DE60304750T2

DE60304750T2 - Dispersionskompensator mit flacher Durchlasskurve

Info

Publication number: DE60304750T2
Application number: DE60304750T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Kawasaki-shi Kawahata; Fujitsu Higashi-Nihon D.T.Ltd. Nobuaki Kita-ku Sapporo-shi Mitamura
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2023-01-16
Also published as: US6909537B2; JP2003207618A; DE60304750D1; EP1333309B1; JP4030763B2; US20030147121A1; EP1333309A3; EP1333309A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dispersionskompensator einer optischen Kommunikationstechnologie.
Beschreibung des verwandten Sachstandes
In jüngerer Zeit ist ein Wellenlängen-Dispersionskompensator, der eine Wellenlängendispersion bei einer optischen Kommunikation unter Verwendung eines optischen Elements, das als ein VIPA-Element bezeichnet wird, studiert und entwickelt worden.
1 zeigt die grundlegende Konfiguration eines Wellenlängen-Dispersionskompensators unter Verwendung eines VIPA-Elements.
Das VIPA-Element ist durch ein Bilden von Reflexionsebenen auf beiden Seiten einer parallelen flachen Platte aus Glas, etc. und durch ein Anordnen eines Bestrahlungsfensters zum Eingeben von Licht in einen Teil einer Reflexionsebene konfiguriert. In einer typischen Konfiguration beträgt eine der Reflektanzen der Reflexionsebenen ungefähr 100%, wohingegen die andere gleich oder geringer als 100%, typischer Weise etwa 95% ist.
Ein optisches Signal, das bei einer optischen Kommunikation verwendet wird, wird von einer Monomodefaser in einen Linienfokussierer eingegeben. In dem Linienfokussierer wird das Licht, das von der Monomodefaser ausgegeben und gestreut wird, einmal in parallele Lichtstrahlen ausgeführt und dann in lineares Licht mit einer Zylinderlinse, etc. gesammelt. Das Licht, das von dem Linienfokussierer gesammelt ist, läuft durch das Bestrahlungsfenster des VIPA-Elements und wird an der Innenseite des VIPA-Elements gesammelt.
Wenn das Licht, das in lineares Licht gesammelt ist, in das VIPA-Element eingegeben wird, weist Licht, das von der gegenüberliegenden Seite ausgegeben wird, eine Ausgangscharakteristik auf, die eine Ringdispersion wie ein Transmissionsgitter oder ein Prisma aufweist. Das Licht, das in das VIPA-Element eingegeben wird, wird nämlich an den Reflexionsebenen des VIPA-Elements reflektiert und innerhalb des VIPA-Elements mehrfach reflektiert. Zu dieser Zeit wird, da die Reflektanz einer der Reflexionsebenen geringer als 100% ist, das mehrfach reflektierte Licht von dieser Reflexionsebene nach und nach ausgegeben. Dann interferieren ausgegebene Lichtstrahlen miteinander, so dass Lichtstrahlen, deren vorhergehende Richtungen sich in Abhängigkeit von Wellenlängen unterscheiden, erzeugt werden. Hier scheint es, dass ein Lichtstrahl, der bei jeder Reflexion ausgegeben wird, von einem unterschiedlichen virtuellen Bild VI ausgegeben wird, wenn er von der Ausgangsseite des VIPA-Elements aus betrachtet wird.
Dieser Lichtstrahl wird durch eine Fokussierlinse gesammelt und an einem Spiegel reflektiert. Der Lichtstrahl läuft dann durch die Fokussierlinse und das VIPA-Element und wird durch die Monomodefaser, die den Linienfokussierer bildet, gekoppelt. Hier wird die Aufmerksamkeit auf einen Lichtstrahl gerichtet. Wenn der Lichtstrahl an dem Spiegel reflektiert wird, durch die Fokussierlinse läuft und wieder in das VIPA-Element eintritt, existiert ein Unterschied zwischen den optischen Abständen der virtuellen Bild-VIs, wie es aus 1 erkennbar ist, wenn das virtuelle Bild-VI, von welchem der Lichtstrahl ausgegeben wird, veranlasst wird, sich von dem virtuellen Bild-IV zu unterscheiden, in welches der Lichtstrahl, der wieder in das VIPA-Element eintritt, eingegeben wird, in Abhängigkeit von einer Wellenlänge eines Lichtstrahls. Deswegen unterscheidet sich ein optischer Abstand, der von einem Lichtstrahl durchlaufen wird, in Abhängigkeit von einer Wellenlänge. Das heißt, dass, da ein Abstand, der von einem Lichtstrahl durchlaufen wird, sich in Abhängigkeit von einer Wellenlänge unterscheidet, der Lichtstrahl aus dem VIPA-Element mit einer Ausbreitungsverzögerung gemäß der Wellenlänge ausgegeben wird. Dementsprechend durchläuft ein Lichtstrahl, der eine unterschiedliche Wellenlänge aufweist, eine unterschiedliche Wellenlängendispersion (chromatische Dispersion) und wird aus dem VIPA-Element ausgegeben. Ein Dispersionskompensator, der unter Verwendung dieses Phänomens implementiert ist, ist ein Wellenlängen-Dispersionskompensator unter Verwendung eines VIPA-Elements.
Jedoch unterscheidet sich, wenn eine Kopplungsdämpfung von Licht in diesen Wellenlängenkompensator minimiert wird, ein Pegel eines optischen Signals in Abhängigkeit von einer Wellenlänge und wird ausgegeben, wenn ein derartiger Wellenlängen-Dispersionskompensator für ein optisches Signal wie etwa Wellenlängen-multiplexiertes Licht verwendet wird. Dies liegt daran, dass eine Einfügungsdämpfungs-Übertragungscharakteristik des VIPA-Elements nicht flach ist. Insbesondere ist es bei einem Kommunikationssystem mit einem Wellenlängen-multiplexierten Licht, das in jüngerer Zeit in praktischen Gebrauch genommen worden ist, wünschenswert, das Licht, das jede Wellenlänge aufweist, einen vorbestimmten optischen Pegel aufrecht erhält und übertragen wird. Deswegen muss eine Optimierung wie etwa ein Abflachen einer Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik eines Übertragungskanalbands eines optischen Elements, und in Erweiterung, ein Abflachen, etc. einer Einfügungsdämpfung einer Übertragungskanalbandbreite der Peripherie des Dispersionskompensators, seines Systems und des gesamten Netzes durchgeführt werden.
In der US-B-6,332,689 ist eine optische Vorrichtung offenbart, die ein virtuell abgebildetes Phasen-Array verwendet, um eine chromatische Dispersion zu erzeugen.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Dispersionskompensator bereitzustellen, der das Übertragungsband von Licht abflachen kann oder in eine gewünschte Charakteristik ausführen kann.
Ein Dispersionskompensator gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Dispersionskompensator nach Anspruch 1.
Ein Dispersionskompensator gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Dispersionskompensator nach Anspruch 2.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik des Dispersionskompensators in eine gewünschte Charakteristik auszuführen, und insbesondere eine Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik, die eine steile Wellenlängenabhängigkeit aufweist, auf einfache Weise abzuflachen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 die grundlegende Konfiguration eines Wellenlängen-Dispersionskompensators unter Verwendung eines VIPA-Elements;
2 eine Anordnung unter Verwendung eines Raumfilters, die nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist, die aber nützlich für das Verständnis derselben ist;
3 die Beziehung zwischen der Übertragungsdämpfungsverteilung des Raumfilters und einem Spiegel;
4 eine Konfiguration gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine Reflektanzverteilung eines Spiegels, der eine zweidimensionale Reflektanzverteilung aufweist;
6 eine optimierte Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik, wenn das Raumfilter verwendet wird;
7 eine optimierte Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik, wenn die Reflektanz des Spiegels zweidimensional geändert wird;
8 ein Raumfilter, das eine zweidimensionale Transmittanzverteilung aufweist;
9 eine weitere Anordnung unter Verwendung eines Etalon-Filters, die nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist;
10 ein erstes Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, dessen Reflektanz eine zweidimensionale Verteilung (Nr. 1) auf zeigt;
11 ein zweites Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, dessen Reflektanz eine zweidimensionale Verteilung (Nr. 2) aufzeigt;
12 ein drittes Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, dessen Reflektanz eine zweidimensionale Verteilung (Nr. 3) aufweist;
14 ein viertes Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, dessen Reflektanz eine zweidimensionale Verteilung (Nr. 4) aufweist;
14 ein fünftes Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, dessen Reflektanz eine zweidimensionale Verteilung (Nr. 5) aufweist;
15 ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, dessen Reflektanz eine zweidimensionale Verteilung aufweist;
16 ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, dessen Reflektanz eine zweidimensionale Verteilung (Nr. 1) aufweist; und
17 das weitere Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, dessen Reflektanz eine zweidimensionale Verteilung (Nr. 2) aufweist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung stellen die folgenden Konfigurationen und ihre Betriebsschritte bereit.
In einer Anordnung, die eine VIPA-Platte (oder ein VIPA-Element), eine Fokussierlinse und einen Spiegel umfasst, wird eine zweidimensionale Reflektanz zum Verteilen auf der Oberfläche des Spiegels ausgeführt.
Indem eine Spiegelreflektanz ausgeführt wird, sich zweidimensional zu verteilen, werden die Spiegelreflektanzcharakteristik und die ursprüngliche Einfügungsdämpfungscharakteristik der Wellenlängen-Dispersionskompensation überlagert, so dass eine optimierte Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik eines Übertragungskanalbands erhalten werden kann.
Eine Steuerung der Spiegelreflektanz wird wie folgt durchgeführt.
Wenn die Dicke eines Metallreflexionsfilms dünn ist, variiert seine Reflektanz in Abhängigkeit von seiner Dicke. Deswegen wird ein Spiegel, der eine zweidimensionale Reflektanzverteilung aufweist, durch ein Auferlegen einer zweidimensionalen Dickenverteilung auf einen Metallreflexionsfilm gebildet.
Wenn die zweidimensionale Filmdickenverteilung dem Metallreflexionsfilm auferlegt ist, unterscheidet sich die Form der Oberfläche des Spiegels von einer ausgelegten Form, was zu einer Verschlechterung von optischen Eigenschaften wie etwa Dispersion, einer Gruppenverzögerung etc. in bestimmten Fällen führt. Deswegen ist die Form eines Spiegelsubstrats gebildet, indem die Dickenverteilung des Metallfilms erwartet wird, und eine gewünschte Spiegelform wird erhalten, so dass die Verschlechterung der optischen Eigenschaften verhindert werden kann.
Zusätzlich unterscheidet sich, wenn dem Metallreflexionswert eine zweidimensionale Dickenverteilung auferlegt wird, die Form der Oberfläche des Spiegels von einer ausgelegten Form, und optische Eigenschaften wie etwa eine Wellenlängendispersion, eine Gruppenverzögerung etc. sind manchmal verschlechtert.
Um dieses Problem zu überwinden, ist der Metallreflexionsfilm, der eine zweidimensionale Dickenverteilung aufweist, als zwei Schichten (oder mehrere) gebildet, und eine zweidimensionale Dickenverteilung wird dem Metallreflexionsfilm der ersten Schicht an der Eingangsseite des Lichts auferlegt, so dass veranlasst wird, dass eine Reflektanzverteilung auftritt. Gleichzeitig wird dem Metallfilm der zweiten Schicht oder einem dielektrischen Film an der Eingangsseite des Lichts eine Dickenverteilung umgekehrt zu jener des Metallfilms des ersten Schicht auferlegt, so dass die Form der Oberfläche des Spiegelsubstrats als ein ausgelegter Wert unverändert aufrechterhalten werden kann und die Verschlechterung der optischen Eigenschaften verhindert werden kann.
Der Metallreflexionsfilm kann mit einer Filmherstellungstechnik wie etwa Sputtern, Gasphasenabscheidung etc. hergestellt werden. Hier wird eine Dickenverteilung durch ein Ändern der Wahrscheinlichkeit, dass die Bestandteile des Films an dem Substrat anhaften, mit der Verwendung einer Maske erzeugt, die das Vorrücken von Bestandteilen eines Films verhindert.
2 veranschaulicht beispielhaft eine Anordnung unter Verwendung des Raumfilters, und ist nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, aber zweckmäßig zum Verständnis derselben.
Wie in dieser Figur gezeigt, ist in dieser Anordnung ein Raumfilter 13 zwischen einem VIPA-Element 10 angeordnet, das unter Bezugnahme auf 1 erläutert ist, und einer Fokussierlinse 11, oder zwischen der Fokussierlinse 11 und einem Spiegel 12 eines Winkel-Dispersionskompensators angeordnet.
Hier ist der Spiegel 12 ein Spiegel, dessen gekrümmte Oberfläche sich allmähliche auf eine Weise ändert derart, dass ein Ende eine konkave Oberfläche aufweist, der zentrale Teil eine ebene Oberfläche aufweist, und das andere Ende eine konvexe Oberfläche aufweisen.
Die gekrümmte Oberfläche des Spiegels 12 wird kontinuierlich in der Richtung orthogonal zu der Richtung des Papiers (der Richtung, wo eine Winkeldispersion durch das VIPA gegeben ist) geändert wird, so dass ein Wellenlängen-Dispersionsbetrag auf einen beliebigen Wert eingestellt werden kann. Zu dieser Zeit wird das Raumfilter 13 in Übereinstimmung mit dem Spiegel 12 bewegt.
3 zeigt die Beziehung zwischen der Übertragungs-Dämpfungsverteilung des Raumfilters und dem Spiegel.
In dieser Figur nimmt die Übertragungsdämpfung allmählich von L9 auf L5 zu. Diese Figur nimmt den Fall an, wo die Einfügungsdämpfungscharakteristik des VIPA-Elements oder des gesamten Wellenlängen-Dispersionskompensators in der Nähe der Mitte des Übertragungsbands klein ist und von der Mitte weg scharf zunimmt. In diesem Fall ist die Dämpfung in dem L5-Bereich in der Nähe der Mitte des Raumfilters, was der Nähe der Mitte des Übertragungsbands entspricht, am Größten und nimmt allmählich zu dem Umfang des Raumfilters hin ab.
Hier ist, da das Raumfilter 13 in Übereinstimmung mit dem Spiegel 12 bewegt wird, das Filter so konfiguriert, dass seine Übertragungsdämpfungsverteilung in der Form einer Ellipse in der linken und rechten Richtung des Papierbogens konvergiert.
Dies liegt daran, dass sich die Dämpfungsverteilung, die einem Lichtstrahl zu geben ist, der durch das Raumfilter läuft, für das Licht (ein Lichtstrahl von dem VIPA-Element), dem eine Winkeldispersion gemäß einer Position gegeben ist, wo sich der Spiegel 12 bewegt (der Spiegel 12 bewegt sich gemäß des Dispersionsbetrags in der Richtung, die durch einen Pfeil angezeigt ist), unterscheidet.
Die Enden des Spiegels 12 in der Bewegungsrichtung sind nämlich wie konvex und konkav geformt, so dass eine Dämpfungsverteilung des Raumfilters in der Richtung der Winkeldispersion schmal ist, und die Dämpfungsverteilung des Raumfilters, wo die Form des Spiegels 12 flach ist, sich nach außen in der Richtung der Winkeldispersion eines Lichtstrahls weitgehend verteilt. Deswegen weist das Raumfilter 13 eine Dämpfungsverteilung in der Form einer Ellipse in der Bewegungsrichtung des Spiegels 12 in Übereinstimmung mit der gekrümmten Oberfläche des Spiegels 12 auf.
Die Dämpfungsverteilung kann willkürlich in Übereinstimmung mit der Form der gekrümmten Oberfläche des Spiegels eingestellt werden.
4 veranschaulicht beispielhaft eine Konfiguration gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In dem in 4 gezeigten Konfigurationsbeispiel ist die Reflektanz der Oberfläche eines Spiegels 12a zweidimensional geändert. Eine Dämpfung wird nämlich auf der Oberfläche groß ausgeführt, wo intensives Licht eingestrahlt wird, und klein auf der Oberfläche ausgeführt, wo schwaches Licht eingestrahlt wird.
Auch wird in 4 der Spiegel 12a, dessen Reflexionsebene sich kontinuierlich von konkav zu konvex ändert, in der Richtung senkrecht zu dem Papierbogen auf eine ähnliche Weise wie in 2 bewegt.
5 zeigt die Reflektanzverteilung eines Spiegels, der eine zweidimensionale Reflektanzverteilung aufweist.
In dieser Figur ist die Reflektanz konfiguriert, allmählich von R5 nach R0 zuzunehmen. Auch in dem Fall, der in 5 gezeigt ist, ist eine angenommene Dämpfungseinfügungscharakteristik des VIPA-Elements oder des Wellenlängen-Dispersionskompensators ähnlich jener in dem in 4 gezeigten Fall. Dementsprechend ist die Reflektanz in dem R5-Bereich, der in der Nähe der Mitte des Übertragungsbands ist, wo die Intensität von Eingangslicht am höchsten ist, die kleinste, und die größte in dem R0-Bereich, wo die Intensität von Eingangslicht am niedrigsten ist.
Eine Verteilung dieser Reflektanz ist in Übereinstimmung mit der Form der gekrümmten Oberfläche der Reflexionsebene ähnlich der Verteilung der Übertragungsdämpfung des Raumfilters 13, das in 2 gezeigt ist, konfiguriert.
Die 6 und 7 erläutern die Effekte der Anordnung, die in den 2 und 3 gezeigt ist, und der Ausführungsform, die in 4 und 5 gezeigt ist.
6 zeigt eine optimierte Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik, wenn das Raumfilter verwendet wird.
Die Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik des Wellenlängen-Dispersionskompensators ist durch ein Überlagern auf der Übertragungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik des Raumfilters optimiert, so dass die optimierte Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik implementiert ist. Hier ist die Optimierung nicht auf das Verbreitern eines abgeflachten Übertragungskanalbands beschränkt, und zeigt die Entzerrung des Übertragungskanalbands der Peripherie des Wellenlängen-Dispersionskompensators (periphere Vorrichtungen, die den Wellenlängen-Dispersionskompensator enthalten) und eines optischen Kommunikationssystems und eines gesamten Kommunikationsnetzes, die den Wellenlängen-Dispersionskompensator enthalten, an, und zeigt auch die Optimierung der Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik durch ein Einstellen der Transmittanz des Raumfilters für die Einfügungsdämpfungs- Wellenlängencharakteristik des Wellenlängen-Dispersionskompensators an.
7 zeigt eine optimierte Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wobei die Reflektanz des Spiegels zweidimensional geändert ist.
Wie in dieser Figur gezeigt, ist die Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik des Wellenlängen-Dispersionskompensators durch ein Überlagern auf der Reflektanz-Wellenlängencharakteristik des Spiegels optimiert, der eine zweidimensionale Reflektanzverteilung aufweist, so dass die optimierte Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik implementiert ist. Hier ist die Optimierung nicht auf das Verbreitern eines abgeflachten Übertragungskanalbands beschränkt und zeigt die Entzerrung des Übertragungskanalbands der Peripherie des Wellenlängen-Dispersionskompensators (periphere Vorrichtungen, die den Wellenlängen-Dispersionskompensator enthalten) und eines optischen Kommunikationssystems und eines gesamten optischen Kommunikationsnetzes an, die den Wellenlängen-Dispersionskompensator enthalten, und zeigt auch die Optimierung der Einfügungsdämpfungscharakteristik durch ein Einstellen der Transmittanz des Raumfilters an für die Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik des Wellenlängen-Dispersionskompensators.
Wie oben beschrieben, kann die Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik des Wellenlängen-Dispersionskompensators mit dem Raumfilter, das eine geeignete Übertragungsdämpfungscharakteristik aufweist, abgeflacht werden, aber in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird dies durch den Spiegel erreicht, der eine geeignete Reflektanz aufweist. Wie zuvor bemerkt, kann gemäß der bevorzugten Ausführungsform die Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik des Wellenlängen-Dispersionskompensators auf eine Vielfalt von Arten durch ein Ändern der Reflektanz des Spiegels gesteuert werden, und die Aufgabe, die Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik zu variieren, ist nicht notwendiger Weise auf das Abflachen des Übertragungsbands beschränkt.
Zusätzlich können die folgenden Beispiele angesehen werden, auf welche die Raumfilteranordnung angewandt werden kann.

(1) Ein optischer Koppler/Teiler unter Verwendung der Wellenlängen-Periodikcharakteristik einer Einfügungsdämpfungüber-Wellenlängencharakteristik. Eine Vorrichtung, die die Übertragungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik des Raumfilters aufweist, das in 6 gezeigt ist, und periodisch in einer Wellenlängendimension wiederholt wird, was durch eine bekannte Technik wie etwa das U.S.-Patent Nr. 5,809,190 etc. beschrieben ist, ist in Reihe verbunden, so dass die optimierte Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik, die in 6 gezeigt ist, implementiert werden kann.
(2) Einen Wellenform-Degradationskompensator für optische Signale unter Verwendung einer Wellenlängentransmittanz-Steuervorrichtung (wie etwa eines Etalons, etc.). Eine Vorrichtung, die eine Wellenlängencharakteristik aufweist, die periodisch in einer Wellenlängendimension wiederholt und durch ein Etalon etc. implementiert ist, was durch eine bekannte Technik wie etwa die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 11-72756, etc. offenbart ist, ist in Reihe verbunden, so dass die optimierte Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik, die in 6 gezeigt ist, implementiert werden kann.

8 erläutert einen Raumfilter, der eine zweidimensionale Transmittanzverteilung aufweist.
Das Raumfilter, das die zweidimensionale Transmittanzverteilung aufweist, die in 3 gezeigt ist, kann durch ein Verteilen von beispielsweise Co, das ein Übergangsmetall ist, als ein Element, das Licht absorbiert, innerhalb einer Platte, die aus einem transparenten Material wie etwa Glas besteht, und durch ein Veranlassen, seine Konzentration zweidimensional zu verteilen, erhalten werden. Es sei darauf hingewiesen, dass ein transparentes Material wie etwa Plastik, etc. anstelle von Glas verfügbar sein kann, und Cr, Cu, Fe, Ni, Mn, V, etc. die Übergangsmetallelemente außer Co sind, oder ihre Ionen, eine Verbindung wie etwa ein Oxid, ein organisches Metall, etc. Al, das ein typisches Metallelement ist, und Er, Nd, etc., die Seltene-Erden-Elemente sind, verfügbar sein können.
Das somit erhaltene Raumfilter, das die zweidimensionale Transmittanzverteilung aufweist, wird zwischen dem VIPA-Element und dem Spiegel innerhalb des Dispersionskompensators angeordnet, wodurch die optimierte Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik, die in 6 gezeigt ist, implementiert werden kann. Zusätzlich läuft zu dieser Zeit ein Lichtstrahl zwei Mal durch das Raumfilter. Deswegen muss seine Übertragungscharakteristik so ausgelegt werden, die Charakteristik, die in 6 gezeigt ist, nach einem zweimaligen Durchlaufen durch das Raumfilter zu sein. Es ist wünschenswert, von dem Prinzip des VIPA-Dispersionskompensators her, das Raumfilter so nahe wie möglich an dem Spiegel zwischen der Fokussierlinse 11 und dem Spiegel 12 in 2 anzuordnen. Dies liegt daran, dass eine Position des Raumfilters, durch welches ein Lichtstrahl läuft, signifikant in Abhängigkeit von der Wellenlänge variiert.
Weil das Prinzip, dass die Transmittanz des Lichts klein wird, eine Lichtabsorption ist, tritt reflektiertes Licht nicht auf und verschlechtert die optischen Eigenschaften des Dispersionskompensators nicht. Diese Anordnung bezieht sich auf das Beispiel, wo das Material, das Licht absorbiert, veranlasst ist, sich zweidimensional auf einem transparenten Substrat aus Glas, etc. zu verteilen. Jedoch können ein Film, der eine Extinktionsverteilung aufweist, die erzeugt wird, indem die Konzentration eines derartigen lichtabsorbierenden Materials veranlasst wird, sich zweidimensional zu verteilen, oder ein Film, der eine Absorptionsverteilung hat, die erzeugt wird, indem die Dicke eines lichtabsorbierenden Films veranlasst wird, sich zweidimensional zu verteilen, erhältlich sein.
9 veranschaulicht eine weitere Anordnung unter Verwendung des Etalon-Filters und ist nicht in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.
Wie in dieser Figur gezeigt, kann die optimierte Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik, die in 6 gezeigt ist, auch durch ein Einfügen des Etalon-Filters implementiert werden, das eine periodische Übertragungscharakteristik zwischen einer Kollimatorlinse 16 und einer Zylinderlinse 17 innerhalb eines Linienfokussierers eines Wellenlängen-Dispersionskompensators aufweist, zwischen welchen sich ein kollimierter Lichtstrahl ausbreitet. Zu dieser Zeit läuft der Lichtstrahl durch das Etalon-Filter zweimal von dann, wenn er von der Monomodefaser eintritt, bis dann, wenn er wieder in die Monomodefaser eintritt, nachdem er an einem Spiegel wegreflektiert ist. Deswegen muss seine Übertragungscharakteristik ausgelegt werden, die in 6 gezeigte Charakteristik nach einem zweimaligen Durchlaufen durch das Etalon-Filter zu werden.
Hier wird beispielsweise, wenn die Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik des Dispersionskompensators, die in 6 gezeigt ist, abgeflacht ist, eine Einstellung auf eine derartige Weise ausgeführt, das ein unterer Abschnitt der Transmittanz des Etalon-Filters in einem Abschnitt positioniert ist, der einer geringen Dämpfung der Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik des Dispersionskompensators entspricht.
In dieser Anordnung wird das Etalon-Filter in Übereinstimmung mit der Bewegung des Spiegels 12 nicht wie in der vorhergehenden Anordnung bewegt, sondern es ist fest.
Die 10 bis 14 erläutern ein Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, dessen Reflektanz eine zweidimensional Verteilung aufzeigt.
Als ein Metall, das als ein Metallreflexionsfilm des Spiegels verwendet wird, ist beispielsweise Au erhältlich. Wenn jedoch die Dicke des Au-Films gleich oder dünner als 80 nm ist, wie in 10 gezeigt, existiert eine positive Korrelation zwischen der Dicke des Films und seiner Reflektanz.
Dementsprechend wird, wenn die Dicke des Au-Films innerhalb des Bereichs von gleich oder dünner als 80 nm eingestellt wird, wie in 11 gezeigt, ein Spiegel, dessen Reflektanz sich räumlich verteilt, erhalten. In dem in 11 gezeigten Beispiel ist ein Au-Metallreflexionsfilm, dessen Mittendicke auf einem Spiegelsubstrat dünn ausgelegt ist. Wenn die Dicke des Au-Metallfilms innerhalb des Bereichs von 80 nm variiert, wie auf einer oberen Stufe der 11 gezeigt, übt er einen Einfluss auf die Reflektanz des Spiegels aus. Eine Reflexionsdämpfung ist nämlich in der Nähe der Mitte des Au-Films groß, und seine Reflektanz kann dementsprechend auf einen kleinen Wert eingestellt werden. Überdies wird die Dicke des Au-Films veranlasst, sich zweidimensional zu verteilen, wie in 12 gezeigt, wodurch es möglich wird, die Reflektanz zu veranlassen, sich zweidimensional zu verteilen, wie in 5 gezeigt.
Die Filmdickenverteilung, die in 11 gezeigt ist, kann durch ein Ändern der Wahrscheinlichkeit erzeugt werden, dass die Bestandteile eines Films (Au-Feinpartikel, Atome, etc.) an dem Substrat anhaften, beispielsweise unter Verwendung einer Maske, die das Vorrücken von Bestandteilen eines Films verhindert, wie in 13 gezeigt. Überdies kann eine zweidimensionale Filmdickenverteilung, die in 12 gezeigt ist, unter Verwendung einer zweidimensionalen Maske, die in 14 gezeigt ist, auferlegt werden.
Diese bevorzugte Ausführungsform bezieht sich auf einen Fall, wo Au verwendet wird. Jedoch können andere Metalle wie etwa Ag, Al, Cr etc. erhältlich sein, und ein verwendetes Metall ist nicht sonderlich eingeschränkt.
Der somit erhaltene Spiegel, der die zweidimensionale Reflektanz aufweist, wird für den Wellenlängen-Dispersionskompensator wie in 4 gezeigt, verwendet, wodurch die in 7 gezeigte optimierte Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik implementiert werden kann.
15 erläutert ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, dessen Reflektanz sich zweidimensional verteilt.
Wenn ein Metallfilm als eine Schicht konfiguriert ist, wie in den 10 bis 14 gezeigt, wird die Form des Spiegels genau genommen im Wesentlichen die Oberfläche des Metallfilms, wie in 11 gezeigt. Deswegen kann sie sich möglicherweise von der ursprünglichen Form auf der Oberfläche des Spiegelsubstrats aufgrund der Dickenverteilung des Metallfilms unterscheiden. Mit dem Wellenlängen-Dispersionskompensator unter Verwendung des VIPA-Elements werden optische Eigenschaften wie etwa eine Wellenlängen-Dispersion, eine Gruppenverzögerung etc., die der Wellenlängen-Dispersionskompensator dem Licht aufträgt, in Abhängigkeit von der Form des Spiegels bestimmt. Deswegen sind die optischen Eigenschaften wie etwa eine Wellenlängen-Dispersion, eine Gruppenverzögerung, etc. manchmal verschlechtert, weil sich die Form des Spiegels von der ursprünglichen Form unterscheidet.
Dementsprechend wird die Form des Spiegels gebildet, in dem eine Filmdickenverteilung berücksichtigt wird, wie in 15 gezeigt, so dass eine gewünschte Spiegelform erhalten werden kann, und es kann verhindert werden, dass die optischen Eigenschaften verschlechtert werden.
Die 16 und 17 erläutern ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Spiegels, dessen Reflektanz sich zweidimensional verteilt.
Auch das in 15 gezeigte Herstellungsverfahren kann verhindern, dass die optischen Eigenschaften aufgrund einer Filmdickenverteilung verschlechtert werden. Jedoch macht dieses Verfahren den Prozess eines Spiegels komplex.
Deswegen wird ein Metallreflexionsfilm, der eine zweidimensionale Dickenverteilung aufweist, als zwei Schichten konfiguriert, wie in 16 gezeigt, und eine zweidimensionale Dickenverteilung wird dem Metallreflexionsfilm der ersten Schicht an der Eingangsseite des Lichts auferlegt, so dass veranlasst wird, dass eine Reflektanzverteilung auftritt. Gleichzeitig kann eine Dickenverteilung umgekehrt zu jener des Metallfilms der ersten Schicht dem Metallfilm der zweiten Schicht an der Eingangsseite des Lichts auferlegt werden „ um so die Dicke des gesamten Metallreflexionsfilms gleichförmig auszuführen. Folglich kann die Form der Oberfläche des Spiegelsubstrats auf einem ausgelegten Wert unverändert aufrecht erhalten werden, und es kann verhindert werden, dass sich die optischen Eigenschaften verschlechtern.
Hier kann, wenn Au, dessen Reflektanz hoch ist, als der Metallreflexionsfilm der ersten Schicht an der Eingangsseite des Lichts verwendet wird, eine Reflexion von der Oberfläche eines SiO₂ Films, dessen Reflektanz niedrig ist (< 4%), als der Metallfilm der zweiten Schicht an der Eingangsseite des Lichts vernachlässigt werden. Deswegen kann eine Korrelation, die nahezu ähnlich jener in 10 gezeigten ist, zwischen der Dicke des Au-Films und der Reflektanz erhalten werden. Es sei darauf hingewiesen, dass dielektrische Filme aus Al₂O₃, MgF₂, La₂O₃, etc. außer SiO₂ verfügbar sind.
Zusätzlich ist ein ausreichend dicker Metallfilm aus Cr, etc., dessen Reflektanz ziemlich hoch (ungefähr 68%) ist, als der Metallfilm der zweiten Schicht an der Eingangsseite des Lichts verfügbar. In diesem Fall kann eine Reflexion von der Oberfläche des Cr-Films nicht vernachlässig werden, sondern es existiert eine positive Korrelation zwischen der Dicke des Au-Films und der Reflektanz, wie in 17 gezeigt. Deswegen kann ein derartiger Spiegel ausgelegt werden.
Umgekehrt wird Au, dessen Reflektanz hoch ist, als der Metallfilm der zweiten Schicht an der Eingangsseite des Lichts verwendet, und ein Metallfilm aus Cr, etc., dessen Reflektanz ziemlich niedrig ist, wird als die erste Schicht an der Eingangsseite des Lichts verwendet, so dass eine Dickenverteilung der ersten Schicht aus Cr auferlegt wird und eine Reflektanzverteilung auch erzeugt werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass ein Schutzfilm eines dielektrischen Films aus SiO₂ etc. auf dem Metallreflexionsfilm abgeschieden wird, oder Cr, Ni etc. können an der unteren Seite des Metallreflexionsfilms unterlegt werden, und die Anzahl von Schichten kann gleich oder größer als 2 sein.
Eine Fachperson kann leicht verstehen, dass die oben beschriebene Reflektanz des Spiegels durch eine Computersimulation zusammen mit der Einfügungsdämpfungs-Charakteristik des Wellenlängen-Dispersionskompensators unter Verwendung des VIPA-Elements ausgelegt werden kann.
Durch ein Optimieren der Einfügungsdämpfungs-Charakteristik eines Wellenlängen-Dispersionskompensators können die Eigenschaften einer optischen Wellenlängenmultiplexier-Übertragungsvorrichtung mit einer äußerst hohen Geschwindigkeit, einer äußerst großen Kapazität und einer äußerst langen Reichweite verbessert werden.

Claims

Dispersionskompensator, umfassend: eine Wellenlängendispersions-Kompensiereinrichtung, die eine Winkeldispergiereinrichtung (10) zum Ausgeben von Eingangslicht in einer unterschiedlichen Richtung in Abhängigkeit von jeder Wellenlänge und eine Spiegeleinrichtung (12; 12a) zum Reflektieren des Lichts, das von der Winkeldispergiereinrichtung ausgegeben wird, und wiederum zum Eingeben des Lichts in die Winkeldispersionseinheit umfasst; und eine Optimiereinrichtung zum Optimieren einer Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik der Winkeldispersions-Kompensiereinrichtung, wobei die Optimiereinrichtung mit der Spiegeleinrichtung (12; 12a) durch eine Reflexionsebene der Spiegeleinrichtung integriert ist, die eine Reflektanzverteilung aufweist, die zweidimensional variiert, und die Spiegeleinrichtung durch einen Reflexionsfilm konfiguriert ist, dessen Dickenverteilung sich zweidimensional ändert, und dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegeleinrichtung (12a) den Reflexionsfilm und ein Spiegelsubstrat, auf welchem der Reflexionsfilm angeordnet ist, umfasst, und die Form des Spiegelsubstrats konfiguriert ist, eine Störung einer Form der Reflexionsebene zu kompensieren, die durch eine Änderung in einer Dicke des Reflexionsfilms herbeigeführt ist.
Dispersionskompensator, umfassend: eine Wellenlängendispersions-Kompensiereinrichtung, die eine Winkeldispergiereinrichtung (10) zum Ausgeben von Eingangslicht in einer unterschiedlichen Richtung in Abhängigkeit von jeder Wellenlänge und eine Spiegeleinrichtung (12; 12a) zum Reflektieren des Lichts, das aus der Winkeldispergiereinrichtung ausgegeben wird, und wiederum zum Eingeben des Lichts in die Winkeldispergiereinheit umfasst; und eine Optimiereinrichtung zum Optimieren einer Einfügungsdämpfungs-Wellenlängencharakteristik der Wellenlängendispersions-Kompensiereinrichtung, wobei die Optimiereinrichtung mit der Spiegeleinrichtung (12; 12a) durch eine Reflexionsebene der Spiegeleinrichtung integriert ist, die eine Reflektanzverteilung aufweist, die zweidimensional variiert, und die Spiegeleinrichtung durch einen Reflexionsfilm konfiguriert ist, dessen Reflektanzverteilung sich zweidimensional ändert, und dadurch gekennzeichnet, dass der Reflexionsfilm zumindest zwei Schichten umfasst und eine Schicht eine Dickenverteilung aufweist, die sich zweidimensional ändert und eine gewünschte Reflektanzverteilung bereitstellt, und eine unterschiedliche Schicht konfiguriert ist, um eine Dicke des Reflexionsfilms als Ganzes konstant auszuführen.
Dispersionskompensator nach Anspruch 2, wobei eine Dickenverteilung der unterschiedlichen Schicht eine Verteilung umgekehrt zu einer Dickenverteilung der einen Schicht.
Dispersionskompensator nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Reflexionsfilm zumindest zwei Schichten umfasst und konfiguriert ist, eine gewünschte Reflektanzverteilung durch ein Kombinieren einer Reflektanzverteilung einer Schicht und einer Reflektanzverteilung einer unterschiedlichen Schicht zu erhalten.
Dispersionskompensator nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Dickenverteilung des Reflexionsfilms, die sich zweidimensional ändert, durch ein Ändern einer Wahrscheinlichkeit erzeugt wird, dass Materialpartikel eines Films an einem Substrat haften.