in diesem Beispiel die Dispersionskompensation ausgeführt mit halber Breite des Frequenzbands, das auf δν = 15 GHz gesetzt wird, und Frequenzauflösung, die auf Δν = 3 GHz gesetzt wird.
An diesem Punkt wird in dem variablen Dispersionskompensator 1 die Phasenverschiebung ψ, die gezeigt ist als das Schaubild von –ψ in 7A, an jede Frequenzkomponente des optischen Signals angelegt. Einer Stufenform bei der Frequenzbreite Δν = 3 GHz entspricht dem Array bzw. der Anordnung der Vielzahl von reflektierenden Spiegeln 30 in der reflektierenden Spiegelgruppe 3. In anderen Worten entspricht die Richtung der horizontalen Achse der Phasenverschiebung ψ der Position des reflektierenden Spiegels 30 entlang der ν-Achse. Zusätzlich entspricht die Richtung der vertikalen Achse der Position des reflektierenden Spiegels 30 entlang der d-Achse (bezugnehmend auf 1).
Die reflektierende Spiegelgruppe 3, wie in 7A gezeigt, ist so konfiguriert, dass die zwei Phasenverschiebungen mit –ψ = ϕ(ν_i) übereinstimmen bei der entsprechenden Mittelfrequenz ν_i für die Frequenzkomponente der Frequenzbreite Δν, reflektiert durch jeden reflektierenden Spiegel 30_i . Mit solch einer Konfiguration wird eine Phasenverschiebung ϕ, die sich in dem optischen Signal entlang der optischen Übertragungsleitung entwickelt, zu einem größtmöglichen Ausmaß durch die Phasenverschiebung ψ negiert, die angelegt wird durch den variablen Dispersionskompensator 1. Wie in 7B durch die Signalwellenform des Nach-Dispersionskompensations-Ausgabe-Optischen-Signals gezeigt, wird die Dispersion in dem optischen Signal ausreichend kompensiert.
Die 8A und 8B sind Schaubilder eines anderen Beispiels der Dispersionskompensation eines optischen Signals, das sich durch ein 10 Gbps optisches Übertragungssystem ausbreitet, wobei 8A die Phasenverschiebung des optischen Signals zeigt, und zusätzlich 8B die Signalwellenform des Nach-Dispersionskompensations-Ausgabe-Optischen-Signals zeigt. Es wird bemerkt, dass in dem Schaubild von 8A die Änderungsrate der Phasenverschiebung dϕ/d ν und Phasenverschiebung ϕ die gleichen sind, wie die in 7A gezeigten.
Für jede Frequenzkomponente des in 6A gezeigten Eingabe-Optischen-Signals entwickelt sich aufgrund der Dispersion D⁽²⁾ in der oben erwähnten optischen Übertragungsleitung die in 8A gezeigte parabolische Phasenverschiebung ϕ in dem in 6B gezeigten Nach-Ausbreitungs-Ausgabe-Optischen-Signals. In dieser Hinsicht wird in diesem Beispiel eine Dispersionskompensation mit der halben Breite des Frequenzbands ausgeführt, das gesetzt wird auf δν = 15 GHz und der Frequenzauflösung, die gesetzt wird auf Δν = 1 GHz.
An dieser Stelle wird in dem variablen Dispersionskompensator 1 die Phasenverschiebung ψ, die als Graph von –ψ in 8A gezeigt ist, angelegt an jede Frequenzkomponente des optischen Signals. Dieses Schaubild der Phasenverschiebung ψ mit einer Treppenform bei einer Frequenzbreite Δν = 1 GHz entspricht dem Array der Vielzahl von reflektierenden Spiegeln 30 in der reflektierenden Spiegelgruppe 3.
Die reflektierende Spiegelgruppe 3, wie in 8A gezeigt, ist so konfiguriert, dass die zwei Phasenverschiebungen mit –ψ = ϕ(ν_i) übereinstimmen bei der entsprechenden Mittelfrequenz ν_i für die Frequenzkomponente der Frequenzbreite Δν, reflektiert durch jeden reflektierenden Spiegel 30_i . Mit solch einer Konfiguration wird die Phasenverschiebung ϕ, die sich in dem optischen Signal entlang der optischen Übertragungsleitung entwickelt, zu dem größtmöglichen Ausmaß durch die Phasenverschiebung ψ negiert, die angelegt wird durch den variablen Dispersionskompensator 1. Wie in 8B durch die Signalwellenform des Nach-Dispersionskompensations-Ausgabe-Optischen-Signals gezeigt, wird die Dispersion in dem optischen Signal ausreichend kompensiert. Insbesondere wird in diesem Beispiel, durch Bringen der Frequenzauflösung Δν auf 1 GHz, was kleiner ist als die 3 GHz des in 7A und 7B gezeigten Beispiels, die Genauigkeit der Dispersionskompensation verbessert.
Als Nächstes wird ein Beispiel der Dispersionskompensation in dem Fall gezeigt, wo die Bit-Rate veranlasst wird, M = 40 Gbps zu sein. Mit dieser 40 Gbps Bit-Rate wird der Takt, der die Periode des Signals sein wird, 25 ps.
Die 9A und 9B sind Schaubilder, die ein Beispiel des optischen Signals darstellen, das das 40 Gbps optische Übertragungssystem überträgt, wobei 9A die Signalwellenform des Eingabe-Optischen-Signals sofort nach dem Sender darstellt; und 9B die Signalwellenform des Ausgabe-Optischen-Signals vor der Dispersionskompensation darstellt.
Das Eingabe-Optische-Signal bzw. optische Eingabesignal mit der in 9A gezeigten Wellenform weist Frequenzkomponenten in einem Frequenzbereich von ungefähr ±50 GHz auf, wobei die optische Signalfrequenz ν₀ = 189,1 THz als Mittel ist. In dieser Hinsicht wird, wenn die Dispersion, die sich in dem optischen Signal aufgrund der Ausbreitung in der optischen Übertragungsleitung entwickelt, als D⁽²⁾ = +200 ps/nm, D⁽³⁾ = 0 ps/nm² gesetzt wird, die Signalwellenform in dem Nach-Ausbreitungs-Ausgabe-Optischen-Signal eine Wellenform mit entwickelter Wellenformverschlechterung aufgrund von Dispersion, wie in 9B gezeigt.
10A und 10B zeigen Schaubilder, die ein Beispiel der Dispersionskompensation für ein optisches Signal zeigen, das übertragen wird durch ein 40 Gbps optisches Übertragungssystem, wobei 10A die Phasenverschiebung des optischen Signals darstellt, und zusätzlich 10B die Wellenform des Ausgabe-Optischen-Signals nach Dispersionskompensation darstellt.
Hier zeigt in 10A die horizontale Achse die relative Frequenz ν – ν₀ (GHz) gegenüber der Mittelfrequenz ν₀ = 189,1 THz. Zusätzlich zeigt die vertikale Achse die Änderungsrate der Phasenverschiebung dϕ/dν (rad-GHz) entsprechend der Dispersion D⁽²⁾ = +200 ps/nm und Phasenverschiebungen ϕ und –ψ (rad).
Für jede Frequenzkomponente des in 9A gezeigten Eingabe-Optischen-Signals entwickelt sich, aufgrund der Dispersion D⁽²⁾ in der oben erwähnten optischen Übertragungsleitung, die parabolische Phasenverschiebung ϕ, die in 10A gezeigt ist, in dem in dem 9B gezeigten Nach-Ausbreitungs-Ausgabe-Optischen-Signal. In dieser Hinsicht wird in diesem Beispiel eine Dispersionskompensation mit der halben Breite des Frequenzbands ausgeführt, das auf δν = 50 GHz gesetzt wird, und der Frequenzauflösung, die auf Δν = 2 GHz gesetzt wird.
An dieser Stelle wird in dem variablen Dispersionskompensator 1 die Phasenverschiebung ψ, die als Schaubild von –ψ in 10A gezeigt ist, an jede Frequenzkomponente des optischen Signals angelegt. Dieses Schaubild der Phasenverschiebung ψ mit einer Treppenform mit einer Frequenzbreite Δν = 2 GHz entspricht der Anordnung der Vielzahl von reflektierenden Spiegeln 30 in der reflektierenden Spiegelgruppe 3.
Die reflektierende Spiegelgruppe 3, wie in 10A gezeigt, ist so konfiguriert, dass die zwei Phasenverschiebungen mit –ψ = ϕ(ν_i) bei der entsprechenden Mittelfrequenz ν_i für die Frequenzkomponente der Frequenzbreite Δν übereinstimmen, die durch jeden reflektierenden Spiegel 30_i reflektiert wird. Mit solch einer Konfiguration wird die Phasenverschiebung ϕ, die sich in dem optischen Signal entlang der optischen Übertragungsleitung entwickelt, zum größtmöglichen Ausmaß durch die Phasenverschiebung ψ negiert, die angelegt wird durch den variablen Dispersionskompensator 1. Wie in 10B gezeigt, wird durch die Signalwellenform des Nach-Dispersionskompensations-Ausgabe-Optischen-Signals, eine Dispersion in dem optischen Signal ausreichend kompensiert.
In der oben erwähnten Ausführungsform wird, wie in 1 und 3 gezeigt, eine reflektierende Spiegelgruppe 3, umfassend eine Vielzahl von bewegbaren reflektierenden Spiegeln 30, als Reflektiereinrichtung verwendet. Im Gegensatz ist es auch möglich, einen einzelnen bewegbaren reflektierenden Spiegel zu verwenden, der nicht in eine Vielzahl von reflektierenden Spiegeln als Reflektiereinrichtung eingeteilt ist bzw. aufgeteilt ist.
11A und 11B sind Schaubilder, die einen bewegbaren reflektierenden Spiegel darstellen, wenn ein einzelner bewegbarer reflektierender Spiegel als Reflektiereinrichtung in einer variablen Dispersionskompensation verwendet wird, wobei 10A eine Schematik zeigt, die die Form und das Antriebsverfahren desselben zeigt, und 11B ein Blockdiagramm zeigt, das ein spezielleres Beispiel zeigt.
Die Reflektiereinrichtung 4, die in 11A und 11B gezeigt ist, umfasst einen einzelnen bewegbaren reflektierenden Spiegel 40. Durch Veranlassen, dass die gesamte reflektierende Oberfläche dieses bewegbaren reflektierenden Spiegels 4 in eine Form mit einer gekrümmte Oberfläche gebracht wird (beispielsweise Veranlassen, dass er in eine Form mit einer parabolischen Form gebracht wird), wie in 11A gezeigt, ist es möglich, das reflektierende Oberflächenteil zu verschieben, dass jeder Frequenzkomponente des optischen Signals in der Richtung der optischen Signalausbreitung entspricht. Durch die kann eine variable Dispersionskompensation mit vorteilhafter Genauigkeit auf die gleiche Art und Weise, wie die reflektierende Spiegelgruppe 3 ausgeführt werden, die eine Vielzahl von geteilten bewegbaren reflektierenden Spiegel 30 umfasst.
Das in 11B gezeigte strukturelle Beispiel kann beispielsweise als speziellere Struktur der Reflektiereinrichtung 4 verwendet werden, die solch einen bewegbaren reflektierenden Spiegel 40 aufweist. Mit dieser Reflektiereinrichtung 4, einer Metallschicht 40, die ein bewegbarer reflektierender Spiegel ist, wird darauf eine Polysiliziumschicht 41 gebildet. Zusätzlich agiert diese Metallschicht 40 als erste Elektrode, die auf dem bewegbaren reflektierenden Spiegel bereitgestellt ist.
Auf der Seite entgegengesetzt zu der Metallschicht 40 der Polysiliziumschicht 41 wird eine Metallschicht 43 angeordnet, die auf der Siliziumschicht 44 gebildet ist. Diese Metallschicht 43 wird die zweite Elektrode, die bei einer vorbestimmten Position relativ zu der ersten Elektrode bereitgestellt wird. Zusätzlich werden eine Polysiliziumschicht 41 und eine Metallschicht 43 durch eine Siliziumoxidschicht 42 getrennt. Diese Siliziumoxidschicht 42 wird an den Enden der Polysiliziumschicht 41 und der Metallschicht 43 bereitgestellt.
Zwischen der Metallschicht 40, die als bewegbarer reflektierender Spiegel und erste Elektrode agiert und der Metallschicht 43, die die zweite Elektrode ist, wird eine variable Leistungsquelle bzw. Stromquelle verbunden, die anpassbar eine Spannung anlegt. Wenn die angelegte Spannung zwischen dieser Metallschicht 40 und der Metallschicht 43 sich ändert, entwickelt sich eine Deflektion aufgrund der erzeugten elektrostatischen Kraft oder der Änderung derselben, in der Mitte der Metallschicht 40 und Polysiliziumschicht 41, wobei die Siliziumoxidschicht 42 nicht bereitgestellt wird, um die gekrümmte Form der reflektierenden Oberfläche zu ändern, und deshalb die entsprechenden Reflektionsflächenteile zu verschieben. In Fällen, wo eine AWG ähnlich zu der optischen Kombinier-/Teil-Einheit 2 der in 3 gezeigten Ausführungsform verwendet wird, wird es bevorzugt, dass die Reflektiereinrichtung 4 mit solch einer Konfiguration angeordnet wird entlang des Ausgangsanschlusses des zweiten Platten-Wellenleiters.
12 zeigt ein Blockdiagramm, das anschaulich eine andere Ausführungsform eines variablen Dispersionskompensators zeigt, wenn der einzelne reflektierende Spiegel als Reflektiereinrichtung verwendet wird. Der variable Dispersionskompensator 1 dieser Ausführungsform, ähnlich zu dem in 1 dargestellten variablen Dispersionskompensator, legt eine vorbestimmte Phasenverschiebungsmenge an ein Eingabe-Optisches-Signal an, um die Dispersion des optischen Signals zu kompensieren, und es so konfiguriert, dass er eine optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 und Reflektiereinrichtung 4 umfasst. Zusätzlich wird, hinsichtlich der Dispersionskompensationsfunktionalität, die Menge an Phasenverschiebung, die an jede Frequenzkomponente des optischen Signals für eine Dispersionskompensation angelegt wird, variabel.
In dem in 12 variablen Dispersionskompensator 1 haben die optische Übertragungsleitung 11, der optische Zirkulator 12 und die optische Übertragungsleitung 13 für Dispersionskompensation die gleiche Struktur, wie diese des in 1 dargestellten variablen Dispersionskompensators.
Die zuvor erwähnte optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 und Reflektiereinrichtung 4 sind in dieser Reihenfolge an dem Ende der Seite entgegengesetzt des optischen Zirkulators 12 der optischen Übertragungsleitung 13 für Dispersionskompensation angeordnet. Diese optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 und diese Reflektiereinrichtung 4 legen eine Phasenverschiebung an ein optisches Signal an, wobei die Dispersion desselben kompensiert wird.
Die optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 ist eine einzelne optische Kombinier-/Teil-Einrichtung, die als eine optische Teileinrichtung agiert, die das Vor-Dispersionskompensations-Optische-Signal eingibt und demultiplext bzw. entmultiplext jede Frequenzkomponente des optischen Signals innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbands und agiert als eine optische Kombiniereinrichtung, die jede Frequenzkomponente des optischen Signals kombiniert, um das Nach-Dispersionskompensations-Optische-Signal zu geben. Das optische Signal, das Gegenstand der Dispersionskompensation werden wird, wird in dieser optischen Kombinier-/Teil-Einheit 2 aufgeteilt oder kombiniert durch die Frequenz ν (oder Wellenlänge λ) entlang einer vorbestimmten Aufteilrichtung (Richtung der ν-Achse in 12).
Zusätzlich ist die Reflektiereinrichtung 4 eine Reflektiereinrichtung, die die jeweilige Frequenzkomponenten des optischen Signals reflektiert, das aufgeteilt wird durch die optische Kombinier-/Teil-Einheit 2, um eine vorbestimmte Phasenverschiebung an jede Frequenzkomponente anzulegen. Die Phasenverschiebung wird an jede Frequenzkomponente des optischen Signals angelegt, unter Verwendung der optischen Pfadlänge und der optischen Pfadlängenunterschiede von der optischen Kombinier-/Teil-Einheit 2 (optische Teileinrichtung) durch die Reflektiereinrichtung 4, bis wieder die optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 (optische Kombiniereinrichtung) erreicht wird. Zusätzlich ist diese Reflektiereinrichtung 4 konfiguriert, um variabel zu sein hinsichtlich des Reflektionspunkts für die jeweiligen Frequenzkomponenten entlang der Richtung der optischen Signalausbreitung (Richtung der d-Achse gezeigt in 12).
Die Reflektiereinrichtung 4, die eine Reflektiereinrichtung in dieser Ausführungsform ist, ist strukturiert aus einem einzelnen reflektierenden Spiegel 40. Der einzelne reflektierende Spiegel 40 ist in der Richtung der ν-Achse angeordnet, die die Richtung des Aufteilens des optischen Signals ist und ungefähr rechtwinklig zu der Richtung der optischen Signalausbreitung, als Streurichtung der reflektierenden Oberfläche; und gemäß diesem wird die Reflektiereinrichtung 4 gebildet, die die jeweiligen Frequenzkomponenten des optischen Signals innerhalb des gesamten Frequenzbands reflektiert, auf das die Dispersionskompensation angewendet wird. Die Struktur und das Antriebsverfahren des reflektierenden Spiegels 14 ist gemäß der Beschreibung von 11A.
In der obigen Konfiguration wird das optische Signal, das Gegenstand der Dispersionskompensation ist und eingegeben wird in einen variablen Dispersionskompensator 1 von dem Eingangsanschluss 1a, in die optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 durch die optische Übertragungsleitung 11, optischen Zirkulator 12 und optische Übertragungsleitung 13 eingegeben, und es wird aufgeteilt in Frequenzkomponenten durch die Frequenz ν. Jede Frequenzkomponente des optischen Signals, die aufgeteilt wurde, breitet sich in Richtung der Reflektiereinrichtung 4 aus, und wird an einer vorbestimmten Reflektionsposition reflektiert, durch ein entsprechendes Reflektieroberflächenteil des reflektierenden Spiegels 40. Jede Frequenzkomponente, die reflektiert wurde, wird dann wieder durch die optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 kombiniert, um ein Nach-Dispersionskompensations-Optisches-Signal zu werden, und wird ausgegeben an ein externes Teil von dem Ausgangsanschluss 1b durch die optische Übertragungsleitung 13, den optischen Zirkulator 12 und die optische Übertragungsleitung 11.
Hier wird die Reflektionsposition einer Frequenzkomponente des optischen Signals für jede reflektierende Fläche des reflektierenden Spiegels 40 der Reflektiereinrichtung 4 bestimmt, basierend auf der Phasenverschiebungsmenge, die an diese Frequenzkomponente angelegt werden sollte. Die Deformierung der reflektierenden Oberfläche des reflektierenden Spiegels 40, der ein bewegbarer Spiegel ist, wird so gesteuert, dass die jeweiligen reflektierenden Oberflächen in die Richtung der optischen Signalausbreitung sich bewegen, und in die eingestellte Reflektionsposition; als Ergebnis wird eine Dispersionskompensation des optischen Signals innerhalb des gesamten Frequenzbands erreicht.
Mit dem variablen Dispersionskompensator gemäß der vorliegenden Erfindung ist, ähnlich zu dem variablen Dispersionskompensator der in 1 dargestellten Ausführungsform, eine beliebige Phasenanpassung möglich, da die Phasenverschiebung, die den jeweiligen Frequenzkomponenten des optischen Signals gegeben wird, variabel wird, und die in dem optischen Signal erzeugte Dispersion kann mit hoher Präzision kompensiert werden. Über dies hinaus kann, durch Anlegen dieses variablen Dispersionskompensators in einem optischen Übertragungssystem, die in dem optischen Signal erzeugte Dispersion, das sich durch die optische Übertragungsleitung ausbreitet, kompensiert werden mit hoher Präzision und vorteilhafter Steuerbarkeit, und es wird dabei ein optisches Übertragungssystem realisiert, das in der Lage ist, eine Wellenformverschlechterung oder ähnliches der optischen Signale verlässlich zu verhindern.
13 zeigt eine Draufsicht, die in konkretes strukturelles Beispiel des variablen Dispersionskompensators gemäß der in 12 dargestellten Ausführungsform zeigt. Ähnlich zu 3 wird hier bemerkt, dass in 13 eine optische Übertragungsleitung 11 und ein optischer Zirkulator 12 etc. nicht gezeigt sind, aber nur die optische Schaltung, die eine optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 und eine Reflektiereinrichtung 4 umfasst, die tatsächlich die Dispersionskompensation eines optischen Signals ausführen, wird gezeigt.
In dem variablen Dispersionskompensators 1 dieses Beispiels wird ein Arrayed-Waveguide-Grading (AWG) 2b mit einer Schichtwellenleiter-artigen optischen Schaltung, die in einem vorbestimmten Wellenleitermuster auf dem Substrat 10 gebildet ist, als optische Kombinier-/Teil-Einheit 2 verwendet, die ein optisches Signal aufsplittet und alternativ kombiniert, das Gegenstand der Dispersionskompensation werden soll.
AWG 2b ist konfiguriert mit einem Eingangs-/Ausgangs-Kanal-Wellenleiter 21, wobei das Ende desselben zu einem Eingangs-/Ausgangs-Port gemacht wird; sowie einem ersten Platten-Wellenleiter 22, der verbunden ist mit dem Eingangs-/Ausgangs-Kanal-Wellenleiter 21; einem Arraywellenleiterteil 23, das eine Vielzahl von Kanal-Wellenleitern umfasst, die verbunden sind mit dem ersten Platten-Wellenleiter 22, wobei jeder sich in der optischen Pfadlänge von den anderen unterscheidet; und einem zweiten Platten-Wellenleiter 24, der verbunden ist mit dem Array-Wellenleiterteil 23. Über dies hinaus wird ein bewegbarer reflektierender Spiegel 40, der die Reflektiereinrichtung 4 darstellt, an der Seite entgegengesetzt zu dem Array-Wellenleiterteil 23 des zweiten Platten-Wellenleiters 24 bereitgestellt.
Hier wird mit dem in 13 dargestellten variablen Dispersionskompensator ein strukturelles Beispiel gezeigt, wobei n die Anzahl der bewegbaren reflektierenden Spiegel 40₁ bis 40_n als Reflektiereinrichtung 4 bereitgestellt wird. Jeder dieser bewegbaren Spiegel 40₁ bis 40_n entspricht dem reflektierenden Spiegel 40, der in 11A bzw. 12 dargestellt ist. In anderen Worten wird in diesem strukturellen Beispiel das Frequenzband des optischen Signals, das Gegenstand der Dispersionskompensation ist, in n Anzahl von Bändern aufgeteilt, und eine Dispersionskompensation wird innerhalb der jeweiligen Frequenzbänder ausgeführt durch Bereitstellen eines einzelnen bewegbaren reflektierenden Spiegels 40, der in 12 für jede n Anzahl von Frequenzbändern dargestellt ist, die wie oben beschrieben, aufgeteilt sind.
Jeder der bewegbaren Spiegel 40₁ bis 40_n , die die Reflektierrichtung 4 bilden, ist ein bewegbarer Spiegel, der in der Lage ist, jeweils die reflektierenden Oberflächen entsprechend zu jeder Frequenzkomponente in der optischen Signalausbreitungsrichtung zu bewegen, durch Deformieren seiner gesamten reflektierenden Oberfläche. Das Deformationsverfahren der reflektierenden Oberfläche ist, wie das der Beschreibung des reflektierenden Spiegels 40, was in 11A und 12 dargestellt ist.
In der obigen Konfigurierung wird, wenn ein optisches Signal eingegeben wird in einen Eingangs-/Ausgangs-Kanal-Wellenleiter 21 von dem Eingangs-/Ausgangs-Port des AWG 2b, das optische Signal in jede Frequenz (jede Wellenlänge) aufgeteilt, während es durch den ersten Platten-Wellenleiter 22, das Array-Wellenleiterteil 23 und den zweiten Platten-Wellenleiter 24 in dieser Reihenfolge geleitet wird.
Jede Frequenzkomponente des optischen Signals, das aufgeteilt wurde, wird reflektiert mit entsprechenden bewegbaren reflektierenden Spiegeln 40₁ bis 40_n der Reflektiereinrichtung 4 pro Frequenzband, aufgeteilt in n Zahlen. Jede Frequenzkomponente wird dann kombiniert, während sie durch den zweiten Platten-Wellenleiter 24, das Array-Wellenleiterteil 23 und den ersten Platten-Wellenleiter 22 in dieser Reihenfolge geführt bzw. geleitet wird, wobei das Dispersions-kompensierte optische Signal von dem Eingangs-/Ausgangs-Port durch den Eingangs-/Ausgangs-Kanal-Wellenleiter 21 ausgegeben wird.
Des Weiteren kann die Reflektiereinrichtung, gebildet aus n-Anzahl von reflektierenden Spiegeln, die in 13 dargestellt sind, beispielsweise in Fällen verwendet werden, wenn n-Kanäle der optischen Signale mit jeweils einer verschiedenen Wellenlänge Gegenstand der Dispersionskompensation sind. Hier wird eine Dispersionskompensation ausgeführt, durch Reflektieren des optischen Signals mit einem bewegbaren reflektierenden Spiegel entsprechend zu jedem der n-Kanäle der optischen Signale.
Im Allgemeinen wird es bevorzugt, die Anzahl der bewegbaren reflektierenden Spiegel gemäß der Anzahl der Kanäle der optischen Signale zu setzen, die Gegenstand der Dispersionskompensation sind, oder die Breite des Frequenzbands des optischen Signals. Beispielsweise kann, wenn das optische Signal 1 Kanal ist, oder wenn das Frequenzband relativ eng ist, in einer Vielzahl von Kanälen, die Struktur solch eine sein, dass n = 1, wie in 12 gezeigt, ist, und dass ein bewegbarer reflektierender Spiegel 40 für den gesamten Ausgang des zweiten Platten-Wellenleiters 24 bereitgestellt wird.
14A zeigt ein Schaubild, das ein anderes strukturelles Beispiel des bewegbaren reflektierenden Spiegels in dem Fall eines Verwendens eines einzelnen reflektierenden Spiegels zeigt. Mit dieser Reflektiereinrichtung 4, ähnlich zu der in 11A und 11B dargestellten Reflektiereinrichtung, wird ein einzelner bewegbarer reflektierender Spiegel 40 verwendet, und die Struktur ist solch eine, dass jede der reflektierenden Oberflächen derselben bewegt werden kann in die optische Signalausbreitungsrichtung, durch Deformieren der gesamten reflektierenden Oberfläche derselben in eine gekrümmte Oberflächenform.
Mit dem bewegbaren reflektierenden Spiegel 40 der in 14A dargestellten Reflektiereinrichtung, werden die Teile 401 und 402 in der Umgebung der Endteile an beiden Seiten derselben als feste Teile bereitgestellt, und das Teil 403 in der Umgebung des Zentrums desselben wird bereitgestellt als ein Antriebsteil, das in der Lage ist, mit der Antriebseinrichtung in Richtung der optischen Signalausbreitung angetrieben zu werden. Und ein Kamm-Antrieb 45, der eine Antriebseinrichtung ist für ein Antreiben des Antriebsteils 403 in Richtung der optischen Signalausbreitung, ist mit diesem Antriebsteil 403 verbunden.
Der Kamm-Antrieb 45 in dieser Ausführungsform umfasst eine Struktur eines Kombinierens einer kammförmigen Elektrode in sieben Abschnitte. Sieben Abschnitte der kammförmigen Elektroden 461 bis 467 werden bereitgestellt, bezüglich der Rahmenformelektrode 460 mit einer Breite w0 in der Antriebsrichtung, für die Antriebs-Elektrode 46 zum Antreiben eines bewegbaren reflektierenden Spiegels 40 in die Richtung der optischen Signalausbreitung. Diese Antriebselektrode 46 wird hergestellt mit der Antriebsrichtung als Richtung ungefähr rechtwinklig zu einem bewegbaren reflektierenden Spiegel 40, welches eine Ausbreitungsrichtung des optischen Signals ist, das mit einem bewegbaren reflektierenden Spiegel 40 reflektiert wird, und ist verbunden mit dem Antriebsteil 403 des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40 über ein Verbindungsteil 468.
Sieben Abschnitte der kammförmigen Elektroden 471 bis 477 sind so bereitgestellt, dass sie gegenseitig ineinander greifen mit entsprechend kammförmigen Elektrodenteilen 461 bis 467, bezüglich der kammförmigen Elektrodenteile 461 bis 467 dieser Antriebselektroden 46. Diese kammförmigen Elektroden 471 bis 477 werden befestigt an einem Substrat oder ähnlichem, auf dem der bewegbare reflektierende Spiegel 40 und die jeweiligen Elektroden bereitgestellt sind, und sind beispielsweise elektrisch miteinander so verbunden, dass sie das gleiche Potential aufweisen.
Beim Kamm-Antrieb 45 mit der vorhergehenden Elektrodenstruktur bewegt sich, durch Anlegen einer Netzspannung zwischen Antriebs-Elektrode 46 einschließlich kammförmigen Elektrodenteilen 461 bis 467 und kammförmigen Elektroden 461 bis 467, die Antriebs-Elektrode 46 in die Antriebs-Richtung, die die Richtung der optischen Signalausbreitung ist, gemäß einer statischen Elektrizität mit Bezug auf die festen kammförmigen Elektroden 471 bis 477. Hier wird das Antriebs-Teil 403 in der Umgebung bzw. näheren Umgebung des Zentrums des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40, verbunden mit der Antriebs-Elektrode 46 über das Verbindungsteil 468, angetrieben in die Richtung der optischen Signalausbreitung, und die gesamte reflektierende Fläche desselben wird deformiert.
Wie oben beschrieben, kann gemäß der Struktur des Antreibens und Deformierens des Teils in der Nähe des Zentrums des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40, als Ergebnis eines Deformierens der gesamten reflektierenden Oberfläche des reflektierenden Spiegels 40 durch Veranlassen, dass sie verbunden ist mit der Deformation des Antriebsteils 403 in dem Zentrum, wobei jede solcher reflektierenden Oberfläche effektiv in die Richtung der optischen Signalausbreitung bewegt werden.
Über dies hinaus ist es nötig, wenn das Teil 403 in der Nähe des Zentrums des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40 zu dem Antriebsteil gemacht wird, ein vorgeschriebenes Teil, das nicht das Antriebsteil 403 ist, zu befestigen. Bezüglich dieses Teils, das zu befestigen ist, beispielsweise wie in dem strukturellen Beispiel von 14A dargestellt, wird bevorzugt, dass Teile 401, 402 in der Nähe der Endteile auf beiden Seiten als feste Teile bereitgestellt werden. Oder Teile, die sich nicht in der Nähe der Endteile befinden, beispielsweise Teile zwischen dem Zentrum und dem Endteil können befestigt werden.
Ein Beispiel einer konkreten Struktur eines Kamm-Antriebs 45, gezeigt in 14A, wird mit Bezug auf die teilweise vergrößerte Ansicht des kammförmigen Elektrodenteils 461 der Antriebselektrode 46 und entsprechende kammartige Elektrode 471 erklärt, die in 14B dargestellt ist. Als erstes wurde als die Gesamtantriebselektrode 46 die Breite in der Longitudinalrichtung des rahmenförmigen Elektrodenteils 460 auf w0 = 610 μm gesetzt, und strukturiert als eine Sieben-Abschnitt-Elektrode, wie in 14A dargestellt.
Ferner wurde, hinsichtlich der Struktur und ähnlichem der jeweiligen kammförmigen Elektroden, die Breite der kammförmigen Elektrode auf w2 = 10 μm gesetzt, die Lücke in der Antriebsrichtung zwischen den kammförmigen Elektroden in einem Zustand, wo die Antriebselektrode 46 in ihrer Anfangsposition ist, wurde auf g1 = 60 μm gesetzt, die Lücke zwischen den Kämmen in der Richtung rechtwinklig zu der Antriebsrichtung wurde auf g2 = 10 m gesetzt, die Länge der überlappenden Teile der kammförmigen Elektroden wurde auf t = 10 μm gesetzt, die Höhe der jeweiligen Elektroden wurde auf 50 μm gesetzt und die Anzahl der kammförmigen Elektroden wird auf 19 gesetzt. Hinsichtlich des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40 wurde der Abstand von dem Antriebsteil 403 in dem Zentrum zu dem festen Teil 401 oder 402 an dem Ende auf 100 μm gesetzt, und die Dicke wurde auf 2,5 μm gesetzt.
Bei dem Kammantrieb 45 mit der vorhergehenden Struktur wurde, beim Anlegen einer 100 V Netzspannung zwischen Antriebselektrode 46 und kammförmigen Elektroden 471 bis 477, die Verschiebung der Antriebselektrode 46 und Antriebsteil 403 des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40 verbunden mit der Antriebselektrode 46 0,2 μm. Der bewegbare reflektierende Spiegel 40 entwickelt eine Deflektion nach der Verschiebung von diesem Antriebsteil 403, und die gesamte reflektierende Oberfläche deformiert sich als ein Ergebnis davon.
15 zeigt ein Diagramm, das ein anderes Strukturbeispiel eines bewegbaren reflektierenden Spiegels in einem Fall eines Verwendens eines einzelnen reflektierenden Spiegels zeigt. Mit dieser Reflektiereinrichtung 4 wird ähnlich zu der in 11A dargestellten Reflektiereinrichtung ein einzelner reflektierender Spiegel 40 verwendet, und die Struktur ist eine solche, dass jede der reflektierenden Oberflächen sich in Richtung der optischen Signalausbreitung bewegt, durch Deformieren der gesamten reflektierenden Oberfläche in eine gekrümmte Oberflächenform.
Der bewegbare reflektierende Spiegel 40 der Reflektiereinrichtung 4, dargestellt in 15, weist Teile 401, 402 in der Nähe der Endteile auf beiden Seiten desselben als die festen Teile auf. Und, wie anschauend in 15 gezeigt, wird eine Heizeinrichtung 50 zum Heizen des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40 bereitgestellt, an einem vorgeschriebenen Teil (teilweise oder insgesamt) des reflektierenden Spiegels 40.
In der vorhergehend erwähnten Struktur deformiert sich, wenn ein Teil oder das ganze des Teils des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40 mit der Heizeinrichtung 50 erhitzt wird, der bewegbare reflektierende Spiegel 40 gemäß einer Wärmeexpansion oder ähnlichem, und die gesamte reflektierende Oberfläche deformiert sich als Ergebnis davon.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, durch Erstellen der Struktur, so dass der bewegbaren reflektierenden Spiegel 40 erhitzt und deformiert wird, die reflektierende Oberfläche eines bewegbaren Spiegels mit einer Heizeinrichtung zu deformieren, und es wird dabei möglich gemacht, die Struktur desselben zu vereinfachen und den Dispersionskompensator zu miniaturisieren. Beispielsweise wurde beim Anwenden von Hitze von Δt = 300°C an einen Si-Strahl mit einer Dicke von 2,5 μm, 4 μm Verschiebung bei dem Teil in der Nähe des Zentrums des bewegbaren reflektierenden Spiegels 30 erhalten.
Wenn die Struktur des Befestigens des Teils in der Nähe der Endteile auf beiden Seiten des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40 angewendet wird, und die reflektierende Oberfläche deformiert wird, im Vergleich zu der Struktur eines Befestigens des Teils in der Nähe des Zentrums des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40 und Deformieren der reflektierenden Oberfläche, ist die anzulegende Kraft an den reflektierenden Spiegel 40 kleiner in der Struktur des Befestigens des Teils in der Nähe des Zentrums und Antreiben des Teils in der Nähe des Endteils.
In anderen Worten wurde, wie in 16A und 16B gezeigt, wenn der Fall eines Befestigens von Teilen 401, 402 in der Nähe der Endteile auf beiden Seiten derselben mit dem Fall eines Befestigens von Teil 403 in der Nähe des Zentrums mit Bezug auf den bewegbaren reflektierenden Spiegel 40 mit der gleichen Form mit der Struktur eines Befestigens von Teilen 401, 402 in der Nähe der Endteile (16A) verglichen wird, eine Kraft von f0 = 8,7 × 10⁴ μN benötigt, um das Teil in der Nähe des Zentrums 5 μm zu bewegen.
Im Gegensatz dazu wurde, mit der Struktur des Befestigungs-Teils 403 in der Nähe des Zentrums (16B), wenn eine Kraft von f1 = f2 = f0/2 = 4,35 × 10⁴ μN entsprechend an dem Teil in der Nähe des Endteils so angelegt wird, dass die Gesamtkraft gleich dem zuvor erwähnten Beispiel gemacht wird, die Verschiebung des Teils in der Nähe des Endteils ungefähr vervierfacht auf 19,6 μm. Über dies hinaus wird, wenn die Verschiebung des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40 ähnlich zu dem obigen bei 5 μm gemacht wird, die gesamte Kraft, die anzulegen ist an das Teil in der Nähe des Endteils ungefähr ¼ der Kraft bei ungefähr 2 × 10⁴ μN.
Wie oben beschrieben, wird, durch Anwenden der Struktur des Antreibens des Teils in der Nähe des Endteils des bewegbaren Spiegels, die anzulegende notwendige Kraft zum Antreiben des bewegbaren Spiegels klein, und die gesamte reflektierende Fläche desselben kann leicht deformiert werden.
Über dies hinaus kann, als die Struktur eines Deformierens der reflektierenden Oberfläche durch Befestigen des Teils in der Nähe des Endteils auf beiden Seiten des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40, zusätzlich zu der Struktur des vollständigen Befestigens von Teilen 401, 402 in der Nähe des in 16A gezeigten Endteils, auch die in 16C gezeigte Struktur verwendet werden. Mit der in 16C gezeigten Struktur, werden Teile 401, 402 in der Nähe des Endteils auf beiden Seiten mit Bezug auf die Anlegungsrichtung der Kraft f3 befestigt, die die Antriebsrichtung des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40 ist, aber können in die longitudinale Richtung des bewegbaren Spiegels 40 rechtwinklig zu der Antriebsrichtung sich bewegen.
Mit der in 16C gezeigten Struktur wird, wenn die Verschiebung des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40 gleichgemacht wird, die hinzuzufügende Kraft F3 ungefähr ¼ der Kraft der Kraft f0 von 16A. Deshalb wird, gemäß dieser Art der Struktur, die notwendig anzulegende Kraft zum Antreiben des bewegbaren Spiegels klein, womit die Deformation der gesamten reflektierenden Oberfläche leichter gemacht wird.
17 zeigt ein Diagramm, das ein strukturelles Beispiel nach einem Befestigen des Teils in der Nähe des Zentrums desselben mit Bezug auf den bewegbaren reflektierenden Spiegel zeigt, wenn ein einzelner reflektierender Spiegel verwendet wird. Diese Reflektiereinrichtung 4 umfasst einen einzelnen bewegbaren reflektierenden Spiegel 40, einen Kamm-Antrieb 55 einschließlich der Antriebselektrode 56, gebildet aus dem rahmenförmigen Elektrodenteil 560 und kammförmigen Elektrodenteil 561 bis 567 und den kammförmigen Elektroden 571 bis 577, und weist eine Struktur ähnlich zu der Reflektiereinrichtung auf, die in 14A gezeigt ist, hinsichtlich des Beispiels des Befestigens des Teils in der Nähe des Endteils.
Mit dem bewegbaren reflektierenden Spiegel 40 der Reflektiereinrichtung 4, gezeigt in 17, wird das Teil 403 in der Nähe des Zentrums desselben das feste Teil, und die Teile 401, 402 in der Nähe des Endteils auf beiden Seiten werden als die Antriebsteile bereitgestellt, die in der Lage sind, angetrieben zu werden in Richtung der optischen Signalausbreitung mit einer Antriebseinrichtung. Und der zuvor erwähnte Kamm-Antrieb 55, der die Antriebseinrichtung zum Antreiben der Antriebsteile 401, 402 in die Richtung der optischen Signalausbreitung ist, ist verbunden mit solchen Antriebsteilen 401, 402 über Verbindungsteile 568, 569.
In der vorhergehenden Struktur bewegt sich, wenn eine Netzspannung zwischen Antriebselektrode 56 einschließlich kammförmigen Elektrodenteilen 561 bis 567 und kammförmigen Elektroden 571 bis 577 angelegt wird, die Antriebselektrode 650 in die Antriebsrichtung, die die Richtung der optischen Signalausbreitung ist, gemäß der statischen Elektrizität mit Bezug auf die festen kammförmigen Elektroden 571 bis 577. Hier werden die Antriebsteile 401, 402 in der Nähe des Zentrums des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40, verbunden mit der Antriebselektrode 56 über Verbindungsteile 568, 569 in der Richtung der optischen Signalausbreitung angetrieben, und die gesamte reflektierende Oberfläche desselben wird deformiert. Durch Anwenden der Struktur des Antreibens der Antriebsteile 401, 402 in der Nähe der Endteile des bewegbaren reflektierenden Spiegels 40, wie oben beschrieben, wird es möglich, die reflektierende Oberfläche mit relativ kleiner Kraft zu deformieren.
Der variable Dispersionskompensator gemäß der vorliegenden Erfindung und das optische Übertragungssystem umfassend dieselbe, sind nicht begrenzt auf die oben beschriebenen Ausführungsformen, und können in verschiedenen Formen variiert bzw. modifiziert werden. Beispielsweise ist die optische Kombinier-/Teil-Einheit, die ein Aufteilen und Kombinieren der optischen Signale ausführt, nicht begrenzt auf ein AWG, aber verschiedene Elemente können auch verwendet werden, oder alternativ kann die optische Teileinheit und optische Kombiniereinheit auch separat bereitgestellt werden. Des Weiteren kann, hinsichtlich dem Aufteilen des optischen Signals, ein Aufteilen bzw. Teilen so ausgeführt werden, dass es in eine Vielzahl von Frequenzkomponenten geteilt wird, beispielsweise gemäß der Konfiguration der Reflektiereinrichtung, oder alternativ kann ein Aufteilen auch ausgeführt werden in eine kontinuierliche spektrale Form durch Frequenz.
18 zeigt ein Blockdiagramm, das anschaulich eine andere Ausführungsform des variablen Dispersionskompensators zeigt. In dieser Ausführungsform wird das optische Signal von der optischen Faserübertragungsleitung 13, die für Dispersionskompensation verwendet wird, eingegeben in ein Brechungsgitter 2b, das eine optische Kombinier-/Teil-Einrichtung ist, und wird für jede Frequenzkomponente bei der Reflektiereinrichtung 5 reflektiert. Jede der reflektierten Frequenzkomponenten wird kombiniert, um das Nach-Dispersionskompensations-Optische-Signal wieder zu bilden durch das Brechungsgitter 2b, und wird eingegeben in Richtung der optischen Faserübertragungsleitung 13.
19 zeigt ein Blockdiagramm, das anschaulich eine andere Ausführungsform des variablen Dispersionskompensators zeigt. In dieser Ausführungsform wird eine Siliziumoxid-(SiO₂)-Platte 2c, die zwei Brechungsgitter 2d und 2e auf der Unterseite derselben umfasst, als optische Kombinier-Einrichtung verwendet. das optische Signal von der optischen Faserübertragungsleitung 14, das für eine Eingabe verwendet wird, wird in das Brechungsgitter 2d gegeben, das die optische Teileinrichtung ist, nachdem es auf der Oberfläche der Platte 2c auftrifft, und wird für jede Frequenzkomponente an der Reflektiereinrichtung 6 reflektiert. Jede der reflektierten Frequenzkomponenten wird dann kombiniert an dem Brechungsgitter 2e, welches die optische Kombiniereinrichtung ist, um das Nach-Dispersionskompensations-Optische-Signal zu werden, und wird in Richtung der optischen Faserübertragungsleitung 15 eingegeben, die für eine Ausgabe verwendet wird, durch das Oberteil der Platte 2c.
Neben diesen strukturellen Beispielen sind eine optische Teileinrichtung, Reflektiereinrichtung und optische Kombiniereinrichtung oder Kombinationen derselben für eine Anpassung der verschiedenen jeweiligen Gestaltungen möglich.
Der variable Dispersionskompensator und das optische Übertragungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung, wie im Detail oben beschrieben, sind in Präzision und Steuerbarkeit der Dispersionskompensation überlegen, und können als variabler Dispersionskompensator und optisches Übertragungssystem verwendet werden, in dem die optische Schaltung desselben miniaturisiert wird. Gemäß einem variablen Dispersionskompensator, in dem der optische Pfadlängenunterschied von einer optischen Teileinrichtung, durch eine Reflektiereinrichtung, bis zu einer optischen Kombiniereinrichtung, verwendet wird, um eine Phasenverschiebung an jede Frequenzkomponente eines optischen Signals anzulegen und auch die Phasenverschiebung wird verändert unter Verwendung einer Reflektiereinrichtung mit einer variablen Reflektionsposition für jede Freguenzkomponente, machen sie es möglich, eine Dispersion, die sich in einem optischen Signal entwickelt, akkurat und mit vorteilhafter Steuerbarkeit zu kompensieren. Des Weiteren ist es möglich, da eine Dispersionskompensation gesteuert wird nur mit der Reflektiereinrichtung, die Struktur einer optischen Schaltung zu vereinfachen, und demgemäß die Größenreduzierung der optischen Schaltung zu erlauben.
Aus der so beschriebenen Erfindung wird es naheliegend sein, dass die Erfindung auf vielerlei Wege variiert werden kann. Solche Variationen werden nicht als ein Verlassen von dem Geist und dem Umfang der Erfindung betrachtet, und alle solche Modifizierungen, wie es naheliegend für den Fachmann sein würde, sind als Inhalte innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche vorgesehen.

Claims

Ein variabler Dispersionskompensator (1), der eine Phasenverschiebung an ein optisches Signal anlegt, um eine Dispersion in dem optischen Signal zu kompensieren, umfassend eine optische Teileinrichtung (2), die ein optisches Signal eingibt, das Gegenstand einer Dispersionskompensierung ist, und das optische Signal für jede Frequenzkomponente innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes teilt; eine Reflektiereinrichtung (3), die jede der entsprechenden Frequenzkomponenten reflektiert, die durch die optische Teileinrichtung (2) aufgeteilt sind, um eine vorbestimmte Phasenverschiebung an jede Frequenzkomponente anzulegen, und eine optische Kombiniereinrichtung (2), die die Frequenzkomponenten kombiniert, die von der Reflektiereinrichtung reflektiert sind, um ein dispersionskompensiertes optisches Signal hervorzurufen, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektiereinrichtung (3) konfiguriert ist mit der Reflektionsposition für jede der entsprechenden Frequenzkomponenten, die bewegbar ist in die Richtung der optischen Signalsausbreitung; und die Reflektiereinrichtung (3) eine Mehrzahl von reflektierenden Spiegeln (30) umfasst, die aufgeteilt sind entsprechend zu den Frequenzkomponenten; und jeder der entsprechenden Mehrzahl von reflektierenden Spiegeln ein bewegbarer Spiegel ist, der in der Lage ist, die reflektierende Oberfläche desselben separat in die Richtung der optischen Signalausbreitung verschoben zu haben.
Ein variabler Dispersionskompensator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die optische Teileinrichtung und die optische Kombiniereinrichtung, umfassend eine einzelne optische Kombinier-/Teil-Einrichtung.
Ein variabler Dispersionskompensator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch den bewegbaren Spiegel, der jeden der entsprechenden der Mehrzahl von reflektierenden Spiegeln (30) umfasst, und konfiguriert ist, die Verwendung einer elektrostatischen Kraft zu erlauben, die sich aus der Anwendung von Spannung zwischen einer ersten Elektrode (34), bereitgestellt an dem bewegbaren Spiegel und einer zweiten Elektrode (35), bereitgestellt an der vorbestimmten Position relativ zu der ersten Elektrode, entwickelt, um separat die reflektierende Fläche desselben zu verschieben.
Ein variabler Dispersionskompensator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Anordnung von reflektierenden Spiegeln (30) oder der Form der reflektierenden Oberfläche, die die Reflektiereinrichtung (3) konfiguriert, die ungefähr parabolisch bezüglich der zu reflektierenden Frequenzkomponente ist.
Ein optisches Übertragungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: eine optische Übertragungsleitung (L), die ein optisches Signal mit einer Frequenzkomponente innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes trägt; und den variablen Dispersionskompensator (1) nach Anspruch 1, der bei einer vorbestimmten Position auf der optischen Übertragungsleitung (L) angeordnet ist, und eine Dispersion kompensiert, die sich in dem optischen Signal entwickelt, das sich durch die optische Übertragungsleitung ausbreitet.
Ein optisches Übertragungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bit-Rate des optischen Signals 10 Gbps oder schneller ist.