JP2001521202A

JP2001521202A - 光ファイバ格子

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Publication number: JP2001521202A
Application number: JP2000518293A
Authority: JP
Inventors: ラミング，リチャード・イアン; イブセン，モーテン
Original assignee: Pirelli Cavi e Sistemi SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1997-10-24
Filing date: 1998-10-23
Publication date: 2001-11-06
Anticipated expiration: 2018-10-23
Also published as: AR013721A1; JP4177959B2; EP1032854A1; EP1032854B1; CA2307187A1; US6334013B1; DE69805434D1; AU9551698A; CA2307187C; GB9722421D0; BR9813265A; ES2178266T3; BR9813265B1; DE69805434T2; AU739118B2; WO1999022255A1; NZ503975A

Abstract

(57)【要約】複数の特徴的な反射波長チャネルを有する格子を形成し得るように屈折率が変調された長さ部分（Ｌ_gr）を有する光ファイバは、波長チャネルの各々の反射プロファイルの形状を画成する基礎的な高周波数成分と、該高周波数成分に重ね合わされた、期間Ｐの低周波数成分とを有する振幅の変調を含む屈折率の変調部分を有し、該低周波数成分は、高周波数成分の上に反復的なエンベロープを付与し且つ波長チャネルの分離距離を画成する。１つの実施の形態において、低周波数成分は、屈折率（δｎ）が変化し且つ別個のπ位相シフト（δφ）を有する正弦波曲線関数の形状のエンベロープの各々を備え、正弦波曲線標本抽出格子を形成する。このように、チャープ型多重チャネル光ファイバ格子は、長距離伝送リンク内での分散を補償し得るように設けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、光ファイバ格子に関する。

【０００２】性質上、分散型である既存のファイバリンクを通じての高速度のデータ伝送を
可能にするため、チャープ型（ｃｈｉｒｐｅｄ）ファイバ格子のような分散を補
償する何らかの手段を提供することが必要である。

【０００３】チャープ格子は、単一の格子ピッチにより画定された単一の共鳴波長（ブラッ
グ波長）を特徴とする従来の非チャープ格子と異なり、格子の長さに沿ってブラ
ッグ波長が変化する格子である。チャープ格子は、その長さに沿った異なる位置
にて異なる波長の光を反射する事実を利用して、分散補償器を提供することがで
きる。

【０００４】波長分割多重（ＷＤＭ）信号の分散補償を行うために、多重チャネルのチャー
プ格子を使用することができる。多重チャネルチャープ格子は、標本抽出した格
子を使用して実現される（ウレット（Ｏｕｅｌｌｅｔｔｅ）及びその他の者のエ
レクトロニクス・レターズ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＬｅｔｔｅｒｓ）、第３
１巻、８９９−９００頁（１９９５年）を参照）。標本抽出した導波管格子は、
１つ又は双方の振幅及び屈折率変調の位相はそれ自体が構造体に沿って二進（２
状態）の仕方にて定期的に変調される格子である。使用時、かかる格子は、振幅
及び／又は位相の変調により画定された波長により分離された多数の反射ピーク
を提供し、その多数の反射ピークは、標本抽出した導波管格子の中央のブラッグ
波長の周りにて分配される。

【０００５】多重チャネル格子の個々のチャネルは、多重チャネルの分散補償器を提供し得
るようにチャープすることができる。また、多重チャネル格子は、例えば、ＷＤ
Ｍ信号の光ファイバ及びパルス整形器としてチャープされないといった、他の用
途も有している。

【０００６】１つの型式の多重チャネル格子は、異なるピッチの２つのブラッグ格子を重ね
合わせたものと考えることのできるモアレ（Ｍｏｉｒｅ）格子である。モアレフ
ァイバ格子は、レイド（Ｒｅｉｄ）及びその他の者がエレクトロニクス・レター
ズ、第２６巻、１０−１２頁（１９９０年）に、及びレゴービン（Ｌｅｇｏｕｂ
ｉｎ）及びその他の者がエレクトロニクス・レターズ、第２７巻、１９４５−１
９４６頁（１９９１年）に発表したように、具体化されている。

【０００７】レイド及びその他の者は、コア内の電界にアクセスし得るように磨き且つ研磨
し、次に、薄いフォトレジスト層にて被覆した単モードファイバを発表している
。モアレ格子は、僅かに異なる期間の干渉パターンに二重に露出させることでフ
ォトレジスト内に形成される。フォトレジストを現像した後、格子をエッチング
し、次に、酸化アルミニウム層にて被覆し且つ最終的に、反射率適合オイルにて
被覆する。

【０００８】レゴービン及びその他の者は、紫外線フリンジパターンにより二重露出法を使
用してゲルマニウムケイ酸塩（Ｇｅ／Ｓｉ）内にモアレ格子を書き込むことを発
表している。発表された１つの代替的な技術は、モアレパターンを位相マスク基
層内にエッチングし、これにより、そのモアレパターンに対する特注の位相マス
クを提供する。

【０００９】これらの従来から具体化されたモアレファイバ格子におけるチャネルの相違点
の説明は、明確さを欠き、構造体のチャープは発表されず、又は可能であるとも
考えられていない。

【００１０】本発明の第一の形態によれば、複数の特徴的な反射波長チャネルを有する格子
を形成し得るように屈折率の点にて変調した部分を有する光ファイバ導波管が提
供され、その屈折率の変調が、振幅の変調を含み、その振幅の変調が、各波長チャネルの反射プロファイルの形状を画定する基礎的より高周波数成分
と、より高周波数成分上に反復的なエンベロープを付与し且つ波長チャネルの分離
距離を画定する下方周波数成分であって、各導波管チャネルに対して実質的に均
一な応答性を付与し得るようにエンベロープ形状を有する下方周波数成分と、下方周波数成分の少なくともエンベロープ間の別個の位相シフトとを有してい
る。

【００１１】このため、本発明は、より高周波数成分上に反復的なエンベロープが付与され
る反復的な構造体を使用する多重チャネルファイバ格子を提供するものである。
単一周波数又はチャープ型（ｃｈｉｒｐｅｄ）とすることのできるより高周波数
成分は、多重チャネル格子の中央周波数を画定し且つ各チャネルの全体的な応答
性も画定する。低周波数成分は、選択された機能に対応して均一又は不均一に、
分離距離を画定し、また、個々のチャネルの相対的強さも画定する。このように
して、本発明は、異なるチャネルの相対的な強さが極めて不均一である、二進又
は最上層の標本抽出関数を使用する従来の標本抽出した格子に伴う問題点を解決
することができる。

【００１２】より高周波数成分は、装置の中央周波数を画定する。このため、奇数のチャネ
ルを有する格子において、このことは、中央チャネルの中央周波数と十分に一致
する。偶数のチャネルを有する格子において、この中央周波数は、２つの隣接す
るチャネル間に十分に属することができる。

【００１３】他の幾つかの実施の形態において、低周波数成分は、正弦波曲線（ｓｉｎｃ）
標本抽出した格子を形成し得るように正弦波曲線関数に適合する。このことは、
全体として対称のエンベロープの形状となり、また、実質的に等しい分離距離を
有する複数のチャネルとなる。しかしながら、異なる周波数成分を追加すること
により形成された他のエンベロープの形状を使用することができ、これらのエン
ベロープは、複数のチャネルに対して不同の分離距離を提供するように配置する
ことができる。

【００１４】より高周波数成分が単一の周波数を有する非チャープ型の多重チャネル格子を
提供することができる。これと代替的に、より高周波数成分がチャープ型の格子
を画定し得るように変調した部分に沿って変化する周波数を有するチャープ型の
多重チャネル格子を提供してもよい。

【００１５】別個の位相シフトを含めることにより、連続的に交番する屈折率の振幅（ｒｅ
ｆｒａｃｔｉｖｅｉｎｄｅｘａｍｐｌｉｔｕｄｅ）及び位相プロファイルを
提供することを確実にすることができる。この目的のため、別個の位相シフトの
大きさは、実質的にｐｉ、すなわち１８０°とすることができる。位相シフトは
、より低周波数成分を横断するとき、各々、零角度であることが好ましい。

【００１６】上記のことは、導波管の同一の部分内で異なる波長にて多くの格子を過剰に書
き込むことにより形成することが可能である屈折率の変調の場合よりも魅力的で
あり、その理由は、エンベロープを設け且つその間にて別個の位相シフトを行わ
せることによって、標本抽出過程からチャネルの正確な導波管の適合化が自動的
に実現されるからである。更に、格子を書き込むのに必要な時間を著しく短くす
ることができる。更に、単一長さの導波管上に格子を書き込むことにより、格子
は、包装したとき、より安定性を高め且つコスト上の利点を提供することができ
る。

【００１７】１つの適用例において、データ伝送リンクの分散を補償するための分散補償器
が提供され、この補償器は、チャープ型の２チャネル格子である光導波管格子を
有し、チャネルの各々が、該当する波長チャネルに対して独立的に分散を補償し
、その格子が導波管構造体の単一の部分上に存在する別個の位相変化を含む屈折
率の変調プロファイルにより画定される。同等の長さのファイバに書き込んだ単
一チャネル格子の２倍である、分散帯域帯の製品を有する二重チャネル分散補償
器を提供し得るように、波長チャネル間を明確に分離することが実現可能である
。

【００１８】別の適用例において、データ伝送リンク内にて分散を補償するための分散補償
器が提供され、該補償器は、各々が該当する波長チャネルに対して独立的な分散
補償を行う２つ以上の波長チャネルを備える、例えば、正弦波曲線標本抽出した
格子のようなチャープ型の標本抽出した格子である、光導波管格子を有し、この
場合、標本抽出した格子は、別個の位相変化を含む屈折率の変調プロファイルに
より画定される。

【００１９】正弦及び正弦波曲線関数と同様に、通常の屈折率の変調時に付与されたエンベ
ロープは、多重チャネル格子に対して所望の反射特性を付与し得るように該当す
る用途に対する適当なフーリエ特性を有する任意の所望の関数に従うことが可能
である。

【００２０】また、非チャープ型格子の他の実施の形態も具体化することができる。上述した実施の形態において、格子は、連続的な書き込み技術を使用して予め
計算した屈折率プロファイルを導波管構造体上に同時にインプレスすることによ
り製造することができ、例えば、波長チャネル間にて正確で且つ等しい波長の分
離距離を提供することができる。この分離距離は、等しい間隔の２つ以上の波長
チャネルを有するＷＤＭ伝送装置の波長チャネルに正確に応答する。

【００２１】光導波管格子は、断面部分に、コア領域及びクラッド領域を有し、中央コア領
域の周りに配置された環状領域のような、コア領域内に、又はその一部分に変調
した部分が画定される、光ファイバ内に形成することができる。

【００２２】本発明の更なる形態は、特許請求の範囲に例示されている。本発明を一層良く理解し且つ本発明を実施する方法を示すため、一例として添
付図面に関して説明する。

【００２３】図１及び図２には、光ファイバ内で具体化された本発明の第一の実施の形態に
よる多重チャネル格子のそれぞれ断面図及び軸方向断面図が図示されている。該
光ファイバは、ガラスクラッド２と、感光性光案内コア４とを備えている。この
ファイバは例えば、重水素装填のＧｅ／Ｓｉファイバとすることができる。長さ
Ｌ_grを有するファイバコア４の一部分６が設けられている。該部分６は、変調し
た屈折率プロファイルと位相プロファイルとを有している。この変調は多重チャ
ネル格子を提供する。コア４の変調した部分６の長さＬ_grは、典型例において、
１０ｃｍ乃至１ｍ程度である。実施例１次に、図３及び図４に関して実施例１について説明する。

【００２４】４チャネル非チャープ型標本採取したファイバ格子は、英国特許第２３１６
７６０号に記載された走査ファイバ／位相マスクの連続的な格子技術の改良型
の方法を使用して形成される。この技術は、均一な位相マスクを有する不均一な
格子を形成することを可能にする。紫外線源として２４４ｎｍＣＷ光の１００ｍ
Ｗを発生させるキャビティ内周波数二重アルゴンイオンレーザが採用される。格
子を書き込むため、〜０．８ｋｊ／ｃｍ²の総作用力が使用される。格子は、開口数ＮＡ〜０．２を有する、図１及び図２に概略図的に図示した型式の重水素装
填のゲルマニウムケイ酸塩（Ｇｅ／Ｓｉ）ファイバに書き込まれる。時間的遅れ
のリプルを平滑にするため、格子は格子の各端部にて格子の全長の１０％に亙っ
てアポダイズする。

【００２５】この実施例の格子を書き込むのに必要な時間は３０分であり、格子の長さは１
０ｃｍである。

【００２６】図３には、実施例１の格子における複雑な屈折率プロファイルと位相シフト領
域とが示してある。このプロファイルは正弦波曲線関数に適合する。正弦波曲線
形状の標本抽出部分は、反射スペクトルの全体のエンベロープが四角又は平坦な
頂部となるようにする。更に、格子は、連続的に交番する屈折率の振幅及び位相
プロファイルを確実にし得るように連鎖状に接続する多数の下部部分から成って
いる。この連鎖状に接続した下部部分の各々は、全体のエンベロープ内に複数の
波長チャネルを形成し得るように同一又は実質的に同一の屈折率及び位相プロフ
ァイルを有している。チャネルの分離距離Δλは、より長い周波数の屈折率の振
幅の変調程度の最大値の間にてエンベロープの期間Ｐにより画定される。すなわ
ち、次式のようになる。

【００２７】 Δλ＝λ_B ²／２ｎ_effＰ（１）ここで、ｎ_effは格子内の有効屈折率、λ_Bは格子のブラッグ波長である。図３に
図示するように振幅の変調程度は、最大値δｎ_maxを有する。

【００２８】屈折率プロファイルは、特徴的な波長の各々からのスペクトル成分の合計値と
して表わすことができる。フーリエ理論を使用して、屈折率プロファイルを単一
の標本抽出関数Σ（ｚ）として表わすことができ、ここで、ｚは、導波管構造体
内での伝播方向に沿った長さの軸線である。すなわち、次式となる。

【００２９】

【数１】

【００３０】ここで、Ｎは、波長チャネル数（１以上の整数）、Ｌ_grは、格子の全長である。再度、図３を参照すると、屈折率プロファイルは、連続的な最大値の間に２つ
のサイドローブを有することが分かる。一般に、連続的な最大値間のサイドロー
ブの数は、特徴的波長の数よりも２つだけ少ない。例えば、８チャネル格子は、
６つのサイドローブがある屈折率プロファイルを有し、また、１６チャネル格子
は、１４個のサイドローブを有する等々である。屈折率調節の正弦波曲線形状は
、格子の長さに沿ってアポジゼーションを使用して発生させる。サイドローブ間
にて屈折率プロファイルの符号を変化させるためには、π（ｐｉ）の別個の位相
シフトδφを挿入する。

【００３１】図４には、図１の格子の反射率Ｒが波長λの関数にて示してある。標本抽出し
た格子は、１５６０．５ｎｍのブラッグ波長を有し且つ４つの波長チャネルを有
している。全ての波長チャネルは、図４に示すように、帯域外の波長を完全に抑
制している。全ての波長チャネルは、１６ｐｍ帯域幅で且つ約１０ｄＢの伝送損
失を伴う均一な略理想的な特徴を呈する。チャネルの分離は１００ＧＨｚであり
、５０のファイネス（ｆｉｎｅｓｓｅ；隣接するチャネルの最大値とチャネルの
最大値の半幅との分離比）を有している。

【００３２】実施例２８チャネルの非チャープ型標本抽出ファイバ格子は、実施例１に記載した技術
と同一の技術を使用して形成され且つ実施例１におけると同様に、ＮＡ〜０．２
のＧｅ／Ｓｉファイバの１０ｃｍの長さ部分に書き込む。屈折率プロファイルは
、実施例１に関して説明したように、フーリエ理論の同一の適用により分析可能
な正弦波曲線形状のプロファイルを有している。８つの波長チャネルは、全て、
格子の反射率Ｒを波長λの関数として示す図５にて明示するように、帯域外波長
を完全に抑制している。チャネルは、基礎的な（ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ）均一な
格子ピッチにより画定された１５６０．５ｎｍの中央ブラッグ波長（Ｂｒａｇｇ
ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）の周りで分配されており、全ては、１６ｐｍ帯域幅を
有し及び約１０ｄＢの伝送損失を伴う均一な略理想的な特徴を有している。チャ
ネルの分離は、１００ＧＨｚであり、５０のファイネスを提供する。

【００３３】実施例３１６チャネルの非チャープ型標本抽出したファイバ格子は、実施例１に関して
説明したものと同一の技術で形成し且つ実施例１におけると同様に、ＮＡ〜０．
２のＧｅ／Ｓｉファイバの１０ｃｍの長さ部分に書き込む。標本抽出した格子を
書き込むのに必要な時間は１５分であり、屈折率の変化は約２×１０^-4である。
屈折率プロファイルは、実施例１に関して説明したフーリエ理論の同一の適用例
より分析可能な正弦波曲線形状のプロファイルを有している。１６の波長チャネ
ルは、全て、格子の反射率Ｒを波長λの関数として示す図６に明示するように、
帯域外波長を完全に抑制している。チャネルは、基礎的な均一な格子のピッチに
より画定された１５６０．５ｎｍの中央ブラッグ波長の周りで分配され、全て、
１６ｐｍの帯域幅を有し且つ約１０ｄＢの伝送損失を伴う均一な同一の特性を有
する。チャネルの分離は、１００ＧＨｚであり、５０のファイネスを提供する。

【００３４】実施例４次に、図７乃至図１１に関して実施例４を説明する。

【００３５】２チャネルのチャープ型標本抽出したファイバ格子が提供される。この格子は
、実施例１に関して説明したものと同様の技術を使用して形成されるが、個々の
波長チャネルを画定するために使用される基本的な変調期間はＧｅ／Ｓｉファイ
バの書き込んだ部分に沿って連続的に変化するように改造してある。好ましくは
、格子の長さに沿った期間の変化は単調で且つ直線状であり、線形のチャープ型
格子を提供するようにする。ファイバは、実施例１におけるようにＮＡ〜０．２
を有する。格子を書き込むのに必要な時間は３０分であった。時間的遅れのリプ
レを平滑にするため、格子は、格子の両端にて格子の全長の１０％に亙ってアポ
ダイズする。

【００３６】格子のブラッグ波長は、１５３１．９ｎｍであり、格子の屈折率変調期間は２
９１μｍであり、その結果、２つの反射チャネルの波長の分離程度は２．７ｎｍ
（３３８ＧＨｚ）となる。各チャネルの帯域幅は、約２．７ｎｍで同一である。
これらの値は、上記の等式（１）を適用することで簡単に求められる。

【００３７】図７には、実施例４の格子における複雑な屈折率プロファイル及び位相シフト
の領域が示してある。このプロファイルは正弦波関数に適合し、２つの特徴的な
反射チャネルを形成する。このことは、格子の屈折率の正弦波的変化が格子のブ
ラッグ波長λ_Bの周りで左右対称に配置された２つの同一の側部帯域を発生させるというフーリエ理論に基づいている。正弦波的変化は、「負」屈折率領域が必
要であることを意味する。所望の効果は、図７から理解し得るように、屈折率の
振幅中における正弦波的変化の各半期間の後、π（ｐｉ）の別個の位相シフトδ
φを挿入することで実現される。２つの波長の間の分離距離Δλは、屈折率の最
大変調値と上記の等式（１）との間の期間Ｐにより画定される。

【００３８】図７に矢印で示すように、導波管の変調部分の一端における格子の特徴である
比較的短い波長λ₁及び導波管の変調部分の他端における格子の特徴である比較的長い波長λ₂から線形チャープを格子に付与する。

【００３９】変調部分の間の位相シフトの大きさが不正確であると、正弦波的屈折率のプロ
ファイルのコヒーレントな絵状態が乱れる。不同の長さの側部帯域は、２つの中
央側部帯域の外側で発生され且つこれら各々にて結合効率を乱し、従って、不同
の分散及び帯域幅とする。

【００４０】図８乃至図１１には、１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの分散程度にてファイバ内の２０
０ｋｍの分散を補償し得る設計とされた長さ１ｍの連続的なチャープ型モアレ格
子における２つのチャネルＩ、ＩＩの反射及び時間的遅れが示してある。反射率
及び時間的遅れに対する格子の特徴付けは、変調可能なレーザ及び高精度波長計
を使用して２ｐｍにおける波長の分解能により行なった。２つのチャネルの各々
は９６７２ｐｓの全体的な時間的遅れを経験する。チャネルＩは、３６３０ｐｓ
／ｎｍの分散程度である。チャネルＩＩは、３６０７ｐｓ／ｎｍの分散程度であ
る。この分散は、格子の長さ及びチャネルの帯域幅により画定される。また、格
子は伝送試験も行い、分散チャネルの各々は、約１０ｄＢの伝送損失を示し、反
射率が約９０％であることを示す。格子の帯域から十分に外れて波長を走査する
結果、上部構造体により発生された２つ以外に何ら波長は存在しないことが分か
る。

【００４１】図８乃至図１１から明らかであるように、２つのチャネルＩ、ＩＩは、反射率
及び時間的遅れの点にて略理想的であるが、チャネルＩはより弱い。これは、チ
ャネルＩＩにより生ずるクラッドモード損失のためである。

【００４２】図８乃至図１１に図示した特徴は、変調部分の間の位相シフトの大きさに何ら
かの顕著な誤差が存在する場合に生ずるであろう人為的欠陥が欠如することで証
明されるように、利用可能な格子パラメータを高度に制御可能であることを示す
。

【００４３】実施例５２チャネルのチャープ型標本抽出したファイバ格子は、実施例４にて説明した
ものと同一の技術を使用して形成し且つ同様に図４に図示したＮＡ〜０．２を有
する重水素装填Ｇｅ／Ｓｉファイバの一部分に書き込む。変調部分の長さは３５
．１ｃｍである。

【００４４】図１２及び図１３には、標準的なファイバ内の１００ｋｍの分散を補償し得る
設計とされた長さ３５．１ｃｍのチャープ型モアレ格子が図示されている。この
格子は、チャネルの分離距離が２．４ｎｍ（３００ＧＨｚ）であり、２つの波長
チャネルの各々の帯域幅は約２ｎｍである。このことは、チャネルの各々に対し
て〜１７７０ｐｓ／ｎｍの分散程度を提供する。チャネルの各々は〜８ｄＢの伝
送損失を呈し、反射率が約８４％であることを示す。格子の帯域幅から十分に外
れた波長を走査すると、上部構造体により発生された２つ以外に何らの波長も存
在しないことが分かる。

【００４５】図１２及び図１３から、２つのチャネルが、反射率及び時間的遅れの点にて略
同一であることが分かる。チャネルＩはより弱い。これは、チャネルＩＩにより
発生されたクラッドモード損失のためである。

【００４６】図１２及び図１３に図示した特徴は、利用可能である格子パラメータの高度の
制御可能性を示す。

【００４７】実施例６４チャネルのチャープ型ファイバ格子は、実施例４にて説明したものと同一の
技術を使用して形成し且つ同様に実施例４に図示したＮＡ〜０．２を有する重水
素装填Ｇｅ／Ｓｉファイバの一部分に書き込む。変調した部分の長さは２２．５
ｃｍである。

【００４８】図１４及び図１５には、連続的チャープ型のファイバ格子の反射率及び時間的
遅れの測定した特徴が示してある。４つの波長チャネルは、１．６ｎｍ（２００
ＧＨｚ）だけ分離されており、また、１．６ｎｍのチャネル帯域幅を有している
。図１５乃至図１８には、図１４及び図１５に図示するように、それぞれチャネ
ルＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶに対する線形時間的遅れからの測定偏差が示してある
。

【００４９】この格子は、ブラッグ波長が１５５４ｎｍで且つ長さが２２．５ｃｍのチャー
プ型正弦波曲線標本抽出したファイバ格子である。チャネル帯域幅は、各々、〜
２００ＧＨｚである。このチャネルを分離状態とするためには、５２１μｍの標
本抽出期間Ｐが使用される。４つのチャネルの得られる平均的な分散程度は次の
通りである。

【００５０】Ｄ_I＝−１４１０ｐｓ／ｎｍＤ_II＝−１４０６ｐｓ／ｎｍＤ_III＝−１３９２ｐｓ／ｎｍＤ_IV＝−１３９２ｐｓ／ｎｍ分散特徴におけるリプルを少なくするため、格子は、ｃｏｓｉｎｅアポジゼー
ションを使用して一端における格子の全長の１０％に亙ってアポジダイズする。
それに伴う線形の時間的遅れからの偏差は、３０ｐｓピーク値対ピーク値である
（図１６乃至図１９参照）。チャネルの各々は、〜８ｄＢの伝送損失を呈し、約
８４％の反射率を示す。図１４に図示するように、変調可能なレーザを使用し且
つ回路網分析器上における連続的な波長ステップ間の遅れの群を測定することに
より、１ｐｍの波長分解能にて格子の反射率を試験した。使用した変調周波は、
５００ＭＨｚである。

【００５１】この実施例の装置は、仕様通りに比較的容易に組み立て且つ低廉に製造するこ
とができ、また、包装したとき安定的である。波長の分離は、極めて正確である
。４つのチャネルは、図１４乃至図１９に示すように、反射率及び時間的遅れの
点にて略同一である。波長チャネルは、図１４に図示するように、帯域外波長チ
ャネルが存在しないスペクトル応答性を有する。

【００５２】図１乃至図６の任意の１つによる格子を備える装置は、比較的短い長さの同一
のファイバ内に多数のチャネルが書き込まれるという利点を有している。この長
さは、実施例１乃至３の場合、１０ｃｍ、実施例４の場合、１ｍ、実施例５の場
合、３５．１ｃｍ、実施例６の場合、２２．５ｃｍである。ファイバか又は中実
な状態であるかどうかを問わずに、必要とされる導波材料の比較的短い長さは、
導波管に沿った直列の波長チャネルの各々に対して格子を書き込む装置と比べて
包装及び温度の安定化の要求を軽減する。更に、単一の屈折率プロファイルは、
全ての波長チャネルを発生させるため、極めて正確で且つ精密な波長の分離が実
現可能である。多数のチャネルが単一の屈折率プロファイル及び／又は予め計算
した位相プロファイルにより画成され、その後に、１回のステップにて導波管に
書き込まれるため、ステッチング誤差は完全に回避される。時間的遅れのリプレ
を平滑にするため、格子は、例えば、一端にて格子の全長の１０％に亙ってその
両端にてアポダイジングすることができる。このように、幾つかの反射波長の特
徴は、例えば、導波管の単一部分に書き込むことのできる単一の屈折率プロファ
イルにて具体化することができる。このように、サーキュレータの一連の又は異
なるポートの何れかに幾つかの格子を具体化することに伴う費用のかかる問題点
を防止することができる。上記の実施例に掲げた特徴は、変調部分の間における
位相シフトの大きさに顕著な誤差があるならば存在するであろう人為的な欠陥が
存在しないことで明確となる、利用可能な格子パラメータに関していかに高度に
制御可能であるかを示す。上記の実施例の全てにおいて、チャネルは、同一又は
略同一の特徴を示し、また、帯域外波長が完全に、又は略完全に抑制されるもの
として示してある。

【００５３】更に、図４乃至図６に図示するように、複数の波長チャネルの各々内にて極め
て均一なチャープによりＷＤＭの分散を補償するための装置を提供することがで
きる。

【００５４】上記の実施例において、波長チャネルと分離距離との高度の適合性、及び帯域
外波長の高度の抑制は、屈折率の振幅のプロファイル及びファイバ内の位相プロ
ファイルの変調の関数の性質を通じて実現される。この関数は、実施例４乃至６
において、正弦波曲線関数に適合する。例えば、パルス整形又はフィルタリング
のような、該当する用途に対するそのフーリエ性質に従って他の関数の形態を使
用し且つ選択することが可能であることが理解されよう。特に、不均一な間隔の
周波数の組み合わせをエンベロープ関数の基礎として使用することができ、この
場合、このエンベロープ関数は、格子に応答して不均一な間隔のチャネルを提供
する。しかしながら、上記の実施例において、正弦波曲線関数のフーリエ変換は
、二乗パルスであり、このことは、ＷＤＭ分散補償にとって望ましい特別な性質
を提供するため、正弦波曲線関数が使用される。

【００５５】特定の実施例は、多数の波長チャネルの上で分散特性を等しくすることを可能
にする方法を示す。更に、実施例４乃至６におけるように、チャープ型格子を使
用することは、同一のＷＤＭリンク内で分散補償器のような、多数の格子系装置
を具体化する場合のように、極めて正確な波長の分離が必要とされる場合の格子
の分散及び波長の適合化を著しく簡略にする。

【００５６】チャネルの間隔は、例えば、国際電気通信連合（ＩＴＵ）の仕様により規定さ
れるような任意の通常の波長の分離に対し簡単な方法で適合させることができる
。

【００５７】長距離ファイバ伝送装置の送信機装置、リピータ装置及び受信機装置にて本発
明を具体化するチャープ型多数チャネル格子を適用することに関して、図２０、
図２１、図２２を参照しつつ以下に説明する。

【００５８】図２０には、ＷＤＭ信号を１本の光ファイバ内に伝送する送信機装置が示して
ある。該送信機装置は、信号を含む電気データを受信する入力部１２を有する従
来の電子光変換器装置１０を備えている。該変換器装置１０は、例えば、半導体
レーザ源（図示せず）及び従来の方法にて電気信号をレーザ出力側にインプレス
するときに通る光変調器（図示せず）とに基づくものとすることができる。変換
器装置は、サーキュレータ１６に接続された出力部を有し、該サーキュレータ１
６は、送信機装置の出力側における電力増幅器として作用するエルビウムドープ
したファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）１４に対する１つの接続部と、本発明を具体化
するチャープ型の多数チャネルファイバ格子２０に対する別の接続部という、更
なる２つの接続部を備えている。サーキュレータ１６は、変換器装置１０から受
信した信号を格子２０に伝送し且つ格子２０から受信した信号をＥＤＦＡ１４に
伝送し得るように配置されている。ＥＤＦＡ１４の出力側は、長距離ファイバリ
ンク（図示せず）の一端に接続するための端子１８に達している。チャープ型の
多数チャネルファイバ格子２０は、分散前置補償器として機能し、特定型式の所
定の長さのファイバに対する信号の分散に起因する歪みを部分的に又は完全に打
ち消す。

【００５９】図２１には、ＷＤＭ送信装置用のファイバ増幅器利用のリピータ装置が図示さ
れている。該リピータ装置は、伝送リンクの上流側における入力部８と伝送リン
クの下流側における出力部１８とを備えている。リピータ装置には、入力側ＥＤ
ＦＡ装置９及び出力側ＥＤＦＡ装置１４がそれぞれ設けられている。入力側ＥＤ
ＦＡ装置９は、入力側８を介して伝送リンクからＷＤＭ信号を受け取り且つ例え
ば、当該技術分野にて公知であるように、波長チャネル選択可能な利得にて信号
を増幅し得るように配置されている。入力側ＥＤＦＡ９からの出力は、２つの更
なる接続部、すなわち、チャープ型多数チャネルファイバ格子２０に対する１つ
の接続部と、出力側ＥＤＦＡ１４の入力に対する別の接続部とを有するサーキュ
レータ１６の入力側に供給される。サーキュレータ１６は、入力側ＥＤＦＡ装置
９から受信した信号を格子２０に伝送する一方、格子２０から受信した信号を出
力側ＥＤＦＡ装置１４に伝送し得るように配置されている。チャープ型多数チャ
ネルファイバ格子２０は、インライン分散補償器又は組み合わせた（後置）補償
器及び前置補償器として機能し、以前のリピータ装置又は伝送装置からの前の上
流のファイバリンク内で信号を分散させ得るように完全に又は完全にではなく打
ち消し得るようにある量の補償を提供し得る設計とされている。

【００６０】図２２には、光ファイバリンクから受信したＷＤＭ信号を光電子的に該当する
電気信号に変換する受信機装置が図示されている。該受信機装置は、光ファイバ
リンクからＷＤＭ信号を受信する入力側８を有している。入力側８は、ＥＤＦＡ
装置９に接続され、該ＥＤＦＡ装置は、リピータ装置に関して上述した入力側Ｅ
ＤＦＡ装置と同様の設計とすることができる。ＥＤＦＡ装置９は、チャープ型多
数チャネルファイバ格子２０と、光電子変換器装置１１とに対する接続部という
２つの更なる接続部を有するサーキュレータ１６にその出力側にて接続されてい
る。サーキュレータ１６は、ＥＤＦＡ装置９から受信した信号を格子２０に伝送
する一方、格子２０から受信した信号を変換器装置１１に伝送し得るように配置
されている。チャープ型多数チャネルファイバ格子２０は、分散（後置）補償器
として機能し、また、直前の上流のファイバリンクから受信した入力信号内にて
予定の量を分散するために完全に打ち消すためのある量の補償を行い得る設計と
されている。

【００６１】理解し得るように、図２０による送信機装置と、図２１による１つ以上のリピ
ータ装置と、図２２による受信機装置とを備える単一方向送信機装置を提供し、
これら装置の各々が、光ファイバリンクにより相互に接続されるようにすること
ができる。更に、反対方向に配置された２つの単一方向伝送装置を備える双方向
伝送装置を提供することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態による光ファイバ導波管格子の概略図的な断面図で
ある。

【図２】図１の光ファイバ導波管格子の軸方向断面図である。

【図３】第一の実施例の４チャネル正弦波曲線標本抽出した導波管格子の伝送方向に沿
った距離ｘの関数として屈折率プロファイルδｎを示すグラフである。

【図４】図３の格子に対するナノメートルの単位による波長λの関数としてのデシベル
単位で相対的反射率Ｒを示す図である。

【図５】第二の実施例による８チャネル格子に対するナノメートル単位による波長λの
関数としてデシベル単位で反射率Ｒを示す図である。

【図６】第三の実施例による１６チャネル格子に対するナノメートル単位による波長λ
の関数としてデシベル単位で反射率Ｒを示す図である。

【図７】第四の実施例の２チャネルモアレ格子の伝送方向に沿った距離ｘの関数として
屈折率プロファイルδｎを示すグラフである。

【図８】図７の格子に対するナノメートル単位による波長λの関数としてデシベル単位
で反射率Ｒを示す図である。

【図９】図７の格子に対するナノメートル単位による波長λの関数としてピコ秒単位で
時間的遅れΔｔを示す図である。

【図１０】図７の格子のチャネルＩに対するピコ秒単位で線形時間的遅れδ（Δｔ）の偏
差を示す図である。

【図１１】図７の格子のチャネルＩＩに対するピコ秒単位で線形時間的遅れδ（Δｔ）の
偏差を示す図である。

【図１２】第五の実施例による２チャネルモアレ格子に対するナノメートル単位による波
長λの関数としてデシベル単位で反射率Ｒを示す図である。

【図１３】図１２の格子に対するナノメートル単位による波長の関数としてピコ秒単位で
時間的遅れΔｔを示す図である。

【図１４】第六の実施例による４チャネルチャープ型正弦波曲線標本抽出格子のナノメー
トル単位による波長λの関数としてデシベル単位で反射率Ｒを示す図である。

【図１５】図１４の４チャネルチャープ型格子に対するナノメートル単位による波長λの
関数としてピコ秒単位で時間的遅れΔｔを示す図である。

【図１６】図１４の格子のチャネルＩに対するナノメートル単位による波長λの関数とし
てピコ秒単位で線形時間的遅れδ（Δｔ）からの偏差を示す図である。

【図１７】図１４の格子のチャネルＩＩに対するナノメートル単位による波長λの関数と
してピコ秒単位で線形時間的遅れδ（Δｔ）からの偏差を示す図である。

【図１８】図１４の格子のチャネルＩＩＩに対するナノメートル単位による波長λの関数
としてピコ秒単位で線形時間的遅れδ（Δｔ）からの偏差を示す図である。

【図１９】図１４の格子のチャネルＩＶに対するナノメートル単位による波長λの関数と
してピコ秒単位で線形時間的遅れδ（Δｔ）からの偏差を示す図である。

【図２０】ＷＤＭ分散前置補償器として機能する本発明の第一又は第二の実施の形態によ
る多重チャネルチャープ型格子を備える伝送装置の概略図である。

【図２１】ＷＤＭ分散補償器として機能する本発明の第一又は第二の実施の形態による多
重チャネルチャープ型格子を備えるリピータ装置の概略図である。

【図２２】ＷＤＭ分散後置補償器として機能する本発明による第一乃至第三の実施の形態
の任意の１つによる多重チャネルチャープ型格子を備える受信機装置の概略図で
ある。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年４月２１日（２０００．４．２１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (71)出願人ＰｉｒｅｌｌｉＣａｖｉｅＳｉｓｔｅｍｉＳ．ｐ．Ａ (72)発明者イブセン，モーテンイギリス国ハンプシャーエスオー19・４エスティー，サザンプトン，サミット・ウェイ 10 Ｆターム(参考） 2H049 AA34 AA48 AA59 AA62 AA66 2H050 AB05X AB18X AB20X AC03 AC82 AC84 AD00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の特徴的な反射波長チャネルを有する格子を形成し得る
ように屈折率が変調された一部分を有し、屈折率の変調が振幅を変調（ａｍｐｌ
ｉｔｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）することを含む、光ファイバ導波管におい
て、波長チャネルの各々の反射プロファイルの形状を画成する基礎的（ｕｎｄｅｒ
ｌｙｉｎｇ）高周波数成分と、高周波数成分の上方に反復的なエンベロープを付与すると共に、波長チャネル
の分離程度を画成する低周波数成分であっって、該低周波数成分のエンベロープ
の形状が、波長チャネルの各々に対して実質的に均一な応答性を付与し得るよう
にされる前記低周波数成分と、該低周波数成分の少なくともエンベロープ間に存在する別個の位相シフトとを
備える、光ファイバ導波管。
【請求項２】請求項１による導波管において、低周波数成分が正弦波曲線関数に適合する、導波管。
【請求項３】請求項１又は２による導波管において、高周波数成分が変調部分の長さに沿って実質的に一定の周波数を有する、導波
管。
【請求項４】請求項１又は２による導波管において、高周波数成分が、チャープ型格子（ｃｈｉｒｐｅｄｇｒａｔｉｎｇ）を画成
し得るように変調部分に沿って変化する周波数を有する、導波管。
【請求項５】請求項１乃至４の何れか１つによる導波管において、別個の位相シフトが実質的にｐｉ位相シフト（ｐｉｐｈａｓｅｓｈｉｆｔ
ｓ）である、導波管。
【請求項６】請求項１乃至５の何れか１つによる導波管において、コア領域と、クラッド領域とを有し、前記変調部分がコア領域の少なくとも一
部分に画成される、導波管。
【請求項７】複数の特徴的な反射波長チャネルを有する格子を形成し得る
ように屈折率が変調された一部分（ｍｏｄｕｌａｔｅｄｓｅｃｔｉｏｎ）を有
する光ファイバ導波管において、前記変調部分が、複数の特徴的な反射波長チャネルのそれぞれの１つと関係し
た変調小部分（ｍｏｄｕｌａｔｅｄｓｕｂ−ｓｅｃｔｉｏｎ）に分割不可能で
ある、光ファイバ導波管。
【請求項８】請求項７による導波管において、前記屈折率変調が、チャープ型格子を画成し得るように変調部分に沿って周波
数が変化する１つの成分を備える、導波管。