JP2002504763A - 双方向分散補償素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 双方向分散補償素子は、少なくとも１つのサーキュレータ（Ｚ，Ｚ１，Ｚ２，Ｚ４）と少なくとも１つのフィルタカプラ素子（Ｆ１，．．．）とを有している。反対方向に送信される光信号（Ｓ１，Ｓ２）は統合され、共通に１つの補償ファイバ（ＬＫ，ＬＫ１，．．．）へ送信される。光信号はこの補償ファイバの端部で反射され、分散の補償された光信号（ＳＫ１，ＳＫ２）としてそれぞれ本来の伝送方向でさらに送信される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、対向する方向で光導波路を介して伝送される２つの光信号に対する
双方向分散補償素子に関する。

【０００２】 信号を広い波長帯域で伝送する際に注意すべき点は、伝送速度が波長に依存す
ることである。分散と称されるこの効果の補償は、データレート１０Gbit/sから
の伝送システムにとって、許容可能な伝送特性を達成するために必須の技術的前
提となっている。最近では複数の補償手段が存在しており、補償ファイバ、ファ
イバブラッグ格子、または光位相共役系などが挙げられる。

【０００３】 補償ファイバとして、補償すべき伝送区間の全分散に対して同じ大きさおよび
逆の符号の全分散を有する特別なガラスファイバが使用される。この種の補償素
子は高価で嵩張るシステムコンポーネントであり、しかも相当な偏波モード分散
を発生させる。この補償素子は相互に直交する偏光状態により補償ファイバを介
して種々の伝搬時間が発生する作用を有する。

【０００４】 米国特許第５５９６４４８号明細書には図１に示した分散補償素子１０が記載
されている。この分散補償素子はリフレクタの設けられた補償ファイバを使用し
ており、この補償ファイバは補償すべき光信号を２度伝搬させる。これにより補
償ファイバの長さは１／２となり、コストおよびスペースが著しく低減される。
この分散補償素子は補償線路ＬＫ（補償ファイバ）およびリフレクタＲのほかに
サーキュレータＺを有しており、このサーキュレータは端子１（ＴＯＲ１）に到
来する光信号を次の端子２へ送出し、端子２へ入力される補償された反射信号を
さらに端子３へ送出する。

【０００５】 リフレクタがファラデー回転リフレクタ（偏光変換ミラー）として構成されて
おり、到来する光の偏光状態がこれに直交する偏光状態へ変換されて反射光とな
る場合、補償線路の偏波モード分散は相殺される。

【０００６】 この分散補償素子の使用は光導波路を介して信号が一方向へのみ伝送される場
合に有利である。唯一の光導波路を介した双方向動作の際には（図２を参照）、
第１の波長帯域λ１を有する第１の信号が一方の方向で伝送され、第２の波長帯
域λ２を有する第２の信号が反対方向で伝送される。ヨーロッパ特許出願公開第
０６５８９８８号明細書からは、図２に示した４つの端子を有するサーキュレー
タを備えた補償素子装置が公知であり、この装置は各伝送装置ごとに補償線路を
有する。

【０００７】 本発明の課題は双方向動作のための分散補償素子を提供することである。

【０００８】 これに適した解決手段は独立請求項に示されている。有利な実施形態は従属請
求項から得られる。

【０００９】 独立請求項１には特に有利な解決手段が示されている。この手段では２つの光
信号を補償するために、リフレクタＲの設けられた唯一の補償線路しか必要とし
ない。２つの信号はフィルタカプラ素子を介して統合され、共通にサーキュレー
タを介して補償ファイバへ入射する。反射された光信号は別のフィルタカプラ素
子を介して分離され、分散の補償された信号として光導波路へ入射する。コスト
は単方向の分散補償素子に比べて僅かにフィルタカプラ素子の分が高まるのみで
ある。

【００１０】 分散補償素子および伝送区間での減衰を較正するために、光増幅器を挿入する
ことができる。分散補償素子の２つの入力信号と２つの出力信号に対して分離形
の増幅器が設けられる場合、各信号ごとに個別のゲイン制御および振幅特性の補
正を行うことができる。これが必要ない場合には別の実施形態として、入出射信
号をまとめて増幅することができる。この場合増幅器は比較的広い帯域幅を有し
ていなければならない。

【００１１】 ２つのサーキュレータを使用する本発明のヴァリエーションでは、３つのフィ
ルタカプラ素子しか必要とならない。このヴァリエーションではさらに、双方向
の増幅器を補償線路への供給部に配置して、各信号ごとに種々のゲインを調整で
きるようにすると有利である。また補償線路をファイバ増幅器として構成しても
よい。

【００１２】 特に有利な実施形態では、４つの端子を有するサーキュレータと、２つの光信
号の統合および分離を行うフィルタカプラ素子と、唯一の補償線路とが使用され
る。

【００１３】 有利には付加的な部分補償線路を使用する。これにより波長帯域が種々に異な
ることに起因する種々の補償要求を考慮することができる。別のフィルタカプラ
素子を介して種々のリフレクタを接続することもできる。

【００１４】 本発明の実施例を図に即して詳細に説明する。

【００１５】 図１には周知の分散補償素子が示されている。図２には双方向分散補償素子の
ブロック回路図が示されている。図３には本発明の分散補償素子の基本回路図が
示されている。図４には光増幅器を有する本発明の分散補償素子が示されている
。図５には分散補償素子のヴァリエーションが示されている。図６には２つのサ
ーキュレータを用いる別の実施形態が示されている。図７には４つの端子を有す
るサーキュレータを用いる周知の実施形態が示されている。図８にはサーキュレ
ータを用いる特に有利な実施形態が示されている。図９には２つのリフレクタを
用いる実施形態のヴァリエーションが示されている。

【００１６】 図１、図２については既に説明した。図２に相応して双方向分散補償素子１が
光信号Ｓ１、Ｓ２の補償のために使用される。これらの光信号は対向する方向で
光導波路Ｌ１、Ｌ２を介して伝送される。各信号（信号帯域）はここでは複数の
個々の信号から成っており、波長多重法での場合と同様である。

【００１７】 図３に示された本発明の分散補償素子の基本回路図１１は主として補償線路Ｌ
Ｋ（補償ファイバ）、サーキュレータＺ、および複数のフィルタカプラ素子Ｆ１
〜Ｆ４から成っている。サーキュレータには端部の第２の端子２（ＴＯＲ）を介
して他方の端部にリフレクタＲが接続されている。フィルタカプラ素子は２つの
光信号Ｓ１、Ｓ２の統合および分離を行うために設けられている。伝送に用いら
れる光導波路Ｌ１、Ｌ２は２つの部分区間Ｌ１、Ｌ２に分割されており、これら
の部分区間の間に対向する端子ポイントの設けられた分散補償素子が挿入接続さ
れている。

【００１８】 第１の光信号Ｓ１は光導波路の部分区間Ｌ１を介して波長帯域λ１で伝送され
、第１のフィルタカプラ素子Ｆ１および第２のフィルタカプラ素子Ｆ２を介して
サーキュレータＺの第１の端子１へ達する。光信号の伝送路はその波長によって
現れている。

【００１９】 第２の光信号Ｓ２は反対方向で光導波路の部分区間Ｌ２を介して別の波長帯域
λ２で伝送され、第４のフィルタカプラ素子Ｆ４および第２のフィルタカプラ素
子Ｆ２を介して同様にサーキュレータの端子１へ達する（第２のフィルタカプラ
素子はここではフォトカプラで充分であるが、ここではこれもフィルタカプラ素
子と称する）。２つの光信号はともにリフレクタへ向かう方向で補償線路ＬＫを
伝搬し、リフレクタＲによって反射され、サーキュレータの第２の端子ポイント
２へ入力され、第３の端子ポイント３へ送出される。２つの波長帯域への分割は
第３のフィルタカプラ素子Ｆ３によって行われる。この第３のフィルタカプラ素
子を経て、分散の補償された第１の光信号ＳＫ１は第３のフィルタカプラ素子Ｆ
４を介して部分区間Ｌ２へ入力され、補償された第２の光信号ＳＫ２は反対方向
で第１のフィルタカプラ素子Ｆ１を介して送信される。

【００２０】 円形に巻き回された導波路によって表されている導波回路は、光導波路の部分
区間Ｌ１、Ｌ２および補償線路ＬＫのために相当な長さを有することがある。フ
ィルタカプラ素子にいたる信号路は実線によって示されている。フィルタカプラ
素子は一般に周知の構成素子である。リフレクタは任意に構成することができる
が、偏波モード分散を補償するために使用することが望ましい。

【００２１】 図４には分散補償素子の別の実施例１２が示されており、ここでは補償線路へ
入力される光信号Ｓ１、Ｓ２と分散の補償された送信信号ＳＫ１、ＳＫ２とが個
別に増幅される。このために増幅器Ｖ１〜Ｖ４はそれぞれ２つのフィルタカプラ
素子Ｆ１、Ｆ２間、Ｆ３、Ｆ４間、Ｆ４、Ｆ２の間、およびＦ３、Ｆ１間に挿入
されている。これにより分散補償素子のコンポーネントでの減衰が較正されるだ
けでなく、光信号を所望のレベルまで高め、個々に振幅補償することができる。

【００２２】 図５に示された実施例１３では、サーキュレータへ入力された信号と送信され
る光信号とが共通して増幅される。このために第１の増幅器Ｖ１はフィルタカプ
ラ素子Ｆ２とサーキュレータＺの第１の端子１との間に挿入接続されており、第
２の増幅器Ｖ２はサーキュレータの第３の端子３と第３のフィルタカプラ素子Ｆ
３との間に挿入接続されている。

【００２３】 図６には２つのサーキュレータＺ１、Ｚ２を有する双方向分散補償素子の実施
例１４が示されている。第１の光信号Ｓ１は第１のフィルタカプラ素子Ｆ１を介
して第１のサーキュレータＺ１の第１の端子１へ達し、第２の光信号Ｓ２は第２
のフィルタカプラ素子Ｆ４を介して第２のサーキュレータＺ２の第１の端子１へ
達する。２つのサーキュレータの中央の端子２は光増幅器Ｖ１、Ｖ２を介して別
のフィルタカプラ素子Ｆ５に接続されており、この別のフィルタカプラ素子は２
つの信号を統合し補償ファイバＬＫへ入力する。この補償ファイバの他方の端部
で信号は反射され、双方向（少なくともこれらの増幅器は逆方向でも透過性を有
さなければならない）の増幅器を介して再びサーキュレータの第２の端子へ入力
される。分散の補償された第１の光信号ＳＫ１は第１のサーキュレータの端子３
で出力され、フィルタカプラ素子Ｆ４を介して送信される。相応に補償された第
２の光信号ＳＫ２は第２のサーキュレータＺ２の第３の端子３と第１のフィルタ
カプラ素子Ｆ１とを介して送信される。このヴァリエーションではもちろん、入
力される信号と送信される信号とを分離して（付加的に）増幅および等化するこ
ともできる。

【００２４】 図７にはヨーロッパ特許出願公開第０６５８９８８号明細書、図２およびこれ
に関する記載から公知の分散補償素子の実施例１５が示されている。ここでは４
つの端子を有するサーキュレータが使用されている。第１の光導波路の部分区間
Ｌ１は端子１に接続されており、第２の光導波路の部分区間Ｌ２は端子３に接続
されている。第２の端子２には第１の補償線路ＬＫ１がリフレクタＲ１とともに
接続されており、第４の端子４には第２の補償ファイバＬＫ２がリフレクタＲ２
とともに接続されている。

【００２５】 この分散補償素子はフィルタカプラ素子を必要としない。それぞれの光信号は
分離された補償線路内で再生される。この構成は有利には短い補償線路しか必要
としない。

【００２６】 図８には特に有利な分散補償素子が示されている。この補償素子は同様に４つ
の端子を有するサーキュレータＺ４を使用しているが、端子２、４にはフィルタ
カプラ素子Ｆ５を介してリフレクタＲを備えた唯一の補償線路ＬＫのみが接続さ
れている。統合された光信号Ｓ１、Ｓ２はさらに共通して補償線路を通過し、リ
フレクタＲで反射され、サーキュレータＺ４の同じ端子へ補償された光信号ＳＫ
１、ＳＫ２として入力される。この信号は端子３または端子１で再び出力され、
本来の方向へ送信される。

【００２７】 増幅および場合により振幅の等化のために増幅器を挿入接続することももちろ
ん可能である。また端子２、４とフィルタカプラ素子Ｆ５の端子との間に別の部
分補償線路ＬＫＴを挿入してもよい。これにより２つの光信号を種々に扱うこと
ができる。

【００２８】 図９に示された分散補償素子は前述の実施例とは異なり、更なるフィルタカプ
ラ素子Ｆ６が設けられている。これにより分離されたリフレクタＲ１、Ｒ２を使
用して部分補償ファイバＬＫＴを接続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 周知の分散補償素子を示す図である。

【図２】 双方向分散補償素子のブロック回路図である。

【図３】 本発明の分散補償素子の基本回路図である。

【図４】 光増幅器を有する本発明の分散補償素子を示す図である。

【図５】 分散補償素子のヴァリエーションを示す図である。

【図６】 ２つのサーキュレータを用いる別の実施形態を示す図である。

【図７】 ４つの端子を有するサーキュレータを用いる周知の実施形態を示す図である。

【図８】 サーキュレータを用いる特に有利な実施形態を示す図である。

【図９】 ２つのリフレクタを用いる実施形態のヴァリエーションを示す図である。

【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２月１日（２０００．２．１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項２

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対向する方向で光導波路（Ｌ１、Ｌ２）を介して伝送される
   ２つの光信号（Ｓ１、Ｓ２）に対する双方向分散補償素子（１１、１２、１３）
   において、 それぞれ分散補償素子（１１、１２、１３）の方向で伝送される２つの光信号
   （Ｓ１、Ｓ２）を統合するフィルタカプラ素子（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４）と、 第１の端子（１）に統合された光信号（Ｓ１、Ｓ２）が供給されるサーキュレ
   ータ（Ｚ）と、 一方側にリフレクタ（Ｒ）を設けられた補償線路（ＬＫ）と、 フィルタカプラ素子（Ｆ１、Ｆ３、Ｆ４）とを有しており、 前記補償線路はサーキュレータ（Ｚ）の第２の端子（２）に接続されており、 該端子を介して統合された光信号（Ｓ１、Ｓ２）が補償線路（ＬＫ）へ送信さ
   れ、かつ分散の補償された反射信号（ＳＫ１、ＳＫ２）として入力され、 前記フィルタカプラ素子によりサーキュレータ（Ｚ）の第３の端子（３）で出
   力される分散の補償された２つの光信号（ＳＫ１、ＳＫ２）が分離され、かつ光
   導波路（Ｌ１、Ｌ２）へ入力されて、それまでの方向で伝送される、 ことを特徴とする双方向分散補償素子。
2. 【請求項２】 対向する方向で光導波路（Ｌ１、Ｌ２）を介して伝送される
   ２つの光信号（Ｓ１、Ｓ２）に対する双方向分散補償素子（１４）において、 第１のサーキュレータ（Ｚ１）の第１の端子（１）に第１のフィルタカプラ素
   子（Ｆ１）を介して分散補償素子（１４）の方向で伝送される第１の光信号（Ｓ
   １）が供給され、 第２のサーキュレータ（Ｚ２）の第１の端子（１）に相応のフィルタカプラ素
   子（Ｆ４）を介して分散補償素子（１４）の方向で伝送される第２の光信号（Ｓ
   ２）が供給され、 一方側にリフレクタ（Ｒ）を設けられた補償線路（ＬＫ）は別のフィルタカプ
   ラ素子（Ｆ５）を介してサーキュレータ（Ｚ１、Ｚ２）の第２の端子（２）に接
   続されており、 該別のフィルタカプラ素子（Ｆ５）を介して光信号（Ｓ１、Ｓ２）が統合され
   、かつ分散の補償された反射信号（ＳＫ１、ＳＫ２）として分離され、それぞれ
   サーキュレータ（Ｚ１、Ｚ２）の第２の端子（２）に入力され、かつサーキュレ
   ータのそれぞれ第３の端子（３）とこれに相応するフィルタカプラ素子（Ｆ１、
   Ｆ４）とを介して光導波路（Ｌ１、Ｌ２）へ供給され、分散の補償された状態で
   それぞれそれまでの方向へ伝送される、 ことを特徴とする双方向分散補償素子。
3. 【請求項３】 対向する方向で光導波路（Ｌ１、Ｌ２）を介して伝送される
   ２つの光信号（Ｓ１、Ｓ２）に対して４つの端子を有するサーキュレータ（２４
   ）を備えており、 該サーキュレータの第１の端子（１）には分散補償素子（１１、１２、１３）
   の第１の方向で伝送される第１の光信号（Ｓ１）が入力され、 サーキュレータの第３の端子（３）には分散補償素子（１１、１２、１３）の
   方向で伝送される第２の光信号（Ｓ２）が入力される、 双方向分散補償素子（１６）において、 フィルタカプラ素子（Ｆ５）がサーキュレータ（Ｚ４）の第２の端子および第
   ４の端子（４）に接続されており、 前記サーキュレータの別の端子に２つの光信号（Ｓ１、Ｓ２）が供給され、 補償線路（ＬＫ）が前記フィルタカプラ素子（Ｆ５）の別の端子に接続されて
   おり、該補償線路の他方の端部にリフレクタ（Ｒ）が接続されており、 補償線路（ＬＫ）およびフィルタカプラ素子（Ｆ５）を往復方向で伝搬して新
   たな入力が行われた後、サーキュレータ（Ｚ４）の第３の端子（３）を介して分
   散の補償された第１の光信号（ＳＫ１）が光導波路（Ｌ１、Ｌ２）へ入力され、
   相応の第２の光信号（ＳＫ２）がサーキュレータ（Ｚ４）の第４の端子（４）を
   介して光導波路（Ｌ１、Ｌ２）へ入力され、それぞれそれまでの方向で伝送され
   る、 ことを特徴とする双方向分散補償素子。
4. 【請求項４】 ２つのリフレクタ（Ｒ１、Ｒ２）が別のフィルタカプラ素子
   （Ｆ６）を介して補償線路（ＬＫ）に接続されている、請求項１から３までのい
   ずれか１項記載の双方向分散補償素子（１７）。
5. 【請求項５】 少なくとも１つの部分補償線路（ＬＫＴ）がサーキュレータ
   （Ｚ４）と補償線路（ＬＫ）との間に挿入接続されている、請求項１から４まで
   のいずれか１項記載の双方向分散補償素子（１１〜１４、１６、１７）。
6. 【請求項６】 別のフィルタカプラ素子（Ｆ６）を介して少なくとも１つの
   部分補償線路（ＬＫＴ）が補償線路（ＬＫ）と別のリフレクタ（Ｒ２）との間に
   挿入接続されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の双方向分散補償
   素子。
7. 【請求項７】 光増幅器（Ｖ、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）がフィルタカプラ
   素子（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４）間および／またはサーキュレータと補償線路（
   ＬＫ）との間に挿入接続されているか、および／またはサーキュレータ（Ｚ、Ｚ
   １、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４）の端子（１、２、３）に前置接続および／または後置接
   続されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の双方向分散補償素子（
   １１〜１７）。
8. 【請求項８】 補償線路（ＬＫ）または該補償線路の一部がファイバ増幅器
   として構成されている、請求項４記載の双方向分散補償素子。
9. 【請求項９】 増幅器（Ｖ１，Ｖ２，．．．）により振幅の等化が行われる
   、請求項１から８までのいずれか１項記載の双方向分散補償素子。