JP2001296418A - Wavelength dispersion compensation method and wavelength dispersion compensation element - Google Patents
Wavelength dispersion compensation method and wavelength dispersion compensation elementInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、波長分散補償方法
及び波長分散補償素子に関する。The present invention relates to a chromatic dispersion compensating method and a chromatic dispersion compensating element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、光通信技術の進展に伴い光ファイ
バを用いた光ファイバ通信網が各地で構築されている。
光ファイバ通信において光ファイバ内の光の伝搬速度
は、光の波長によって異なる。これを波長分散（あるい
は群速度分散）という。2. Description of the Related Art In recent years, with the development of optical communication technology, optical fiber communication networks using optical fibers have been constructed in various places.
In optical fiber communication, the propagation speed of light in an optical fiber differs depending on the wavelength of light. This is called wavelength dispersion (or group velocity dispersion).
【０００３】図８は光ファイバの入射前後の光パルスの
波形を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the waveform of an optical pulse before and after incidence on an optical fiber.
【０００４】図８に示すように光ファイバ１の波長分散
が大きいと、光パルス列２の長距離伝搬後にパルス幅が
それぞれ広がり隣接する光パルスと干渉し、鈍った光パ
ルス列３となり、正常な光パルス列２を正常に受信する
ことができなくなる（符号誤りの発生）。As shown in FIG. 8, when the wavelength dispersion of the optical fiber 1 is large, the pulse width of the optical pulse train 2 increases after long-distance propagation and interferes with the adjacent optical pulse, resulting in a dull optical pulse train 3 and normal light. The pulse train 2 cannot be received normally (code error occurs).
【０００５】そこで、このような波長分散を、分散補償
素子（光ファイバグレーティング：ＦＢＧ）４を用いて
打ち消すことが行われている。Therefore, such chromatic dispersion is canceled by using a dispersion compensating element (optical fiber grating: FBG) 4.
【０００６】図９は波長分散補償方法の従来例を示す概
念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram showing a conventional example of a chromatic dispersion compensation method.
【０００７】分散補償素子４は光ファイバ１と逆の波長
分散を有する素子であり、合計の波長分散が零となり、
光パルス２列の波形が保たれる。代表的な分散補償素子
４としてはチャープトファイバグレーティング（ＣＦＢ
Ｇ）と、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）とが挙げられる。The dispersion compensating element 4 is an element having chromatic dispersion opposite to that of the optical fiber 1, and the total chromatic dispersion becomes zero.
The waveform of the two light pulse trains is maintained. A typical dispersion compensating element 4 is a chirped fiber grating (CFB
G) and a dispersion compensating fiber (DCF).
【０００８】図１０はチャープトファイバグレーティン
グの説明図である。FIG. 10 is an explanatory view of a chirped fiber grating.
【０００９】図１１は光ファイバ及びチャープトファイ
バグレーティングの伝搬遅延時間の関係を示す図であ
り、横軸が波長軸を示し、縦軸が伝搬遅延時間軸を示し
ている。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the propagation delay time of an optical fiber and a chirped fiber grating. The horizontal axis shows the wavelength axis, and the vertical axis shows the propagation delay time axis.
【００１０】ＣＦＢＧ５は、光ファイバ構造を有してお
り、コア５ａの屈折率分布は長手方向に間隔が短くなる
正弦波状に変化しており、短い波長の光（波長λ1 ）は
ＣＦＢＧ５の奥（図では右側）で反射するのに対して、
長い波長の光（波長λ2 ）はＣＦＢＧの手前（図では左
側）で反射する性質を有している。The CFBG 5 has an optical fiber structure, the refractive index distribution of the core 5a changes in a sinusoidal shape with a shorter interval in the longitudinal direction, and light of a shorter wavelength (wavelength λ 1 ) is (Right side in the figure)
Long wavelength light (wavelength λ 2 ) has the property of being reflected before CFBG (left side in the figure).
【００１１】このため、ＣＦＢＧ５内を伝搬する光の波
長と伝搬遅延時間との関係が図１１に示すように光ファ
イバとは逆の関係になる（実線Ｌ１がＣＦＢＧの特性を
示し、破線Ｌ２が光ファイバの特性を示している）。For this reason, the relationship between the wavelength of light propagating in the CFBG 5 and the propagation delay time is opposite to that of the optical fiber as shown in FIG. 11 (the solid line L1 shows the characteristics of the CFBG, and the broken line L2 shows the characteristics of the CFBG. It shows the characteristics of optical fiber).
【００１２】図１２は図１０に示したチャープトファイ
バグレーティングを用いた波長分散補償素子の構成図で
ある。FIG. 12 is a block diagram of a chromatic dispersion compensating element using the chirped fiber grating shown in FIG.
【００１３】光サーキュレータ６は光信号を端子Ａから
端子Ｂ、端子Ｂから端子Ｃへ送る順方向特性を有する光
部品である。この光サーキュレータ６の端子Ａに光送信
器（あるいは光受信器）７の出力端子が接続され、端子
ＢにＣＦＢＧ８が接続され、端子Ｃに光ファイバ９が接
続されている。The optical circulator 6 is an optical component having a forward characteristic of transmitting an optical signal from the terminal A to the terminal B and from the terminal B to the terminal C. An output terminal of an optical transmitter (or an optical receiver) 7 is connected to a terminal A of the optical circulator 6, a CFBG 8 is connected to a terminal B, and an optical fiber 9 is connected to a terminal C.
【００１４】光送信器７から出射された光信号は、光サ
ーキュレータ６の端子Ａから端子Ｂを経てＣＦＢＧ８に
入力される。ＣＦＢＧ８では波長に応じた遅延時間で光
信号が反射され光サーキュレータ６の端子Ｂに入射され
る。光信号は光サーキュレータ６の端子Ｂから端子Ｃを
経て光ファイバ９に入射し、光ファイバ９内を伝搬す
る。The optical signal emitted from the optical transmitter 7 is input from the terminal A of the optical circulator 6 to the CFBG 8 via the terminal B. In the CFBG 8, the optical signal is reflected with a delay time according to the wavelength and is incident on the terminal B of the optical circulator 6. The optical signal enters the optical fiber 9 from the terminal B of the optical circulator 6 via the terminal C, and propagates in the optical fiber 9.
【００１５】ところで、この種の波長分散補償素子は、
分散補償量が固定されているので、そのままでは光ファ
イバ９の長さの変化等に対応できない。そこで、ＣＦＢ
Ｇ８の波長分散値を変える必要がある。ＣＦＢＧ８の波
長分散値を変えるには、線形な勾配を有する歪をＣＦＢ
Ｇに与えればよい。By the way, this kind of chromatic dispersion compensating element is
Since the amount of dispersion compensation is fixed, it is impossible to cope with a change in the length of the optical fiber 9 or the like as it is. So, CFB
It is necessary to change the wavelength dispersion value of G8. In order to change the chromatic dispersion value of CFBG8, a distortion having a linear gradient is applied to CFB8.
G can be given.
【００１６】図１３はチャープトファイバグレーティン
グの位置と歪との関係を示す図であり、横軸が位置軸を
示し、縦軸が歪軸を示している。FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the position of the chirped fiber grating and the strain. The horizontal axis indicates the position axis, and the vertical axis indicates the strain axis.
【００１７】実線Ｌ３はＣＦＢＧに歪が加えられた場合
を示し、破線Ｌ４はＣＦＢＧに歪が加えられていない場
合を示す。A solid line L3 indicates a case where distortion is applied to CFBG, and a broken line L4 indicates a case where distortion is not applied to CFBG.
【００１８】図１４はチャープトファイバグレーティン
グの伝搬遅延時間と波長との関係を示す図であり、横軸
が波長軸を示し、縦軸が伝搬遅延時間軸を示している。FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the propagation delay time and the wavelength of the chirped fiber grating. The horizontal axis shows the wavelength axis, and the vertical axis shows the propagation delay time axis.
【００１９】実線Ｌ５はＣＦＢＧに歪が有る場合を示
し、破線Ｌ６は歪が無い場合を示す。The solid line L5 shows the case where the CFBG has distortion, and the broken line L6 shows the case where there is no distortion.
【００２０】すなわち、図１３、１４よりＣＦＢＧに線
形な勾配を有する歪を加えることにより伝搬遅延時間を
変えることができ、波長分散を変えることができること
が分る。That is, it can be seen from FIGS. 13 and 14 that the propagation delay time can be changed and the chromatic dispersion can be changed by applying distortion having a linear gradient to the CFBG.
【００２１】図１５は波長分散補償素子の従来例を示す
概念図である。FIG. 15 is a conceptual diagram showing a conventional example of a chromatic dispersion compensating element.
【００２２】同図に示す波長分散補償素子１０は、ＣＦ
ＢＧ１１と金属棒１２とを一体化し、金属棒１２の一端
（図では左端）を固定端１３に固定し、金属棒１２の他
端（図では右端）を自由端１４とする片持ち梁を構成
し、自由端１４の矢印１５方向の移動距離に応じてＣＦ
ＢＧ１１に加わる歪勾配が変化するようにしたものであ
る「曲げ印加方式」（今井他、１９９８年電子情報通信
学会総合大会Ｃ−３−１２４）。The chromatic dispersion compensating element 10 shown in FIG.
The BG 11 and the metal rod 12 are integrated, and one end (the left end in the figure) of the metal rod 12 is fixed to the fixed end 13, and the other end (the right end in the figure) of the metal rod 12 is a cantilever having a free end 14. And CF according to the moving distance of the free end 14 in the direction of the arrow 15
"Bending method" in which the strain gradient applied to BG11 changes (Imai et al., 1998 IEICE General Conference C-3-124).
【００２３】図１６は波長分散補償素子の他の従来例を
示す概念図である。FIG. 16 is a conceptual diagram showing another conventional example of a chromatic dispersion compensating element.
【００２４】同図に示す波長分散補償素子１６は、厚み
が勾配を有する圧電素子１７にＣＦＢＧ１８を接着し、
圧電素子１７への印加電圧に応じてＣＦＢＧ１８に加わ
る歪勾配が変化するようにしたものである「歪印加方
式」（Ｍ．Ｐａｃｈｅｏ ｅｔａｌ.,Ｅｌｅｃｒｔｏｎ
ｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ.,ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．２４，
ｐｐ．２３４８−２３５０，１９９８）。In the chromatic dispersion compensating element 16 shown in FIG. 1, a CFBG 18 is bonded to a piezoelectric element 17 having a gradient in thickness.
A “strain applying method” (M. Pacheo et al., Electron) in which the strain gradient applied to the CFBG 18 changes in accordance with the voltage applied to the piezoelectric element 17.
ics Letters., vol. 34, no. 24,
pp. 2348-2350, 1998).
【００２５】図１７は波長分散補償素子の他の従来例を
示す概念図である。FIG. 17 is a conceptual diagram showing another conventional example of a chromatic dispersion compensating element.
【００２６】同図に示す波長分散補償素子１９は、ＣＦ
ＢＧ２０の周囲に厚みが勾配をもつように金属膜をテー
パ状に形成してヒータ２１としたものであり、ヒータ２
１の両端の端子２２、２３間に電圧を印加して発生する
ジュール熱の温度勾配により歪勾配が生じ、そのジュー
ル熱（電流値）により歪勾配が変化するものである「温
度勾配方式」（Ｂ．Ｊ．Ｅｇｇｌｅｔｏｎ ｅｔ ａ
ｌ.,ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．７，ｐ
ｐ．８５４−８５６，１９９９）。The chromatic dispersion compensating element 19 shown in FIG.
The heater 21 is formed by forming a metal film in a tapered shape around the BG 20 so as to have a gradient in thickness.
The "temperature gradient method" (in which the strain gradient is generated due to the temperature gradient of Joule heat generated by applying a voltage between the terminals 22 and 23 at both ends of 1 and the Joule heat (current value) changes) B. J. Eggleton et a
l., IEEE Photonics Technology
gy Letters, vol. 11, No. 7, p
p. 854-856, 1999).
【００２７】[0027]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術には以下のような問題があった。However, the prior art has the following problems.
【００２８】(1) 図１５に示した従来例（曲げ印加方
式）ではＣＦＢＧ１１の断面内で不均一に歪が加わるた
め、分散補償特性が偏光依存性をもつおそれがある。(1) In the conventional example (bending application method) shown in FIG. 15, since the strain is unevenly applied in the cross section of the CFBG 11, the dispersion compensation characteristic may have polarization dependence.
【００２９】(2) 図１６に示した従来例（歪印加方式）
では、(1) と同様な理由で、偏光依存性をもつ可能性が
ある。また、圧電素子１７を駆動するための高電圧装置
が必要であり大型化してしまう。(2) Conventional example shown in FIG. 16 (strain applying method)
Then, for the same reason as (1), there is a possibility of having polarization dependence. In addition, a high-voltage device for driving the piezoelectric element 17 is required, which results in an increase in size.
【００３０】(3) 図１７に示した従来例（温度勾配方
式）では、ヒータ２１に大電流を流すための装置が必要
であり、大型化してしまう。(3) In the conventional example (temperature gradient method) shown in FIG. 17, a device for supplying a large current to the heater 21 is required, which results in an increase in size.
【００３１】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、偏光依存性が生じず、光ファイバ断面が均一に歪む
と共に駆動装置が不要な波長分散補償方法及び波長分散
補償素子を提供することにある。It is therefore an object of the present invention to provide a chromatic dispersion compensating method and a chromatic dispersion compensating element which solve the above-mentioned problems, do not cause polarization dependence, distort the optical fiber section uniformly, and do not require a driving device. It is in.
【００３２】[0032]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の波長分散補償方法は、光ファイバにグレーテ
ィングが形成された光ファイバグレーティングをテーパ
状部材の中心軸を貫通するように固定し、テーパ状部材
の両端面か、側面か、あるいは全表面に加わる圧力を変
化させることにより光ファイバグレーティングの波長分
散値を制御するものである。In order to achieve the above object, a chromatic dispersion compensating method according to the present invention comprises fixing an optical fiber grating having a grating formed on an optical fiber so as to penetrate a central axis of a tapered member. The wavelength dispersion value of the optical fiber grating is controlled by changing the pressure applied to both end surfaces, side surfaces, or the entire surface of the tapered member.
【００３３】上記構成に加え本発明の波長分散補償方法
は、テーパ状部材の断面が円形であるテーパ円柱の両端
面に加わる圧力を変化させるときのテーパ円柱の半径ｒ
（ｚ）は数１式In addition to the above configuration, the chromatic dispersion compensating method of the present invention provides a method of changing the pressure applied to both end faces of a tapered cylinder having a circular cross section.
(Z) is Equation 1
【００３４】[0034]
【数１】ｒ（ｚ）＝Ａ／（１−Ｂ・ｚ）1/2 （但し、ｚはテーパ円柱の長手方向の位置、ＡはＲｍｉ
ｎ、Ｂは（Ｒ2 ｍａｘ−Ｒ2 ｍｉｎ）／Ｒ2 ｍａｘ Ｒｍａｘはテーパ円柱の大きい方の端面の半径、Ｒｍｉ
ｎはテーパ円柱の小さい方の端面の半径 Ｌはテーパ円柱の長さ）を満足するのが好ましい。R (z) = A / (1−B · z) 1/2 (where z is the position in the longitudinal direction of the tapered cylinder, and A is Rmi)
n, B is (R 2 max-R 2 min ) / R 2 max Rmax is the radius of the end face towards the tapered cylindrical large, Rmi
n is preferably the radius of the smaller end face of the tapered cylinder, and L is the length of the tapered cylinder.
【００３５】上記構成に加え本発明の波長分散補償方法
は、テーパ状部材の断面が円形であるテーパ円柱の側面
に加わる圧力を変化させるときのテーパ円柱の半径ｒ
（ｚ）は数２式In addition to the above configuration, the chromatic dispersion compensating method of the present invention provides a method of changing the pressure applied to the side surface of a tapered cylinder having a circular cross section.
(Z) is Equation 2
【００３６】[0036]
【数２】ｒ（ｚ）＝α・｛（１−β・ｚ）／（１＋γ・
ｚ）｝１／２ （但し、ｚはテーパ円柱の長手方向の位置、α、β、γ
はテーパ円柱の材料定数等で決まる定数）を満足するの
が好ましい。R (z) = α · ２ (1−β · z) / (1 + γ ·
z)｝ 1/2 (where z is the position in the longitudinal direction of the tapered cylinder, α, β, γ
Is preferably determined by the material constant of the tapered cylinder).
【００３７】上記構成に加え本発明の波長分散補償方法
は、テーパ状部材の断面が矩形であるテーパ角柱の厚さ
ｄ（ｚ）は数３式In addition to the above configuration, according to the chromatic dispersion compensation method of the present invention, the thickness d (z) of the tapered prism having a rectangular cross section of the tapered member is expressed by the following equation (3).
【００３８】[0038]
【数３】ｄ（ｚ）＝Ｃ／（１−Ｄ・ｚ／Ｌ）｝ （但し、ｚはテーパ角柱の長手方向の位置、Ｃはｄｍｉ
ｎ、Ｄは（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）／ｄｍａｘ、ｄｍａｘ
はテーパ角柱の大きい方の厚さ、ｄｍｉｎはテーパ角柱
の小さい方の厚さ、Ｌはテーパ角柱の長さ）を満足する
のが好ましい。D (z) = C / (1−D · z / L)｝ (where z is the longitudinal position of the tapered prism and C is dmi
n and D are (dmax-dmin) / dmax, dmax
Is preferably greater than the thickness of the tapered prism, dmin is the smaller thickness of the tapered prism, and L is the length of the tapered prism.
【００３９】本発明の波長分散補償素子は、光ファイバ
にグレーティングが形成された光ファイバグレーティン
グと、光ファイバグレーティングが中心軸を貫通するよ
うに固定されたテーパ状部材と、テーパ状部材の両端面
に引っ張り力か、あるいは圧縮力を加える端面用圧力印
加機構とを備えたものである。The chromatic dispersion compensating element of the present invention comprises an optical fiber grating having a grating formed on an optical fiber, a tapered member fixed so that the optical fiber grating penetrates the central axis, and both end surfaces of the tapered member. And an end face pressure applying mechanism for applying a tensile force or a compressive force to the end face.
【００４０】本発明の波長分散補償素子は、光ファイバ
にグレーティングが形成された光ファイバグレーティン
グと、光ファイバグレーティングが中心軸を貫通するよ
うに固定されたテーパ状部材と、テーパ状部材の側面に
加わる圧力を変化させる側面用圧力印加機構とを備えた
ものである。The chromatic dispersion compensating element of the present invention comprises: an optical fiber grating in which a grating is formed in an optical fiber; a tapered member in which the optical fiber grating is fixed so as to penetrate a central axis; And a side pressure applying mechanism for changing the applied pressure.
【００４１】本発明の波長分散補償素子は、光ファイバ
にグレーティングが形成された光ファイバグレーティン
グと、光ファイバグレーティングが中心軸を貫通するよ
うに固定されたテーパ状部材と、テーパ状部材の両端面
に引っ張り力か、あるいは圧縮力を加える端面用圧力印
加機構と、テーパ状部材の側面に加わる圧力を変化させ
る側面用圧力印加機構とを備えたものである。The chromatic dispersion compensating element of the present invention comprises an optical fiber grating having a grating formed on an optical fiber, a tapered member fixed so that the optical fiber grating penetrates a central axis, and both end surfaces of the tapered member. And a side surface pressure applying mechanism for changing the pressure applied to the side surface of the tapered member.
【００４２】上記構成に加え本発明の波長分散補償素子
のテーパ状部材は半割構造であるのが好ましい。In addition to the above configuration, the tapered member of the chromatic dispersion compensating element of the present invention preferably has a half-split structure.
【００４３】ここで、テーパ状部材の両端面に加わる圧
力を変化させる場合（引っ張り、または圧縮）、各位置
での歪はテーパ部材の断面積Ｓ（ｚ）に反比例する。し
たがって、線形な勾配を有する歪を与えるためには、テ
ーパ部材の断面積が数４式を満足するように変化させれ
ばよい。Here, when the pressure applied to both end surfaces of the tapered member is changed (pull or compression), the strain at each position is inversely proportional to the cross-sectional area S (z) of the tapered member. Therefore, in order to apply a strain having a linear gradient, the sectional area of the tapered member may be changed so as to satisfy Equation (4).
【００４４】[0044]
【数４】Ｓ（ｚ）＝Ｓｍｉｎ／（１−Ｋ・ｚ／Ｌ） （但し、ｚはテーパ部材の長手方向の位置、Ｋは（Ｓｍ
ａｘ−Ｓｍｉｎ）／Ｓｍａｘ、Ｓｍａｘはテーパ部材の
大きい方の断面積、Ｓｍｉｎはテーパ部材の小さい方の
断面積、Ｌはテーパ部材の長さ） 尚、数４式は、テーパ円柱、テーパ角柱をはじめ、あら
ゆる断面形状のテーパ部材について成立する。S (z) = Smin / (1−K · z / L) (where z is the position in the longitudinal direction of the tapered member, and K is (Sm
ax-Smin) / Smax, where Smax is the larger cross-sectional area of the tapered member, Smin is the smaller cross-sectional area of the tapered member, and L is the length of the tapered member. First, it is established for tapered members of all cross-sectional shapes.
【００４５】また、テーパ円柱の側面に加わる圧力を変
化させる場合（側圧）、各位置での歪ε（Ｚ）とテーパ
円柱の半径ｒ（ｚ）とは数５式の関係にある。When the pressure applied to the side surface of the tapered cylinder is changed (lateral pressure), the relationship between the strain ε (Z) at each position and the radius r (z) of the tapered cylinder is expressed by the following equation (5).
【００４６】[0046]
【数５】ε（Ｚ）＝Ｐ・ｒ２ ／（１＋Ｑ・ｒ2 ） （但し、Ｐ、Ｑは定数） したがって、テーパ円柱に線形な勾配を有する歪を与え
るためには、テーパ円柱の半径ｒ（ｚ）を数６式を満足
するように変化させればよい。Ε (Z) = P · r 2 / (1 + Q · r 2 ) (where P and Q are constants) Therefore, in order to apply a strain having a linear gradient to the tapered cylinder, the radius of the tapered cylinder is required. It is sufficient to change r (z) so as to satisfy Equation 6.
【００４７】[0047]
【数６】ｒ（ｚ）＝α´・｛（１−β´・ｚ）／（１＋
γ´・ｚ）｝1/2 （但し、ｚはテーパ円柱の長手方向の位置、α´、β
´、γ´はテーパ円柱の材料定数等で決まる定数） 尚、数６式は、テーパ円柱の場合のみ成立し、他の断面
形状の場合は成立しない。R (z) = α ′ · ｛(1−β ′ · z) / (1+
γ '· z)｝ 1/2 (where z is the longitudinal position of the tapered cylinder, α', β
(', Γ' are constants determined by the material constant of the tapered cylinder, etc.) Note that Equation 6 holds only for a tapered cylinder, and does not hold for other cross-sectional shapes.
【００４８】本発明によれば、光ファイバにグレーティ
ングが形成された光ファイバグレーティングをテーパ状
部材の中心軸を貫通するように固定し、テーパ状部材の
両端面か、側面か、あるいは全表面に加わる圧力を変化
させることにより、光ファイバグレーティング内におけ
る歪勾配が変化し、波長分散値が変化する。すなわち、
光ファイバグレーティングに曲げを印加したり、光ファ
イバグレーティングを圧電素子を接着したり、光ファイ
バグレーティングにヒータを設けたりすることなく、端
面用圧力印加機構や側面用圧力印加機構等の機械的機構
で波長分散値を変化させることができ、コンパクト化が
図れる。この結果、偏光依存性が生じず、光ファイバ断
面が均一に歪むと共に駆動装置が不要な波長分散補償方
法及び波長分散補償素子の提供を実現することができ
る。According to the present invention, the optical fiber grating in which the grating is formed on the optical fiber is fixed so as to penetrate the center axis of the tapered member, and is fixed to both end surfaces, side surfaces, or the entire surface of the tapered member. By changing the applied pressure, the strain gradient in the optical fiber grating changes, and the chromatic dispersion value changes. That is,
Without applying a bending to the optical fiber grating, bonding the piezoelectric element to the optical fiber grating, or providing a heater to the optical fiber grating, a mechanical mechanism such as a pressure applying mechanism for the end face and a pressure applying mechanism for the side face is used. The chromatic dispersion value can be changed, and compactness can be achieved. As a result, it is possible to provide a chromatic dispersion compensating method and a chromatic dispersion compensating element that do not have polarization dependency, have a uniform cross section of the optical fiber, and do not require a driving device.
【００４９】[0049]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【００５０】図１は本発明の波長分散補償方法を適用し
た波長分散補償素子の一実施の形態を示す概念図であ
る。FIG. 1 is a conceptual diagram showing one embodiment of a chromatic dispersion compensating element to which the chromatic dispersion compensating method of the present invention is applied.
【００５１】図２は図１に示した波長分散補償素子に用
いられるテーパ円柱に光ファイバグレーティングを固定
したものの外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view of an optical fiber grating fixed to a tapered cylinder used in the chromatic dispersion compensating element shown in FIG.
【００５２】本波長分散補償素子３０は、光ファイバ３
１にグレーティング３２が形成された光ファイバグレー
ティング３３を、テーパ状部材としてのテーパ円柱３４
の中心軸に形成された貫通孔にエポキシ接着剤（エポキ
シ樹脂に限定されない。）で固定し、テーパ円柱３４の
両端面３５、３６に引っ張り力か、あるいは圧縮力を加
える端面用圧力印加機構としての万力３７とで構成され
たものである。The chromatic dispersion compensating element 30 includes the optical fiber 3
An optical fiber grating 33 in which a grating 32 is formed on a tapered cylinder 34 as a tapered member.
Is fixed to a through hole formed in the center axis of the tapered cylinder with an epoxy adhesive (not limited to an epoxy resin), and as a pressure applying mechanism for an end face for applying a tensile force or a compressive force to both end faces 35 and 36 of the tapered cylinder 34. Vise 37.
【００５３】長さＬのテーパ円柱３４の半径ｒ（ｚ）
は、各部での歪（ｚ方向歪）がｚに比例するのが好まし
い。具体的には半径ｒ（ｚ）は、数１式The radius r (z) of the tapered cylinder 34 of length L
It is preferable that the strain (strain in the z direction) at each part is proportional to z. Specifically, the radius r (z) is given by Equation 1.
【００５４】[0054]
【数１】ｒ（ｚ）＝Ａ／（１−Ｂ・ｚ）1/2 （但し、ｚはテーパ円柱の長手方向の位置、ＡはＲｍｉ
ｎ、Ｂは（Ｒ2 ｍａｘ−Ｒ2 ｍｉｎ）／Ｒ2 ｍａｘ Ｒｍａｘはテーパ円柱の大きい方の端面の半径、Ｒｍｉ
ｎはテーパ円柱の小さい方の端面の半径 Ｌはテーパ円柱の長さ）を満足するのが好ましい。R (z) = A / (1−B · z) 1/2 (where z is the position in the longitudinal direction of the tapered cylinder, and A is Rmi)
n, B is (R 2 max-R 2 min ) / R 2 max Rmax is the radius of the end face towards the tapered cylindrical large, Rmi
n is preferably the radius of the smaller end face of the tapered cylinder, and L is the length of the tapered cylinder.
【００５５】テーパ円柱３４の材質は加工の容易性から
金属が用いられるが、十分な機械強度があれば樹脂でも
セラミックスでもよい。As the material of the tapered cylinder 34, metal is used for ease of processing, but resin or ceramic may be used as long as the material has sufficient mechanical strength.
【００５６】万力３７の可動体側つめ部３８及び固定側
つめ部３９には光ファイバ３１の外径より大きい幅の溝
が形成されており、テーパ円柱３４を万力３７に装着す
る際に光ファイバ３１と接触しないようになっている。
テーパ円柱３４の両端面３５、３６と万力３７の可動体
側つめ部３８及び固定側つめ部３９とは接着剤で接着さ
れている（テーパ円柱が伸縮性に富む場合にはこの限り
ではない。）。A groove having a width larger than the outer diameter of the optical fiber 31 is formed in the movable body-side pawl portion 38 and the fixed-side pawl portion 39 of the vise 37, and when the tapered cylinder 34 is mounted on the vise 37, light is emitted. It does not come into contact with the fiber 31.
Both end surfaces 35 and 36 of the tapered cylinder 34 and the movable body-side claw portion 38 and the fixed-side claw portion 39 of the vise 37 are adhered with an adhesive (this is not the case when the tapered cylinder is rich in elasticity). ).
【００５７】本波長分散補償素子は、万力３７のハンド
ル４０を回転させることにより、ネジ４１が回転し、可
動体側つめ部３８が矢印４２方向に移動することによ
り、テーパ円柱３４の両端面３５、３６に圧縮力か、あ
るいは引っ張り力が加わる。テーパ円柱３４に力が加わ
ることによりテーパ円柱３４内に固定されたグレーティ
ング３２内における歪勾配が変化し、波長分散値が変化
する。従って万力３７のハンドル４０の回転数（回転角
度）を制御することにより波長分散補償素子３０の波長
分散値を制御することができる。なお、本実施の形態で
は万力３７のハンドル４０を回転させる場合で説明した
が、ハンドル４０の代わりに万力３７のネジ４１の端面
に溝（プラス溝、マイナス溝あるいは六角溝等）を形成
し、図示しないドライバーや六角レンチ等の工具で回転
するようにしてもよい。また、万力３７は図では箱万力
状に形成されているが平行クランプ状でもしゃこ万力状
でもよい。In this chromatic dispersion compensating element, when the handle 40 of the vice 37 is rotated, the screw 41 is rotated, and the movable body-side pawl 38 is moved in the direction of the arrow 42, so that both end faces 35 of the tapered cylinder 34 are moved. , 36 are subjected to compressive or tensile forces. When a force is applied to the tapered cylinder 34, the strain gradient in the grating 32 fixed in the tapered cylinder 34 changes, and the chromatic dispersion value changes. Therefore, the chromatic dispersion value of the chromatic dispersion compensating element 30 can be controlled by controlling the number of rotations (rotation angle) of the handle 40 of the vice 37. In this embodiment, the case where the handle 40 of the vice 37 is rotated has been described. However, instead of the handle 40, a groove (a plus groove, a minus groove, a hexagonal groove, or the like) is formed on the end surface of the screw 41 of the vice 37. Alternatively, it may be rotated by a tool such as a screwdriver or a hexagon wrench (not shown). Further, the vice 37 is formed in a box vise shape in the figure, but may be a parallel clamp shape or a crook vise shape.
【００５８】本波長分散補償素子３０は、このように構
成したことで、偏光依存性が生じず、光ファイバ断面が
均一に歪むと共に駆動装置が不要となる。The chromatic dispersion compensating element 30 having such a configuration has no polarization dependency, and the optical fiber section is uniformly distorted, and a driving device is not required.
【００５９】図３は本発明の波長分散補償方法を適用し
た波長分散補償素子の他の実施の形態を示す概念図であ
る。尚、図１に示した実施の形態と同様の部材には共通
の符号を用いた。FIG. 3 is a conceptual diagram showing another embodiment of the chromatic dispersion compensating element to which the chromatic dispersion compensating method of the present invention is applied. The same reference numerals are used for members similar to those in the embodiment shown in FIG.
【００６０】図１に示した実施の形態との相違点は、テ
ーパ円柱３４の両端面３５、３６に加わる圧力を変化さ
せず、テーパ円柱３４の側面４３に加わる圧力を変化さ
せる点である。The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that the pressure applied to the side surface 43 of the tapered cylinder 34 is changed without changing the pressure applied to both end surfaces 35 and 36 of the tapered cylinder 34.
【００６１】すなわち、本波長分散補償素子４４は、光
ファイバ３１にグレーティング３２が形成された光ファ
イバグレーティング３３と、光ファイバグレーティング
３３が中心軸を貫通するように固定されたテーパ円柱３
４と、テーパ円柱３４の側面４３に加わる圧力を変化さ
せる側面用圧力印加機構４５とで構成されたものであ
る。That is, the chromatic dispersion compensating element 44 is composed of an optical fiber grating 33 in which a grating 32 is formed in an optical fiber 31 and a tapered cylinder 3 in which the optical fiber grating 33 is fixed so as to penetrate a central axis.
4 and a side pressure applying mechanism 45 for changing the pressure applied to the side surface 43 of the tapered cylinder 34.
【００６２】側面用圧力印加機構４５は、テーパ円柱３
４を収容する圧力容器４６と、圧力容器４６に水（ある
いは油）を供給排出するポンプ４７と、圧力容器４６内
に供給される水（油）を貯蔵するタンク４８とで構成さ
れている。テーパ円柱３４の両端面３５、３６は圧力容
器４６の内壁に接着剤で固定されており、水圧（油圧）
はテーパ円柱３４の側面４３のみに加わるようになって
いる。なお、４９は圧力容器４６内の圧力が所定の圧力
に到達したときに閉めるためのバルブである。また５０
は圧力容器４６内の圧力を表示する圧力計である。The side pressure applying mechanism 45 is a taper cylinder 3
4 includes a pressure vessel 46 for accommodating the pressure vessel 4, a pump 47 for supplying and discharging water (or oil) to and from the pressure vessel 46, and a tank 48 for storing water (oil) supplied into the pressure vessel 46. Both end surfaces 35 and 36 of the tapered cylinder 34 are fixed to the inner wall of the pressure vessel 46 with an adhesive, and are hydraulically (hydraulic).
Is applied only to the side surface 43 of the tapered cylinder 34. Reference numeral 49 denotes a valve for closing when the pressure in the pressure vessel 46 reaches a predetermined pressure. Also 50
Is a pressure gauge for displaying the pressure in the pressure vessel 46.
【００６３】この波長分散補償素子４４はポンプ４７か
ら圧力容器４６内に供給される水（油）の圧力を制御す
ることにより、テーパ円柱３４の側面４３に圧力が加わ
る。テーパ円柱３４の側面４３に圧力が加わることによ
りテーパ円柱３４内に固定されたグレーティング３２内
における歪勾配が変化し、波長分散値が変化する。従っ
てポンプ４７による水圧（油圧）を制御することにより
波長分散補償素子４４の波長分散値を制御することがで
きる。The wavelength dispersion compensating element 44 applies pressure to the side surface 43 of the tapered cylinder 34 by controlling the pressure of water (oil) supplied from the pump 47 into the pressure vessel 46. When pressure is applied to the side surface 43 of the tapered cylinder 34, the strain gradient in the grating 32 fixed in the tapered cylinder 34 changes, and the chromatic dispersion value changes. Therefore, the chromatic dispersion value of the chromatic dispersion compensating element 44 can be controlled by controlling the hydraulic pressure (oil pressure) by the pump 47.
【００６４】なお、本実施の形態では圧力容器４６にポ
ンプ４７及び圧力計５０が固定された場合で説明した
が、これに限定されず、圧力が一定に保持された状態で
ポンプ４７及び圧力計５０が圧力容器４６からコネクタ
等で着脱できるように構成してもよい。In the present embodiment, the case where the pump 47 and the pressure gauge 50 are fixed to the pressure vessel 46 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the pump 47 and the pressure gauge 50 are maintained in a state where the pressure is kept constant. 50 may be configured to be detachable from the pressure vessel 46 with a connector or the like.
【００６５】図４は本発明の波長分散補償方法を適用し
た波長分散補償素子の他の実施の形態を示す概念図であ
る。FIG. 4 is a conceptual diagram showing another embodiment of the chromatic dispersion compensating element to which the chromatic dispersion compensating method of the present invention is applied.
【００６６】図１に示した実施の形態との相違点は、テ
ーパ円柱３４の両端面３５、３６に加わる圧力を変化さ
せることができると共に、テーパ円柱３４の側面４３に
加わる圧力を独立に変化させることができる。すなわち
本波長分散補償素子はテーパ円柱３４の全表面に加わる
圧力を変化させることができる。The difference from the embodiment shown in FIG. 1 is that the pressure applied to both end surfaces 35 and 36 of the tapered cylinder 34 can be changed, and the pressure applied to the side surface 43 of the tapered cylinder 34 can be changed independently. Can be done. That is, the chromatic dispersion compensating element can change the pressure applied to the entire surface of the tapered cylinder 34.
【００６７】本波長分散補償素子５１は、光ファイバ３
１にグレーティング３２が形成された光ファイバグレー
ティング３３と、光ファイバグレーティング３３が中心
軸を貫通するように固定されたテーパ円柱３４と、テー
パ円柱３４の両端面３５、３６に引っ張り力か、あるい
は圧縮力を加える端面用圧力印加機構としての万力３７
と、テーパ円柱３４の側面４３に加わる圧力を変化させ
る側面用圧力印加機構５３とで構成されたものである。The chromatic dispersion compensating element 51 includes the optical fiber 3
1, an optical fiber grating 33 in which a grating 32 is formed; a tapered cylinder 34 in which the optical fiber grating 33 is fixed so as to penetrate a central axis; and a pulling force or a compression force applied to both end surfaces 35 and 36 of the tapered cylinder 34. Vise 37 as a pressure applying mechanism for the end face to apply force
And a side pressure applying mechanism 53 for changing the pressure applied to the side surface 43 of the tapered cylinder 34.
【００６８】圧力容器５２は、側面（図では上下及び紙
面に平行な面）の一部（あるいは全部）にベローズ５４
が形成された直方体（あるいは有底筒状体）である。こ
の圧力容器５２内にテーパ円柱３４が収容され、圧力容
器５２の両端から光ファイバグレーティング３３の光フ
ァイバ３１が引き出されるようになっている。テーパ円
柱３４の両端面３５、３６は圧力容器５２の内壁に接着
剤で接着されている。The pressure vessel 52 is provided with a bellows 54 on a part (or all) of a side surface (up and down and a plane parallel to the paper surface in the figure).
Is formed in a rectangular parallelepiped (or a cylindrical body with a bottom). The tapered cylinder 34 is accommodated in the pressure vessel 52, and the optical fibers 31 of the optical fiber grating 33 are drawn out from both ends of the pressure vessel 52. Both end surfaces 35 and 36 of the tapered cylinder 34 are bonded to the inner wall of the pressure vessel 52 with an adhesive.
【００６９】側面用圧力印加機構５３は、圧力容器５２
と、圧力容器５２に水（あるいは油）を供給排出するポ
ンプ４７と、圧力容器５２内に供給される水（油）を貯
蔵するタンク４８とで構成されている。テーパ円柱３４
の両端面３５、３６は圧力容器５２の内壁に接着されて
いるので、水圧（油圧）がテーパ円柱３４の側面４３の
みに加わるようになっている。The side pressure applying mechanism 53 includes a pressure vessel 52
And a pump 47 for supplying and discharging water (or oil) to and from the pressure vessel 52, and a tank 48 for storing water (oil) supplied into the pressure vessel 52. Tapered cylinder 34
Since both end surfaces 35 and 36 are bonded to the inner wall of the pressure vessel 52, the hydraulic pressure (hydraulic pressure) is applied only to the side surface 43 of the tapered cylinder 34.
【００７０】端面用圧力印加機構としての万力３７から
なり、テーパ円柱３４の両端面３５、３６に圧力容器５
２の外部から圧力を独立に加えることができるようにな
っている。圧力容器５２は万力３７の可動体側つめ部３
８及び固定側つめ部３９に接着剤で接着されている。The vise 37 as an end surface pressure applying mechanism is provided.
The pressure can be independently applied from the outside of the device 2. The pressure vessel 52 is provided with a movable body-side pawl portion 3 of a vice 37.
8 and the fixed-side pawl portion 39 are adhered with an adhesive.
【００７１】この波長分散補償素子５１は、万力３７の
ハンドル４０を回転させることにより、ネジ４１が回転
し、可動体側つめ部３８が矢印４２方向に移動する。こ
のとき、圧力容器５２に形成されたベローズ５４が伸縮
するので万力３７の圧力がテーパ円柱３４の両端面３５
にのみ圧縮力か、あるいは引っ張り力が加わる。In the chromatic dispersion compensating element 51, when the handle 40 of the vice 37 is rotated, the screw 41 is rotated, and the movable body-side pawl portion 38 moves in the direction of the arrow 42. At this time, since the bellows 54 formed in the pressure vessel 52 expands and contracts, the pressure of the vice 37 is applied to both end surfaces 35 of the tapered cylinder 34.
Only a compressive or tensile force is applied to
【００７２】ポンプ４７から圧力容器５２内に供給され
る水（油）の圧力を制御することにより、テーパ円柱３
４の側面４３に圧力が独立に加わる。すなわち万力３７
及びポンプ４７によりテーパ円柱３４の全表面に加わる
圧力を変化させることができ、テーパ円柱３４内に固定
された光ファイバグレーティング３３のグレーティング
３２における歪勾配が変化し、波長分散値が変化する。
このため図１及び図３に示した波長分散補償素子よりも
広い圧力範囲で制御することができる。また、端面用圧
力印加機構３７と側面用圧力印加機構５３とは独立に制
御することができ、圧力印加による光ファイバグレーテ
ィング３３の反射中心波長の変化を打ち消すことができ
る。By controlling the pressure of water (oil) supplied from the pump 47 into the pressure vessel 52, the tapered cylinder 3
The pressure is applied independently to the side surface 43 of the fourth. That is, vise 37
In addition, the pressure applied to the entire surface of the tapered cylinder 34 by the pump 47 can be changed, the strain gradient in the grating 32 of the optical fiber grating 33 fixed in the tapered cylinder 34 changes, and the chromatic dispersion value changes.
Therefore, control can be performed in a wider pressure range than the wavelength dispersion compensating element shown in FIGS. Further, the pressure applying mechanism 37 for the end face and the pressure applying mechanism 53 for the side face can be controlled independently, and the change of the reflection center wavelength of the optical fiber grating 33 due to the pressure application can be canceled.
【００７３】図５は本発明の波長分散補償方法を適用し
た波長分散補償素子に用いられるテーパ角柱の外観斜視
図である。FIG. 5 is an external perspective view of a tapered prism used in a chromatic dispersion compensating element to which the chromatic dispersion compensating method of the present invention is applied.
【００７４】このテーパ角柱５５は、図１から図４に示
した波長分散補償素子におけるテーパ円柱３４の代わり
に用いることができる。テーパ円柱３４との相違点は加
工が容易な点である。The tapered prism 55 can be used in place of the tapered cylinder 34 in the chromatic dispersion compensating element shown in FIGS. The difference from the tapered cylinder 34 is that processing is easy.
【００７５】このテーパ角柱５５は、厚さｄ（ｚ）が数
３式The thickness d (z) of the tapered prism 55 is expressed by the following equation (3).
【００７６】[0076]
【数３】ｄ（ｚ）＝Ｃ／（１−Ｄ・ｚ／Ｌ）｝ （但し、ｚはテーパ角柱の長手方向の位置、Ｃはｄｍｉ
ｎ、Ｄは（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）／ｄｍａｘ、ｄｍａｘ
はテーパ角柱の大きい方の厚さ、ｄｍｉｎはテーパ角柱
の小さい方の厚さ、Ｌはテーパ角柱の長さ）を満足する
ように形成するのが好ましい。D (z) = C / (1−D · z / L)｝ (where z is the longitudinal position of the tapered prism and C is dmi
n and D are (dmax-dmin) / dmax, dmax
Is preferably formed so as to satisfy the larger thickness of the tapered prism, dmin is the smaller thickness of the tapered prism, and L is the length of the tapered prism.
【００７７】このようなテーパ角柱５５を用いて波長分
散補償素子を構成しても図１に示した実施の形態と同様
の効果が得られる。Even if a chromatic dispersion compensating element is formed by using such a tapered prism 55, the same effect as that of the embodiment shown in FIG. 1 can be obtained.
【００７８】次にテーパ状部材の製造方法について説明
する。Next, a method for manufacturing the tapered member will be described.
【００７９】図６（ａ）、（ｂ）は図１から図４に示し
た波長分散補償素子に用いられるテーパ円柱の製造方法
を示す説明図である。FIGS. 6A and 6B are explanatory views showing a method of manufacturing a tapered cylinder used in the chromatic dispersion compensating element shown in FIGS.
【００８０】テーパ円柱３４の中心軸を貫通する貫通孔
５６に光ファイバグレーティング３３を挿入する（図６
（ａ））。The optical fiber grating 33 is inserted into the through-hole 56 penetrating the center axis of the tapered cylinder 34 (FIG. 6).
(A)).
【００８１】テーパ円柱３４の貫通孔５６と光ファイバ
グレーティング３３との間に形成される隙間に粘性率の
低い接着剤を注入する。毛管現象により接着剤がテーパ
円柱３４の中まで浸透する。接着剤が固化することによ
りテーパ円柱３４に光ファイバグレーティング３３が固
定される。なお、テーパ角柱５５の場合も同様に貫通孔
を形成して光ファイバグレーティング３３を貫通しても
よい（図６（ｂ））。An adhesive having a low viscosity is injected into a gap formed between the through hole 56 of the tapered cylinder 34 and the optical fiber grating 33. The adhesive penetrates into the tapered cylinder 34 by capillary action. The solidification of the adhesive fixes the optical fiber grating 33 to the tapered cylinder 34. In the case of the tapered prism 55 as well, a through hole may be formed in the same manner to penetrate the optical fiber grating 33 (FIG. 6B).
【００８２】図７（ａ）、（ｂ）は図１から図４に示し
た波長分散補償素子に用いられるテーパ円柱の他の製造
方法を示す説明図である。FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing another method of manufacturing the tapered cylinder used in the chromatic dispersion compensating element shown in FIGS.
【００８３】図６（ａ）、（ｂ）に示した方法との相違
点は、半割構造のテーパ円柱を用いた点である。A difference from the method shown in FIGS. 6A and 6B is that a half-structure tapered cylinder is used.
【００８４】一方の半割テーパ円柱３４ｂの溝５６ｂに
光ファイバグレーティング３３をセットし、接着剤を塗
布する（図７（ａ））。The optical fiber grating 33 is set in the groove 56b of one half tapered cylinder 34b, and an adhesive is applied (FIG. 7A).
【００８５】半割テーパ円柱３４ｂに他方の半割テーパ
円柱３４ａを被せる。接着剤が固化することによりテー
パ円柱３４に光ファイバグレーティング３３が固定され
る。なお、溝５６ａと溝５６ｂとを合わせると貫通孔５
６と同様の断面形状となるように形成されている。また
テーパ角柱５５の場合も同様に半割構造としてもよい
（図７（ｂ））。The other half tapered cylinder 34a is put on the half tapered cylinder 34b. The solidification of the adhesive fixes the optical fiber grating 33 to the tapered cylinder 34. When the groove 56a and the groove 56b are combined, the through hole 5
6 is formed so as to have the same cross-sectional shape. Also, in the case of the tapered prism 55, a half-split structure may be similarly employed (FIG. 7B).
【００８６】なお、本実施の形態ではテーパ状部材の断
面が円形及び矩形の場合で説明したが、これに限定され
ず数４式が満足されればテーパ状部材の断面が五角形や
六角形等の多角形でもよい。In this embodiment, the case where the cross section of the tapered member is circular or rectangular is described. However, the present invention is not limited to this, and if the expression 4 is satisfied, the cross section of the tapered member may be a pentagon, a hexagon, or the like. Polygon may be used.
【００８７】[0087]
【数４】Ｓ（ｚ）＝Ｓｍｉｎ／（１−Ｋ・ｚ／Ｌ） （但し、ｚはテーパ部材の長手方向の位置、Ｋは（Ｓｍ
ａｘ−Ｓｍｉｎ）／Ｓｍａｘ、Ｓｍａｘはテーパ部材の
大きい方の断面積、Ｓｍｉｎはテーパ部材の小さい方の
断面積、Ｌはテーパ部材の長さ）S (z) = Smin / (1−K · z / L) (where z is the position in the longitudinal direction of the tapered member, and K is (Sm
ax-Smin) / Smax, where Smax is the larger sectional area of the tapered member, Smin is the smaller sectional area of the tapered member, and L is the length of the tapered member.
【００８８】[0088]
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。In summary, according to the present invention, the following excellent effects are exhibited.
【００８９】偏光依存性が生じず、光ファイバ断面が均
一に歪むと共に駆動装置が不要な波長分散補償方法及び
波長分散補償素子の提供を実現することができる。It is possible to realize a chromatic dispersion compensating method and a chromatic dispersion compensating element that do not have polarization dependency, have a uniform cross section of the optical fiber, and do not require a driving device.
【図１】本発明の波長分散補償方法を適用した波長分散
補償素子の一実施の形態を示す概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram showing an embodiment of a chromatic dispersion compensating element to which a chromatic dispersion compensating method of the present invention is applied.
【図２】図１に示した波長分散補償素子に用いられるテ
ーパ円柱に光ファイバグレーティングを固定したものの
外観斜視図である。FIG. 2 is an external perspective view of an optical fiber grating fixed to a tapered cylinder used in the chromatic dispersion compensating element shown in FIG.
【図３】本発明の波長分散補償方法を適用した波長分散
補償素子の他の実施の形態を示す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing another embodiment of a chromatic dispersion compensating element to which the chromatic dispersion compensating method of the present invention is applied.
【図４】本発明の波長分散補償方法を適用した波長分散
補償素子の他の実施の形態を示す概念図である。FIG. 4 is a conceptual diagram showing another embodiment of a chromatic dispersion compensating element to which the chromatic dispersion compensating method of the present invention is applied.
【図５】本発明の波長分散補償方法を適用した波長分散
補償素子に用いられるテーパ角柱の外観斜視図である。FIG. 5 is an external perspective view of a tapered prism used in a chromatic dispersion compensating element to which the chromatic dispersion compensating method of the present invention is applied.
【図６】（ａ）、（ｂ）は図１から図４に示した波長分
散補償素子に用いられるテーパ円柱の製造方法を示す説
明図である。FIGS. 6A and 6B are explanatory views showing a method of manufacturing a tapered cylinder used in the chromatic dispersion compensating element shown in FIGS.
【図７】（ａ）、（ｂ）は図１から図４に示した波長分
散補償素子に用いられるテーパ円柱の他の製造方法を示
す説明図である。FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing another method of manufacturing a tapered cylinder used in the chromatic dispersion compensating element shown in FIGS.
【図８】光ファイバの入射前後の光パルスの波形を示す
図である。FIG. 8 is a diagram showing waveforms of optical pulses before and after incidence on an optical fiber.
【図９】波長分散補償方法の従来例を示す概念図であ
る。FIG. 9 is a conceptual diagram showing a conventional example of a chromatic dispersion compensation method.
【図１０】チャープトファイバグレーティングの説明図
である。FIG. 10 is an explanatory diagram of a chirped fiber grating.
【図１１】光ファイバ及びチャープトファイバグレーテ
ィングの伝搬遅延時間の関係を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between propagation delay times of an optical fiber and a chirped fiber grating.
【図１２】図１０に示したチャープトファイバグレーテ
ィングを用いた分散補償素子の構成図である。12 is a configuration diagram of a dispersion compensator using the chirped fiber grating shown in FIG.
【図１３】チャープトファイバグレーティングの位置と
歪との関係を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the position of a chirped fiber grating and strain.
【図１４】チャープトファイバグレーティングの伝搬遅
延時間と波長との関係を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a propagation delay time and a wavelength of a chirped fiber grating.
【図１５】波長分散補償素子の従来例を示す概念図であ
る。FIG. 15 is a conceptual diagram showing a conventional example of a chromatic dispersion compensating element.
【図１６】波長分散補償素子の他の従来例を示す概念図
である。FIG. 16 is a conceptual diagram showing another conventional example of a chromatic dispersion compensating element.
【図１７】波長分散補償素子の他の従来例を示す概念図
である。FIG. 17 is a conceptual diagram showing another conventional example of a chromatic dispersion compensating element.
３０、４４、５１ 波長分散補償素子 ３１ 光ファイバ ３２ グレーティング ３３ 光ファイバグレーティング ３４ テーパ状部材（テーパ円柱） ３７ 端面用圧力印加機構（万力） ４５、５３ 側面用圧力印加機構 ４６、５２ 圧力容器 30, 44, 51 Wavelength dispersion compensating element 31 Optical fiber 32 Grating 33 Optical fiber grating 34 Tapered member (tapered cylinder) 37 Pressure applying mechanism for end face (vise) 45, 53 Pressure applying mechanism for side face 46, 52 Pressure vessel
Claims (11)
た光ファイバグレーティングをテーパ状部材の中心軸を
貫通するように固定し、該テーパ状部材の両端面か、側
面か、あるいは全表面に加わる圧力を変化させることに
より上記光ファイバグレーティングの波長分散値を制御
することを特徴とする波長分散補償方法。An optical fiber grating in which a grating is formed on an optical fiber is fixed so as to penetrate a central axis of a tapered member, and a pressure applied to both end surfaces, side surfaces, or the whole surface of the tapered member is reduced. A chromatic dispersion compensation method comprising controlling the chromatic dispersion value of the optical fiber grating by changing the value.
ーパ円柱の両端面に加わる圧力を変化させるときのテー
パ円柱の半径ｒ（ｚ）は数１式 【数１】ｒ（ｚ）＝Ａ／（１−Ｂ・ｚ）1/2 （但し、ｚはテーパ円柱の長手方向の位置、ＡはＲｍｉ
ｎ、Ｂは（Ｒ2 ｍａｘ−Ｒ2 ｍｉｎ）／Ｒ2 ｍａｘ Ｒｍａｘはテーパ円柱の大きい方の端面の半径、Ｒｍｉ
ｎはテーパ円柱の小さい方の端面の半径 Ｌはテーパ円柱の長さ）を満足する請求項１に記載の波
長分散補償方法。2. The radius r (z) of the tapered cylinder when changing the pressure applied to both end faces of the tapered cylinder having a circular cross section of the tapered member is given by the following equation: r (z) = A / (1-B · z) 1/2 (where z is the position in the longitudinal direction of the tapered cylinder, A is Rmi
n, B is (R 2 max-R 2 min ) / R 2 max Rmax is the radius of the end face towards the tapered cylindrical large, Rmi
2. The chromatic dispersion compensation method according to claim 1, wherein n satisfies a radius of a smaller end face of the tapered cylinder.
ーパ円柱の側面に加わる圧力を変化させるときのテーパ
円柱の半径ｒ（ｚ）は数２式 【数２】ｒ（ｚ）＝α・｛（１−β・ｚ）／（１＋γ・
ｚ）｝1/2 （但し、ｚはテーパ円柱の長手方向の位置、α、β、γ
はテーパ円柱の材料定数等で決まる定数）を満足する請
求項１に記載の波長分散補償方法。3. The radius r (z) of the tapered cylinder when changing the pressure applied to the side surface of the tapered cylinder whose cross section of the tapered member is circular is given by the following equation (2). ｛(1-β · z) / (1 + γ ·
z)｝ 1/2 (where z is the longitudinal position of the tapered cylinder, α, β, γ
2. The chromatic dispersion compensation method according to claim 1, wherein the following formula satisfies a constant determined by a material constant of the tapered cylinder.
ーパ角柱の両端面に加わる圧力を変化させるときのテー
パ角柱の厚さｄ（ｚ）は数３式 【数３】ｄ（ｚ）＝Ｃ／（１−Ｄ・ｚ／Ｌ）｝ （但し、ｚはテーパ角柱の長手方向の位置、Ｃはｄｍｉ
ｎ、Ｄは（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）／ｄｍａｘ、ｄｍａｘ
はテーパ角柱の大きい方の厚さ、ｄｍｉｎはテーパ角柱
の小さい方の厚さ、Ｌはテーパ角柱の長さ）を満足する
請求項１に記載の波長分散補償方法。4. The thickness d (z) of the tapered prism when changing the pressure applied to both end faces of the tapered prism having a rectangular cross section of the tapered member is given by the following equation (3). C / (1−D · z / L)｝ (where z is the position in the longitudinal direction of the tapered prism and C is dmi
n and D are (dmax-dmin) / dmax, dmax
2. The chromatic dispersion compensating method according to claim 1, wherein (a) satisfies a larger thickness of the tapered prism, (dmin) a smaller thickness of the tapered prism, and (L) a length of the tapered prism.
た光ファイバグレーティングと、該光ファイバグレーテ
ィングが中心軸を貫通するように固定されたテーパ状部
材と、該テーパ状部材の両端面に引っ張り力か、あるい
は圧縮力を加える端面用圧力印加機構とを備えたことを
特徴とする波長分散補償素子。5. An optical fiber grating having a grating formed on an optical fiber, a tapered member fixed so that the optical fiber grating penetrates a central axis, and a pulling force applied to both end surfaces of the tapered member. Alternatively, a chromatic dispersion compensating element comprising an end face pressure applying mechanism for applying a compressive force.
た光ファイバグレーティングと、該光ファイバグレーテ
ィングが中心軸を貫通するように固定されたテーパ状部
材と、該テーパ状部材の側面に加わる圧力を変化させる
側面用圧力印加機構とを備えたことを特徴とする波長分
散補償素子。6. An optical fiber grating having a grating formed on an optical fiber, a tapered member fixed so that the optical fiber grating penetrates a central axis, and a pressure applied to a side surface of the tapered member. A chromatic dispersion compensating element comprising a side pressure applying mechanism.
た光ファイバグレーティングと、該光ファイバグレーテ
ィングが中心軸を貫通するように固定されたテーパ状部
材と、該テーパ状部材の両端面に引っ張り力か、あるい
は圧縮力を加える端面用圧力印加機構と、上記テーパ状
部材の側面に加わる圧力を変化させる側面用圧力印加機
構とを備えたことを特徴とする波長分散補償素子。7. An optical fiber grating in which a grating is formed in an optical fiber, a tapered member fixed so that the optical fiber grating penetrates a central axis, and a pulling force applied to both end surfaces of the tapered member. Alternatively, there is provided a wavelength dispersion compensating element comprising: an end face pressure applying mechanism for applying a compressive force; and a side face pressure applying mechanism for changing a pressure applied to a side face of the tapered member.
項５から７のいずれかに記載の波長分散補償素子。8. The chromatic dispersion compensating element according to claim 5, wherein said tapered member has a half-split structure.
ーパ円柱の両端面に加わる圧力を変化させるときの半径
ｒ（ｚ）は数１式 【数１】ｒ（ｚ）＝Ａ／（１−Ｂ・ｚ）1/2 （但し、ｚはテーパ円柱の長手方向の位置、ＡはＲｍｉ
ｎ、Ｂは（Ｒ2 ｍａｘ−Ｒ2 ｍｉｎ）／Ｒ2 ｍａｘ Ｒｍａｘはテーパ円柱の大きい方の端面の半径、Ｒｍｉ
ｎはテーパ円柱の小さい方の端面の半径 Ｌはテーパ円柱の長さ）を満足する請求項５に記載の波
長分散補償素子。9. The radius r (z) when changing the pressure applied to both end faces of a tapered cylinder having a circular cross section of the tapered member is given by the following equation: r (z) = A / (1) −B · z) 1/2 (where z is the position in the longitudinal direction of the tapered cylinder, A is Rmi)
n, B is (R 2 max-R 2 min ) / R 2 max Rmax is the radius of the end face towards the tapered cylindrical large, Rmi
The chromatic dispersion compensating element according to claim 5, wherein n is a radius of a smaller end face of the tapered cylinder, and L is a length of the tapered cylinder.
テーパ円柱の側面に加わる圧力を変化させるときのテー
パ円柱の半径ｒ（ｚ）は数２式 【数２】ｒ（ｚ）＝α・｛（１−β・ｚ）／（１＋γ・
ｚ）｝1/2 （但し、ｚはテーパ円柱の長手方向の位置、α、β、γ
はテーパ円柱の材料定数等で決まる定数）を満足する請
求項６または７に記載の波長分散補償素子。10. The radius r (z) of the tapered cylinder when changing the pressure applied to the side surface of the tapered cylinder having a circular cross section of the tapered member is given by the following equation (2). ｛(1-β · z) / (1 + γ ·
z)｝ 1/2 (where z is the longitudinal position of the tapered cylinder, α, β, γ
8. The chromatic dispersion compensating element according to claim 6, wherein the following formula satisfies a constant determined by a material constant of the tapered cylinder.
テーパ角柱の厚さｄ（ｚ）は数３式 【数３】ｄ（ｚ）＝Ｃ／（１−Ｄ・ｚ／Ｌ）｝ （但し、ｚはテーパ角柱の長手方向の位置、Ｃはｄｍｉ
ｎ、Ｄは（ｄｍａｘ−ｄｍｉｎ）／ｄｍａｘ、ｄｍａｘ
はテーパ角柱の大きい方の厚さ、ｄｍｉｎはテーパ角柱
の小さい方の厚さ、Ｌはテーパ角柱の長さ）を満足する
請求項５に記載の波長分散補償素子。11. The thickness d (z) of the tapered prism having a rectangular cross section of the tapered member is given by the following equation (3). D (z) = C / (1-D · z / L)｝ ( Here, z is the position in the longitudinal direction of the tapered prism, and C is dmi.
n and D are (dmax−dmin) / dmax, dmax
6. The chromatic dispersion compensating element according to claim 5, wherein (a) satisfies a larger thickness of the tapered prism, (dmin) a smaller thickness of the tapered prism, and (L) a length of the tapered prism.
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2005006038A2 (en) * | 2003-07-01 | 2005-01-20 | 3M Innovative Properties Company | Apparatus and method for adjusting the spectral response of an optical waveguide grating |
| US6990274B2 (en) | 2003-07-01 | 2006-01-24 | 3M Innovative Properties Company | Apparatus and method for adjusting the spectral response of an optical waveguide grating |
| US7006731B2 (en) | 2003-07-01 | 2006-02-28 | 3M Innovative Properties Company | Apparatus and method for adjusting the spectral response of an optical waveguide grating |
| KR100785046B1 (en) | 2006-07-18 | 2007-12-12 | 한국과학기술연구원 | Wavelength spacing tunable multichannel filter based on superimposed chirped fiber bragg gratings |
| KR100786649B1 (en) | 2003-09-08 | 2007-12-21 | 한국과학기술연구원 | Tunable dispersion compensator for optical telecommunication system |
| US8620161B2 (en) | 2010-08-31 | 2013-12-31 | Nec Corporation | Wavelength multiplexing unit and wavelength multiplexing method of wavelength multiplexing optical transmission system |
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- 2000-04-11 JP JP2000115816A patent/JP2001296418A/en active Pending
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