DE60216367T2

DE60216367T2 - Dispersionskompensator mit veränderbarem Wert

Info

Publication number: DE60216367T2
Application number: DE60216367T
Authority: DE
Inventors: Makoto Yokohama-shi Katayama; Tomohiko Yokohama-shi Kanie; Masayuki Yokohama-shi Nishimura; Shunichi Yokohama-shi Tsuchiya
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-06-13
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2022-04-04
Also published as: JP2002372674A; EP1267503B1; CA2380043C; EP1267503A2; JP4479130B2; US6659614B2; DE60216367D1; AU784640B2; EP1267503A3; US20030002772A1; AU3139902A; CA2380043A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
FELD DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen veränderlichen Dispersions-Kompensator, der eine Dispersion kompensiert, welche in einem optischen Signal aufgrund dessen Ausbreitung über eine optische Übertragungsleitung wie einer optischen Faserübertragungsleitung auftritt, und ein optisches Übertragungssystem, in dem der Dispersions-Kompensator vorgesehen ist.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
In einem optischen Übertragungssystem, in dem sich optische Signale über optische Faserübertragungsleitungen und Ähnliches ausbreiten, tritt eine Dispersion in optischen Komponenten von jeder Frequenz (jeder Wellenlänge), die in einem optischen Signal enthalten ist, auf, durch die Dispersion, welche in einer optischen Faser vorliegt. Diesbezüglich wird gewünscht, dass der Grad der Dispersion in einem optischen Übertragungssystem im Frequenzband eingeschränkt wird, das die optischen Signalfrequenzen enthält, um eine Wellenform-Verschlechterung von einem optischen Signal aufgrund der Ausbreitung entlang einer optischen Übertragungsleitung zu unterdrücken. Außerdem ist es bei Wellenlängen-Multiplex (wavelength division multiplexing = WDM) – Übertragungssystemen, bei denen optische Signale mit Mehrfach-Wellenlängen sich ausbreiten, auf dieselbe Art und Weise notwendig, den Grad der Dispersion im Frequenzband einzuschränken, das die optischen Signalfrequenzen (optische Signalwellenlängen) der zugehörigen optischen Signale mit Mehrfach-Wellenlängen enthält.
Um die Dispersion zu kompensieren, welche in jeder Frequenzkomponente eines optischen Signals auftritt, ist ein Dispersions-Kompensator auf einer optischen Übertragungsleitung vorgesehen. Mit einem Dispersions-Kompensator wird die in einem optischen Signal auftretende Dispersion durch Anlegen einer angemessenen Phasenverschiebung an ein optisches Signal kompensiert. Solch ein optischer Kompensator ist z. B. in Dokument 1 [The Journal of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers (Shingaku Gihou) Vol. 100, No. 379, OCS2000-61] und Dokument 2 [O plus E Vol. 22, No. 9, p. 1151] und Dokument 3 [OFC2000, Shirasaki, et al., Variable Dispersion Compensator Using The Virtually Imaged Phased Array (VIPA) for 40-Gbits/s WDM Transmission Systems] offenbart.
US 5,608,562 beschreibt ein optisches Kommunikationssystem, das einstellbare, Dispersion kompensierende Fasern benutzt, um die Dispersion in Systemfasern zu kompensieren. Eine einstellbare, Dispersion kompensierende Faser umfasst einen Spiegel zum Reflektieren von Signalen.
EP 1 061 674 A2 betrifft ein optisches Wellenlängen-Multiplex-Kommunikationssystem mit einstellbaren Dispersion kompensierende Filter mit Mehrfach-Kanälen. Ein Dispersion kompensierendes Filter umfasst eine optische Vertiefung mit einem nahezu 100%igem Reflektor auf einer Seite a und einen veränderlichen Teilreflektor auf der anderen Seite. Der Teilreflektor umfasst einen Substrat-Körper mit einer im Allgemeinen, ebenen Oberfläche und eine bewegliche Membran, die im Allgemeinen parallel zur Oberfläche angebracht ist. Die Membran und das Substrat werden durch eine periphere Unterstützungs-Schicht von isolierendem Material voneinander getrennt. Der Raum zwischen der Membran und einer Seite des Substrats kann durch eine angelegte Spannung gesteuert werden.
Zusammenfassung der Erfindung
In den letzten Jahren ist eine Dispersions-Kompensation mit einer sogar höheren Genauigkeit in Dispersions-Kompensatoren aufgrund der Expansion von optischen Übertragungssystemen möglich, die auf optischen Übertragungsleitungen konfiguriert werden, und es gibt auch eine Nachfrage nach Dispersions-Kompensatoren mit überdurchschnittlicher Steuerbarkeit der Dispersions-Kompensation. Diesbezüglich kann eine ausreichende Steuerbarkeit und eine Genauigkeit von einer Dispersions-Kompensation nicht mit herkömmlichen Dispersions-Kompensatoren erhalten werden.
Der Dispersions-Kompensator, der z. B. im oben erwähnten Dokument 1 offenbart ist, wird unter Umfassung eines Reihen-Wellenleiter-Gitters (arrayed-waveguide grating = AWG) konfiguriert. Eine Phaseneinstellung wird durch den räumlichen Phasenfilter für jede Frequenzkomponente eines optischen Signals durchgeführt, das von der ersten Platten-Wellenleiter-Seite des AWG eingegeben wird, und vom zweiten Platten-Wellenleiter auf der gegenüberliegenden Seite ausgegeben wird, um die Dispersion eines optischen Signals zu kompensieren. Trotzdem wird bei einer solchen Konfiguration die angelegte Phasenverschiebung so fixiert, dass eine Dispersions-Kompensation nicht eingestellt werden kann, da ein Raum-Phasenfilter für die Phaseneinstellung jeder Frequenzkomponente des optischen Signals benutzt wird.
Darüber hinaus wird der in Dokument 2 offenbarte Dispersions-Kompensator so konfiguriert, dass eine ebene optische Schaltung vom Wellenleiter-Typ mit einer veränderlichen, optischen Wegdifferenz mit einem Mach-Zender-Interferometer (MZI) verwendet wird, um eine Dispersions-Kompensation durchzuführen. Jedoch wird bei einer solchen Konfiguration der Aufbau der optischen Schaltung komplex und dessen Größe wird auch groß (z. B. ungefähr 5 cm²). Außerdem ist die Antwort der Phaseneinstellung gering (ungefähr 10 ms).
Darüber hinaus wird mit dem in Dokument 3 offenbarten Dispersions-Kompensator eine Vorrichtung benutzt, bei dem sich ein optisches Signal durch den Raum ausbreitet, um eine optische Weglänge zu verändern; jedoch ist das System bei einer solchen Konfiguration groß und eine hochgenaue Phaseneinstellung ist schwierig. Außerdem ist der Einfügungsverlust in der optischen Faserübertragungsleitung groß, zum Beispiel 10 dB oder größer.
Die vorliegende Erfindung ist zustande gekommen, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, und zielt darauf ab, einen variablen Dispersions-Kompensator und ein damit ausgestattetes, optisches Übertragungssystem vorzusehen, die eine überdurchschnittliche Steuerbarkeit und eine Genauigkeit von einer Dispersions-Kompensation aufweisen und zudem eine Größenreduktion jener optischen Schaltung erlauben.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen von zumindest einem der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen werden durch die abhängigen Ansprüche definiert.
Ein variabler Dispersions-Kompensator ist ein veränderlicher Dispersions-Kompensator, der eine Phasenverschiebung an ein optisches Signal anlegt, um Dispersion im optischen Signal zu kompensieren, und ist gekennzeichnet durch Umfassen (1) eines optischen Spaltungsmittels, das ein optisches Signal, welches Gegenstand der Dispersions-Kompensation sein soll, eingibt und das optische Signal für jede Frequenzkomponente innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes spaltet; (2) eines Reflektiermittels, das jede der zugehörigen, durch das optische Spaltungsmittel gespalteten Frequenzkomponenten reflektiert, um eine vorbestimmte Phasenverschiebung an jede Frequenzkomponente anzuwenden, und das so konfiguriert ist, dass die Reflexionsposition für jede der zugehörigen Frequenzkomponenten in der Richtung der optischen Signalausbreitung beweglich ist; und (3) eines optischen Vereinigungsmittels, das die durch das Reflektiermittel reflektierten Frequenzkomponenten vereinigt, um ein dispersionskompensiertes, optisches Signal auszugeben, wobei das Reflektiermittel durch einen einzigen, Reflexionsspiegel gebildet wird; der einzige Reflexionsspiegel ist ein beweglicher Spiegel, der fähig ist, entsprechend zur Frequenzkomponente, all seine reflektierende Oberfläche in der optischen Signalausbreitungsrichtung zu bewegen, durch Umformung der gesamten, reflektierenden Oberfläche davon; und wobei der bewegliche Spiegel, welche der einzige Reflexionsspiegel ist, so gestaltet ist, dass die gesamte, reflektierende Oberfläche davon durch Anwendung eines Momentes auf Anwendungs-Abschnitte umgeformt wird, welche entsprechend in der Umgebung des Endabschnitts auf beiden Seiten durch ein Mittel eines Moment-Anwendungsmittels vorgesehen sind, während eine Fixierungsposition fixiert wird, welche in der Umgebung des Zentrums davon vorgesehen ist.
Im oben erwähnten, veränderlichen Dispersions-Kompensator wird die Differenz der optischen Weglänge von einem optischen Spaltungsmittel, über ein Reflektiermittel, bis zu einem optischen Vereinigungsmittel verwendet, um eine vorbestimmte Phasenverschiebung an jede Frequenzkomponente eines optischen Signals anzuwenden. Denn durch die Benutzung des Reflektiermittels mit einer beweglichen Reflektionsposition für jede Frequenzkomponente wird die an jede Frequenzkomponente angelegte Phasenverschiebung veränderlich durchgeführt.
Bei einer solchen Konfiguration ist es möglich, die in einem optischen Signal auftretende Dispersion mit hoher Genauigkeit zu kompensieren. Darüber hinaus ist es möglich, die Dispersions-Kompensation aufgrund des Anlegens einer Phasenverschiebung zu steuern, durch die Einstellung der Reflexionsposition am Reflektiermittel in Bezug auf jede Frequenzkomponente. Darüber hinaus ist es möglich, den Aufbau der optischen Schaltung zu vereinfachen und demgemäß, die Größenreduktion der optischen Schaltung zu gewähren, da eine Dispersions-Kompensation nur mit dem Reflektiermittel gesteuert wird.
Zudem wird die Kraft, die in der Anwendung zum Umformen des beweglichen Spiegels notwendig ist, klein, und die gesamte, reflektierende Oberfläche davon kann einfacher umgeformt werden, gemäß dem Aufbau, bei dem der Abschnitt in der Umgebung des Endabschnitts des beweglichen Spiegels durch ein Moment-Anwendungsmittels umgeformt wird, wie oben beschrieben.
Außerdem ist ein optisches Übertragungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung durch Umfassen (a) einer optischen Übertragungsleitung gekennzeichnet, in der sich ein optisches Signal mit einer Frequenzkomponente innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes ausbreitet; und (b) des oben erwähnten, veränderlichen Dispersions-Kompensators, der an einer vorbestimmten Position auf der optischen Übertragungsleitung aufgestellt wird und die Dispersion kompensiert, welche im, sich über die optische Übertragungsleitung ausbreitende, optische Signal auftritt.
Dadurch kann eine Dispersion, die in einem optischen Signal, welches sich durch eine optische Übertragungsleitung wie einer optischen Faserübertragungsleitung ausbreitet, mit günstiger Steuerbarkeit und hoher Genauigkeit kompensiert werden, um ein optisches Übertragungssystem zu erhalten, das eine Wellenform-Verschlechterung eines optischen Signals vermeidet.
Aus der unten angeführten, detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen, die nur der Veranschaulichung dienen und nicht zur Einschränkung der vorliegenden Erfindung in Betracht zu ziehen sind, wird die vorliegende Erfindung besser verstanden.
Der weitere Schutzbereich der Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung wird aus der detaillierten und nachfolgend angegebenen Beschreibung ersichtlich. Jedoch sollte erwähnt werden, dass die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele unter Angabe von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung nur dem Zweck der Veranschaulichung dienen, da unterschiedliche Veränderungen und Modifikationen innerhalb der Idee und des Schutzbereichs der Erfindung jenen Fachleuten aus dieser detaillierten Beschreibung offensichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm, das illustrativ eine der Ausführungsformen eines veränderlichen Dispersions-Kompensators aufzeigt;
2 ist ein Blockdiagramm, das illustrativ eine der Ausführungsformen eines optischen Übertragungssystems aufzeigt;
3 ist eine ebene Abbildung, die ein spezifischeres Strukturbeispiel eines veränderlichen Dispersions-Kompensators gemäß der in 1 aufgezeigten Ausführungsform aufzeigt;
4A und 4B sind Diagramme, die ein Beispiel des beweglichen Reflexionsspiegels aufzeigen;
5A und 5B sind strukturierte Diagramme, die ein Beispiel der im beweglichen Reflexionsspiegel angewendeten Kamm-Ansteuerung aufzeigen;
6A und 6B sind Graphen eines Beispiels von (A), dem optischen Signal am Eingang und (B), dem optischen Signal der Vordispersions-Kompensation am Ausgang in einem optischen Übertragungssystem mit 10 Gbps;
7A und 7B sind Graphen eines Beispiels von (A), der Phasenverschiebung eines optischen Signals, und (B), dem optischen Signal der Nachdispersions-Kompensation am Ausgang, in einem optischen Übertragungssystem mit 10 Gbps;
8A und 8B sind Graphen eines anderen Beispiels von (A), der Phasenverschiebung eines optischen Signals und (B), dem optischen Signal der Nachdispersions-Kompensation am Ausgang, in einem optischen Übertragungssystem mit 10 Gbps.
9A und 9B sind Graphen eines Beispiels von (A), dem optischen Signal am Eingang und (B), dem optischen Signal der Vordispersions-Kompensation am Ausgang, in einem optischen Übertragungssystem mit 40 Gbps;
10A und 10B sind Graphen eines Beispiels von (A), der Phasenverschiebung eines optischen Signals und (B), dem optischen Signal der Nachdispersions-Kompensation am Ausgang, in einem optischen Übertragungssystem mit 40 Gbps;
11A und 11B sind Diagramme, die das Antriebsverfahren des beweglichen Reflexionsspiegels erklären;
12 ist ein Blockdiagramm, das illustrativ eine andere Ausführungsform eines veränderlichen Dispersions-Kompensators aufzeigt; und
13 ist ein Blockdiagramm, das illustrativ eine andere Ausführungsform eines veränderlichen Dispersions-Kompensators aufzeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden die bevorzugten Ausführungsformen eines veränderlichen Dispersions-Kompensators und eines optischen Übertragungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit den Zeichnungen im Detail beschrieben. Hierbei wird bemerkt, dass in der Beschreibung der Zeichnungen denselben Elementen dieselben Bezugszeichen gegeben werden, und das sich wiederholende Beschreibungen weggelassen werden. Außerdem passt die Maßeinheits-Skala der Zeichnungen nicht immer mit der der Beschreibung zusammen.
Zu Beginn wird das Schema eines veränderlichen Dispersions-Kompensators beschrieben. 1 ist ein Blockdiagramm, das illustrativ eine der Ausführungsformen eines veränderlichen Dispersions-Kompensators gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt. Ein veränderlicher Dispersions-Kompensator 1 dieser Ausführungsform legt einen vorbestimmten Grad einer Phasenverschiebung an ein optisches Signal am Eingang an, um die Dispersion des optischen Signals zu kompensieren und ist konfiguriert zur Umfassung einer optischen Vereinigungs-/Spaltungseinheit 2 und eines Reflektiermittels 4. Außerdem ist hinsichtlich der Dispersions-/Kompensations-Funktionalität der Grad der Phasenverschiebung, welche für jede Frequenzkomponente des optischen Signals zur Dispersions-Kompensation angelegt wird, veränderlich.
Ein optisches Signal, welches der Gegenstand der Dispersions-Kompensation sein soll und welches eine Frequenzkomponente (Wellenlängenkomponente) innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes (Wellenlängenbandes) aufweist, wird vom Eingangs-Terminal 1a des veränderlichen Dispersions-Kompensators 1 eingegeben, und wird nach einer vorbestimmten, angelegten Phasenverschiebung als ein dispersionskompensiertes optisches Signal vom Ausgangs-Terminal 1b ausgegeben. Zwischen dem Eingangs-Terminal 1a und dem Ausgangs-Terminal 1b ist eine optische Übertragungsleitung 11 vorgesehen, über die sich ein optisches Signal ausbreitet.
Ein optischer Zirkulator 12 ist an einer vorbestimmten Position auf der optischen Übertragungsleitung 11 vorgesehen. Außerdem wird eine optische Übertragungsleitung 13, welche zur Dispersions-Kompensation benutzt wird, mit dem optischen Zirkulator 12 verbunden. Dadurch durchläuft das optische Signal der Vordispersions-Kompensation von der Seite des Eingangs-Terminals 1a der optischen Übertragungsleitung 11 durch den optischen Zirkulator 12, und das Signal ist über die optische Übertragungsleitung 13 auszugeben. Außerdem durchläuft das optische Signal der Nachdispersions-Kompensation von der optischen Übertragungsleitung 13 durch den optischen Zirkulator 12, und das Signal ist über die Seite des Ausgangs-Terminals 1b der optischen Übertragungsleitung 11 auszugeben.
Die vorher erwähnte optische Vereinigungs-/Spaltungseinheit 2 und das Reflektiermittel 4 sind in einer solchen Reihenfolge am Ende der dem optischen Zirkulator 12 der optischen Übertragungsleitung 13 der Dispersions-Kompensation gegenüberliegenden Seite angeordnet. In Übereinstimmung dieser optischen Vereinigungs-Spaltungseinheit 2 und diesem Reflektiermittel 4 wird eine Phasenverschiebung an ein optisches Signal angelegt, um die Dispersion davon zu kompensieren.
Eine optische Vereinigung-/Spaltungseinheit 2 ist ein einziges optisches Vereinigungs-/Spaltungsmittel, welches als ein optisches Spaltungsmittel fungiert, welches das optische Signal der Vordispersions-Kompensation eingibt und jede Frequenzkomponente des optischen Signals innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes spaltet, und fungiert als ein optisches Vereinigungsmittel, welches jede Frequenzkomponente des optischen Signals kombiniert, um das optische Signal der Nachdispersions-Kompensation auszugeben. Das optische Signal, welches der Gegenstand der Dispersions-Kompensation sein soll, wird in dieser optischen Vereinigungs-/Spaltungseinheit 2 durch die Frequenz ν (oder Wellenlänge λ) entlang einer vorbestimmten Spaltungsrichtung (Richtung der ν-Achse in 1) gespaltet oder vereinigt.
Außerdem ist das Reflektiermittel ein Reflektiermittel, das die zugehörigen Frequenzkomponenten des optischen Signals, welches durch eine optische Vereinigung-/Spaltungseinheit 2 gespaltet wird, reflektiert, um eine vorbestimmte Phasenverschiebung an jede Frequenzkomponente anzulegen. Die Phasenverschiebung wird an jede Frequenzkomponente des optischen Signals angelegt, unter Benutzung der optischen Weglänge und der optischen Weglängendifferenzen von der optischen Vereinigungs-/Spaltungseinheit 2 (optisches Spaltungsmittel), über das Reflektiermittel 4 (Reflektiermittel), bis zum erneuten Erreichen der optischen Vereinigungs-/Spaltungseinheit 2 (optisches Vereinigungsmittel). Außerdem ist das Reflektiermittel 4 konfiguriert, hinsichtlich des Reflexionspunktes für die zugehörigen Frequenzkomponenten entlang der Ausbreitungsrichtung des optischen Signals (Richtung der in 1 aufgezeigten d-Achse) variabel zu sein.
Das Reflektiermittel 4, welches ein Reflektiermittel in dieser Ausführungsform darstellt, wird aus einem einzigen Reflexionsspiegel gebildet. Dieser einzige Reflexionsspiegel 40 ist in der Richtung der ν-Achse angeordnet, welche die Richtung der Spaltung des optischen Signals darstellt und ungefähr senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des optischen Signals ist, als die Spreizrichtung der reflektierenden Oberfläche; und in Übereinstimmung damit wird das Reflektiermittel 4 gebildet, das die zugehörigen Frequenzkomponenten des optischen Signals innerhalb des gesamten Frequenzbandes reflektiert, wobei diese Tatsache die Dispersions-Kompensation zum Gegenstand hat.
Ferner ist der Reflexionsspiegel 40, der das Reflektiermittel 4 bildet, ein beweglicher Spiegel, welcher fähig ist jede der reflektierenden Oberfläche entsprechend zur Frequenzkomponente in der d-Achsenrichtung zu bewegen, wobei diese Richtung mit der Ausbreitungsrichtung des optischen Signals übereinstimmt, durch Umformen der gesamten, reflektierenden Oberfläche davon. Insbesondere wird mit dem Reflexionsspiegel 40 ein fixierter Abschnitt 403, der in der Umgebung des Zentrums davon vorgesehen ist, fixiert, und ein Moment-Anwendungsmittel (nicht aufgezeigt) ist auf den Anwendungs-Abschnitten 401, 402 vorgesehen, welche entsprechend in der Umgebung des Endabschnitts auf beiden Seiten vorgesehen sind. Und die gesamte, reflektierende Oberfläche des Reflexionsspiegels 40 wird durch die Anwendung eines Momentes auf die Anwendungs-Abschnitte 401, 402 durch das Moment-Anwendungsmittel umgeformt.
In der obigen Konfiguration wird das optische Signal, das den Gegenstand der Dispersions-Kompensation darstellt und vom Eingangs-Terminal 1a zum veränderlichen Dispersions-Kompensator 1 eingegeben wird, über die optische Übertragungsleitung 11, den optischen Zirkulator 12 und die optische Übertragungsleitung 13 zur optischen Vereinigungs-/Spaltungseinheit 2 eingegeben; und jede Frequenzkomponente wird entsprechend einer solchen Frequenz ν gespaltet. Jede Frequenzkomponente des gespalteten, optischen Signals breitet sich in Richtung des Reflektiermittels 4 aus und wird an einer vorbestimmten Reflektionsposition durch die entsprechende, reflektierende Oberfläche des Reflexionsspiegels 40 reflektiert. Jede reflektierte Frequenzkomponente wird dann wieder durch eine optische Vereinigungs-/Spaltungseinheit 2 kombiniert, um ein optisches Signal der Nachdispersions-Kompensation zu werden, und wird vom Ausgangs-Terminal 1b über die optische Übertragungsleitung 13, den optischen Zirkulator 12 und die optische Übertragungsleitung 11 zu einem externen Abschnitt ausgegeben.
Hier wird die Reflektionsposition einer Frequenzkomponente des optischen Signals in jeder reflektierenden Oberfläche mit dem Reflexionsspiegel 40 des Reflektiermittels 4 auf der Grundlage des Grades der Phasenverschiebung, welche an jene Frequenzkomponente anzulegen werden sollte, bestimmt. Die Umformung der reflektierenden Oberfläche des Reflexionsspiegels 40, welcher ein beweglicher Spiegel ist, wird durch das Moment-Anwendungsmittel derart gesteuert, dass die zugehörigen reflektierenden Oberflächen in die Ausbreitungsrichtung des optischen Signals und in die gesetzte Reflektionsposition bewegt werden; das Ergebnis ist, dass eine Dispersions-Kompensation des optischen Signals innerhalb des gesamten Frequenzbandes erreicht wird.
Als nächstes wird das optische Übertragungssystem, das den oben erwähnten, veränderlichen Dispersions-Kompensator umfasst, beschrieben. 2 ist ein Blockdiagramm, das illustrativ eine der Ausführungsformen eines optischen Übertragungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt.
Das optische Übertragungssystem dieser Ausführungsform ist konfiguriert unter Umfassung eines Übertragers (Übertragungsstation) T, der ein optisches Signal überträgt; einer optischen Faserübertragungsleitung L, der eine optische Übertragungsleitung darstellt, über die sich das vom Übertrager T übertragene, optische Signal ausbreitet; und eines Empfängers (Empfängerstation) R, der das optische Signal, welches sich über eine optische Faserübertragungsleitung L ausbreitet, empfängt.
Ein variabler Dispersions-Kompensator 1, der die in 1 aufgezeigte Konfiguration aufweist, wird an einer vorbestimmten Position auf der optischen Faserübertragungsleitung L angeordnet. Dieser veränderliche Dispersions-Kompensator 1 wird bevorzugt an einer Position auf der optischen Faserübertragungsleitung L vorgesehen, die sich in der Nähe des Empfängers R befindet, zum Beispiel an einer Position, die sich unmittelbar vor dem Empfänger R befindet. Dadurch kann die Dispersions-Kompensation für die Dispersion durchgeführt werden, welche im optischen Signal, das sich vom Übertrager T aus in Richtung des Empfängers R durch die optische Faserübertragungsleitung L ausbreitet, aufgetreten ist, unter Verwendung des veränderlichen Dispersions-Kompensators 1, bevor das optische Signal durch den Empfänger R empfangen wird.
Im veränderlichen Dispersions-Kompensator und dem optischen Übertragungssystem gemäß dieser Ausführungsform, bei der sich das durch das optische Spaltungsmittel und durch die optische Vereinigungs-/Spaltungseinheit 2 gespaltete, optische Signal sich ausbreitet, bis es wieder durch das optische Vereinigungsmittel kombiniert wird, wird die optische Vereinigungs-/Spaltungseinheit 2 benutzt, um eine Phasenverschiebung an jede Frequenzkomponente des optischen Signals anzulegen. Dann wird die Reflexionsposition der zugehörigen, reflektierenden Oberflächen entsprechend zur Frequenzkomponente veränderlich gemacht, durch Umformen der gesamten, reflektierenden Oberfläche des Reflexionsspiegels 40, wie für den Reflexionsspiegel 40, welcher das Reflektiermittel 4 darstellt und welcher zum Setzen der optischen Weglänge und der Phasenverschiebung für jede Frequenzkomponente benutzt wird.
Dadurch ist es möglich, eine beliebige Phaseneinstellung durchzuführen, und es ist möglich, die in einem optischen Signal auftretende Dispersion mit hoher Genauigkeit zu kompensieren, da die Phasenverschiebung, welche an jede Frequenzkomponente angelegt wird, veränderlich ist. Darüber hinaus kann der Grad der an das optische Signal angelegten Phasenverschiebung mit günstiger Steuerbarkeit gesteuert werden, da es möglich ist, die Reflektionsposition der zugehörigen Frequenzkomponenten durch Umformung der das Reflektiermittel 4 bildenden Reflexionsspiegel 40 zu steuern, damit wird ermöglicht, die Details der Bedingungen der Dispersions-Kompensation in einer günstigen Art und Weise zu setzen oder zu verändern.
Zudem wird die Kraft, welche in der Anwendung zur Umformung des beweglichen Spiegels notwendig ist, klein, und die gesamte, reflektierende Oberfläche davon kann einfacher umgeformt werden, gemäß der Struktur umformenden Abschnitte 401, 402 in der Umgebung des Endabschnitts des Reflexionsspiegels 40, welcher der bewegliche Spiegel ist, mit einem Moment-Anwendungsmittel, wie oben beschrieben.
Zudem ist es möglich, die Struktur der optischen Schaltung zu vereinfachen und die Größenreduktion der optischen Schaltung zu erlauben, da die Steuerung der Dispersions-Kompensation nur mit dem Reflektiermittel durchgeführt wird. Es wird hier bemerkt, dass ein solches Reflektiermittel unter Benutzung der gegenwärtigen Mikro-Elektro-Mechanik-System (Micro Electro Mechanical System = MEMS) – Technologie hergestellt werden kann.
Mit einem optischen Übertragungssystem, das einen veränderlichen Dispersions-Kompensator mit einer solchen Struktur anwendet, kann die Dispersion, welche in einem optischen Signal, das sich über eine optische Übertragungsleitung wie der optischen Faserübertragungsleitung L ausbreitet, auftritt, mit einer überdurchschnittlichen Steuerbarkeit und einer hohen Genauigkeit kompensiert werden, um ein optisches Übertragungssystem zu erhalten, welches zuverlässig eine Wellenform-Verschlechterung eines optischen Signals vermeidet.
Es wird hier bemerkt, dass mit dem in 1 aufgezeigten, veränderlichen Dispersions-Kompensator eine einzige optische Vereinigungs-/Spaltungseinheit 2 als optisches Spaltungsmittel zum Spalten eines optischen Signals der Vordispersions-Kompensation in Frequenzkomponenten und als optisches Vereinigungsmittel zum Vereinigen der Frequenzkomponenten benutzt wird, um ein optisches Signal der Nachdispersions-Kompensation auszugeben. Demgemäß wird die Struktur des variablen Dispersions-Kompensators 1 vereinfacht, um die zusätzliche Größenreduktion einer solchen optischen Schaltung zu erlauben. Jedoch können ein solches optisches Spaltungsmittel und ein optisches Vereinigungsmittel sogar getrennt voneinander konfiguriert werden.
3 ist eine ebene Abbildung, welche ein spezifischeres Strukturbeispiel des veränderlichen Dispersions-Kompensators gemäß dieser in 1 aufgezeigten Ausführungsform aufzeigt. Es wird hier in 3 bemerkt, dass die optische Übertragungsleitung 11 und der optisches Zirkulator 12 etc. nicht aufgezeigt sind, aber nur die optisches Schaltung, welche die optische Vereinigungs-/Spaltungseinheit 2 und das Reflektiermittel 4, welche die eigentliche Dispersions-Kompensation eines optischen Signals durchführen, umfasst, wird aufgezeigt.
Im veränderlichen Dispersions-Kompensator 1 dieses Beispiels wird ein Reihen-Wellenleiter-Gitter (arrayed waveguide grating = AWG) 2b mit einer ebenen, optischen Schaltung vom Wellenleiter-Typ, die in einem vorbestimmten Wellenleiter -Muster auf dem Substrat 10 gebildet wird, als optische Vereinigungs-/Spaltungseinheit 2 verwendet, welche ein optisches Signal, das der Gegenstand der Dispersions-Kompensation sein soll, spaltet und abwechselnd vereinigt.
AWG 2b ist so konfiguriert, dass es einen Eingang-/Ausgang-Kanal-Wellenleiter 21 enthält, wobei das Ende davon als Eingangs-/Ausgangsport ausgebildet ist; einen ersten Platten-Wellenleiter 22, welcher mit dem Eingangs-/Ausgangs-Kanal-Wellenleiter 21 verbunden ist; einen Reihen-Wellenleiter-Abschnitt 23, welcher eine Mehrzahl von Kanal-Wellenleitern, die mit dem ersten Platten-Wellenleiter 22 verbunden sind, wobei sich die jeweiligen Kanal-Wellenleiter sich in der optischen Weglänge voneinander unterscheiden; und ein zweiter Platten-Wellenleiter 24, der mit dem Reihen-Wellenleiter-Abschnitt 23 verbunden ist. Zudem einen beweglichen Reflexionsspiegel 40, welcher das Reflektiermittel 4 darstellt und auf der des Reihen-Wellenleiter-Abschnitts 23 des zweiten Platten-Wellenleiters 24 gegenüberliegenden Seite vorgesehen ist.
Hier wird mit dem in 3 dargestellten, veränderlichen Dispersions-Kompensator 1 ein Strukturbeispiel aufgezeigt, bei dem n bewegliche R Reflexionsspiegel 40₁ bis 40_n als Reflektiermittel 4 vorgesehen sind. Jeder dieser beweglichen Reflexionsspiegel 40₁ bis 40_n entspricht jeweils dem in 1 dargestellten Reflexionsspiegel 40. Mit anderen Worten, in diesem Strukturbeispiel wird das Frequenzband des optischen Signals, welches den Gegenstand der Dispersions-Kompensation darstellt, in n Bänder aufgeteilt und die Dispersions-Kompensation wird innerhalb der zugehörigen Frequenzbänder durchgeführt, dadurch, dass ein einziger beweglicher Reflexionsspiegel 40, welcher in 1 dargstellt ist, für alle n Frequenzbänder vorgesehen wird, wobei die Frequenzbänder wie oben beschrieben aufgeteilt werden.
Jeder der Reflexionsspiegel 40₁ bis 40_n , die das Reflektiermittel 4 bilden, ist ein beweglicher Spiegel, welcher fähig ist zur Bewegung jede der reflektierenden Oberflächen entsprechend zu jeder Frequenzkomponente in der optischen Signalausbreitungsrichtung, durch Umformung von dessen gesamten, reflektierenden Oberfläche. Das Umformungsverfahren der reflektierenden Oberfläche entspricht der Beschreibung des in 1 veranschaulichten Reflexionsspiegels 40.
In der obigen Konfiguration wird das optische Signal in jede Frequenz (jede Wellenlänge) gespaltet, während es durch den ersten Platten-Wellenleiter 22, den Reihen-Wellenleiter-Abschnitt 23 und den zweiten Platten-Wellenleiter 24 in dieser Reihenfolge geführt wird, wenn ein optisches Signal zum Eingangs-/Ausgangs-Kanal-Wellenleiter 21 vom Eingangs-/Ausgangsport des AWG 2b eingegeben wird.
Jede Frequenzkomponente des gespalteten optischen Signals wird mit den entsprechenden, beweglichen Reflexionsspiegeln 40₁ bis 40_n des Reflektiermittels 4 pro Frequenzband reflektiert, wobei das Frequenzband in n Bänder aufgeteilt wird. Jede Frequenzkomponente wird dann vereinigt, während sie durch den zweiten Platten-Wellenleiter 24, den Reihen-Wellenleiter-Abschnitt 23 und den ersten Platten-Wellenleiter 22 in dieser Reihenfolge geführt wird, unter Ausgabe des dispersionskompensierten, optischen Signals vom Eingangs-/Ausgangsport durch den Eingangs-/Ausgangs-Kanal-Wellenleiter 21.
Ferner kann z. B. das Reflektiermittel, welches von n, in 3 veranschaulichten Reflexionsspiegeln gebildet wird, in den Fällen benutzt werden, wenn n Kanäle den Gegenstand der Dispersions-Kompensation darstellen, wobei jedes optische Signal eine unterschiedliche Wellenlänge aufweist. Hier wird die Dispersions-Kompensation durch Reflexion des optischen Signals mit einem beweglichen Reflexionsspiegel entsprechend zu jedem der n Kanäle des optischen Signals durchgeführt.
Im Allgemeinen wird bevorzugt, die Anzahl der beweglichen Reflexionsspiegel in Übereinstimmung mit der Anzahl der Kanäle des optischen Signals, welches den Gegenstand der Dispersions-Kompensation darstellt, oder der Bandbreite des Frequenzbandes des optischen Signals gesetzt. Wenn z. B. das optische Signal einen Kanal darstellt oder wenn das Frequenzband relativ eng in einer Mehrzahl von Kanälen ist, kann die Struktur bei n = 1 derart wie in 1 dargestellt sein, und es wird ein beweglicher Reflexionsspiegel 40 für den gesamten Ausgang des zweiten Platten-Wellenleiter 24 vorgesehen.
Im 1 und 3 veranschaulichten, veränderlichen Dispersions-Kompensator 1 werden nachfolgend die Struktur und das Betriebsverfahren des beweglichen Reflexionsspiegels 40, welcher als Reflektiermittel 4 benutzt wird, im Detail beschrieben.
4A und 4B sind Diagramme, die einen beweglichen Reflexionsspiegel aufzeigen, wenn ein einziger Reflexionsspiegel als Reflektiermittel im veränderlichen Dispersions-Kompensator verwendet wird, und 4A ist ein Diagramm, das schematisch die Form und das Betriebsverfahren davon aufzeigt, und 4B ist ein spezifisches Strukturbeispiel davon.
Das in 4A und 4B aufgezeigte Reflektiermittel 4, wie mit Bezug auf das in 1 veranschaulichte Reflektiermittel 4 beschrieben, wird aus einem einzigen, beweglichen Reflexionsspiegel 40 gebildet. Dieser bewegliche Reflexionsspiegel 40, wie in 4A aufgezeigt, ist fähig jede der reflektierenden Oberflächen entsprechend zur zugehörigen Frequenzkomponente des optischen Signals in der optischen Signalausbreitungsrichtung zu bewegen, durch Umformung der gesamten, reflektierenden Oberfläche davon in einer kurvigen Oberflächenform (Umformung in einer parabolischen Form zum Beispiel). Die Dispersions-Kompensation kann damit veränderlich mit einer günstig hohen Genauigkeit durchgeführt werden.
4B ist ein Strukturbeispiel, das ein Beispiel des in 4A veranschaulichten, beweglichen Reflexionsspiegels aufzeigt.
Der bewegliche Reflexionsspiegel 40 des in 4B veranschaulichten Reflektiermittels 4 macht den Abschnitt 403 in der Umgebung des Zentrums davon zum fixierten Abschnitt bzw. die Abschnitte 401, 402 in der Umgebung des Endabschnitts der beiden Enden zu Abschnitten, die fähig sind versetzt zu werden. In diesem Beispiel werden diese Abschnitte 401, 402 zu den Anwendungsabschnitten gemacht, und die Moment-Anwendungsmechanismen 51, 52, welche das Moment-Anwendungsmittel zum Versetzen der Anwendungsabschnitte 401, 402 durch Anlegen eines Momentes darstellen, werden mit den Anwendungsabschnitten 401, 402 verbunden.
Die Kamm-Ansteuerungen 53, 54 werden entsprechend mit diesen Moment-Anwendungsmechanismen 51, 52 an dem Ende verbunden, gegenüberliegend zum Ende, mit dem die Anwendungsabschnitte 401, 402 des beweglichen Reflexionsspiegels 40 verbunden sind. Die Kamm-Ansteuerungen 53, 54 steuern entsprechend die Moment-Anwendungsmechanismen 51, 52 in der Richtung des in 4B aufgezeigten Pfeils an.
Im vorhergehenden Aufbau bewegen sich die gesamten Anwendungsmechanismen 51, 52 oder werden umgeformt, wenn die Enden der Moment-Anwendungsmechanismen 51, 52 entsprechend zur Bewegung der Kamm-Ansteuerungen 53, 54 betrieben werden. Hier wird ein Moment auf die Anwendungsabschnitte 401, 402 des beweglichen Reflexionsspiegels 40 angewendet, wobei die Anwendungsabschnitte 401, 402 mit diesen Moment-Anwendungsmechanismen 51, 52 verbunden sind, wobei solche Abschnitte dadurch versetzt werden, und sich die gesamte, reflektierende Oberfläche des beweglichen Reflexionsspiegels 40 in Synchronisation damit umformt.
Ferner wird z. B. der in 5A aufgezeigte Kamm-Ansteuerungs-Aufbau entsprechend mit den Kamm-Ansteuerungen 53, 54 im 4B veranschaulichten Reflektiermittel 4 benutzt.
Die Kamm-Ansteuerung 53 (54) im vorliegenden Beispiel umfasst einen Aufbau der Vereinigung einer kammartigen Elektrode in sieben Abschnitten. Sieben Abschnitte der kammartigen Elektroden 561 bis 567 sind mit Bezug auf die Rahmenform-Elektrode 560 mit einer Breite w0 in der Ansteuerungsrichtung vorgesehen, um die Elektrode 56 zum Ansteuern des Moment-Anwendungsmechanismus 51 (52) anzusteuern. Diese Ansteuerelektrode 56 wird mit der Ansteuerrichtung als einer, mit dem Pfeil in 5A aufgezeigten Richtung festgelegt, und mit dem Moment-Anwendungsmechanismus 51 (52) über den Verbindungsabschnitt 568 verbunden.
Sieben Abschnitte der kammartigen Elektroden 571 bis 577 sind vorgesehen, so dass sie abwechselnd mit den entsprechenden kammartigen Elektrodenabschnitten 561 bis 567 eingesetzt werden können, mit Bezug auf die kammartigen Elektrodenabschnitte 561 bis 567 dieser Ansteuerelektroden 56. Diese kammartigen Elektroden 571 bis 577 werden auf ein Substrat oder ähnliches fixiert, zu dem ein beweglicher Reflexionsspiegel 40 und Moment-Anwendungsmechanismen 51, 52 vorgesehen sind und z. B. elektrisch miteinander verbunden sind, so dass sie dasselbe Potential aufweisen.
In der Kamm-Ansteuerung 53 (54), welche den vorhergehenden Elektrodenaufbau aufweist, und im Reflektiermittel 4, welches die Kamm-Ansteuerungen 53, 54 umfasst, durch Anlegen einer Leistungsspannung zwischen der die kammartigen Elektrodenabschnitte 561 bis 567 enthaltende Ansteuerelektrode 56 und den kammartigen Elektroden 571 bis 577, bewegt sich die Ansteuerelektrode 56 in der vorbestimmten Ansteuerrichtung, entsprechend zur statischen Elektrizität mit Bezug auf die fixierten, kammartigen Elektroden 571 bis 577. Hier werden die Enden der Moment-Anwendungsmechanismen 51, 52 durch die Bewegung der Kamm-Ansteuerungen 53, 54 betrieben, und die gesamte, reflektierende Oberfläche des beweglichen Reflexionsspiegels 40 wird umgeformt.
Ein Beispiel eines konkreten Aufbaus einer in 5A aufgezeigten Kamm-Ansteuerung 53 (54) wird mit Bezug auf die teilweise vergrößerte Abbildung des kammartigen Elektrodenabschnitts 561 der Ansteuerelektrode 56 und der entsprechenden kammartigen Elektrode 571, die in 5B veranschaulicht sind, erklärt. Zuerst wurde die Breite in der Längsrichtung des rahmenartigen Elektrodenabschnitts 560, als die gesamte Ansteuerelektrode 56, auf w0 = 610 μm gesetzt, und die Ansteuerelektrode 56 wird als eine 7-Abschnitts-Elektrode gebildet, wie in 5A dargestellt.
Ferner wurde hinsichtlich des Aufbaus, und ähnlichem, der zugehörigen, kammartigen Elektroden die Breite der kammartigen Elektrode auf w2 = 10 μm gesetzt, der Unterschied in der Ansteuerrichtung zwischen den kammartigen Elektroden in einem Zustand, bei dem die Ansteuerelektrode 56 in deren Anfangsposition ist, wurde auf g1 = 60 μm gesetzt, der Unterschied zwischen den Kämmen in der Richtung parallel zur Ansteuerrichtung wurde auf g2 = 10 μm gesetzt, die Länge des überlappenden Abschnitts der kammartigen Elektroden wurde auf t = 10 μm gesetzt, die Höhe der zugehörigen Elektroden wurde auf 50 μm gesetzt, und die Anzahl der kammartigen Elektroden wurde auf 19 gesetzt.
Als ein Ergebnis der Überprüfung des Versetzens des beweglichen Reflexionsspiegels 40 unter Anwendung der Kamm-Ansteuerung mit dem in 5A aufgezeigtem Aufbau als Kamm-Ansteuerungen 53, 54 zum Betreiben von Moment-Anwendungsmechanismen 51, 52 im in 4B veranschaulichten Reflektiermittel 4, war das Versetzen der Anwendungsabschnitte 401, 402 des beweglichen Reflexionsspiegels 40 bei entsprechend 4 μm, wenn eine Netzspannung von 15V (entspricht einem Anlegen einer Kraft von 30 μN) angelegt wurde.
Die Dispersion, welche in einem optischen Signal in einem optischen Übertragungssystem auftritt, und die Dispersions-Kompensation, welche einen veränderlichen Dispersions-Kompensator benutzt, werden darüber hinaus unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschrieben. Es wird bemerkt, dass im Folgenden vorausgesetzt wird, dass die optische Intensität eines optischen Signals, das den Gegenstand der Dispersions-Kompensation darstellt, durch den Wert der Amplitude |E| dieses elektrischen Feldes oder durch den Wert des Quadrats davon vorgegeben ist.
Ein optisches Signal, das sich über eine optische Faserübertragungsleitung L in einem optischen Übertragungssystem ausbreitet, wie in 2 aufgezeigt, wird im Übertrager T erzeugt, so dass die optische Intensität |E| eine vorbestimmte Signalwellenform A aufweist und als ein optisches Eingangssignal an das optische Übertragungssystem übertragen wird. Dieses optische Eingangssignal weist optische Signalkomponenten auf, die über ein vorbestimmtes, optisches Signalfrequenzband (Wellenlängenband) mit der optischen Signalfrequenz ν₀ (optische Signalwellenlänge λ₀ = c/ν₀) als die mittlere Frequenz ausgebreitet werden.
Wenn sich ein solches optisches Signal über die optisches Faserübertragungsleitung L ausbreitet, tritt die Dispersion der optischen Faserübertragungsleitung L im optischen Signal auf. Im sich ausbreitenden, optischen Signal tritt dann, wie durch die Signalwellenform B in 2 aufgezeigt, eine Wellenform-Verschlechterung auf, bei der die Signalwellenform mit der optischen Intensität |E'| von der Signalwellenform A des optischen Eingangssignals abweicht.
Im veränderlichen Dispersions-Kompensator 1 wird eine Phasenverschiebung, die benötigt wird, um die Dispersion von jeder Frequenzkomponente des optischen Signals zu kompensieren, an jede Frequenzkomponente eines optischen Signals, welches den Gegenstand der Dispersions-Kompensation darstellt und in der eine solche Wellenform-Verschlechterung aufgetreten ist, angelegt, so dass die Phasenverschiebung von der Dispersion negiert wird, die in der optischen Faserübertragungsleitung L aufgetreten ist, um die Dispersion zu kompensieren. Dadurch wird ein optisches Signal, das eine Signalwellenform C mit der optischen Intensität |E''| aufweist, erhalten, bei dem die Effekte der Dispersion zum größtmöglichen Ausmaß behoben wurden, aufgrund der Tatsache, dass das Signal sich über eine optische Faserübertragungsleitung L ausgebreitet hat.
Detaillierter, in den Fällen, bei denen eine Dispersion zweiten Grades (Dispersion) D⁽²⁾ und eine Dispersion dritter Ordnung (Dispersionsgefälle) D⁽³⁾ in einer optischen Faserübertragungsleitung L vorliegen, wird der Wert der gesamten Dispersion D für die optischen Signalkomponenten mit der Wellenlänge λ (= c/ν) durch den folgenden Ausdruck angegeben, wobei die Gruppenverzögerungszeit als τ vorausgesetzt wird, und λ₀ die mittlere Wellenlänge des oben erwähnten optischen Signals ist.
Wenn die Dispersion zweiten Grades, D⁽²⁾, in der gesamten Dispersion D dominant gemacht wird, wird die Gruppenverzögerungszeit τ für die optische Signalkomponente mit der Wellenlänge λ zu τ (λ) = D(2) (λ – λ0).
An diesem Punkt ergibt sich eine folgende Phasenverschiebung ϕ aufgrund der Dispersion, die in jeder optischen Signalkomponente des optischen Signals, das sich über eine optische Faserübertragungsleitung L ausgebreitet hat, auftritt, wenn die Phasenverschiebung bei der mittleren Frequenz ν₀ (mittlere Wellenlänge λ₀) 0 beträgt. ϕ = –πcD(2)' ((ν – ν0)/ν0)2 oder wenn die Änderung der Phasenverschiebung φ dϕ/dν = –(2πcD(2)/ν0 2) × (ν – ν0).
Mit anderen Worten, eine Phasenverschiebung, welche eine parabolische Änderung mit einem Zentrum der mittleren Frequenz ν₀ aufweist, tritt in einem optischen Signal, das sich über eine optische Faserübertragungsleitung L aufgrund der Dispersion D⁽²⁾' ausbreitet, auf.
Eine Dispersions-Kompensation wird unter Benutzung eines in 1 und 3 aufgezeigten, veränderlichen Dispersions-Kompensators 1 für ein optisches Signal durchgeführt, in dem eine solche Phasenverschiebung auftritt.
Hier, wie in 1 aufgezeigt, ist die gesamte Breite des Frequenzbandes in der gesamten, reflektierenden Oberfläche des Reflexionsspiegels des Reflektiermittels 4, welches das Frequenzband sein soll, bei dem eine Dispersions-Kompensation durchgeführt wird, durch 2δν vorgegeben, und die Dispersions-Kompensationsauflösung, welche unter der Voraussetzung, dass die Dispersions-Kompensation, welche durch das entsprechende Reflektieren von jede der Frequenzkomponenten des optischen Signals mit der entsprechenden, reflektierenden Oberfläche des Reflexionsspiegels 40 durchgeführt wird, entsprechend einer endlichen Frequenzauflösung durchgeführt wird, durch Δν vorgegeben ist.
Darüber hinaus wird bezüglich jede der reflektierenden Oberflächen der im Reflexionsspiegel 40 vorliegenden Frequenzbandbreite Δν die mittlere Frequenz der Frequenzkomponente des optischen Signals, das durch solche reflektierende Oberflächen reflektiert wird, durch ν₁ vorgegeben, und die Phasenverschiebung, welche zur Dispersions-Kompensation in jeder Frequenzkomponente des optischen Signals angelegt wird, wird durch Ψ vorgegeben. Die Reflektionsposition jeder Frequenzkomponente in Übereinstimmung mit jeder, im Reflexionsspiegel 40 enthaltenen Oberfläche und der gesamten, reflektierenden Oberflächenform des Reflexionsspiegels 40, entsprechend dazu, wird so gesetzt, dass die Phasenverschiebung Φ in der optischen Faserübertragungsleitung L bei der mittleren Frequenz ν₁ jeder reflektierenden Oberfläche des Reflexionsspiegels 40 negiert wird, dadurch, dass die Phasenverschiebung, welche an eine Frequenzkomponente des optischen Signals aufgrund der Reflektion an jeder reflektierenden Oberfläche angelegt wird, zu Ψ = –Φ(ν₁) gemacht wird.
Wenn einmal die Reflexionsposition für jede der reflektierenden Oberflächen der im Reflexionsspiegel 40 vorliegenden Frequenzbandbreite Δν gesetzt wird, wird jede reflektierende Oberfläche verschoben, um die Reflexionsposition aufzuweisen, welche durch Umformung der gesamten, reflektierenden Oberfläche des beweglichen Reflexionsspiegels 40 gesetzt wird. Dadurch wird eine Konfiguration realisiert, welche fähig ist zum Kompensieren von Dispersion in einem optischen Übertragungssystem. Position d (siehe 1) jeder reflektierenden Oberfläche des beweglichen Reflexionsspiegels 40, der eine Phasenverschiebung Ψ = –Φ(ν₁) anlegt, kann mit dem folgenden Ausdruck gefunden werden, wobei der Brechungsindex des Mediums zwischen der optischen Vereinigungs-/Spaltungseinheit 2 und dem Reflektiermittel 4 durch n vorgegeben ist, d = cΦ(ν1)/4πnν1.
Wenn die Frequenzauflösung der Dispersions-Kompensation Δν wie oben beschrieben durchgeführt wird, wird bevorzugt, dass die Phasenverschiebung Φ(ν), welche in einem optischen Signal auftritt, sich nicht innerhalb des Frequenzbereichs Δν drastisch ändert, um die Dispersions-Kompensation in den optischen Signalen auf effektive Art und Weise durchzuführen. Insbesondere wird bevorzugt, dass die Frequenzauflösung Δν die Bedingungen des folgenden Ausdrucks erfüllt, mit Bezug auf die Änderungsrate dΦ/dν der Phasenverschiebung Φ. Δν × (dΦ/dν)| ≤ π
Wenn die Dispersion zweiter Ordnung, D⁽²⁾, in der gesamten Dispersion D dominant ist, wird der Absolutwert der Änderungsrate |(dΦ/dν)| der Phasenverschiebung Φ bei den Frequenzkomponenten an den Extremitäten des Frequenzbandes maximiert, die durch die Frequenz ν = ν₀ ± δν getrennt werden, nämlich durch die Frequenz δν, welche die Hälfte der gesamten Breite 2δν von der mittleren Frequenz ν₀ beträgt, mit jenem maximierten Wert, der durch
gegeben ist.
Demgemäß wird der maximierte Wert der Dispersion D⁽²⁾, welcher die oben bevorzugten Bedingungen von Δν × (dΦ/δν)| ≤ π erfüllt, zu
Wenn z. B. hinsichtlich des optischen Signals, das den Gegenstand der Dispersions-Kompensation darstellt, jene mittlere Frequenz durch ν₀= 189.1 THz (durchschnittliche Wellenlänge wird durch λ₀= 1585 nm vorgegeben) vorgegeben ist, wobei die halbe Bandbreite des Frequenzbandes durch δν = 50 GHz und die Frequenzauflösung der Dispersions-Kompensation durch δν = 5 GHz vorgegeben werden, dann folgt, dass die maximal kompensierbare Dispersion |D⁽²⁾|_max = 1300 ps/nm beträgt. Wenn außerdem unter ähnlichen Bedingungen die halbe Bandbreite des Frequenzbandes durch δν = 15 GHz und die Frequenzauflösung durch δν = 3 GHz vorgegeben werden, dann folgt, dass die maximal kompensierbare Dispersion |D⁽²⁾|_max = 1300 ps/nm beträgt.
Hier wird ein spezifischeres Strukturbeispiel eines in 3 aufgezeigten Dispersions-Kompensators 1 unter Miteinbeziehung von AWG 2b veranschaulicht. Wenn das Intervall zwischen den benachbarten, am Ausgang des zweiten Platten-Wellenleiters 24 (Positionsauflösung) trennbaren Kanäle durch Δx vorgegeben ist, und das Wellenlängenintervall zwischen den Frequenzkomponenten des optischen Signals, welches sich durch die benachbarten, trennbaren Kanäle mit Δλ ausbreitet, vorgegeben ist, dann wird der folgende Ausdruck erhalten.
wobei N_c der Gruppen-Brechungsindex des Wellenleiters, f die Länge des Platten-Wellenleiters entlang ihrer Länge, ΔL die optische Weglängendifferenz des Kanal-Wellenleiters im Reihen-Wellenleiter-Abschnitt und n_s den effektiven Brechungsindex des Platten-Wellenleiters darstellt. Von diesen sind der Gruppen-Brechungsindex N_c und der effektive Brechungsindex n_s entsprechend im Bereich von 1.5 angeordnet.
Wenn diesbezüglich die mittlere Wellenlänge des optischen Signals durch λ₀ = 1550 nm vorgegeben ist, und das Frequenzband, in dem die Dispersions-Kompensation durchgeführt wird, durch 2δν = 100 GHz (die dem Wellenlängenband 0.8 nm entspricht) vorgegeben ist, dann wird die Frequenzauflösung des in zehn Abschnitte aufgeteilten Frequenzbandes zu Δν = 10 GHz. Demgemäß beträgt die Wellenlängenauflösung Δλ = 0.08 nm. Darüber hinaus wird das Intervall zwischen den Kanälen zu Δx = 20 μm.
Wenn diese numerischen Werte ersetzt werden, dann wird als eine strukturierte Bedingung, die für das AWG 2b des veränderlichen Dispersions-Kompensators 1 gesetzt werden sollte, herausgefunden, dass fΔL = 7.75 × 10–6 mgilt.
Es ist möglich, diese Bedingung z. B. mit einem Aufbau zu erfüllen, bei dem für den Platten-Wellenleiter f = 30 mm gesetzt wird, und für den Reihen-Wellenleiter-Abschnitt ΔL = 258 μm gesetzt wird.
Es wird hier bemerkt, dass es bevorzugt wird, dass das Frequenzband 2δν der Dispersions-Kompensation so gesetzt wird, dass es auf ausreichende Art und Weise einen Frequenzbereich enthält, bei dem immer die optische Signalkomponente des optischen Signals, das den Gegenstand der Dispersions-Kompensation darstellt, verteilt wird.
Wenn darüber hinaus das optische Signal, welches den Gegenstand der Dispersions-Kompensation darstellt, ein optisches Signal mit Mehrfach-Wellenlängen unter Umfassung einer Mehrzahl von optischen Signalen, die sich voneinander unterscheidenden, optischen Signalwellenlängen aufweisen, darstellt, dann wird in den Fällen, bei denen die Dispersions-Kompensation für ein einziges optisches Signal, das im optischen Signal mit Mehrfach-Wellenlängen enthalten ist, durchgeführt wird, ermöglicht, dass das Frequenzintervall zwischen den benachbarten, optischen Signalen mit der gesamten Frequenzbandbreite 2δν übereinstimmt. Darüber hinaus wird die Struktur fähig zur Dispersions-Kompensation der Mehrzahl von optischen Signalen, die in einem optischen Signal mit Mehrfach-Wellenlängen enthalten sind, wenn die gesamte Frequenzbandbreite 2δν größer gemacht wird als das Frequenzintervall zwischen den benachbarten, optischen Signalen (z. B. in ganzzahligen Vielfachen).
Darüber hinaus wird hinsichtlich der Bitrate (Modulationsrate) des optischen Signal bevorzugt, dass die Bitrate 10 Gbps oder schneller beträgt, und sogar noch bevorzugter, 40 Gbps oder schneller. Das Auftreten der Dispersion in der optischen Übertragungsleitung wird insbesondere bei solchen Bitraten mit hoher Geschwindigkeit problematisch; eine günstige Dispersions-Kompensation des optischen Signals kann jedoch sogar in solchen Fällen mit ausreichender Genauigkeit durchgeführt werden, durch das Annehmen der oben beschriebenen Konfiguration in einem veränderlichen Dispersions-Kompensator. Ein variabler Dispersions-Kompensator 1 kann jedoch auch auf effektive Art und Weise für optische Signale eingesetzt werden, deren Bitraten geringer sind als jene oben erwähnten, wobei diese Tatsache nicht nennenswert ist.
Darüber hinaus wird bevorzugt, dass die Form der reflektierenden Oberfläche des Reflexionsspiegels, welcher das Reflektiermittel umfasst, in irgendeiner Art und Weise parabolisch ist, mit Bezug auf die zu reflektierende Frequenzkomponente. Dadurch wird das Erreichen einer günstigen Dispersions-Kompensation für ein optisches Signal über das gesamte Frequenzband, welches den Gegenstand der Dispersions-Kompensation darstellt, ermöglicht, in den Fällen, bei denen eine Dispersion zweiter Ordnung, D⁽²⁾, in der Dispersion, welche in der optischen Übertragungsleitung auftritt, dominant wird.
Simulationen wurden durch das Anwenden der spezifischen Bedingungen im optischen Übertragungssystem und im veränderlichen Dispersions-Kompensator mit der oben erwähnten Konfiguration durchgeführt, und die Ergebnisse wurden hinsichtlich der Dispersions-Kompensation des optischen Signals und der Wellenform-Verschlechterung des optischen Signals aufgrund der Dispersion in der optischen Übertragungsleitung bestätigt.
Wie für das optische Signal, welches der Gegenstand der Dispersions-Kompensation sein sollte, wurde die mittlere Frequenz auf ν₀ = 189.1 THz (mittlere Wellenlänge von λ₀ = 1585 nm) gesetzt, außerdem wurde das Modulationsschema auf NRZ und die Modulationsrate (Bitrate) wird entweder auf 10 Gbps oder 40 Gbps gesetzt. Außerdem wurde die Wellenform des optischen Pulses des optischen Signals auf eine Super-Gauss-Form ohne Chirp gesetzt. Wenn hier die Dauer des 1-Bit-Signals durch 2t₀ (= 1/M) vorgegeben ist, dann wird die Signalwellenform des optischen Signals durch
angewendet,
wobei m als der Parameter vorgeben wird, welcher die optische Pulsform bestimmt, und hier wird es auf m = 2 gesetzt.
Darüber hinaus wurden Zufallcodes von 2⁹ = 512 Bits als das optische Signal übertragen, das den eigentlichen Gegenstand der Dispersions-Kompensation darstellt, und die erhaltene Signalwellenform wurde durch das angezeigte Augendiagramm geschätzt.
Zu Beginn wird ein Beispiel der Dispersions-Kompensation für den Fall veranschaulicht, bei dem die Bitrate auf M = 10 Gbps gesetzt wurde. Innerhalb dieser Bitrate mit 10 Gbps beträgt der Takt für die Signaldauer 100 ps.
6A und 6B sind Graphen, die ein Beispiel des optischen Signals veranschaulichen, welches das optische Übertragungssystem mit 10 Gbps überträgt, wobei 6A die Signalwellenform des optischen Eingangssignals unmittelbar nach dem Übertrager (unter Bezugnahme auf die Signalwellenform A in 2) veranschaulicht; und 6B veranschaulicht die Signalwellenform des optischen Ausgangssignals vor der Dispersions-Kompensation (ohne Dispersions-Kompensation) (unter Bezugnahme auf die Signalwellenform B in 2).
Das optische Eingangssignal mit der in 6A aufgezeigten Signalwellenform weist Frequenzkomponenten in einem Frequenzbereich von ungefähr ± 15 GHz auf, mit der optischen Signalfrequenz von ν₀ = 189.1 THz als der Mittelwert. Diesbezüglich wird die Signalwellenform im optischen Ausgangssignal mit der Nach-Ausbreitung zu einer Wellenform mit einer auftretenden Wellenform-Verschlechterung aufgrund von Dispersion, wie in 6B aufgezeigt, wenn die Dispersion, welche im optischen Signal aufgrund der Ausbreitung über die optische Übertragungsleitung auftritt, auf D⁽²⁾ = +1200 ps/nm, D⁽³⁾ = 0 ps/nm² gesetzt werden.
7A und 7B sind Graphen, die ein Beispiel der Dispersions-Kompensation für ein optisches Signal, das über ein optisches Übertragungssystem mit 10 Gbps übertragen wird, aufzeigen, wobei 7A die Phasenverschiebung des optischen Signals veranschaulicht, und außerdem 7B die Wellenform des optischen Ausgangssignals nach der Dispersions-Kompensation (mit Dispersions-Kompensation) (unter Bezugnahme auf die Signalwellenform C in 2) veranschaulicht.
In 7A zeigt hier die horizontale Achse die Relativfrequenz ν – ν₀(GHz) gegenüber der mittleren Frequenz ν₀ = 189.1 THz auf. Außerdem zeigt die vertikale Achse die Änderungsrate der Phasenverschiebung dΦ/dν (rad/GHz) entsprechend zur Dispersion D⁽²⁾ = +1200 ps/nm und zu den Phasenverschiebungen Φ und –Ψ (Rad).
Für jede Frequenzkomponente des in 6A aufgezeigten optischen Eingangssignale tritt die in 7A aufgezeigte parabolische Phasenverschiebung Φ im in 6B aufgezeigten, optischen Ausgangssignal mit Nach-Ausbreitung auf, aufgrund der Dispersion D⁽²⁾ in der oben erwähnten, optischen Übertragungsleitung. Diesbezüglich wird in diesem Beispiel die Dispersions-Kompensation mit der halben Bandbreite des auf δν = 15 GHz gesetzten Frequenzbandes und der auf Δν = 3 GHz gesetzten Frequenzauflösung durchgeführt.
An diesem Punkt wird im veränderlichen Dispersions-Kompensator 1 eine Phasenverschiebung ψ, welche als der Graph von –ψ in 7A aufgezeigt wird, an jede Frequenzkomponente des optischen Signals angelegt. In diesen Graphen der Phasenverschiebung ψ mit einer Schrittform bei der Frequenzbandbreite Δν = 3 GHz beträgt die Frequenzauflösung Δν, und entspricht der Form der reflektierenden Oberfläche des Reflexionsspiegels 40, unter der Voraussetzung, dass die Phasenverschiebung innerhalb des Bereichs der Frequenzbandbreite Δν fixiert ist. Mit anderen Worten, die Richtung der horizontalen Achse der Phasenverschiebung ψ entspricht der Position jeder reflektierenden Oberfläche des Reflexionsspiegels 40 entlang der ν-Achse. Außerdem entspricht die Richtung der vertikalen Achse der Position jeder reflektierenden Oberfläche des Reflexionsspiegels 40 entlang der d-Achse (unter Bezugnahme auf 1).
Der Reflexionsspiegel 40 ist, wie in 7A aufgezeigt, so konfiguriert, dass die zwei Phasenverschiebungen mit –ψ = Φ (ν₁) bei der zugehörigen, mittleren Frequenz ν₁ für die Frequenzkomponente der Frequenzbandbreite Δν, welche durch jede reflektierende Oberfläche reflektiert wird, zusammenpassen. Mit einer solchen Konfiguration wird die Phasenverschiebung Φ, welche im optischen Signal entlang der optischen Übertragungsleitung auftritt, auf den größtmöglichen Wert durch die Phasenverschiebung ψ eingestellt, welche durch den variablen Dispersions-Kompensator 1 angelegt wird. Wie in 7B durch die Signalwellenform des optischen Ausgangssignals der Nachdispersions-Kompensation aufgezeigt, wird die Dispersion im optischen Signal auf ausreichende Art und Weise kompensiert.
8A und 8B sind Graphen eines anderen Beispiels der Dispersions-Kompensation eines optischen Signals, das sich in einem optischen Übertragungssystem mit 10 Gbps ausbreitet, wobei 8A die Phasenverschiebung des optischen Signals aufzeigt, und außerdem 8B die Signalform des optischen Ausgangssignals der Nachdispersions-Kompensation aufzeigt. In Bezugnahme auf den Graphen auf 8A wird bemerkt, dass die Änderungsrate der Phasenverschiebung, dΦ/dν, und die Phasenverschiebung Φ mit den in 7A aufgezeigten Werten übereinstimmt.
Für jede Frequenzkomponente des in 6A aufgezeigten, optischen Eingangssignals tritt die in 8A aufgezeigte, parabolische Phasenverschiebung Φ im in 6B aufgezeigten, optischen Ausgangssignal mit Nach-Ausbreitung auf. Diesbezüglich wird in diesem Beispiel die Dispersions-Kompensation mit der halben Bandbreite des auf Δν = 15 GHz gesetzten Frequenzbandes und der auf Δν = 1 GHz gesetzten Frequenzauflösung durchgeführt.
An diesem Punkt wird im veränderlichen Dispersions-Kompensator 1 die Phasenverschiebung Ψ, welche als der Graph von –Ψ in 8A aufgezeigt ist, an jede Frequenzkomponente des optischen Signals angewendet. In diesem Graph der Graphenverschiebung Ψ mit einer Schrittform bei der Frequenzbandbreite Δν = 1 GHz beträgt die Frequenzauflösung Δν, und entspricht der Form der reflektierenden Oberfläche des Reflexionsspiegels 40, unter der Voraussetzung, dass die Phasenverschiebung innerhalb des Bereichs der Frequenzbandbreite Δν fixiert ist.
Der Reflexionsspiegel 40, wie in 8A aufgezeigt, ist so konfiguriert, dass die zwei Phasenverschiebungen mit –Ψ = Φ (ν₁) bei der zugehörigen, mittleren Frequenz ν₁ für die Frequenzkomponente der Frequenzbandbreite Δν, welche durch jede reflektierende Oberfläche reflektiert wird, zusammenpassen. Mit einer solchen Konfiguration wird die Phasenverschiebung Φ, welche im optischen Signal entlang der optischen Übertragungsleitung auftritt, auf den größtmöglichen Wert durch die Phasenverschiebung Ψ eingestellt, die durch den variablen Dispersions-Kompensator 1 angelegt wird. Wie durch die Signalwellenform des nach dispersionskompensierten, optischen Ausgangssignal aufgezeigt, wird die Dispersion im optischen Signal auf ausreichende Art und Weise kompensiert. Insbesondere wird in diesem Beispiel die Genauigkeit die Dispersions-Kompensation verbessert, dadurch, dass die Frequenzauflösung Δν auf 1 GHz gesetzt wird, die einen kleineren Wert darstellt als die 3 GHz des in 7A aufgezeigten Beispiels.
Als nächstes wir ein Beispiel der Dispersions-Kompensation für den Fall aufgezeigt, bei dem die Bitrate auf M = 40 Gbps gesetzt wird. Mit dieser Bitrate von 40 Gbps beträgt der Takt, dass die Dauer des Signals sein soll, 25 ps.
9A und 9B sind Graphen, deren Beispiel des optischen Signals dass das optische Übertragungssystem mit 40 Gbps überträgt, veranschaulicht, wobei 9A die Signalwellenform des optischen Eingangssignals unmittelbar nach dem Übertrager veranschaulicht; und 9B veranschaulicht die Signalwellenform des optischen Ausgangssignals vor der Dispersions-Kompensation.
Das optische Eingangssignal mit der in 9A aufgezeigten Signalwellenform weist Frequenzkomponenten in einem Frequenzbereich von ungefähr ± 50 GHz mit der optischen Signalfrequenz von ν₀ = 189.1 THz als den Mittelwert auf. Diesbezüglich wird die Signalform im optischen Ausgangssignal mit Nach-Ausbreitung zu einer Wellenform mit auftretender Wellenform-Verschlechterung aufgrund von Dispersion, wie in 9B aufgezeigt, wenn die Dispersion, welche im optischen Signal aufgrund der Ausbreitung in der optischen Übertragungsleitung auftritt, auf D⁽²⁾ = +200 ps/nm, D⁽³⁾ = 0 ps/nm2 gesetzt wird.
10A und 10B sind Graphen, deren Beispiel der Dispersions-Kompensation für ein optisches Signal, das durch ein optisches Übertragungssystem mit 40 Gbps übertragen wird, aufzeigen, wobei 10A die Phasenverschiebung des optischen Signals veranschaulicht, und außerdem 10B die Signalwellenform des optischen Ausgangssignals nach der Dispersions-Kompensation veranschaulicht.
Hier zeigt in 10A die horizontale Achse die Relativfrequenz ν – ν₀ (GHz) gegenüber der durchschnittlichen Frequenz ν₀ = 189.1 THz auf. Außerdem zeigt die vertikale Achse die Änderungsrate der Phasenverschiebung, dΦ/dν (Rad/GHz), auf entsprechend zur Dispersion D⁽²⁾ = +200 ps/nm und zu der Phasenverschiebung Φ und –Ψ (Rad).
Für jede Frequenzkomponente des in 9A aufgezeigten, optischen Eingangssignals tritt die in 10A aufgezeigte, parabolische Phasenverschiebung Φ im in 9B aufgezeigten, optischen Ausgangssignal mit Nach-Ausbreitung auf. Diesbezüglich wird in diesem Beispiel die Dispersions-Kompensation mit der halben Bandbreite des auf δν = 50 GHz gesetzten Frequenzbandes und der Frequenzauflösung, der auf Δν = 2 GHz gesetzt wird, durchgeführt.
An diesem Punkt wird im veränderlichen Dispersions-Kompensator 1 die Phasenverschiebung Ψ, welche als der Graph von –Ψ in 10A aufgezeigt ist, an jeder Frequenzkomponente des optischen Signals angelegt. In diesem Graphen der Phasenverschiebung Ψ mit einer Schrittform einer Frequenzbandbreite Δν = 2 GHz ist die Frequenzauflösung Δν und entspricht der Form der reflektierenden Oberfläche des Reflexionsspiegels 40, unter der Voraussetzung, dass die Phasenverschiebung innerhalb des Bereiches der Frequenzbandbreite Δν fixiert ist.
Der Reflexionsspiegel 40, wie in 10A aufgezeigt, ist so konfiguriert, dass die zwei Phasenverschiebungen –Ψ = Φ (ν₁) mit der zugehörigen, durchschnittlichen Frequenz ν₁ für die Frequenzkomponente mit der Frequenzbandbreite Δν, die durch jede reflektierende Oberfläche reflektiert wird, zusammenpassen. Mit einer solchen Konfiguration wird die Phasenverschiebung Φ, welche im optischen Signal entlang der optischen Übertragungsleitung auftritt, auf den größtmöglichen Wert durch die Phasenverschiebung Ψ eingestellt, welche durch einen veränderlichen Dispersions-Kompensator 1 angelegt wird. Wie in 10B durch die Signalwellenform des dispersionskompensierten, optischen Ausgangssignals aufgezeigt, wird die Dispersion im optischen Signal auf eine ausreichende Art und Weise kompensiert.
Wenn hier der Aufbau zur Fixierung des Abschnitts in der Umgebung der Endabschnitte auf beiden Seiten des beweglichen Reflexionsspiegels 40 und zur Umformung der reflektierenden Oberfläche angewendet wird, im Vergleich zum Aufbau zur Fixierung des Abschnitts in der Umgebung des Zentrums des beweglichen Reflexionsspiegels 40 und zur Umformung der reflektierenden Oberfläche, ist die an den Reflexionsspiegel 40 aufgewandte Kraft in der Struktur zur Fixierung des Abschnitts in der Umgebung des Zentrums und zum Betrieb des Abschnitts in der Umgebung des Endabschnitts geringer.
Mit anderen Worten, wie in 11A und 11B aufgezeigt, wenn der Fall zur Fixierung der Abschnitte 401, 402 in der Umgebung der Endabschnitte auf beiden Seiten davon mit dem Fall zur Fixierung des Abschnitts 403 in der Umgebung des Zentrums mit Bezug auf den beweglichen Reflexionsspiegel 40 mit derselben Form verglichen wird, mit dem Aufbau zur Fixierung der Abschnitte 401, 402 in der Umgebung der Endabschnitte (11A), war eine Kraft von f0 = 8.7 × 10⁴μN erforderlich, um den Abschnitt in der Umgebung des Zentrums um 5 μm zu versetzen.
Wenn im Gegensatz dazu mit dem Aufbau zur Fixierung des Abschnitts 402 in der Umgebung des Zentrums (11B) eine Kraft von entsprechend f1 = f2 = f0/2 = 4.35 × 10⁴μN auf den Abschnitt in der Umgebung des Endabschnitts derart aufgewandt wird, dass die gesamte Kraft mit dem vorher erwähnten Beispiel übereinstimmt, wird das Versetzen des Abschnitts in der Umgebung des Endabschnitts ungefähr auf 19.6 μm vervierfacht. Zudem wurde die auf den Abschnitt in der Umgebung des Endabschnitts aufgewandte Gesamtkraft zu ungefähr 1/4 der Kraft bei ungefähr 2 × 10⁴ μN, wenn das Versetzen des beweglichen Reflexionsspiegels 40 ähnlich zum oben erwähnten Versetzen bei 5 μm durchgeführt wird.
Wie oben beschrieben wird durch die Anwendung des Aufbaus zum Betrieb des Abschnitts in der Umgebung des Endabschnitts des beweglichen Spiegels die Kraft, welche zum Betrieb des beweglichen Spiegels aufzuwenden ist, gering, und die gesamte, reflektierende Oberfläche davon kann auf eine einfache Art und Weise umgeformt werden.
Der variable Dispersions-Kompensator gemäß der vorliegenden Erfindung und das optische Übertragungssystem, welches denselbigen umfasst, sind nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt und können in unterschiedlichen Formen modifiziert werden. Die optische Vereinigungs-/Spaltungseinheit z. B., welche eine Spaltung und ein Vereinigung des optischen Signals durchführt, ist nicht auf einen AWG begrenzt, aber auch unterschiedliche Elemente können benutzt werden, oder alternativ, die optische Spaltungseinheit und die optische Vereinigungseinheit können auch getrennt voneinander vorgesehen sein. Darüber hinaus kann bezüglich der Spaltung des optischen Signals die Spaltung derart durchgeführt werden, dass z. B. das optische Signal in eine Mehrzahl von Frequenzkomponenten gespaltet wird, gemäß der Konfiguration des Reflektiermittels, oder alternativ kann auch die Spaltung in eine kontinuierliche Spektralform durch die Frequenz durchgeführt werden.
12 ist ein Blockdiagramm, das illustrativ eine andere Ausführungsform des veränderlichen Dispersions-Kompensators aufzeigt. In dieser Ausführungsform wird das optische Signal von der optischen Faserübertragungsleitung 13, welche zur Dispersions-Kompensation benutzt wird, zum Beugungsgitter 2b eingegeben, das ein optisches Vereinigungs-/Spaltungsmittel darstellt, und wird für jede Frequenzkomponente am Reflektiermittel 5 reflektiert. Jede der reflektierten Frequenzkomponenten wird vereinigt, um wieder durch die Beugungsgitter 2b das nachdispersionskompensierte, optische Signal zu erhalten, und das Signal wird zur optischen Faserübertragungsleitung 13 eingegeben.
13 ist ein Blockdiagramm, das illustrativ eine andere Ausführungsform des veränderlichen Dispersions-Kompensators aufweist. In dieser Ausführungsform wird eine Siliziumoxid (SiO₂)-Platte 2c als ein optisches Vereinigungs-/Spaltungsmittel benutzt, die zwei Beugungsgitter 2d und 2e auf der Unterseite davon umfasst.
Das optische Signal von der optischen Faserübertragungsleitung 14, das für den Eingang benutzt wird, wird zum Beugungsgitter 2d eingegeben, welches das optische Spaltungsmittel darstellt, nachdem es auf der oberen Oberfläche der Platte 2c eingefallen ist, und wird für jede Frequenzkomponente am Reflektiermittel 6 reflektiert. Jede der reflektierten Frequenzkomponenten wird dann am Beugungsgitter 2e vereinigt, welches das optische Vereinigungsmittel darstellt, um das nachdispersionskompensierte, optische Signal zu erhalten, und wird zur optischen Faserübertragungsleitung 15 eingegeben, die über die Oberseite der Platte 2c für den Ausgang benutzt wird.
Neben diesen strukturierten Beispielen sind optische Spaltungsmittel, Reflektiermittel, und optische Vereinigungsmittel, oder Kombinationen davon möglich zur Anpassung der unterschiedlichen, zugehörigen Gestaltungen.
Der veränderliche Dispersions-Kompensator und das optische Übertragungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung, wie oben detailliert beschrieben, sind überdurchschnittlich in der Genauigkeit und der Steuerbarkeit der Dispersions-Kompensation, und können als der veränderliche Dispersions-Kompensator und als das optische Übertragungssystem, bei dem die optische Schaltung davon miniaturisiert werden wird, verwendet werden. Und zwar wird in Übereinstimmung mit einem veränderlichen Dispersions-Kompensator, bei dem die optische Weglängendifferenz von einem optischen Spaltungsmittel, über ein Reflektiermittel, bis zu einem optischen Vereinigungsmittel verwendet wird, um eine Phasenverschiebung an jede Frequenzkomponente eines optischen Signals anzulegen, und bei dem die Phasenverschiebung unter Benutzung eines Reflektiermittels mit einer veränderlichen Reflektionsposition für jede Frequenzkomponente verändert wird, ermöglicht, die Dispersion, welche in einem optischen Signal auftritt, genau und mit einer günstigen Steuerbarkeit zu kompensieren. Darüber hinaus wird ermöglicht, den Aufbau einer optischen Schaltung zu vereinfachen und demgemäß die Größenreduktion der optischen Schaltung zu erlauben, da die Dispersions-Kompensation nur mit einem Reflektiermittel gesteuert wird. Zudem wird gemäß dem Aufbau zur Umformung des Abschnitts in der Umgebung des Endabschnitts des beweglichen Spiegels mit einem Moment-Anwendungsmittel die Kraft, welche in der Anwendung zur Umformung des beweglichen Spiegels notwendig ist, klein, und die gesamte, reflektierende Oberfläche davon kann auf eine einfache Art und Weise umgeformt werden.
Von der damit beschriebenen Erfindung wird ersichtlich, dass die Ausführungsformen der Erfindung in mehreren Art und Weisen verändert werden können, und es wird beabsichtigt, all solche Modifikationen, die dem Fachmann offensichtlich werden würden, in den Schutzbereich der folgenden Ansprüche miteinzubeziehen.

Claims

Ein veränderlicher Dispersions-Kompensator (1), der eine Phasenverschiebung an ein optisches Signal anlegt, um Dispersion im optischen Signal zu kompensieren, umfassend: ein optisches Spaltungsmittel (2), das ein optisches Signal, welches Gegenstand der Dispersions-Kompensation sein soll, eingibt und das optische Signal für jede Frequenzkomponente innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes spaltet; ein Reflektiermittel (4), das jede der zugehörigen, durch das optische Spaltungsmittel (2) gespalteten Frequenzkomponenten reflektiert, um eine vorbestimmte Phasenverschiebung an jede Frequenzkomponente anzuwenden, und das so konfiguriert ist, dass die Reflexionsposition für jede der zugehörigen Frequenzkomponenten in der Richtung der optischen Signalausbreitung beweglich ist, und das durch einen einzigen Reflexionsspiegel (40) bereitgestellt ist; und ein optisches Vereinigungsmittel (2), das die durch das Reflektiermittel reflektierten Frequenzkomponenten vereinigt, um ein dispersionskompensiertes, optisches Signal auszugeben; dadurch gekennzeichnet, dass der einzige Reflexionsspiegel (40) ein beweglicher Spiegel ist, der fähig ist all seine reflektierenden Oberflächen, entsprechend zur Frequenzkomponente, in der optischen Signalausbreitungsrichtung zu bewegen, durch Umformung der gesamten, reflektierenden Oberfläche davon; der bewegliche Spiegel, welcher der einzige Reflexionsspiegel (40) ist, so gestaltet ist, dass die gesamte, reflektierende Oberfläche davon durch Anwendung eines Momentes durch ein Mittel eines Moment-Anwendungsmittels (51, 52) auf Anwendungs-Abschnitte (401, 402) umgeformt wird, die entsprechend in der Umgebung des Endabschnitts auf beiden Seiten vorgesehen sind, während eine Fixierungsposition (403) fixiert wird, die in der Umgebung des Zentrums davon vorgesehen ist; und das Moment-Anwendungsmittel (51, 52) ein Moment-Anwendungsmechanismus ist, der entsprechend einer Bewegung einer Kamm-Ansteuerung (53, 54), die eine kammartige Elektrode (561–567) enthält, betrieben wird.
Ein veränderlicher Dispersions-Kompensator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Spaltungsmittel (2) und das optische Vereinigungsmittel (2) ein einziges Vereinigungs-/Spaltungsmittel (2) umfassen.
Ein veränderlicher Dispersions-Kompensator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der reflektierenden Oberfläche des Reflexionsspiegels (40), der das Reflektiermittel (4) konfiguriert, ungefähr parabelförmig ist, in Bezug auf die zu reflektierende Frequenzkomponente.
Ein optisches Übertragungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: eine optische Übertragungsleitung (L), in der sich ein optisches Signal mit einer Frequenzkomponente innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes ausbreitet; und den veränderlichen Dispersions-Kompensator (1) nach Anspruch 1, der an einer vorbestimmten Position auf der optischen Übertragungsleitung (L) aufgestellt wird und die Dispersion kompensiert, die im optischen Signal, das sich durch die optische Übertragungsleitung (L) ausbreitet, auftritt.
Ein optisches Übertragungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bitrate des optischen Signals 10 Gbps oder schneller ist.