JP2001305338A

JP2001305338A - 光分散補償素子

Info

Publication number: JP2001305338A
Application number: JP2000119942A
Authority: JP
Inventors: Kazuro Kikuchi; 和朗菊池; Yuichi Takushima; 裕一多久島; Kenneth Zhaboronski Mark; ケンネスジャボロンスキーマーク; Yuichi Tanaka; 佑一田中; Haruki Kataoka; 春樹片岡; Kenji Kojo; 健司古城; Shin Azuma; 伸東; Kazuya Sato; 一也佐藤
Original assignee: Oyokoden Lab Co Ltd
Current assignee: Oyokoden Lab Co Ltd
Priority date: 2000-04-20
Filing date: 2000-04-20
Publication date: 2001-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】光ファイバを使用する光通信システムにおい
て、通信ビットレートの高速化、通信距離の長距離化に
よって、従来の波長分散補償方法では正確な通信ができ
なくなり、３次以上の波長分散補償が必要になると予測
されている。しかし、３次の波長分散補償の十分な対策
は提案されていない。【解決手段】屈折率の高い層（層Ｈ）と低い層（層
Ｌ）とを組合わせて、第１の反射層、第１の光透過層、
第２の反射層、第２の光透過層、第３の反射層の順に形
成した多層膜を用いて光分散補償素子を作成して３次分
散を完全に補償することができた。そして、前記多層膜
を入射面内方向において膜厚が変化するように構成した
ところ、種々の入射光に対して３次の分散補償ができる
光分散補償素子を作成することができた。挿入損失は
０．５ｄＢ以下にすることができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、伝送路に光ファイ
バを用いた光通信において生ずる３次以上の波長分散
（以下、単に、分散ともいう）を補償可能な素子（以
下、３次の分散を変えることができる素子、あるいは、
３次分散補償素子ともいう。また、２次の分散を補償可
能な素子についても、これと同様に、２次の分散を変え
ることができる素子、あるいは、２次分散補償素子とも
いう。）を有する光分散補償素子に関する。本発明の光
分散補償素子は、前記の３次分散補償素子だけの場合も
あり、また、後述の入射面内における入射光の入射位置
を変化させる手段を含む場合もあり、また、２次の分散
補償も可能なように構成されている場合もあり、実装さ
れている場合もあり、実装されていないいわゆるチップ
状やウェハー状の場合もある。本発明の光分散補償素子
は、これらのすべての形態を含んでおり、使用や販売な
どの目的に応じて、種々の形態をとることができるもの
である。

【０００２】本発明では、２次の分散補償とは「図５
（Ａ）を用いて後述する波長−時間特性曲線の分散の傾
きを補償すること」を意味し、３次の分散補償とは「図
５（Ａ）を用いて後述する波長−時間特性曲線の曲がり
の補償」を意味する。

【０００３】

【従来の技術】通信伝送路に光ファイバを用いた光通信
においては、利用技術の進展および利用範囲の拡大とと
もに、通信伝送路の長距離化や通信ビットレートの高速
化が求められている。このような環境下では、光ファイ
バを伝送するときに生じる分散が大きな問題となり、分
散の補償が種々試みられている。現在、２次の分散が大
きな問題となり、その補償が種々提案され、そのうちの
いくつかの提案が効果をあげている。

【０００４】しかし、光通信に対する要求が高度になる
につれて、送信中の２次の分散の補償だけでは不充分に
なり、３次の分散の補償が課題になりつつある。

【０００５】以下、図５および図６を使用して、従来の
２次の分散補償方法を説明する。

【０００６】図６は、シングルモード光ファイバ（以
下、ＳＭＦとも称す）と分散補償ファイバ、および分散
シフトファイバ（以下、ＤＳＦとも称す）の分散−波長
特性を説明する図である。図６において、符号６０１は
ＳＭＦの分散−波長特性を示すグラフ、６０２は分散補
償ファイバの分散−波長特性を示すグラフ、６０３はＤ
ＳＦの分散−波長特性を示すグラフで、縦軸を分散、横
軸を波長にとったグラフである。

【０００７】図６で明らかなように，ＳＭＦでは、ファ
イバに入力する光の波長が１．３μｍから長くなるにつ
れて分散は増大し，分散補償ファイバでは，入力光の波
長が１．３μｍから１．８μｍまで長くなるにつれて分
散は減少する。また、ＤＳＦでは、入力光の波長が１．
２μｍから１．５５μｍ付近まで長くなるにつれて分散
は小さくなり、波長が１．５５μｍ付近から１．８μｍ
へと長くなるにつれて分散が増大する。そして、ＤＳＦ
では、従来の２．５Ｇｂｐｓ（毎秒２．５ギガビット）
程度の通信ビットレートの光通信においては、入力光の
波長が１．５５μｍ付近では、光通信上分散が支障を生
じない。

【０００８】図５は、主として２次の分散の補償方法を
説明する図であり、（Ａ）は波長−時間特性と光強度−
時間特性を、（Ｂ）はＳＭＦと分散補償ファイバを用い
て２次の分散補償を行った伝送路の例を、（Ｃ）はＳＭ
Ｆだけで構成した伝送路を説明する図である。

【０００９】図５において、符号５０１と５１１は伝送
路に入力する前の信号光の特性を示すグラフを、５３０
はＳＭＦ５３１で構成された伝送路を、５０２と５１２
は、グラフ５０１と５１１で示した特性の信号光が伝送
路５３０を伝送されて伝送路５３０から出力された信号
光の特性を示すグラフを、５２０は分散補償ファイバ５
２１とＳＭＦ５２２から構成された伝送路を、５０３と
５１３は、グラフ５０１と５１１で示した特性の信号光
が伝送路５２０を伝送されて伝送路５２０から出力され
た信号光の特性を示すグラフである。符号５０４および
５１４は、グラフ５０１と５１１で示した特性の信号光
が伝送路５２０を伝送されて伝送路５２０から出力され
て後、本発明によって、後述の望ましい３次分散補償を
施されたときの信号光の特性を示すグラフであり、グラ
フ５０１および５１１とほとんど一致している。また、
グラフ５０１、５０２、５０３、５０４はそれぞれ縦軸
を波長、横軸を時間（または時刻）にとったグラフであ
り、グラフ５１１、５１２、５１３、５１４はそれぞれ
縦軸を光強度、横軸を時間（または時刻）にとったグラ
フである。なお、符号５２４と５３４は送信器、５２５
と５３５は受信器である。

【００１０】従来のＳＭＦは、前述のように、信号光の
波長が１．３μｍから長くなるにつれて分散が増加する
ため、高速通信や長距離伝送の際には、分散による群速
度遅延を生じる。ＳＭＦで構成された伝送路５３０で
は、信号光は伝送中に長波長側が短波長側に比べ大きく
遅延して、グラフ５０２と５１２に示すようになる。こ
のように変化した信号光は、たとえば高速通信・長距離
伝送においては、前後の信号光と重なって正確な信号と
して受信できない場合がある。

【００１１】このような問題を解決するため、従来は、
たとえば、図５（Ｂ）に示すように分散補償ファイバを
用いて分散を補償（以下、補正ともいう）している。従
来の分散補償ファイバは、波長が１．３μｍから長くな
るにつれて分散が増加するというＳＭＦの問題点を解決
するため、前述のように、波長が１．３μｍから長くな
るにつれて分散が減少するように作られている。また、
分散補償ファイバは、たとえば、図５の伝送路５２０で
示すように、ＳＭＦ５２２に分散補償ファイバ５２１を
接続して用いることができる。上記伝送路５２０では、
信号光は、ＳＭＦ５２２では長波長側が短波長側に比べ
て大きく遅延し、分散補償ファイバ５２１では短波長側
が長波長側に比べて大きく遅延することにより、グラフ
５０３と５１３に示すように、グラフ５０２と５１２に
示す変化よりも変化量を小さく抑えることが出来る。

【００１２】しかし、分散補償ファイバを使用した上記
従来の２次の波長分散の補償方法では、伝送路を伝送し
た信号光の波長分散を、伝送路に入力する前の信号光の
状態、すなわち、グラフ５０１の形までには分散補償す
ることはできず、グラフ５０３の形まで補償するのが限
界である。グラフ５０３に示すように、分散補償ファイ
バを使用した従来の２次の波長分散の補償方法では、信
号光の中心波長の光が短波長側の光および長波長側の光
に比べて遅延せず、信号光の短波長側および長波長側の
成分のみが遅延する。そして、グラフ５１３に示すよう
にグラフの一部にリップルが生じることがある。

【００１３】これらの現象は、光通信の伝送距離の長距
離化と通信速度の高速化のニーズが高まるに従い、正確
な信号受信ができなくなるなどの大きな問題となりつつ
ある。たとえば、通信ビットレートが２０Ｇｂｐｓ（毎
秒２０ギガビット）以上の高速通信においては、これら
の現象がかなり心配されており、特に、通信ビットレー
トが４０Ｇｂｐｓ以上の通信においては極めて重大な課
題として心配されている。そして、このような高速通信
においては、従来の光ファイバ通信システムを使用する
ことは困難と考えられており、たとえば、光ファイバ自
体の材質も変える必要が叫ばれるなど、システム構築の
経済的な観点からも重大問題となっている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】このような分散補償を
行うには、２次の分散補償だけでは困難であり、３次以
上の分散補償が必要になる。

【００１５】従来、波長が１．５５μｍ付近の光に対し
て２次の分散が少なくなるような光ファイバ（以下、光
ファイバのことを、単に、ファイバともいう）としてＤ
ＳＦがあるが、このファイバでは、図５，図６の特性か
らも明らかなように本発明の課題とする３次の分散補償
はできない。

【００１６】光通信の高速通信化、長距離通信化を実現
するにあたり、３次の分散は大きな問題として次第に認
識され、その補償が重要な課題となりつつある。３次の
分散の補償問題を解決すべく、多くの試みが行なわれて
いるが、従来の課題を十分に解決することができる３次
分散補償素子や補償方法はまだ実用化されていない。

【００１７】前記の３次分散の補償に用いる光分散補償
素子および３次の分散補償を行うことができる光学装置
を構成する主要な素子である３次分散補償素子の一例と
して本発明者らが提案した誘電体多層膜などは、３次の
分散補償に成功し、従来の光通信技術を大きく前進させ
ることが出来た。しかし、多チャンネルの光通信におけ
る３次の分散の補償を行うには、群速度遅延の波長帯域
および群速度遅延の遅延時間を調整可能な３次分散補償
素子の必要性が叫ばれている。特に、各チャンネルの波
長にも適する３次以上の分散補償素子を安価に実用化す
る１つの方法として、波長可変な（すなわち、分散補償
対象波長を選択可能な）分散補償素子を実現する必要が
ある。

【００１８】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、本発明の目的は、従来実用化することが出来
なかった優れた群速度遅延時間−波長特性を有する光分
散補償素子を信頼性が高く、量産で、安価に提供すると
ともに、さらに、群速度遅延の波長帯域および遅延時間
の調整機能を有する多層膜素子を用いた、３次以上の分
散補償を可能にする光分散補償素子を提供することにも
ある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明の目的の達成を図
るため、本発明の光分散補償素子は、いくつかの実施の
形態を有しており、それぞれ特徴を有している。

【００２０】本発明の光分散補償素子を製造し易く、安
価に提供するにあたり、本発明の光分散補償素子の一例
においては、前記多層膜を、多層膜の厚み方向の一方の
側から順に、第１の反射層である第１層、第１の光透過
層である第２層、第２の反射層である第３層、第２の光
透過層である第４層、第３の反射層である第５層から構
成し、前記第１〜第５層において、入射光の中心波長を
λとして、入射光の中心波長λの光に対する光路長（以
下、単に、光路長ともいう）として考えたときの膜厚
（以下、単に、膜厚あるいは膜の厚みともいう）が、λ
/４の整数倍±１％の範囲の値（以下、λ/４の整数倍、
あるいは、λ/４のほぼ整数倍ともいう）の膜厚であ
り、かつ、前記多層膜が、膜厚がλの１/４倍（以下、
λの１/４倍±１％の膜厚の意味でλの１/４倍の膜厚と
いう。）で屈折率が高い方の層（以下、層Ｈともいう）
と膜厚がλの１/４倍で屈折率が低い方の層（以下、層
Ｌともいう）を組み合わせた層の複数組で構成されてお
り、前記５層の積層膜すなわち前記第１〜第５層が、前
記多層膜の厚み方向の一方の側から順に、層Ｈ、層Ｌの
順に各１層ずつ組み合わせた層（以下、ＨＬの層ともい
う）を３セット（層Ｈ１層と層Ｌ１層を組み合わせた層
をＨＬの層１セットと称する、以下同様）積層して構成
される第１層、層Ｈと層Ｈを組み合わせた層（すなわ
ち、層Ｈを２層重ねて形成した層。以下、ＨＨの層とも
いう）を１０セット積層して構成される第２層、層Ｌを
１層とＨＬの層を７セットとを積層して構成される第３
層、ＨＨの層を３８セット積層して構成される第４層、
層Ｌを１層とＨＬの層を１３セットとを積層して構成さ
れる第５層でそれぞれ形成されていることを特徴として
いる。

【００２１】さらに、本発明の効果的な光分散補償素子
の他の例においては、前記ＨＨの層を１０セット積層し
て形成されている第２層の代わりに、前記第２層が、前
記第２層の場合と同じ方向である膜の厚み方向の一方の
側と同じ側から順に、ＨＨの層を３セット、層Ｌと層Ｌ
を組み合わせた層（以下、ＬＬの層ともいう）を３セッ
ト、ＨＨの層を３セット、ＬＬの層を２セット、ＨＨの
層を１セットをこの順に積層して構成される積層膜で形
成されていることを特徴としている。

【００２２】そして、本発明の効果的な光分散補償素子
の他の例においては、前記ＨＨの層を３８セット積層し
て形成されている第４層の代わりに、前記第４層が、前
記第４層の場合と同じ方向である膜の厚み方向の一方の
側から順に、ＨＨの層を３セット、ＬＬの層を３セッ
ト、ＨＨの層を３セット、ＬＬの層を３セット、ＨＨの
層を３セット、ＬＬの層を３セット、ＨＨの層を３セッ
ト、ＬＬの層を３セット、ＨＨの層を３セット、ＬＬの
層を３セット、ＨＨの層を３セット、ＬＬの層を３セッ
ト、ＨＨの層を３セット、ＬＬの層を３セット、ＨＨの
層を２セットをこの順に積層して構成される積層膜で形
成されていることを特徴としている。

【００２３】そして、本発明の光分散補償素子の別の例
において、前記多層膜が、多層膜の厚み方向の一方の側
から順に、第１の反射層である第１層、第１の光透過層
である第２層、第２の反射層である第３層、第２の光透
過層である第４層、第３の反射層である第５層から構成
されており、前記多層膜が、前記多層膜の厚み方向の一
方の側から順に、層Ｌ、層Ｈの順に各１層ずつ組み合わ
せた層（以下、ＬＨの層ともいう）を５セット積層して
構成される第１層、ＬＬの層を７セット積層して構成さ
れる第２層、層Ｈを１層とＬＨの層を７セットとを積層
して構成される第３層、ＬＬの層を５７セット積層して
構成される第４層、層Ｈを１層とＬＨの層を１３セット
とを積層して構成される第５層でそれぞれ形成されてい
ることを特徴としている。

【００２４】そして、本発明の実用的な光分散補償素子
においては、前記層ＨがＳｉ、Ｇｅ、ＴｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ
₅、Ｎｂ₂Ｏ₅のいずれかから成る層で形成されているこ
とを特徴としており、前記層Ｌが、層Ｈに使用されてい
る材質よりも屈折率の低い材質を用いて形成されている
ことを特徴としている。そして、代表的な例として、層
ＬがＳｉＯ₂から成る層で形成されていることを特徴と
している。

【００２５】本発明の光分散補償素子は、光学的性質が
異なる積層膜を少なくとも５種類（すなわち、光の反射
率や膜厚などの光学的な性質の異なる積層膜を少なくと
も５層）有する多層膜を有し、前記多層膜が光の反射率
が互いに異なる少なくとも２種類の反射層を含む少なく
とも３種類の反射層を有するとともに、前記３種類の反
射層の他に少なくとも２つの光透過層を有し、前記３種
類の反射層の各１層と前記２つの光透過層の各１層とが
交互に配置されており、入射光の中心波長をλとして、
前記多層膜の３種類の反射層の波長λの光に対する反射
率が、前記多層膜の厚み方向の一方の側から順にそれぞ
れ５０〜７７％、９６〜９９．８％、９８％以上である
ことを特徴としている。

【００２６】そして、本発明の光分散補償素子におい
て、前記多層膜の前記第１層、第３層、第５層の前記波
長λの光に対する反射率（以下、入射光の中心波長λの
光に対する反射率を、単に、反射率ともいう）をそれぞ
れＲ１、Ｒ３、Ｒ５とするとき、Ｒ１＜Ｒ３＜Ｒ５であ
ることを特徴としている。そして、これらの反射率の関
係はＲ１≦Ｒ３≦Ｒ５であっても本発明による良好な分
散補償を行うことができる。

【００２７】そして本発明の効果大なる光分散補償素子
においては、少なくとも１層の前記光透過層の膜厚が、
前記多層膜の光の入射面に平行な面内方向（以下、入射
面内方向ともいう）において変化しているように、すな
わち、入射面内方向の各位置において膜厚が異なるよう
に前記光透過層が形成されていることを特徴としてい
る。

【００２８】そして、本発明の光分散補償素子において
は、前記入射面内方向において膜厚が変化している光透
過層が２層あるように構成することができることを特徴
としている。

【００２９】また、本発明の光分散補償素子の例におい
ては、膜厚が前記入射面内方向において変化している反
射層が少なくとも１層あるように構成することができる
ことを特徴としている。

【００３０】そして、本発明の光分散補償素子の例にお
いては、前記膜厚が変化している当該反射層または当該
光透過層の少なくとも１つの層の入射面内方向における
膜厚の変化が、前記多層膜の幅もしくは長さもしくは径
方向など、その膜厚が変化している方向の少なくとも１
つの方向において、単調増加もしくは単調減少であるこ
とを特徴としている。

【００３１】また、本発明の光分散補償素子の例におい
ては、前記膜厚が変化している当該反射層または当該光
透過層の少なくとも１つの層の入射面内方向における膜
厚の変化が、前記多層膜の幅もしくは長さもしくは径方
向など、その膜厚が変化している方向の少なくとも１つ
の方向において、単調増加でも単調減少でもなく、少な
くとも１つの膜厚の極値を有することを特徴としてい
る。

【００３２】そして、本発明の光分散補償素子の例にお
いては、前記膜厚が変化している当該反射層または当該
光透過層の少なくとも１つの層の入射面内方向における
膜厚の変化している方向（以下、膜厚変化の方向ともい
う）が１次元であることを特徴としている。

【００３３】本発明の光分散補償素子の例においては、
前記膜厚が変化している光透過層が２層あり入射面内方
向における素子全体としての膜厚変化の方向が２次元で
あることを特徴としている。

【００３４】そして、本発明の光分散補償素子の例にお
いては、前記膜厚が変化している２層の光透過層におけ
るそれぞれの膜厚変化の方向のなす角が＋３０度〜＋１
５０度または−３０度〜−１５０度の範囲であることを
特徴としている。

【００３５】そして、本発明の光分散補償素子の例にお
いては、前記膜厚が変化している少なくとも１層の光透
過層の膜厚変化の方向と同じ膜厚変化の方向を有する反
射層が、少なくとも１層存在することを特徴としてい
る。

【００３６】そして、本発明の光分散補償素子の例にお
いては、前記膜厚の変化する光透過層が２層であり、各
光透過層の膜厚変化の方向とほぼ同じ膜厚変化の方向を
有する反射層が該光透過層それぞれに対応して少なくと
も各１層あることを特徴としている。

【００３７】そして、本発明の光分散補償素子の例にお
いては、光分散補償対象波長と光分散補償量を変化させ
ることができることを特徴としている。

【００３８】そして、本発明の光分散補償素子の例にお
いては、前記反射層および光透過層における入射光の入
射位置を変えることによって、群速度遅延時間−波長特
性曲線における群速度遅延時間の極値を与える波長（以
下、極値波長ともいう）が比較的大きく変化する方向
（以下、波長調整方向ともいう）と、前記極値波長はあ
まり大きく変化させずに群速度遅延時間−波長特性曲線
の形が変化する（すなわち、調整することができる）方
向（以下、曲線調整方向ともいう）があり、前記光分散
補償対象波長の代表波長（中心波長あるいは補償帯域の
中央の波長）を前記極値波長とすることができ、前記光
分散補償量は群速度遅延時間−波長特性曲線から得られ
る遅延時間であり、該波長調整方向と該曲線調整方向と
のなす角が＋３０度〜＋１５０度あるいは、−３０度〜
−１５０度であることを特徴としている。その典型的な
１つの例では、前記波長調整方向と前記曲線調整方向が
ほぼ直交していることを特徴としている。

【００３９】そして、本発明の光分散補償素子において
は、その実用上の観点から前記光分散補償対象波長と前
記光分散補償量の少なくとも一方を調整する手段があ
り、その手段が手動、あるいは、プリズムや光導波路な
どを利用した光学的手段、あるいは、電気的手段である
ことを特徴としている。

【００４０】そして、前記調整する手段には入射光の位
置を移動する方法と光分散補償素子を構成している多層
膜を移動させる方法があり、その調整手段が電気的手段
の場合、その調整手段としてステップモータ、連続的に
位置変化が可能なモータ、圧電モータなどがある。

【００４１】そして、本発明の光分散補償素子の例にお
いては、前記多層膜が、少なくとも一対の反射層と、前
記少なくとも一対の反射層にはさまれた１つの光透過層
とで構成される光学的キャビティ（以下、単に、キャビ
ティともいう）を少なくとも２つ有することを特徴とし
ている。

【００４２】そして、本発明の光分散補償素子の例にお
いては、前記２つの各キャビティの共振波長あるいは前
記光通信に使用する波長帯域でのＦＳＲ（ＦｒｅｅＳ
ｐ−ｅｃｔｒａｌＲａｎｇｅ）が、前記入射面内方向
において変化していることを特徴としている。

【００４３】さらに、本発明の光分散補償素子において
は、前記多層膜の入射面内方向における同一位置に置い
て、前記２つのキャビティをはさむ前記反射層間の間隔
が異なることを特徴としている。

【００４４】そして、本発明の光分散補償素子におけ
る、前記入射光の中心波長λが１４６０ｎｍ〜１６４０
ｎｍの範囲における波長であることを特徴としている。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。なお、説明に用いる各図は
本発明を理解できる程度に各構成成分の寸法、形状、配
置関係などを概略的に示してある。そして本発明の説明
の都合上、部分的に拡大率を変えて図示する場合もあ
り、本発明の説明に用いる図は、必ずしも実施例などの
実物や記述と相似形でない場合もある。また、各図にお
いて、同様な構成成分については同一の番号を付けて示
し、重複する説明を省略することもある。

【００４６】図１は本発明の３次分散補償素子の例とし
て用いる多層膜の断面をモデル的に説明する図である。
図１において、符号１００は本発明の光分散補償素子と
しての多層膜、１０１は入射光の方向を示す矢印、１０
２は出射光の方向を示す矢印、１０３、１０４は反射率
が１００％未満の反射層（以下、反射膜ともいう）、１
０５は反射率が９８〜１００％の反射層、１０８、１０
９は光透過層、１１１、１１２はキャビティである。ま
た、符号１０７は基板で、たとえば、ＢＫ―７ガラスを
使用している。

【００４７】図１の各反射層１０３、１０４、１０５の
反射率Ｒ（１０３）、Ｒ（１０４）、Ｒ（１０５）は、
Ｒ（１０３）≦Ｒ（１０４）≦Ｒ（１０５）の関係にあ
る。そして、各層の反射率を互いに異なるように設定す
ることが量産上好ましい。すなわち、入射光が入射する
側から多層膜の厚み方向に向かって、入射光の中心波長
λに対する各反射層の反射率が次第に大きくなるように
形成する。そして、各反射層の前記波長λの光に対する
反射率を、５０％≦Ｒ（１０３）≦７７％、９６％≦Ｒ
（１０４）≦９９．８％、９８％≦Ｒ（１０５）の範囲
にとって、前記Ｒ（１０３）、Ｒ（１０４）、Ｒ（１０
５）の関係を満たすように構成することにより、後述の
図４に示すような群速度遅延時間−波長特性曲線を得る
ことができる。そして、Ｒ（１０３）＜Ｒ（１０４）＜
Ｒ（１０５）にすることがより好ましく、Ｒ（１０５）
を１００％にできるだけ近づけるか１００％にすること
がより好ましい。

【００４８】そして、本発明の光分散補償素子をより製
造しやすくするために、隣り合う各反射層間の光路長と
して考えたときの間隔が異なるように各反射層の形成条
件を選ぶことが好ましく、各反射層の反射率の設計精度
をゆるめることができ、膜厚が波長λの４分の１の単位
膜の組み合わせ（λ/４の整数倍の膜厚の膜）で本発明
の３次分散補償素子に用いられる多層膜を形成すること
ができ、信頼性が高く、量産性が優れた３次分散補償素
子を安価に提供することができる。

【００４９】なお、前記多層膜の膜厚が波長λの４分の
１であると記載したが、これは、前記の如く、量産にお
ける膜の形成で許容される誤差の範囲内においてλ/４
という意味であり、具体的には、λ/４±１％において
本発明でいうλ/４の膜厚を意味しており、誤差無しの
λ／４のみならずこの範囲においても本発明は大きな効
果を発するものである。そこで、本発明ではこの範囲の
膜厚をλ/４の厚みということにする。特に、上記単位
膜の厚みをλ/４±０．５％（この場合のλ／４は誤差
無しのλ／４の意味）にすることにより、量産性を損な
わずに、バラツキが少なく信頼性の高い多層膜を形成す
ることができ、図３、図４で後述するような光分散補償
素子を安価に提供することができる。

【００５０】図２は、図１の多層膜１００の後述する入
射面２２０の面内方向において、前記多層膜１００の膜
厚を変化させた例を説明する図である。

【００５１】図２において、符号２００は本発明の光分
散補償素子の一例としての多層膜、２０１は第１の反射
層、２０２は第２の反射層、２０３は第３の反射層、２
０５は基板、２０６は第１の光透過層、２０７は第２の
光透過層、２１１は第１のキャビティ、２１２は第２の
キャビティ、２２０は光入射面、２３０は入射光の方向
を示す矢印、２４０は出射光の方向を示す矢印、２５０
は第１の膜厚変化方向を示す矢印、２６０は第２の膜厚
変化方向を示す矢印である。

【００５２】図２において、たとえば、ＢＫ−７ガラス
などから成る基板２０５の上に、第３の反射層２０３，
第２の光透過層２０７、第２の反射層２０２、第１の光
透過層２０６、第１の反射層２０１が、順次形成されて
いる。

【００５３】第１の光透過層２０６の厚みが矢印２５０
で示す方向に変化する（図の右から左の方向に次第に厚
くなっている）ように、そして、第２の光透過層２０７
の厚みが矢印２６０で示す方向に変化する（図の手前か
ら向こう側に次第に厚くなっている）ように、前記多層
膜を形成する。第１から第３の反射層の厚みは、第１お
よび第２のキャビティの共振波長が一致したときの波長
が入射光の中心波長λになったときに、第１、第２、第
３の各反射層の反射率が、前記Ｒ（１０３）、Ｒ（１０
４）、Ｒ（１０５）の条件を満たすような膜厚に形成す
る。

【００５４】図３は、本発明の光分散補償素子の例とし
ての多層膜（以下、光分散補償素子ともいう）２００の
入射面２２０において、図２の矢印２３０の方向から入
射光を入射し、矢印２４０の方向に出射光を得るように
し、入射光の入射位置を後述の矢印２７０あるいは２７
１の方向に移動した時の、群速度遅延時間−波長特性曲
線の変化する様子を説明するものである。

【００５５】図３（Ａ）は本発明の光分散補償素子とし
ての多層膜２００の前記入射面２２０内における入射光
の入射位置を説明する図で、符号２７０，２７１は入射
光の入射位置を移動させる方向を示す矢印を示す。

【００５６】図３（Ｂ）は、入射位置２８０〜２８２に
中心波長λの入射光を入射させたときの群速度遅延時間
−波長特性曲線を示し、縦軸は群速度遅延時間、横軸は
波長である。

【００５７】反射層２０１〜２０３および光透過層２０
６と２０７の各矢印２５０と２６０で示す方向に膜厚を
変化させる条件を適切に選ぶことによって、前記入射光
の入射面２２０における入射位置を矢印２７０で示す方
向（すなわち、波長調整方向）に移動させたとき、群速
度遅延時間−波長特性曲線の形状をほぼ同様の形に維持
しつつ、群速度遅延時間−波長特性曲線の帯域中心波長
λ₀（たとえば、図３（Ｂ）のほぼ左右対称の形状の群
速度遅延時間−波長特性曲線２８０１における極値を与
える波長）が変化し、そして、その位置から矢印２７１
で示す方向（すなわち、曲線調整方向）に前記入射位置
を移動させたとき、前記波長λ₀はほとんど変わらず
に、群速度遅延時間−波長特性曲線の形状を、図３
（Ｂ）の曲線２８１１，２８１２のように変化させるこ
とができる。

【００５８】曲線２８０１〜２８１２における帯域中心
波長λ₀は、分散補償の目的によって、たとえば図３
（Ｂ）のグラフの適切な波長のところに設定するが、た
とえば、図３（Ｂ）に図示の曲線の波長の範囲のほぼ中
央値にとってもよく、分散補償の目的に応じて適宜定め
ても良い。また、曲線２８０１〜２８１２の間のそれぞ
れの極値波長など曲線の各特徴点の波長の対応関係をあ
らかじめ調べておくことなどはここに記載しなくても当
然のことである。

【００５９】このようにして、たとえば、まず、分散補
償すべき入射光の中心波長λに該当する帯域中心波長λ
₀を一致させるように、入射光の入射位置を矢印２７０
の方向に移動して決め、分散補償すべき補償の内容、す
なわち、入射光の分散状況に適合して、分散補償に用い
る群速度遅延時間−波長特性曲線の形状を、たとえば図
３（Ｂ）の各曲線などから選択し、それに応じて、矢印
２７１で示す方向に前記入射位置をたとえば符号２８０
〜２８２で表す各点などのように選択することにより、
信号光に求められる分散補償を効果的に行うことができ
る。

【００６０】図３（Ｂ）の群速度遅延時間−波長特性曲
線の形状からも明らかなように、本発明の光分散補償素
子を用いて、たとえば、曲線２８０１を用いて３次分散
補償を行うことができ、曲線２８１１または２８１２の
比較的直線成分に近い部分を用いて、２次の微細な分散
補償を行うことができる。

【００６１】本発明の光分散補償素子は、図２に示す光
分散補償素子としての多層膜２００のように、ウェハー
状のものを適当に保持して用いることもでき、また、入
射面２２０内での必要な部分を含むように、小さく厚み
方向に、すなわち、入射面２２０から基板２０５の方向
に、たとえば垂直に、切断したチップ状にして、たとえ
ばファイバコリメータとともに筒状のケースに実装して
光分散補償素子として用いることもできるなど、その形
態は多様な可能性を有するものであり、そのいずれの場
合においても、本発明で説明する主たる効果をもたらす
ものである。

【００６２】

【実施例】図１の光分散補償素子の第１のキャビティと
第２のキャビティの共振波長がほぼ一致する波長の光を
入射光の中心波長λとし、λを１５５０ｎｍ近傍に選
び、以下のように第１〜第３の反射層と、第１と第２の
光透過層を形成した。

【００６３】＜実施例１＞図１に示したような断面を有
する前記５層の積層膜すなわち前記第１〜第５層が、前
記多層膜の厚み方向の一方の側から順に、ＨＬの層を３
セット積層して構成される第１層である第１の反射層１
０３と、層Ｈと層Ｈを組み合わせた層（ＨＨの層）を１
０セット積層して構成される第２層である第１の光透過
層１０８と、層Ｌを１層とＨＬの層を７セットとを積層
して構成される第３層である第２の反射層１０４と、Ｈ
Ｈの層を３８セット積層して構成される第４層である第
２の光透過層１０９と、層Ｌを１層とＨＬの層を１３セ
ットとを積層して構成される第５層である第３の反射層
１０５とでそれぞれ形成されているように図１の光分散
補償素子の例としての多層膜１００を構成したところ極
めて良好な分散補償を行うことができた。ここにおける
分散補償は主として３次分散補償であるが、２次の微細
な分散補償としても用いることができる。

【００６４】＜実施例２＞また、実施例１における前記
ＨＨの層を１０セット積層して形成されている第２層の
代わりに、前記第２層が、実施例１におけると同様の方
向である膜の厚み方向の一方の側（すなわち、前記第１
の反射層１０３の側）から順に、ＨＨの層を３セット、
層Ｌと層Ｌを組み合わせた層（すなわち、層Ｌを２層重
ねて形成した層、ＬＬの層）を３セット、ＨＨの層を３
セット、ＬＬの層を２セット、ＨＨの層を１セットをこ
の順に積層して構成される積層膜で形成されているよう
に図１の光分散補償素子の例としての多層膜１００を構
成したところ、良好な分散補償を行うことができた。こ
こにおける分散補償は主として３次分散補償であるが、
２次の微細な分散補償としても用いることができる。

【００６５】＜実施例３＞また、実施例１および２にお
ける前記ＨＨの層を３８セット積層して形成されている
第４層の代わりに、前記第４層が、実施例１におけると
同様の方向である膜の厚み方向の一方の側（すなわち、
前記第２の反射層１０４の側）から順に、ＨＨの層を３
セット、ＬＬの層を３セット、ＨＨの層を３セット、Ｌ
Ｌの層を３セット、ＨＨの層を３セット、ＬＬの層を３
セット、ＨＨの層を３セット、ＬＬの層を３セット、Ｈ
Ｈの層を３セット、ＬＬの層を３セット、ＨＨの層を３
セット、ＬＬの層を３セット、ＨＨの層を３セット、Ｌ
Ｌの層を３セット、ＨＨの層を２セットをこの順に積層
して構成される積層膜で形成されているように図１の光
分散補償素子の例としての多層膜１００を構成したとこ
ろ、良好な分散補償を行うことができた。ここにおける
分散補償は主として３次分散補償であるが、２次の微細
な分散補償としても用いることができる。

【００６６】＜実施例４＞さらに、図１の光分散補償素
子の例としての多層膜１００を、実施例１におけると同
様の方向である膜の厚み方向の一方の側から順に、ＬＨ
の層を５セット積層して構成される第１層である第１の
反射層１０３と、ＬＬの層を７セット積層して構成され
る第２層である第１の光透過層１０８と、層Ｈを１層と
ＬＨの層を７セットとを積層して構成される第３層であ
る第２の反射層１０４と、ＬＬの層を５７セット積層し
て構成される第４層である第２の光透過層１０９と、層
Ｈを１層とＬＨの層を１３セットとを積層して構成され
る第５層である第３の反射層１０５とでそれぞれ形成さ
れているように構成したところ、良好な分散補償を行う
ことができた。ここにおける分散補償は主として３次分
散補償であるが、２次の微細な分散補償としても用いる
ことができる。

【００６７】＜実施例５＞上記の実施例１〜４は、入射
光の中心波長λが１５５０ｎｍ近傍になるようにして、
各光分散補償素子を作成した。

【００６８】さらに、実施例１〜４と同様の構成にした
多層膜を、入射光の中心波長λとして、１５５０±１５
ｎｍの範囲で選択できるように、図２と図３で前述した
入射面内において膜厚が変化するようにした構成の光分
散補償素子としての多層膜２００を作成した。

【００６９】このように作成した膜厚が前記入射位置に
よって異なる多層膜のうち、前記実施例２の多層膜の第
４層（ＨＨの層を３８セット積層して形成した層）の代
わりに、前記実施例３の多層膜の第４層を前記第４層と
して形成した多層膜を用いて、図５の伝送路５２０のよ
うに分散補償ファイバ５２１とＳＭＦ５２２で構成した
伝送長１００ｋｍの伝送路を伝送させた４０Ｇｂｐｓの
信号光の３次分散補償を行ったところ、通信に全く異常
を生じないで通信することができた。さらに、ＤＳＦで
構成した長さ１００Ｋｍの伝送路を伝送させた４０Ｇｂ
ｐｓの信号光の３次分散補償を行ったところ、通信に全
く異常を生じないで通信することができた。

【００７０】上記１００Ｋｍの伝送路を伝送させた信号
光の補償にあたり、上記のように作成した本発明の光分
散補償素子としての多層膜２００の光入射面２２０にお
いて、まず、図３（Ａ）の矢印２７０で示す方向に信号
光の中心波長λに適した大まかな入射位置を選び、さら
に、図３（Ａ）の矢印２７１に相当する方向に前記入射
位置を微調整して、図３（Ａ）の符号２８０の位置近傍
で群速度遅延時間−波長特性曲線を測定したところ、λ
＝１５５４ｎｍで図４の曲線４０１のような群速度遅延
時間−波長特性曲線を得ることができた。そして、入射
光の入射位置を変化させることにより、波長λを上記範
囲で選択し、各受信チャネルに使用することができる光
分散補償素子を作成することができた。

【００７１】なお、矢印２７０で示した前記波長λを選
択する方向は、入射面２２０内で矢印２７０とほぼ平行
な位置において矢印２７０の位置以外でも得ることがで
き、その事情は、前記膜厚を変化させる条件によって変
えることができる。

【００７２】また、矢印２７０で示した前記波長λを変
化させる方向、すなわち波長調整方向と、矢印２７１で
示した群速度遅延時間−波長特性曲線の形状を変化させ
る方向、すなわち曲線調整方向のなす角度は、＋３０度
〜＋１５０度あるいは、−３０度〜−１５０度の間の角
度とすることが調整のし易さなどの観点から好ましく、
本実施例のいくつかの試作において、前記波長調整方向
と曲線調整方向のなす角度をほぼ直交するように光分散
補償素子を形成したところ、各チャネルに適した光分散
補償素子を容易に製作することができた。

【００７３】また、前記波長調整（波長選択）および前
記曲線調整（曲線選択）のために、入射光の入射位置を
変更する手段としては、入射光の位置に対して、光分散
補償素子２００を移動させることによって実現した。前
記移動させる手段は、光分散補償素子の使用される事
情、コストあるいは特性上からの条件など、事情によっ
て種々選択することができる。たとえば、コスト上ある
いは装置の事情から、ネジなどの手動的手段により行う
方法を用いることができ、また、正確に調整するため、
あるいは手動で調整することができない時にも調整する
ことができるようにするためには、たとえば、電磁的な
ステップモータや連続駆動モータを用いることが効果的
であり、また、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などを
用いた圧電モーターを使用することも効果的である。ま
た、これらの方法と組み合わせることもできるプリズム
や二芯コリメータなどを用いたり光導波路を利用するな
どの光学的手段によって入射位置を選択することによ
り、容易に、正確に入射位置を選択することができた。

【００７４】以上説明した実施例１〜５において、前記
ＬＨの層は、厚みが４分の１波長のＳｉＯ₂のイオンア
シスト蒸着で作成した膜（以下、イオンアシスト膜とも
いう）で形成された層Ｌと、厚みが４分の１波長のＴｉ
Ｏ₂のイオンアシスト膜で形成された層Ｈとから構成さ
れており、前記ＳｉＯ₂のイオンアシスト膜（層Ｌ）１
層とＴｉＯ₂のイオンアシスト膜（層Ｈ）１層の組みあ
わせ層でＬＨの層１セットと称し、たとえば、「ＬＨの
層５セット積層して」とは、「層Ｌ・層Ｈ・層Ｌ・層Ｈ
・層Ｌ・層Ｈ・層Ｌ・層Ｈ・層Ｌ・層Ｈの順に各層をそ
れぞれ１層ずつ重ねて形成して」ということを意味す
る。

【００７５】同様に、前記ＬＬの層は、厚みが４分の１
波長のＳｉＯ₂のイオンアシスト膜で構成されている層
Ｌを２層重ねて形成した層をＬＬの層１セットと称す。
したがって、たとえば、「ＬＬの層を３セット積層し
て」とは、「層Ｌを６層重ねて形成して」を意味する。

【００７６】なお、層Ｈを形成する膜の組成として、誘
電体の例を示したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、ＴｉＯ₂と同じ誘電体材料としてはＴｉＯ₂の他
に、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅などを用いることができ、さら
に、誘電体材料の他に、ＳｉやＧｅを用いて層Ｈを形成
することもできる。ＳｉやＧｅを用いて層Ｈを形成した
場合、光学的性質より層Ｈを薄く形成することができる
という利点を有する。また、層Ｌの組成としてＳｉＯ₂
の例を示したが、ＳｉＯ₂は安価にしかも信頼性高く層
Ｌを形成できる利点があるが、本発明はこれに限定され
るものではなく、層Ｈの屈折率よりも屈折率が低くなる
材質によって層Ｌを形成すれば、本発明の上記効果を発
揮する光分散補償素子を実現することができる。

【００７７】また、本実施例では、前記多層膜を構成す
る層Ｌと層Ｈをイオンアシスト蒸着で形成したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、通常の蒸着、スパ
ッタリング、イオンプレーティングその他の方法で形成
した多層膜を用いても本発明は大きな効果を発揮するも
のである。

【００７８】次に、図２、図３などで説明した多層膜を
構成する層の膜厚を前記入射面内方向において、変化さ
せる方法について、以下に説明を加える。

【００７９】本発明の光分散補償素子を、分散補償を施
したい信号光の中心波長λに適宜合わせる（以下、波長
選択するともいう）ことができるように、そして、分散
補償を施したい程度、すなわち、分散補償量を適宜選択
できるように、光分散補償素子を構成する多層膜の膜厚
を前記入射面内方向において変化させる場合、前記光透
過層の膜厚を適切に変化させることが特に重要であり、
光分散補償素子の仕様に合わせて、前記入射面内方向に
おける前記第１と第２の光透過層の一方もしくは双方の
膜厚を変化させるように形成する。１つの例として、前
記実施例５においては、図２に矢印２５０で示した方向
に第１の光透過層の膜厚を変化させて形成し、すなわ
ち、図の右側から左側に移動するにつれて膜厚が厚くな
るように形成し、矢印２６０で示した方向に第２の光透
過層の膜厚を変化させて形成し、すなわち、図の手前か
ら奥の方向に移動するにつれて膜厚が厚くなるように形
成した。このとき、反射層の膜厚は、各光透過層に大ま
かに合わせて変化するように形成すれば、信頼性上有利
になるばかりでなく、製造コストが低減されるなどの効
果がある。１つの光透過層の膜厚変化に対して、膜厚の
変化している反射層が１層である場合、２層である場
合、あるいは膜厚の変化していない反射層がある場合を
使い分けることができる。

【００８０】また、前記多層膜の膜厚の変化のさせ方
は、前記入射位置を選択する場合に、表示し易くするな
どのためから膜厚が単調に変化するようにする場合と、
小型化や用途を広くするためなどに極値を有する２次曲
線状やステップ状など単調に変化しないようにする場合
があり、光分散補償素子が使用される条件によって種々
選択することができる。

【００８１】この膜厚変化のさせ方は、光分散補償素子
の入射光の位置を変える場合の変化させ易さや信頼性な
ど、光分散補償素子に要求される事情によって選択する
ようにすることが好ましい。

【００８２】本発明の光分散補償素子は、前記多層膜を
構成する第１層〜第５層の各層を、所望の入射光の中心
波長に対して前記の例の如く形成し、波長選択機能を有
しない形態に作成することもでき、また光分散補償対象
波長（分散補償したい入射光の中心波長）と光分散補償
量を変化させることができる形態に作成することもでき
る。

【００８３】そして、本発明の光分散補償素子の光分散
補償対象波長は、基本的には光通信に使用しているすべ
ての波長に適用できるが、現在の通信装置の多くを活用
できるようにするとの観点から、１４６０〜１６４０ｎ
ｍの範囲の使用される通信システムの波長帯域に対して
適用できるようにすることにより、極めて大きな効果を
有するものであり、使い勝手がよく、信頼性の高い光分
散補償素子を安価に提供することができ、通信の高速化
に対応するには、従来用いられている光ファイバは使え
ないといわれている現状を一変し、従来用いられている
光通信設備のかなりの部分を活用して、高速・遠距離通
信を行うことができる。そして、前記１４６０〜１６４
０ｎｍの波長帯域を複数種類の光分散補償素子でカバー
するようにすることにより、利便性をさらに高めること
ができる。

【００８４】また、本発明の光分散補償素子の特徴は、
主として第１の反射層と第１の光透過層と第２の反射層
とで形成される第１のキャビティの共振波長の１つと、
主として第２の反射層と第２の光透過層と第３の反射層
とで形成される第２のキャビティの共振波長の１つが一
致するようにしてあることである。

【００８５】以上の如き多層膜を使用した本発明の光分
散補償素子の各種例を作成し、特性を測定した結果、前
記の優れた群速度遅延時間−波長特性が得られ、３次分
散の良好な補償ができたのに加えて、入出力光の差すな
わち分散補償素子を挿入することによる信号光の損失を
０．５ｄＢ以下の極めて低い値にすることができた。

【００８６】

【発明の効果】以上、実施例も含めて説明したように、
本発明の光分散補償素子は、従来は補償が行われなかっ
た３次以上の分散すなわち長距離通信や高速通信におい
て特に問題になる３次の分散を完全に補償することがで
き、しかも損失が少なく、構造が簡単で、製造し易く、
量産コストも安いという大きな効果を有するとともに、
既存の光通信システムの多くを利用することを可能にす
る点で、社会的経済効果が多大なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光分散補償素子の例としての多層膜を
説明する断面図である。

【図２】本発明の膜厚変化をさせた光分散補償素子の例
としての多層膜を説明する斜視図である。

【図３】本発明の実施例における入射面内の入射位置と
群速度遅延時間−波長特性の変化を説明する図であり、
（Ａ）は入射面を、（Ｂ）は群速度遅延時間−波長特性
曲線を説明する図である。

【図４】本発明の実施例における群速度遅延時間−波長
特性曲線の例を示すグラフである。

【図５】２次と３次の波長分散の補償方法を説明する図
であり、（Ａ）は波長−時間特性と光強度−時間特性
を、（Ｂ）および（Ｃ）は伝送路を説明する図である。

【図６】従来の光ファイバの分散−波長特性を示すグラ
フである。

【符号の説明】

１００，２００：多層膜１０１，２３０：入射光の方向を示す矢印１０２，２４０：出射光の方向を示す矢印１０３，１０４，１０５，２０１，２０２，２０３：反
射層１０８，１０９，２０６，２０７：光透過層１０７，２０５：基板１１１，１１２，２１１，２１２：キャビティ２２０：入射面２５０，２６０：膜厚変化方向を示す矢印２７０：波長調整方向２７１：曲線調整方向２８０，２８１，２８２：入射位置２８０１，２８１１，２８２１，４０１：分散−波長特
性曲線５０１，５０２，５０３，５０４，５１１，５１２，５
１３，５１４：信号光の特性を示すグラフ５２０，５３０：伝送路５２１：分散補償ファイバ５２２，５３１：ＳＭＦ５２４，５３４：送信器５２５，５３５：受信器６０１：ＳＭＦの分散−波長特性曲線６０２：分散補正ファイバの分散−波長特性曲線６０３：ＤＳＦの分散−波長特性曲線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者多久島裕一埼玉県川口市芝富士２丁目18番18号セイケイハイツ202号 (72)発明者マークケンネスジャボロンスキー東京都目黒区駒場４丁目６番29号Ｋ518 (72)発明者田中佑一埼玉県戸田市新曽南３丁目１番23号株式会社応用光電研究室内 (72)発明者片岡春樹埼玉県戸田市新曽南３丁目１番23号株式会社応用光電研究室内 (72)発明者古城健司埼玉県戸田市新曽南３丁目１番23号株式会社応用光電研究室内 (72)発明者東伸埼玉県戸田市新曽南３丁目１番23号株式会社応用光電研究室内 (72)発明者佐藤一也埼玉県戸田市新曽南３丁目１番23号株式会社応用光電研究室内Ｆターム(参考） 2H048 GA07 GA09 GA11 GA23 GA33 GA35 GA48 GA62 5K002 BA02 CA01 FA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ファイバを通信伝送路に用いた通信シ
ステムに使用して波長分散（以下、単に、分散ともい
う）を補償することができる光分散補償素子であって、
光学的性質が異なる積層膜を少なくとも５種類（すなわ
ち、光の反射率や膜厚などの光学的な性質の異なる積層
膜を少なくとも５層）有する多層膜を有し、前記多層膜
が光の反射率が互いに異なる少なくとも２種類の反射層
を含む少なくとも３種類の反射層を有するとともに、前
記３種類の反射層の他に少なくとも２つの光透過層を有
し、前記３種類の反射層の各１層と前記２つの光透過層
の各１層とが交互に配置されており、前記多層膜が、多
層膜の厚み方向の一方の側から順に、第１の反射層であ
る第１層、第１の光透過層である第２層、第２の反射層
である第３層、第２の光透過層である第４層、第３の反
射層である第５層から構成されており、入射光の中心波
長をλとして、前記第１〜第５層において、入射光の中
心波長λの光に対する光路長（以下、単に、光路長とも
いう）として考えたときの膜厚（以下、単に、膜厚ある
いは膜の厚みともいう）が、λ/４の整数倍±１％の範
囲の値（以下、λ/４の整数倍、あるいは、λ/４のほぼ
整数倍ともいう）の膜厚であり、かつ、前記多層膜が、
膜厚がλの１/４倍（以下、λの１/４倍の±１％の膜厚
の意味でλの１/４倍の膜厚という）で屈折率が高い方
の層（以下、層Ｈともいう）と膜厚がλの１/４倍で屈
折率が低い方の層（以下、層Ｌともいう）を組み合わせ
た層の複数組で構成されており、前記５層の積層膜すな
わち前記第１〜第５層が、前記多層膜の厚み方向の一方
の側から順に、層Ｈ、層Ｌの順に各１層ずつ組み合わせ
た層（以下、ＨＬの層ともいう）を３セット（層Ｈ１層
と層Ｌ１層とを組み合わせた層をＨＬの層１セットと称
する、以下同様）積層して構成される第１層、層Ｈと層
Ｈを組み合わせた層（すなわち、層Ｈを２層重ねて形成
した層。以下、ＨＨの層ともいう）を１０セット積層し
て構成される第２層、層Ｌを１層とＨＬの層を７セット
とを積層して構成される第３層、ＨＨの層を３８セット
積層して構成される第４層、層Ｌを１層とＨＬの層を１
３セットとを積層して構成される第５層でそれぞれ形成
されていることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項２】請求項１に記載の光分散補償素子におい
て、前記ＨＨの層を１０セット積層して形成されている
第２層の代わりに、前記第２層が、請求項１に記載と同
じ方向の膜の厚み方向の一方の側から順に、ＨＨの層を
３セット、層Ｌと層Ｌを組み合わせた層（すなわち、層
Ｌを２層重ねて形成した層。以下、ＬＬの層ともいう）
を３セット、ＨＨの層を３セット、ＬＬの層を２セッ
ト、ＨＨの層を１セットをこの順に積層して構成される
積層膜で形成されていることを特徴とする光分散補償素
子。
【請求項３】請求項１または２に記載の光分散補償素
子において、前記ＨＨの層を３８セット積層して形成さ
れている第４層の代わりに、前記第４層が、請求項１に
記載と同じ方向の膜の厚み方向の一方の側から順に、Ｈ
Ｈの層を３セット、ＬＬの層を３セット、ＨＨの層を３
セット、ＬＬの層を３セット、ＨＨの層を３セット、Ｌ
Ｌの層を３セット、ＨＨの層を３セット、ＬＬの層を３
セット、ＨＨの層を３セット、ＬＬの層を３セット、Ｈ
Ｈの層を３セット、ＬＬの層を３セット、ＨＨの層を３
セット、ＬＬの層を３セット、ＨＨの層を２セットをこ
の順に積層して構成される積層膜で形成されていること
を特徴とする光分散補償素子。
【請求項４】光ファイバを通信伝送路に用いた通信シ
ステムに使用して波長分散（以下、単に、分散ともい
う）を補償することができる光分散補償素子であって、
光学的性質が異なる積層膜を少なくとも５種類（すなわ
ち、光の反射率や膜厚などの光学的な性質の異なる積層
膜を少なくとも５層）有する多層膜を有し、前記多層膜
が光の反射率が互いに異なる少なくとも２種類の反射層
を含む少なくとも３種類の反射層を有するとともに、前
記３種類の反射層の他に少なくとも２つの光透過層を有
し、前記３種類の反射層の各１層と前記２つの光透過層
の各１層とが交互に配置されており、前記多層膜が、多
層膜の厚み方向の一方の側から順に、第１の反射層であ
る第１層、第１の光透過層である第２層、第２の反射層
である第３層、第２の光透過層である第４層、第３の反
射層である第５層から構成されており、入射光の中心波
長をλとして、前記第１〜第５層において、入射光の中
心波長λの光に対する光路長（以下、単に、光路長とも
いう）として考えたときの膜厚（以下、単に、膜厚ある
いは膜の厚みともいう）が、λ/４の整数倍±１％の範
囲の値（以下、λ/４の整数倍、あるいは、λ/４のほぼ
整数倍ともいう）の膜厚であり、かつ、前記多層膜が、
膜厚がλの１/４倍（以下、λの１/４倍の±１％の膜厚
の意味でλの１/４倍の膜厚という）で屈折率が高い方
の層（以下、層Ｈともいう）と膜厚がλの１/４倍で屈
折率が低い方の層（以下、層Ｌともいう）を組み合わせ
た層の複数組で構成されており、前記５層の積層膜すな
わち前記第１〜第５層が、前記多層膜の厚み方向の一方
の側から順に、層Ｌ、層Ｈの順に各１層ずつ組み合わせ
た層（以下、ＬＨの層ともいう）を５セット積層して構
成される第１層、層Ｌと層Ｌを組み合わせた層（すなわ
ち、層Ｌを２層重ねて形成した層。以下、ＬＬの層とも
いう）を７セット積層して構成される第２層、層Ｈを１
層とＬＨの層を７セットとを積層して構成される第３
層、ＬＬの層を５７セット積層して構成される第４層、
層Ｈを１層とＬＨの層を１３セットとを積層して構成さ
れる第５層でそれぞれ形成されていることを特徴とする
光分散補償素子。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項に記載の光
分散補償素子において、前記層ＨがＳｉ、Ｇｅ、ＴｉＯ
₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｎｂ₂Ｏ₅のいずれかから成る層で形成さ
れていることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか１項に記載の光
分散補償素子において、前記層Ｌが、層Ｈに使用されて
いる材質よりも屈折率の低い材質を用いて形成されてい
ることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項に記載の光
分散補償素子において、層ＬがＳｉＯ₂から成る層で形
成されていることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項８】光ファイバを通信伝送路に用いた通信シ
ステムに使用して波長分散（以下、単に、分散ともい
う）を補償することができる光分散補償素子であって、
光学的性質が異なる積層膜を少なくとも５種類（すなわ
ち、光の反射率や膜厚などの光学的な性質の異なる積層
膜を少なくとも５層）有する多層膜を有し、前記多層膜
が光の反射率が互いに異なる少なくとも２種類の反射層
を含む少なくとも３種類の反射層を有するとともに、前
記３種類の反射層の他に少なくとも２つの光透過層を有
し、前記３種類の反射層の各１層と前記２つの光透過層
の各１層とが交互に配置されており、入射光の中心波長
をλとして、前記多層膜の３種類の反射層の波長λの光
に対する反射率が、前記多層膜の厚み方向の一方の側か
ら順に、あるいは入射光の光路に沿って、その一方の側
から順に（以下、単に、「膜の厚み方向の一方の側から
順に」ともいう）、それぞれ５０〜７７％、９６〜９
９．８％、９８％以上であることを特徴とする光分散補
償素子。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項に記載の光
分散補償素子において、前記多層膜の前記第１層、第３
層、第５層の前記波長λの光に対する反射率（以下、波
長λの光に対する反射率を、単に、反射率ともいう）を
それぞれＲ１、Ｒ３、Ｒ５とするとき、Ｒ１＜Ｒ３＜Ｒ
５であることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項１０】請求項１〜８のいずれか１項に記載の
光分散補償素子において、前記多層膜の前記第１層、第
３層、第５層の反射率Ｒ１、Ｒ３、Ｒ５が、Ｒ１≦Ｒ３
≦Ｒ５であることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれか１項に記載
の光分散補償素子において、少なくとも１つの前記光透
過層の膜厚が、前記多層膜の光の入射面に平行な断面に
おける面内方向（以下、入射面内方向ともいう）におい
て変化していることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項１２】請求項１１に記載の光分散補償素子に
おいて、前記入射面内方向において膜厚が変化している
光透過層が２層あることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項１３】請求項１１または１２に記載の光分散
補償素子において、膜厚が前記入射面内方向において変
化している反射層が少なくとも１層あることを特徴とす
る光分散補償素子。
【請求項１４】請求項１１または１２に記載の光分散
補償素子において、膜厚が前記入射面内方向において変
化している反射層が２層であることを特徴とする光分散
補償素子。
【請求項１５】請求項１１または１２に記載の光分散
補償素子において、膜厚が前記入射面内方向において変
化している反射層が３層であることを特徴とする光分散
補償素子。
【請求項１６】請求項１１〜１５のいずれか１項に記
載の光分散補償素子において、前記膜厚が変化している
当該反射層、当該光透過層の少なくとも１つの層の入射
面内方向における膜厚の変化が、前記多層膜の幅もしく
は長さもしくは径方向など、その膜厚が変化している方
向の少なくとも１つの方向において、単調増加もしくは
単調減少であることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項１７】請求項１１〜１５のいずれか１項に記
載の光分散補償素子において、前記膜厚が変化している
当該反射層、当該光透過層の少なくとも１つの層の入射
面内方向における膜厚の変化が、前記多層膜の幅もしく
は長さもしくは径方向など、その膜厚が変化している方
向の少なくとも１つの方向において、単調増加でも単調
減少でもなく、少なくとも１つの膜厚の極値を有するこ
とを特徴とする光分散補償素子。
【請求項１８】請求項１１〜１７のいずれか１項に記
載の光分散補償素子において、前記膜厚が変化している
当該反射層、当該光透過層の少なくとも１つの層の入射
面内方向における膜厚の変化している方向（以下、膜厚
変化の方向ともいう）が１次元であることを特徴とする
光分散補償素子。
【請求項１９】請求項１１〜１７のいずれか１項に記
載の光分散補償素子において、前記膜厚が変化している
当該反射層、当該光透過層の少なくとも１つの層の入射
面内方向における膜厚変化の方向が２次元であることを
特徴とする光分散補償素子。
【請求項２０】請求項１２〜１９のいずれか１項に記
載の光分散補償素子において、前記膜厚が変化している
２層の光透過層におけるそれぞれの膜厚変化の方向のな
す角が＋３０度〜＋１５０度または−３０度〜−１５０
度の範囲であることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項２１】請求項１１〜２０のいずれか１項に記
載の光分散補償素子において、前記膜厚が変化している
少なくとも１層の光透過層の膜厚変化の方向と同じ膜厚
変化の方向を有する反射層が、少なくとも１層存在する
ことを特徴とする光分散補償素子。
【請求項２２】請求項２１に記載の光分散補償素子に
おいて、前記膜厚の変化する光透過層が２層であり、各
光透過層の膜厚変化の方向とほぼ同じ膜厚変化の方向を
有する反射層が該光透過層それぞれに対応して少なくと
も各１層あることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項２３】請求項１〜２２のいずれか１項に記載
の光分散補償素子において、光分散補償対象波長と光分
散補償量を変化させることができることを特徴とする光
分散補償素子。
【請求項２４】請求項１〜２３のいずれか１項に記載
の光分散補償素子において、前記反射層および光透過層
における入射光の入射位置を変えることによって、群速
度遅延時間−波長特性曲線における群速度遅延時間の極
値を与える波長（以下、極値波長ともいう）が比較的大
きく変化する方向（以下、波長調整方向ともいう）と、
前記極値波長はあまり大きく変化させずに群速度遅延時
間−波長特性曲線の形が変化する（すなわち、調整する
ことができる）方向（以下、曲線調整方向ともいう）と
があり、前記光分散補償対象波長の代表波長（たとえ
ば、中心波長あるいは分散補償帯域の中央の波長）が前
記極値波長であり、前記光分散補償量が群速度遅延時間
−波長特性曲線から得られる遅延時間であり、該波長調
整方向と該曲線調整方向とのなす角が＋３０度〜＋１５
０度あるいは、−３０度〜−１５０度であることを特徴
とする光分散補償素子。
【請求項２５】請求項２４に記載の光分散補償素子に
おいて、前記波長調整方向と前記曲線調整方向がほぼ直
交していることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項２６】請求項２４または２５に記載の光分散
補償素子において、前記光分散補償対象波長と前記光分
散補償量の少なくとも一方の調整手段が手動であること
を特徴とする光分散補償素子。
【請求項２７】請求項２４または２５に記載の光分散
補償素子において、前記光分散補償対象波長と前記光分
散補償量の少なくとも一方の調整手段が、プリズム・二
芯コリメータ・光導波路などを利用した光学的手段であ
ることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項２８】請求項２４または２５に記載の光分散
補償素子において、前記光分散補償対象波長と前記光分
散補償量の少なくとも一方の調整手段が電気的手段であ
ることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項２９】請求項２８に記載の光分散補償素子に
おいて、前記光分散補償対象波長と前記光分散補償量の
少なくとも一方の調整手段がステップモータか、連続的
に位置変化が可能なモータによる手段であることを特徴
とする光分散補償素子。
【請求項３０】請求項２９に記載の光分散補償素子に
おいて、前記光分散補償対象波長と前記光分散補償量の
少なくとも一方の調整手段の前記モータが圧電モータで
あることを特徴とする光分散補償素子。
【請求項３１】請求項１〜３０のいずれか１項に記載
の光分散補償素子において、前記多層膜が、少なくとも
一対の反射層と、前記少なくとも一対の反射層にはさま
れた、１つの光透過層とで構成されるキャビティを少な
くとも２つ有することを特徴とする光分散補償素子。
【請求項３２】請求項３１に記載の光分散補償素子に
おいて、前記２つの各キャビティの共振波長、あるい
は、前記光通信に使用する波長帯域でのＦＳＲ（Ｆｒｅ
ｅＳｐｅｃｔｒａｌＲａｎｇｅ）が、前記入射面内
方向において変化していることを特徴とする光分散補償
素子。
【請求項３３】請求項３１または３２に記載の光分散
補償素子において、前記多層膜の入射面内方向における
同一位置に置いて、前記２つのキャビティの共振波長あ
るいは前記光通信に使用する波長帯域でのＦＳＲ（Ｆｒ
ｅｅＳｐ−ｅｃｔｒａｌＲａｎｇｅ）が異なること
を特徴とする光分散補償素子。
【請求項３４】請求項１〜３３のいずれか１項に記載
の光分散補償素子において、前記入射光の中心波長λが
１４６０ｎｍ〜１６４０ｎｍの範囲における選択された
領域の波長であることを特徴とする光分散補償素子。