JP2001281474A - 分散補償器及びそれを用いた分散補償モジュール - Google Patents
分散補償器及びそれを用いた分散補償モジュールInfo
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Abstract
いられ、従来の分散補償ファイバを用いた場合と比較し
て光通信システムの小形化が可能な分散補償器と、構成
部品との接続作業が容易な分散補償モジュールを提供す
る。 【解決手段】 アレイ導波路回折格子の出力導波路7に
分散補償機能を有するブラッググレーティング7bが形
成されている分散補償器1と分散補償器1を用いた分散
補償モジュール。
Description
れを用いた分散補償モジュールに関する。
ファイバ伝送路における累積分散による伝送劣化を抑え
るため、分散補償技術が必須である。このような分散補
償技術においては、一般に、分散補償ファイバが使用さ
れている。
光を多重化させた波長多重通信においては、補償する分
散量が波長毎に異なる。このため、光通信システムにお
ける分散補償においては、波長毎に数Km〜数十Kmの
分散補償ファイバを必要とし、システムが大型化してし
まうという問題があった。
ュレータと狭帯域ではあるが分散補償用のファイバブラ
ッググレーティング(FBG)とを有する分散補償モジ
ュールを設けることも考えられる。しかし、サーキュレ
ータが高価なことから、波長数が増えるとこれに対応し
て分散補償モジュールも増やさなければならず、分散補
償のために要するコストが増加してしまうという欠点が
ある。また、分散補償モジュールは、光伝送路と前記各
サーキュレータ等とを各波長毎に接続しなければなら
ず、接続作業が煩雑になるという問題もあった。
で、波長多重通信システムにおける分散補償に用いら
れ、従来の分散補償ファイバを用いた場合と比較して光
通信システムの小形化が可能な分散補償器と、構成部品
との接続作業が容易な分散補償モジュールを提供するこ
とを目的とする。
本発明の分散補償器においては、アレイ導波路回折格子
の出力導波路に分散補償機能を有するブラッググレーテ
ィングが形成されている構成としたものである。また、
上記目的を達成するため本発明の分散補償器において
は、アレイ導波路回折格子の出力導波路に、分散補償機
能を有するブラッググレーティングが所定数形成された
平面導波路が接続されている構成としたものである。
散補償モジュールにおいては、入力端子,出力端子及び
接続端子を有するサーキュレータと、前記サーキュレー
タの接続端子に接続される請求項1又は2の分散補償器
と、前記サーキュレータの出力端子に接続されるアレイ
導波路回折格子からなる光分波器とを備えている構成と
したものである。
れを用いた分散補償モジュールに係る一実施形態を図1
乃至図3に基づいて詳細に説明する。分散補償器1は、
アレイ導波路回折格子(AWG: arrayed-waveguide grati
ng)が用いられ、図1に示すように、シリコン,ガラス
等の基板2の上に、入力導波路3、入力側スラブ導波路
4、複数の導波路からなるアレイ導波路5、出力側スラ
ブ導波路6及び複数の出力導波路7が当該順に形成され
ている。
面2aに露出し、他端は入力側スラブ導波路4と接続さ
れている。入力導波路3には、光ファイバ等の光導波路
を介して複数波長の光からなる波長多重光が入射され
る。入力側スラブ導波路4は、入力導波路3から入射し
た波長多重光が回折により広がりアレイ導波路5へと入
射される。
隣り合う導波路間の長さの差(=光路長差)を利用した回
折格子で、入力側スラブ導波路4における回折で広がっ
た入射光をすべて受光するのに十分な数の複数のチャン
ネル導波路を有している。アレイ導波路5は、入力側ス
ラブ導波路4側と出力側スラブ導波路6側との両端にお
ける複数の導波路の間隔が等しく設定されている。
5を伝搬してきた波長多重光を複数の出力導波路7に集
光させる。このとき、波長多重光は、複数の出力導波路
7への集光位置が波長毎に異なり、波長毎に分波されて
別々の出力導波路7へ出射される。複数の出力導波路7
は、一端が基板2の端面2aに露出し、他端は出力側ス
ラブ導波路6と接続され、出力側スラブ導波路6から端
面2aに延びる部分には直線部7aが形成されている。
そして、各直線部7aには分散補償機能を有するブラッ
ググレーティング7bが形成されている。ここで、複数
の出力導波路7は、図1においては4本しか記載してい
ないが、実際には多数形成されている。
入力導波路3から入射した波長多重光は、波長毎に別々
の出力導波路7へ出射される。このとき、各出力導波路
7には分散補償機能を有するブラッググレーティング7
bが形成されている。このため、波長毎に分波されて別
々の出力導波路7へ出射された光は、各ブラッググレー
ティング7bで反射されると共に分散補償され、前記と
逆の経路を経て合波された後、入力導波路3から波長多
重光として出射される。
は、周期Λ(x)を出力導波路7の長手方向に対して以下
のように設定する。 Λ(x)=Λ0+α・x ……………(1) ここで、xはブラッググレーティング7bの入射端から
測った位置、Λ0は位置x=0におけるグレーティング
周期、αはグレーティング周期のチャープ率である。
の位置xにおける反射波長λ(x)は、実効屈折率をnef
fとすると、次式で与えられる。 λ(x)=2neff・Λ(x)=2neff(Λ0+α・x)………(2) また、ブラッググレーティング7bに入射した光が、位
置xで反射して入射端へ戻ってくるまでの時間、即ち、
遅延時間τ(x)は、光速度をcとすると、次式で与えら
れる。 τ(x)=2neff・x/c ……………(3)
(x)は、反射波長λ(x)を用いて次式のように与えられ
る。 τ(x)={λ(x)−2neff・Λ0}/(α・c)……………(4) (4)式の両辺を波長λで微分すると、波長分散Dが次式
のように与えられる。 D=∂τ/∂λ=1/(α・c) ……………(5)
グレーティング周期のチャープ率αのみによって決ま
る。従って、分散補償器1は、ブラッググレーティング
7bのチャープ率αを、予め設計しておけば、波長毎に
波長分散を補償できることになる。
は、ブラッググレーティング7b両端での反射波長の差
から求められ、ブラッググレーティング7bの長さをl
とすると、(2)式から次式のように与えられる。 Bw=2neff・α・l ……………(6)
において波長間隔が約0.8nmとなる16チャンネルの
光合分波器(FSR(free spectral range)=26nm、光
路長差ΔL=63.1mm、回折次数m=59)のAWG
チップを作製した。このとき、AWGチップは、複数の
出力導波路7の比屈折率差Δを0.8%、コア寸法を6.5
×6.5μm、コア間ピッチを250μmとした。
様にして、作製したAWGチップに高圧容器中で数日間
に亘って水素を含浸させた。次いで、水素処理を施した
AWGチップの複数の出力導波路7に、位相マスク法に
よりチャープトグレーティングからなるブラッググレー
ティング7bを長手方向に沿って6cm形成した。この
とき、ブラッググレーティング7bは、チャープ率αを
0.1nm/cmとし、フラットバンドパス(波長無依
存)タイプのAWGの1dB帯域幅0.3〜0.5nm程度
をカバーできるように、補償帯域幅を0.87nmとし
た。従って、分散補償量は、(5)式より、光の波長とは
無関係に670ps/nmと一定になる。
心ピッチPCTは、反射波長λ(x)、実効屈折率neff
(=1.451)に基づき、次式より算出した。 PCT=λ(x)/2/neff ここで、本実施例では分散補償量は一定になる設計とし
たが、チャープ率αを変更することで、自由に変更する
ことができる。
を施した後、250℃で5分間加熱エージング処理を施
して、分散補償器1を製造した。このようにして製造し
た分散補償器1を均熱板(ペルチエ素子)上に設置し、
入力導波路3から波長多重光を入射し、複数の出力導波
路7のブラッググレーティング7bで反射され、分散補
償された後、再び入力導波路3から出射される波長多重
光の損失を測定した。その結果、分散補償器1は、入射
光と出射光の両方を用い、複数の出力導波路7に直接ブ
ラッググレーティング7bを形成しているため、ファイ
バブラッググレーティング等を接続する場合に比べて、
ロスが約1dB低減されていた。
おける分散を差し引くことにより、650ps/nmの
分散補償量を有していた。次に、分散補償器1を用いた
分散補償モジュールを図2に基づいて説明する。分散補
償モジュール10は、分散補償器1、サーキュレータ1
1及び光分波器12を備えている。
出力端子11b及び接続端子11cを有し、入力端子1
1aには入力ファイバ13が、出力端子11bには光フ
ァイバ14を介して光分波器12が、接続端子11cに
は光ファイバ15を介して分散補償器1が、それぞれ接
続されている。このとき、光ファイバ15は、分散補償
器1の図示しない入力導波路3と接続されている。
の光合分波器で、複数の出力導波路12aを有してい
る。従って、分散補償モジュール10は、入力ファイバ
13を伝送されてくる波長多重光が入力端子11aから
サーキュレータ11に入射すると、この波長多重光は接
続端子11cから分散補償器1へ入射される。
力導波路3→入力側スラブ導波路4→複数のアレイ導波
路5→出力側スラブ導波路6と伝送され、波長毎に別々
の出力導波路7へ出射される。そして、波長毎に分波さ
れて別々の出力導波路7へ出射された光は、各ブラッグ
グレーティング7bで反射されると共に分散補償され、
前記と逆の経路を経て合波された後、入力導波路3から
波長多重光として光ファイバ15に出射される。
重光は、接続端子11cから出力端子11bへと伝送さ
れ、光ファイバ14を介して光分波器12へ入射され
る。光分波器12へ入射した波長多重光は、波長毎に分
波されてそれぞれ別々の出力導波路12aへ出射され
る。このように、分散補償モジュール10においては、
分散補償器1で分散補償された複数波長の光からなる波
長多重光が光分波器12で分波されて出射されてゆく。
路回折格子の複数の出力導波路7のそれぞれに分散補償
機能を有するブラッググレーティング7bが形成されて
いる。従って、分散補償器1及び分散補償器1を用いた
分散補償モジュール10は、波長多重通信システムにお
ける分散補償に用いると、光通信システムを小形化する
ことができる。また、分散補償器1は、複数の出力導波
路7のそれぞれに分散補償機能を有するブラッググレー
ティング7bを形成した集約型であるので、温度制御用
の均熱板(ペルチエ素子)が1つで済むというメリット
もある。更に、分散補償モジュール10は、分散補償器
1、サーキュレータ11及び光分波器12を備えただけ
の構成であるから、構成部品との接続作業が非常に容易
である。
す分散補償器1のように、複数の出力導波路7に直線部
7aやブラッググレーティング7bを形成せず、基板2
の他方の端面2bに露出する出力導波路7の出射端に導
波路基板15を接続してもよい。ここで、分散補償器1
は、図1の分散補償器1と同一の構成部分に同一の符号
を使用することで重複した説明を省略する。
ガラス等の基板15aの上に複数の導波路15bが形成
されると共に、各導波路15bにブラッググレーティン
グ15cが形成されている。分散補償器1は、図3に示
すような構成とすることによっても、図1に示す分散補
償器1と同様の効果を奏することができる。
は、図2に示した分散補償モジュール10と同様に、サ
ーキュレータ11の接続端子11cに光ファイバ15を
介して図3に示す構成の分散補償器1を接続し、分散補
償モジュールとして使用することができる。
重通信システムにおける分散補償に用いられ、従来の分
散補償ファイバを用いた場合と比較して光通信システム
の小形化が可能な分散補償器と、構成部品との接続作業
が容易な分散補償モジュールを提供することができる。
成を示す平面図である。
ジュールを示す概略構成図である。
を示す平面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 アレイ導波路回折格子の出力導波路に分
散補償機能を有するブラッググレーティングが形成され
ていることを特徴とする分散補償器。 - 【請求項2】 アレイ導波路回折格子の出力導波路に、
分散補償機能を有するブラッググレーティングが所定数
形成された平面導波路が接続されていることを特徴とす
る分散補償器。 - 【請求項3】 入力端子,出力端子及び接続端子を有す
るサーキュレータと、前記サーキュレータの接続端子に
接続される請求項1又は2の分散補償器と、前記サーキ
ュレータの出力端子に接続されるアレイ導波路回折格子
からなる光分波器とを備えていることを特徴とする分散
補償モジュール。
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