JP2002543444A - 調整可能な非線形チャープ格子を使用することによる分散補償 - Google Patents

調整可能な非線形チャープ格子を使用することによる分散補償

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Abstract

(57)【要約】 調整可能な分散の補償、分散勾配の補償、偏光モードの分散、直接変調されたダイオードレーザのチャープの減少、および光パルスのマニピュレーションを達成するための非線形チャープファイバー格子（１０２０ａ）。動的な分散補償機構は、このような非線形チャープファイバー格子（１０２０ａ）に基づいたファイバー通信システム（１００１）で実施できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光分散の補償と光パルスのマニピュレーションに関し、さらに具体
的に述べると、波長依存性遅延を起こすことができる光格子を有する装置とシス
テムに関する。
【０００２】
【背景】
光ファイバーなどの光導波路における分散は、異なる波長の光波を、異なる速
度で伝播させる。この分散の特性を特徴づける一つのパラメータは、光波の伝搬
定数の周波数に関する導関数に関連する群速度である。一次群速度分散（first-
order group velocity dispersion）は、一般に、光波長の変化に対する、単位
長さのファイバーを通る光の伝搬時間の変化として表される。電気通信に使用さ
れる多くの光ファイバーの場合、一次群速度分散は、１５５０ｎｍの場合におい
て、１０ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの程度である。
【０００３】 多くの用途で、光信号は異なる波長のスペクトル成分で構成されている。例え
ば、単一周波数の光ファイバー搬送波は、これに情報を課するために変調するこ
とができる。このような変調によって、搬送波の周波数とは異なる周波数の変調
側波帯が生成される。別の例の場合、光パルスが、光データの処理および通信の
用途に広く使用されているが、特定のスペクトルレンジのスペクトル成分を含有
している。前記分散作用は、異なるスペクトル成分の遅延が異なるため、信号に
悪影響をもたらすことがある。
【０００４】 分散は、特に、単一チャネルまたは波長分割多重（「ＷＤＭ」）ファイバー通
信システムにおいて、信号反応器なしで、システムのデータ伝送速度や伝送距離
を増大するのに障害になる。市場の増大する要求を満たすため、１０Ｇｂｉｔ／
ｓ以上ものデータ伝送速度が必要なことがある。分散は、進行距離全体にわたっ
て蓄積してパルス広がりまたはパルススプレッドを誘発する。パルストレイン中
の２つの隣接するパルスは、データ伝送速度が高い場合、互いにオーバーラップ
することがある。このようなパルスのオーバーラッピングは、データ伝送にエラ
ーを起こすことがある。
【０００５】 ファイバー中の分散作用を減らす一方法は、線形チャープ格子周期（linearly
chirped grating periods）を有するファイバー格子を設置する方法である。フ
ァイバー格子の共鳴波長は、格子周期が変化するため、位置によって変わる。し
たがって、光信号の異なるスペクトル成分は、異なる位置で反射されて遅延が異
なっている。このような波長依存性遅延を利用して、ファイバーリンク内で蓄積
された分散を減らすことができる。
【０００６】
【概略】
本願は、ブラッグの位相整合条件（Bragg phase matching conditions）を調
節する機構を有する非線形チャープ格子（nonlinearly chirped grating）につ
いて述べている。このような非線形チャープ格子の分散を、動的に調節して、異
なるスペクトル成分間に望ましい相対的遅延を有する望ましい分散を、制御可能
な方式で生成することができる。
【０００７】 非線形チャープ格子の一実施態様は、実効屈折率ｎneff(ｘ)を有する格子を備
え、そしてその格子周期(ｘ)は、ファイバーの光学軸に沿った位置の非線形関数
として格子パラメータｎneff(ｘ)(ｘ)を生成するように配置構成されている。こ
のような格子は、ブラッグの条件（ｘ）＝２ｎneff(ｘ)(ｘ)を満たす光波を反射
する。その帯域幅が格子パラメータｎneff(ｘ)(ｘ)のチャーピングレンジによっ
て決まる単一ブラッグ反射帯域（single Bragg reflection band）が、生成され
る。
【０００８】 格子の調整機構は、実効屈折率ｎneff(ｘ)または格子周期(ｘ)を制御する格子
制御ユニットを使用することによって実施することができる。このようにして、
格子パラメータｎneff(ｘ)(ｘ)を調節して、異なる波長の信号の相対的遅延を、
前記ブラッグ反射の帯域幅の範囲内にすることができる。変換器、例えば圧電素
子が、調節可能な分散の形態をつくるために、格子の全長を圧縮または伸長する
制御ユニットとして使用できる。磁気ひずみ素子を、外部制御磁界によって格子
の長さを変えるのに使用できる。格子の材料が、格子の方向にそった電界、電磁
放射線界または温度界などの空間で変化する外部制御界に反応する場合、前記の
条件を生成できる制御ユニットを使用して、実効屈折率を変化させて調整可能な
分散の形態をつくることができる。
【０００９】 そのうえに、非線形チャープ格子の周波数応答は、格子の方向にそって伝搬す
る音波を使用して調整することができる。その音波は、格子の周波数応答に追加
の変調側波帯を誘発する。このような変調側波帯は、前記音波の周波数で決まる
周波数スペーシング（frequency spacing）によって基本波帯域から離れて位置
する。したがって、調節可能な分散は、前記音波の周波数を調整することによっ
て達成することができる。
【００１０】 また、本願は、異なる波長の信号の相対的時間遅延を変えるための標本化非線
形チャープ格子を提供するものである。この標本化非線形チャープ格子は、第１
空間変調と第２空間変調の増倍によって、その光学軸に沿って屈折率が変化する
導波素子を備えている。第１空間変調は、光学軸に沿った非線形チャープ周期を
有する振動性変化である。第２空間変調は、前記非線形で変化する周期とは異な
る周期を有する周期的変調である。
【００１１】 前記第１と第２の変調は、前記導波素子内で、その光学軸に沿って空間で互い
にオーバーラップする第１と第２の格子をもたらす。第１格子は非線形チャープ
格子である。第２格子は、格子周期が、第１格子より大きいことがある。第１格
子と第２格子は、互いに結合し組み合わさって作動し、異なる波長の複数の反射
帯域を生成し、その帯域幅は第１格子で決まる。
【００１２】 光信号内の２つの異なる偏光状態の相対的時間遅延を変えるために、非線形チ
ャープ格子をさらに配置構成してもよい。このような格子の一実施態様は、前記
２種の偏光状態に対して異なる屈折率を示す複屈折材料製の導波素子を備えてい
る。非線形チャープ格子が、前記導波素子内にその光学軸に沿って形成され、そ
して位置の単調非線形関数として変化する変動格子周期（varying grating peri
od）を有している。この格子は、２つの偏光状態の入力光信号を、光学軸に沿っ
た異なる位置で反射して、前記２つの偏光状態の間に遅延を起こす働きをする。
【００１３】 前記非線形チャープ格子の一側面は分散を補償することである。非線形チャー
プ格子は、ファイバーリンクに配置して、分散の作用を減らすことができる。こ
のような格子が起こす分散は、変動する分散を、分散分析器とフィードバック制
御器を備えたファイバーリンクで、補償するように有効に調整することができる
。このように調整できることは、通信量のパターンが時間の経過とともに変化す
る動的ファイバーネットワークで、有利に利用できる。例えば、与えられたチャ
ネルを、ネットワーク内の異なる位置で時おり開始することができ、その結果、
特定のファイバーリンク内の与えられたチャネルの蓄積された分散は変えること
ができる分散になる。したがって、そのファイバーリンクに必要な分散補償は対
応して変える必要がある。また、ポイントツーポイントの伝送のための作動条件
も変化して、固定したファイバーリンク内の信号に対し蓄積した分散が変わる。
【００１４】 別の側面の非線形チャープ格子は、分散勾配の補償、偏光モードの分散、直接
変調されたダイオードレーザのチャープの低下および光パルスのマニピュレーシ
ョンを含んでいる。
【００１５】 本発明のこれらのおよび他の実施態様、側面および利点は、添付図面と本願の
特許請求の範囲を含めて、以下の詳細な説明に照らして、一層明らかになるであ
ろう。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本開示の一実施態様による非線形チャープ格子１００を示す。格子１
００はファイバーあるいは導波路などの光学導波素子１０４からなる。格子周期
(ｘ)および格子内での実効屈折率ｎneff(ｘ)は、導波素子１０４に沿った位置ｘ
に少なくとも部分的に依存する。格子は、導波素子の屈折率ｎ(ｘ)の変化によっ
て影響を受ける。実効屈折率ｎneff(ｘ)はｎ(ｘ)の空間平均であり、一定の値で
あるか又はｎ(ｘ)に依存する位置ｘの関数である。入力光学信号１０２は、格子
１０４に、ほとんど法線方向に入射して、反射信号１１２と透過信号１１０を生
成する。
【００１７】 入力光学信号１０２における波長のスペクトル成分は、波長、格子周期(ｘ)お
よび実効屈折率ｎneff(ｘ)が次のブラッグ位相整合条件を満たすとき、位置ｘに
おいて逆方向に反射される。 ２ｎneff(ｘ)Λ(ｘ)＝λ したがって、反射波の波長は格子パラメータｎneff(ｘ)(ｘ)に従って位置ｘとと
もに変動する。異なる波長の異なるスペクトル成分が異なる場所において反射さ
れ、異なった位相遅延を有する。例えば、格子パラメータｎneff(ｘ)(ｘ)がｘと
ともに増加するとき、位相整合条件を満たす短波長のスペクトル成分は、長波長
の成分よりも前の位置において逆方向に反射される。上記のブラッグ位相整合条
件を満たさない入力信号１０２のスペクトル成分は、信号１１０に示されるよう
に導波素子１０４を透過する。格子パラメータｎneff(ｘ)(ｘ)は、格子１００か
らの反射信号のスペクトル範囲を決定する。これが、分散補償およびパルス整形
（pulse shaping）の基礎を形成する。
【００１８】 格子１００は一般的に非線形チャープ格子パラメータｎneff(ｘ)(ｘ)を有する
ように構成される。すなわちｎneff(ｘ)(ｘ)は、位置ｘに関して非線形に変化す
る。これは非線形にチャープされたｎneff(ｘ)，(ｘ)、あるいはその両者の組み
合わせによって達成され得る。
【００１９】 格子１００を調節して、反射スペクトルおよび異なる反射スペクトル成分にお
ける相対的遅延を変化させることができる。格子制御器１２０が配置されて、格
子１００のｎneff(ｘ)および(ｘ)の少なくとも１つを変動させることにより格子
パラメータｎneff(ｘ)(ｘ)を制御する。これは、動的に調整可能な反射スペクト
ル範囲および異なった反射スペクトル成分の相対的遅延を与える。
【００２０】 図２は、非線形チャープ格子１００の１つの構成例２００を示す。ファイバー
格子２０４は、一定の実効屈折率ｎneff(ｘ)＝ｎおよび非線形チャープ格子周期
(ｘ)を有する。このように、位相整合された波長は、(ｘ)のみに従って位置ｘと
ともに変化する。ファイバー伸長器（fiber stretcher）２２０は、ファイバー
格子２０４に係合して格子２０４の全体の長さを変化させる。これは、反射スペ
クトルおよび異なったスペクトル成分における相対的遅延の制御を与える。
【００２１】 ファイバー格子２０４が伸長されると、各々の格子ピッチは増大する。よって
、各々の格子位置における位相整合された波長は増大する。したがって、反射ス
ペクトルは、より長い波長へとシフトする。この効果は図３Ａに示され、その図
において曲線３０２および３０４はそれぞれファイバー伸長前および伸長後の反
射スペクトルプロフィールを表す。
【００２２】 格子周期(ｘ)は非線形にチャープされているので、反射スペクトル成分の遅延
もまた位置ｘに非線形に依存する。さらに、全体のファイバー長さの変化は、フ
ァイバー格子２０４に沿った異なる位置において、(ｘ)の異なる変化を生み出す
。これは、ブラッグ位相整合条件を満たす異なった波長に対し、異なった相対的
遅延を生成する。このような効果を用いて、調整可能な分散補償プロフィールを
生成することができる。
【００２３】 図３Ｂは、ファイバー伸長の前と後での２つの波長の相対的時間遅延のチャー
トである。曲線３０６は、ファイバー伸長の前の波長の関数としての時間遅延を
表す。２つの異なった波長λ1およびλ2は、互いに関して相対的な時間遅延Δｔ
を有する。ファイバー格子が伸長された後、両方の波長の時間遅延は増大し（曲
線３０８）、相対的時間遅延Δｔ’は一般的にΔｔと異なる。示された例におい
ては、相対的時間遅延Δｔ’は増大する。
【００２４】 図２において、格子２０４を伸長させることのできるいかなる装置を伸長器２
２０として用いてもよい。例えば、圧電素子あるいは磁気歪み素子を用いて、外
部の電圧あるいは磁界によって格子２０４の長さの制御を行うことができる。圧
電および磁気歪み変換器は、公知でありここでは説明しない。
【００２５】 磁気歪みロッドを用いて一様でない磁界においてファイバーを伸長させる技術
が、クルス（Ｃｒｕｚ）他の「磁界を用いて調整されかつチャープされたファイ
バーブラッグ格子（Fibre Bragg gratings tuned and chirped using magnetic
fields）」、電子通信(Electronics Letters)、第３３（３）巻、２３５頁〜２
３６頁（１９９７年）によって開示されており、ここに引用により本発明の一部
となすものである。この技術は、図２の実施態様２００において用いて格子長さ
を調節することができる。特に、ファイバー格子２０４は非線形的にチャープさ
れているので、勾配のある磁界よりも一様な磁界の方を用いて、一様にファイバ
ー格子２０４を伸長し分散応答を調整することができる。
【００２６】 図４は、圧電素子を用いた実施態様２００の構成例を示すものである。圧電素
子４１０の両端は、例えばエポキシ樹脂などの接着剤を用いて非線形チャープフ
ァイバー格子４０６の両側にそれぞれ固定される。電圧源４１２は、圧電素子４
１０に制御電圧を供給して圧電素子の長さを変化させ、圧電素子は歪みをファイ
バー格子２０４に結合させる。光学的サーキュレーター４０４を用いて入力光学
信号４０２をファイバー格子４０６に結合し、反射信号４０８を案内する。任意
に設けられる光学的分離器をファイバー格子４０６の他端に配置し、いかなる光
学的帰還信号をも拒絶するようにしてもよい。
【００２７】 非線形チャープファイバー格子２０４は、３００ｎｍの光ビームによる位相マ
スクによって生成される干渉パターンを用いる近紫外線技術によって作製するこ
とができる。３００ｎｍの波長でのファイバーコアの中の光の吸収は十分に小さ
く、ファイバーにおけるコア−クラッド界面に対する損傷を避けることができる
。感光性ファイバー（例えばＱＰＳ技術によって製造されるタイプ）を、まず約
２日間−６０℃において約２５０気圧の圧力の下で高圧分子水素チャンバーに浸
漬し、コアに約２．５ｍｏｌ．％の見積り水素濃度を与える。
【００２８】 図５は、水素充填感光性ファイバー５００の中における非線形チャープ格子２
０４の形成を図示するものである。３００ｎｍ近辺の一群のスペクトル線に作用
する紫外線アルゴンレーザーからの光ビーム５０２は、約２００Ｗ／ｃｍ2の強
度で、長さ５０ｍｍの線形チャープ位相マスク５０４を通してファイバーコアの
上に結像される。２つの一次回折ビーム５０２ａおよび５０２ｂが互いに干渉し
て、ファイバーコアが置かれている位相マスク５０４のすぐ近傍に干渉パターン
を形成する。ファイバー５００上のそれぞれの１ｍｍのスポットは、５から１０
０秒に亘る範囲の時間露光される。それぞれの露光の後、ファイバー５００およ
びマスク５０４は、紫外線光ビーム５０２に関して１ｍｍだけ並進され、この過
程が繰り返される。図５の挿入図に示されるように、可変の露光時間が非線形チ
ャープを誘発する。
【００２９】 図６Ａは、圧電素子４１０に印加される制御電圧の関数としての反射信号４０
８の中の測定された波長シフトを示すものである。図６Ｂは、それぞれ５００Ｖ
および１０００Ｖにおける圧電素子４１０への電圧に対するファイバー伸長に起
因する反射スペクトルシフトを示すものである。約１０００Ｖの制御電圧が圧電
素子４１０に印加されると、反射帯域は約１．５ｎｍだけシフトし、波長のシフ
トは電圧に関して線形である。帯域幅は約１ｎｍであり、反射率は８５％から１
００％まで、すなわちおおよそ０．７ｄＢ変化する。分散は３００ｐｓ／ｎｍか
ら１０００ｐｓ／ｎｍまで非線形かつ滑らかに変化する。印加電圧を増大させて
いる間、時間遅延曲線はその滑らかな形状を歪めずに長波長へとシフトする。し
たがって、与えられた透過チャンネル波長に対し、チャンネルは、非線形チャー
プファイバー格子の異なった伸長に対応する異なった分散補償に遭遇する。
【００３０】 図６Ｃは、さらに、ファイバー格子が異なった制御電圧の下で異なった量だけ
伸長されたときの、波長の関数としての反射信号の測定された非線形時間遅延を
示すものである。
【００３１】 圧電素子４１０の長さを変化させて分散切り換えを行うことができる。図６Ｄ
は、ファイバー格子４００を用いて変調された分散を有する信号を生成するシス
テムを示すものである。変調信号発生器６１０は、ファイバー格子４０６の長さ
が変化するように圧電制御４１２を変化させる。帯域幅０．３ｎｍの帯域通過干
渉フィルタ６２０が用いられて、ファイバー格子４０６からの反射出力を濾過す
る。光検出器６３０は、フィルター６２０からの透過信号を受信する。オシロス
コープ６４０は、光検出器６３０からの信号の時間応答を受信し表示する。
【００３２】 図６Ｅは、圧電素子４１０に印加される変調された制御電圧を示すものである
。１０Ｈｚ、５０Ｈｚ、１００Ｈｚおよび２５０Ｈｚの変調周波数における測定
値が、図６Ｆに示されている。圧電素子４１０は、０〜５００Ｖ変調を用いて約
１００Ｈｚまで変化させることができる。周波数応答の上限はＰＺＴの特性によ
って制限される。この動的応答のもとで、１０ｍｓよりも小さい分散補償を回路
切り換え光学ネットワークにおいて達成することができる
【００３３】 図１の非線形チャープ格子１００は、また、外部電界に依存する屈折率を有す
る導波素子を用いて構成することもできる。そのような導波素子の一例は、電気
光学効果を示す誘電体導波路あるいはファイバーである。ＬiＮbＯ3は通常用い
られる電気光学材料である。図７は、そのような導波素子７０４における非線形
チャープ格子周期を有する格子７００を示すものである。導波素子７０４の実効
屈折率ｎneff(ｘ)は電界とともに変動する。一連の電極対７１２、７１４が導波
素子７０４に沿って配置されて、調節可能な局所電界を生成する。電界制御モジ
ュール７１０は電界の空間的変化を制御し、所望の非線形チャープｎneff(ｘ)を
生成すると共に分散を調節する。
【００３４】 図８は、電磁界輻射を用いて導波素子８０４の実効屈折率ｎneff(ｘ)の空間的
変化を制御する別の実施態様８００を示すものである。導波素子８０４は輻射界
８２０に応答し、界に依存する実効屈折率ｎneff(ｘ)を有する。例えば、光屈折
結晶や高分子などの感光材料を用いて本発明を実施することもできる。実効屈折
率ｎneff(ｘ)の非線形チャープは、格子に沿って非線形の強度分布を有する電磁
輻射界８２０を印加することにより形成される。輻射発生器８１０は界８２０の
強度変動Ｉ（ｘ）を制御するように構成される。光学的周波数範囲においては、
輻射生成器８１０はレーザーであってもよい。
【００３５】 さらに、出力周波数を調整するため、音波を利用して上記の何れの非線形チャ
ープ格子の応答をも変化させることができるということも考えられている。図９
は、そのような音響的調整機構を有する非線形チャープ格子９００を示すもので
ある。音波発生器９１０は、調整可能な音波９１２を生成する。音響フォーカス
ホーンのような音波カプラ９１４は音波を格子１０４の中へ結合する。
【００３６】 作動においては、音波は格子と相互作用し、ブラッグ共鳴条件によって生成さ
れる基底帯域の両側に２つの追加の狭帯域ピークを誘発する。両側帯域における
周波数成分は基底帯域におけるのと同じ相対的遅延を有するが、特定の量だけ基
底帯域より周波数においてシフトしている。この周波数シフトは音波の周波数に
依存する。このように、側帯域の周波数は音波の周波数を変化させることにより
調節可能である。リウ（Ｌｉｕ）他は、そのような技術を「ファイバーブラッグ
格子を用いた効率を改良した狭帯域音響光学的調整可能反射器(Improved Effici
ency Narrow-Band Acoustoopic Tunable Reflector using Fibre Bragg grating
)」、期限後論文ＰＤ４、アメリカ光学学会の年次集会、「ブラッグ格子、感光
性、およびガラスファイバーと導波路におけるポーリング：応用と基礎(Bragg G
ratings Photosensitivity, and Polling in Glass Fibers and Waveguides: Ap
plications and Fundamentals」、１９９７年１０月２６−２８日、ウィリアム
スバーグ、バージニア州に開示しており、ここにそれらを引用により本発明の一
部となす。
【００３７】 この実施態様による非線形チャープ格子は２つの側面において調整可能である
。第一に、反射および透過信号の周波数プロフィールは、思うままにシフトでき
る。第二に、入力パルスにおける異なる周波数成分の相対的遅延は、制御可能な
方式で調節可能である。調整可能性の第一の側面は、波長分割多重ファイバー通
信システムなどの多重波長フォトニックシステムにおいて有用である。調整可能
性の第二の側面は、多くの分散型光学システム、特にファイバー通信システムに
おいて、動的分散補償のために用いることができる。
【００３８】 図１０Ａは、本発明の一実施態様に係る調整可能な分散補償素子１０２０を有
するファイバーシステム１０００を示すものである。調整可能な分散素子１０２
０は、非線形チャープ格子であってもよい。分散的ファイバーシステム１０１０
は、ある量の分散を伴った光学信号１０１２を生成する。分散分析器１０３０は
、調整可能な分散補償素子１０２０からの出力信号の中の累積分散の量と符号を
測定する。調整可能な分散補償素子１０２０は、この情報を用いて、信号１０１
２の中の分散が補償されるように素子１０２０の分散補償を調節する。分散的フ
ァイバーシステム１０１０の中の分散が変化するにつれ、調整可能な分散補償素
子１０２０は分散の変化に応答して調節して出力１０３０の所望の分散補償を維
持する。
【００３９】 図１０Ｂは、非線形チャープファイバー格子１０２０ａを用いて図１０Ａのシ
ステム１０００を構成するファイバー通信システム１００１のブロック図である
。格子制御器１０４０は、分散分析器１０３０からの制御命令に従い格子パラメ
ータｎneff(ｘ)(ｘ)を調節し、出力１０３０を正しく補償された状態に維持する
。格子制御器１０４０は、図２、７および８の技術の何れであってもあるいはそ
れらの組み合わせであってもよい。
【００４０】 分散分析器１０３０は、いくつかの方法で構成することができる。図１０Ｃは
、位相変調から振幅変調への分散検出器を示すものである。位相変調器１０５１
が信号路に配置され、分散的ファイバー１０５０を透過する前に信号の位相を変
調する。包絡線検出回路１０６０が、光検出器１０７０によって受信された信号
の変換された振幅変調（その大きさは相対的累積分散に相当する）を測定する。
より具体的には、ファイバー中の群速度分散の全分散およびファイバーの非線形
性によって引き起こされる自己位相変調を含めることにより、分散の極性を検出
することができる。トミザワ（Tomizawa）の「光学ファイバーにおける群速度分
散のＰＭ−ＡＭ変換測定の非線形影響(Nonlinear influence on PM-AM conversi
on measurement of group velocity dispersion in optical fiber)」、電子通
信(Electronics Letters)、第３０（１７）巻、１４３４−１４３５頁（１９９
４年）を参照。変換された振幅変調の振幅は、次に累積分散を求めて調整可能な
分散補償素子への制御信号を生成するために用いられる。
【００４１】 図１０Ｄは、分散分析器１０３０の他の構成を示すものである。電気光学的変
調器１０５２が、信号路に配置され分散的ファイバー１０５０を透過する前に信
号の振幅を変調する。相対的分散値は、矩形波検出の後に信号から抽出されたク
ロック成分の振幅をモニターすることによって求めることができる。これはクロ
ック成分モニター１０６１によって行われる。分散は信号パルスの幅を広げ信号
の振幅を減少させるので、クロック成分の大きさもまた幅の広がりに従い減少す
る。したがって、分散補償器を調節してクロック振幅の振幅を最大にすることに
より、累積分散を減少あるいは打ち消すことができる。
【００４２】 分散分析器１０３０は、さらに、分散的ファイバーを通過する信号のビットエ
ラーレートを直接測定することによって構成することができる。これは、図１０
Ｅに示される。分散はデータパルスを広げることがあるので、ビットエラーレー
ト（「ＢＥＲ」）は悪化する。ビットエラーレートテスト装置１０６２が、ビッ
トエラーレートを測定し、累積分散の相対的情報を抽出する。調整可能な分散補
償器への帰還信号により、分散補償を調節してビットエラーレートを減少あるい
は最小化することができる。
【００４３】 図１１Ａは、図１０Ｂの動的ファイバーシステム１００１の特定の構成例をさ
らに示すものである。電子光学的変調器は、１０Ｇｂｉｔ／ｓでレーザービーム
にデータを印加する。さらに、位相変調器が光学信号の位相を透過の前に変調す
る。調整可能な分散補償器１１２０は、図４におけるように非線形チャープファ
イバー格子４００に基づいている。ファイバーループ１１１０ａ、１１１０ｂお
よび音響光学スイッチ１１１６ｂを通過する信号路は、音響光学スイッチ１１１
６ａを通過する信号路よりもより分散的である。Ｅｒをドーピングしたファイバ
ー増幅器１１０８ａ〜ｃを用いて、信号強度を特定のレベルよりも上に維持する
。信号１１１９中の分散は、信号１１１９のある小さな部分（例えば、１０％）
を分割することにより、分散分析器１１２２によって検出される。信号１１１９
の大部分はファイバー格子４００に供給され、それは分散補償された出力１１２
０ｃを生成する。
【００４４】 分散分析器１１２２は、分散を測定するためにＰＭからＡＭへの変換器を用い
る。信号中の異なったスペクトル成分の異なった群速度分散のために、信号がフ
ァイバー路のある距離を通ったのち位相変調は振幅変調に変換される。累積分散
は、分散分析器１１２２によって測定される。分散分析器１１２２は、さらに調
整可能なファイバー格子４００へ対応する制御信号を生成する。
【００４５】 ビットエラーレートテスト１１３０を用いて、分散補償モジュール１１２０の
性能を評価するためにビットエラーレートを測定する。モジュール１１２０から
の出力１１２０ｃは、０．３ｎｍの帯域幅を有する帯域通過フィルタ１１２６に
よって増幅され濾過される。
【００４６】 図１１Ｂは、ｄＢｍで表した信号パワーの関数としてのビットエラーレートの
測定結果を示すものである。図１１Ｃは、入力信号の分散レベルに応答してＰＺ
Ｔ調整のための制御信号がどのように生成されるかを示すものである。図１１Ｄ
は、動的分散補償によるＢＥＲのかなりの改良を指し示す測定されたアイダイア
グラムを示すものである。
【００４７】 上記の非線形チャープ格子は、また、直接に変調されたレーザーにおけるチャ
ープ打ち消しおよびパルス整形などの他の応用において用いることができる。
【００４８】 図１２は、変調チャープを減少させるための非線形チャープ導波格子１２３０
を有する集積半導体レーザーモジュール１２００を示すものである。レーザーダ
イオード１２１０が、基板１２０２上に形成される。変調信号１２１２がレーザ
ーダイオード１２１０に印加されて駆動電流を変調する。そのような直接的変調
は、レーザーダイオード１２１０の出力において周波数チャープを引き起こすこ
とができる。非線形チャープ導波格子１２３０が基板１２０２上に形成されて、
周波数チャープを減少させるための分散を生成する。
【００４９】 レーザー出力におけるチャープは、変調信号１２１２の変調周波数とともに変
化する。変調周波数とレーザー出力におけるチャープの間の関係は、例えば測定
によって求めることができる。この関係に基づき、制御回路１２５０を構成して
対応する分散制御信号１２５２を生成して格子１２３０の分散を調節することが
できる。制御回路１２５０は、図示したように基板１２０２の外側に位置してい
てもよいし、あるいはそのかわりに基板１２０２上に一体化してもよい。
【００５０】 図１３は、パルス整形のためのシステム１３００のブロック図をさらに示す。
非線形チャープ格子１３３０は、格子１３３０からの出力１３４０が所望のパル
ス形状を有するように、レーザー１３１０からの入力パルス１３１２へ可変分散
を生成することができる。
【００５１】 上述した非線形チャープファイバー格子は、反射スペクトル成分の波長、(ｘ)
＝２ｎneff(ｘ)(ｘ)が非線形でありｘの単調な関数であるように構成される。フ
ァイバー格子の長さは限定されているので、実用的装置における格子間隔のチャ
ープ範囲も限定されている。このことにより、そのようなファイバー格子の反射
スペクトルが図３Ａに図示される如く限定された帯域幅を有する結果となる。こ
のようなファイバー格子は、２つの異なった波長の差が反射帯域幅と同等かある
いはそれより大きいときに、２つの異なる波長において分散を補償することがで
きないかもしれない。
【００５２】 ＷＤＭファイバーシステムにおけるＷＤＭチャンネルは、同一のファイバー中
を伝搬する異なった波長の信号を有する。ＷＤＭチャンネルのこれらの異なった
波長は、分散的ファイバーリンク中をある場所から別の場所へと透過するときに
異なった量の分散を経験することがある。そのような信号は、通常約０．６ｎｍ
以上の波長差を有する（例えば、ＩＴＵは、ＷＤＭシステムのために、０．８ｎ
ｍおよびその倍数１．６ｎｍ、３．２ｎｍ等々を用いる）。ＷＤＭ信号の最短の
波長および最長の波長は、単一のファイバー格子に対しては大き過ぎて、両方に
同時に適切な分散補償を与えることができないかもしれない。例えば、与えられ
たバイアス電圧における図６Ｂに示す非線形チャープファイバー格子は、１５５
１ｎｍおよび１５５２ｎｍの２つの信号を同時に反射することはできないであろ
う。しかしながら、そのような２つの格子（１つは圧電伸長器に約０Ｖの制御電
圧を有し、１つは圧電伸長器に約５００Ｖの制御電圧を有する）を一緒に用いて
これらの２つの信号に分散補償を別々に与えることができる。以下の実施態様に
おいては、多重非線形チャープファイバー格子を組み合わせて、ＷＤＭ信号の異
なった波長の信号の分散をそれぞれ補償する。
【００５３】 図１４Ａおよび図１４Ｂは、ＷＤＭシステム１４０２において多重非線形チャ
ープファイバー格子１４１０、１４２０および１４３０を用いる２つの構成例を
概略的に示すものである。各々のファイバー格子１４１０、１４２０および１４
３０は、それぞれ指定された格子コントローラ１４１２、１４１４、１４１６を
調整機構として有している。格子コントローラは、ファイバー伸長器（例えば、
圧電素子および電圧源）あるいは別の調整装置であってもよい。図１０Ａおよび
図１０Ｂのものと同様に、分散検出装置を各々のシステムにおいて展開し入力Ｗ
ＤＭ信号１４０４の分散情報を指し示し、各々の格子コントローラがそれに従っ
て応答して、それぞれのファイバー格子に所望の補償を与えることができるよう
にしてもよい。あるいはその代わりに、ＷＤＭ信号における異なった波長におけ
る分散がＷＤＭシステム１４０２における与えられたノードで知られているとき
は、分散検出装置をなくして各々のファイバー格子を予め構成(pre-configure)
して、それぞれの波長において所望の補償を生成するようにすることができる。
【００５４】 図１４Ａにおいては、多重非線形チャープファイバー格子１４１０、１４２０
および１４３０は直列に接続されている。各々は、入力ＷＤＭ信号１４０４にお
いて異なる波長で異なる補償を与える。例えば、ファイバー格子１４１０は、選
択された波長λ1の辺りの限定されたスペクトル範囲において分散を補償するよ
うに構成することができる。波長における多重信号の大きな分離のため、λ2や
λ3などの他の波長における信号はファイバー格子１４１０においてブラッグ条
件を満足せず、したがってファイバー格子１４１０の中を透過する。これらの透
過信号は、一連の格子中の他のファイバー格子、例えば１４２０および１４３０
によって次に反射され、適切な分散補償を与える。補償された信号は、次に反射
されて第１ファイバー格子１４１０の入力に戻り、次に光学的サーキュレータ１
４０８によって導かれて分散補償された再整形されたＷＤＭ信号１４０６を生成
する。
【００５５】 図１４Ｂは、多重ファイバー格子１４１０、１４２０および１４３０を並列な
配置で用いる。デマルチプレクサユニット１４４０を用いて、入力ＷＤＭ信号１
４０４を受信し異なった波長の多重信号に分離する。各々の分離した信号は、次
に、その波長における分散を補償するような仕方で対応するファイバー格子によ
って反射されてデマルチプレクサユニット１４４０に戻る。デマルチプレクサユ
ニット１４４０は、次に異なった波長の反射信号を再結合して分散補償されたＷ
ＤＭ信号１４０６を生成し、それはサーキュレータ１４０８によって出力される
。
【００５６】 ＷＤＭシステムの異なった波長における分散の同時補償は、また、特別の非線
形チャープファイバー格子を用いることによって達成され得る。そのようなファ
イバー格子は、図１４Ａおよび１４Ｂの多重ファイバー格子およびそれらの関連
する格子コントローラと置きかえることができる。
【００５７】 図１５は、そのような特別なファイバー格子１５００の作製と構造を図示する
ものである。ファイバー格子１５００は、非線形チャープの単調な値の格子周期
(ｘ)を有する。上述したように、この非線形チャープの格子は、ファイバーにそ
って非線形にチャープされた態様でファイバーの屈折率ｎ(ｘ)の変化を生み出す
ことにより形成される。ｎ(ｘ)が一定の振幅で正弦波的な態様で変化するとき、
実効屈折率ｎneff(ｘ)はファイバーに沿って一定である。さらに、屈折率ｎ(ｘ)
は、また非線形チャープの変化よりも大きい変化周期を有する第２の屈折率変化
によって変化する。したがって、反射的ブラッグ波長(ｘ)は、もはやｘの単調な
値の非線形チャープの関数ではなく、むしろｘの非線形チャープの周期関数であ
る。異なった波長に中心を持つ２つ以上の反射スペクトルウィンドウを、屈折率
ｎ（ｘ）の２つの異なった変化により生成することができる。したがって、この
種の単一ファイバー格子は、各々がたった１つのブラッグ反射ウィンドウを有す
る２つ以上のファイバー格子として機能することができる。
【００５８】 この特別のファイバー格子１５００は、図１５に示される作製工程によって形
成され得る。非線形チャープの位相マスク１５１０を用いて、非線形チャープの
周期ＮＣ(ｘ)を有する非線形チャープの屈折率変化を形成する。さらに、周期的
振幅マスク１５２０を用いて露光のあいだ紫外光を標本化し、よって、Ｃの周期
の屈折率ｎ(ｘ)の第２の屈折率変化を引き起こす。２つのマスク１５１０および
１５２０は、作製の間ファイバー１５００に固定される。次に、紫外光源および
ファイバーが、互いに動かされてファイバー１５００のコアを一回に１セクショ
ンずつ露光する。
【００５９】 上記の工程は、実際にはファイバー１５００の中に２つの異なった格子、つま
り位相マスク１５１０によって規定される非線形チャープ格子ＮＣ(ｘ)および振
幅マスク１５２０によって規定される周期的格子Ｃを生み出す。２つの格子の結
合は、異なった波長の多重ブラッグ反射ウィンドウあるいは帯域を形成する。帯
域の数および帯域の間隔は、振幅マスク１５２０の周期的変化によって決定され
る。各々の帯域の帯域幅は同一であり、位相マスク１５１０によって規定される
格子ＮＣ(ｘ)のチャープ範囲によって決定される。図１に示される非線形チャー
プ格子と区別するために、この特別のファイバー格子を「標本化非線形チャープ
ファイバー格子」と称する。
【００６０】 ｎ(ｘ)の第２の周期的変化は、格子周期ＮＣ(ｘ)よりも大きい空間的周期Ｃを
有する。例えば、Ｃは約０．１ｍｍから約２ｍｍの範囲、あるいはより好ましく
は約０．２ｍｍから約１ｍｍの範囲にあってもよく、一方、平均ＮＣ(ｘ)は、１
５５０ｎｍの近くのファイバーシステムに対して約０．５ｍである。図１６(Ａ)
〜(Ｆ)は、屈折率ｎ(ｘ)の第２の周期的変化によって生成される多重反射スペク
トルウィンドウを図示するものである。反射ブラッグ波長(ｘ)は、ｎ(ｘ)のフー
リエ変換によってブラッグ位相整合条件を満たす光学波ベクトルと関連づけられ
る。ここでｎ(ｘ)はファイバーの光軸に沿った位置ｘ、非線形チャープ周期ＮＣ
(ｘ)、および一定の周期Ｃの関数である。図１６(Ａ)，(Ｃ)，(Ｅ)はファイバー
に沿った実際の屈折率ｎ(ｘ)の空間的変動を示し、図１６(Ｂ)，(Ｄ)，(Ｆ)はブ
ラッグ条件を満足するそれぞれの反射スペクトルを示す。
【００６１】 図１６(Ａ)は、屈折率ｎ(ｘ)が一定の周期の正弦波的変化によってのみ変化す
る場合を示す。正弦波関数ｎ(ｘ)のフーリエ変換は、波ベクトル空間で単一の値
をとる。すなわち、たった１つの波ベクトルがブラッグ条件を満足し反射される
（図１６(Ｂ)）。正弦波的変化の周期が線形的にあるいは非線形的にチャープさ
れるとき、波ベクトル空間における限られた範囲の多重波ベクトルは格子に沿っ
た異なった場所において反射することができる。したがって、図１６(Ｂ)におけ
る単一のピークは、図３Ａに示されるように反射スペクトルウィンドウになる。
【００６２】 図１６(Ｃ)は、ｎ(ｘ)が速い正弦波的変化および一定の周期を持つ遅い空間的
矩形波関数によって変化する場合を表す。図１６(Ｄ)は、屈折率ｎ（ｘ）の遅い
変化によって生み出される多重反射帯域を示すものである。矩形波変化のため、
これらの帯域は異なった強度を有する。中央波長における帯域の反射率が最も高
く、その他の帯域の反射率は、ｓｉｎｃ関数（シンク関数）によって決定される
係数の割合で減少する。ｎ(ｘ)の遅い変化が空間的ｓｉｎｃ関数の一部分の繰り
返しパターンによって形成されるとき、すなわち遅い屈折率変化の振幅が選択さ
れたファイバーセグメントの中心において最大であり、かつ（sin ｘ／ｘ）に
従ってセグメントの両端に向かって減衰するとき、実質的に同一の反射率の多重
帯域が生成され得る。
【００６３】 図１６(Ｅ)は、ｎ(ｘ)の遅い変化の１つの繰り返しパターンを示すものである
。各々の繰り返しパターンはｓｉｎｃ関数の最初の５つの葉部(lobes)を含む。
図１６(Ｆ)は、周波数領域(domain)におけるｎ(ｘ)による遅い変化によって生成
される６つの帯域を表す。ファイバー格子による信号歪みを実質的に減少させる
あるいは最小化するためにＷＤＭへの応用においては、後者の方が望ましい。ｓ
ｉｎｃにより標本化したファイバー格子は、イプセン（Ｉｂｓｅｎ）他の「同一
の多重波長作動のためのｓｉｎｃにより標本化したファイバーブラッグ格子(Sin
c-sampled fiber Bragg gratings for identical multiple wavelength operati
on)」、ＩＥＥＥホトニクステクノロジー通信(IEEE Photonics Technology Lett
ers)、第１０巻、第６号、８４２−８４４頁（１９９８年）に開示されており、
引用により本発明の一部となす。
【００６４】 図１７は、単一の標本化された非線形チャープファイバー格子１７１０を用い
たＷＤＭシステム１４０２のための調整可能な多重チャンネル分散補償器の１つ
の実施態様１７００を示すものである。格子コントローラ１７２０は格子１７１
０に対して調整機構を与え、異なった波長の分散を調節する。分散検出装置を組
み込んで、分散的ＷＤＭ信号１４０４における実際の分散を測定し、かつ格子コ
ントローラ１７２０に制御信号を与えてもよい。
【００６５】 単一のファイバー格子１７１０を用いるこの構成は、図１４Ａおよび図１４Ｂ
に示す多重格子構成よりも優れた点をいくつか有している。例えば、そのような
単一格子補償器は、単一のファイバー格子と単一のファイバー制御のみが必要に
なるので作製が比較的容易であり、より低いコストでパッケージ化できる。各々
の格子の温度は、格子の長さ、従って格子により引き起こされる分散に影響を与
える可能性があるので、各々の格子の温度は安定化して所望の一定の温度に制御
される必要がある。単一格子構成は、そのような温度安定化の複雑さを軽減する
。単一ファイバーの構成は、また、多重格子の構成よりも少ない挿入損失を有す
る。さらに、単一格子の構成において、所望のチャンネル間隔は、製造工程によ
ってより容易にかつ精密に設定することができ、異なったチャンネルの反射率を
実質的に同じにすることができる。
【００６６】 標本化された非線形チャープファイバーブラッグ格子１７１０は、標本化スリ
ットを用いて周期的変化をファイバーの屈折率に与えることにより、図１５に示
すように作製することができる。この標本化スリットは、２００ｍの周期の、図
１６(Ｃ)に似た矩形波変化を生み出す。３００ｎｍの光源を用いて、ファイバー
のコアとクラッド(cladding)との界面への損傷を避けることができる。ファイバ
ー格子１７１０は長さが３０ｃｍで、標本スリットにより標本化されて４ｎｍ隔
てられた３つの主要なチャンネルを生み出してもよい。チャンネル分離は、標本
化周期によって次のように決定される。 Δλ＝λB 2／（２ｎneff(ｘ)・ΛＣ） ここで、Δλは隣接するチャンネルの中心間の間隔であり、λBは標本化なしの
元の格子のブラッグ波長であり、ｎneffは格子中の実効屈折率であり、ΛＣは遅
い変化の標本化周期である。標本化周期Ｌを２００ｍから約１ｍｍまで増加させ
ることにより、０．８ｎｍのＩＴＵ標準チャンネル間隔を得ることができる。
【００６７】 図１７Ａ(Ａ)および図１７Ａ(Ｂ)は、異なった伸長条件の下での上記の３チャ
ンネル標本化非線形チャープファイバー格子に対する反射スペクトルの測定され
たシフトおよび格子誘発の時間遅延曲線をそれぞれ示すものである。全てのチャ
ンネルは、ほとんど同一の光学的および時間遅延特性を示す。３つのチャンネル
間の反射率の違いは、２ｄＢ未満であり、かつ標本化格子のｓｉｎｃ形状による
変調を用いることにより減少させることができる。１波長反射帯域内において、
分散は、異なった波長に対し−２００ｐｓ／ｎｍから−１２００ｐｓ／ｎｍまで
滑らかに変化する。格子を一様に伸長することにより、分散は、それぞれの帯域
における固定波長に対し、約−２００ｐｓ／ｎｍから約−１２００ｐｓ／ｎｍま
で非線形に滑らかに変化する。格子が調整されるにつれ、反射スペクトルおよび
誘発遅延曲線の両方の振幅および形状は、３チャンネル全てについて比較的一定
値を保ち、荒い（ロバスト）作動をも許容している。格子リップルは、一般的に
約４０ｐｓよりも小さい。
【００６８】 図１７Ｃ(Ｃ)は、線形時間遅延からの非線形時間遅延の偏差を示し、最大偏差
はおおよそ６００ｐｓである。図１７Ｃ(Ｄ)は、波長の関数としての３つの異な
る帯域の格子誘発された分散を示す。
【００６９】 図１８は、ＷＤＭシステムにおいて調整可能な分散補償を実験的にシミュレー
トするテスト装置を示す。１５５１ｎｍ、１５５５ｎｍおよび１５５９ｎｍにお
ける３つのＷＤＭチャンネルは、疑似ランダムビット流（ＰＲＢＳ）２15−１に
よって１０−Ｇｂ／ｓで外部的に変調される。単一モードのファイバーセグメン
トにおいてそれぞれ６０ｋｍおよび１２０ｋｍの距離にわたってデータを伝送す
ることにより、２つの異なった量のファイバー分散が信号に導入される。単一モ
ードのファイバーセグメントで最大使用可能伝送距離を１２０ｋｍまで増加させ
るために、電気光学モジュレータにおいて信号に少量の前チャープ(pre-chirpin
g)が印加される。上記の３帯域標本化非線形チャープファイバー格子は、おおよ
そ６０ｋｍのあとのデータについてはファイバーリンクの最後に置かれ、おおよ
そ１２０ｋｍの後のデータについてはリンクの真ん中の点に置かれる。
【００７０】 図１８Ａは、異なった距離において補償格子有りの場合と無しの場合の３つの
ＷＤＭチャンネルに対する約−２０ｄＢｍチャンネル入力パワーでのアイダイア
グラムを示すものである。６０ｋｍにわたるファイバーセグメント中の伝送の後
、３つのチャンネルに対するアイダイアグラムは、補償の無い場合でもかなり開
いており、相対的に少量の分散補償を与えるために格子が調整された。約１２０
ｋｍの伝幡の後の３つのチャンネルのアイダイアグラムは、補償無しの場合かな
り閉じており、十分な分散を与えアイダイアグラムを開かせるために約２ｎｍだ
け共鳴帯域をシフトさせるよう格子を伸長した。
【００７１】 図１８Ｂは、２つの異なった距離における標本化補償格子の有る場合と無い場
合の１５５１ｎｍチャンネルに対するビットエラーレート（ＢＥＲ）曲線を示す
ものである。ＷＤＭ信号の初期チャープのため、補償の無い場合の６０ｋｍにお
ける感度は、背面対背面(back-to-back)測定の場合よりもほんの少し良い。６０
ｋｍの後の格子が有る場合と無い場合のＢＥＲ曲線を比較すると、格子によって
誘発されるパワーペナルティは−０．５ｄＢである。１２０ｋｍの後には、標本
化格子補償器のパワーペナルティは、背面対背面のＢＥＲ曲線と比較すると１２
０ｋｍの後は０．５ｄＢ未満である。ファイバー格子による補償が無い場合、ビ
ットエラーレートは、１２０ｋｍにわたる伝送の後１０-9よりもずっと大きかっ
た。その他の２つのチャンネルについてのＢＥＲ曲線は、両方の伝送距離におい
て類似の結果を示した。
【００７２】 標本化非線形チャープファイバー格子は、格子の反射スペクトルにおける２つ
の隣接する帯域の間の周波数間隔がＷＤＭ信号におけるチャンネル間隔と異なる
ような仕方で構成してもよい。ある帯域の中の異なった波長のスペクトル成分は
異なった分散補償を経験するので（図１７Ａ(Ｂ)および１７Ｃ(Ｄ)）、２つの異
なった帯域中の２つの異なった信号の、帯域の中心に関する異なった相対位置に
おける分散は異なる。標本化非線形チャープファイバー格子のこの特徴は、ＷＤ
Ｍ信号において異なったチャンネルに異なった分散補償を与えるために用いるこ
とができる。例えば、光学ファイバーの分散は、Ｅｒをドープしたファイバー増
幅器（ＥＤＦＡ）の利得帯域幅(gain bandwidth)にわたってかなり変動する可能
性がある。従来のファイバーにおいては、波長に関する分散（Ｄ）の分散勾配（
ｄＤ／ｄ）は、約０．０８ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍである。色彩分散(chromatic disp
ersion)のこの波長依存性は、異なった波長の信号が異なった分散を経る可能性
があることから、長距離伝送(long-haul)ＷＤＭシステムにおいて特別な問題を
生起する。したがって、異なった波長を有する信号に対し異なった分散補償を与
えることが望ましい。
【００７３】 図１９Ａ(Ａ)および図１９Ａ(Ｂ)は、調整可能な分散勾配補償を生成するため
の単一標本化非線形チャープファイバー格子の作動を図示するものである。図１
９Ａ(Ａ)は、ファイバー格子の帯域間隔がチャンネル間隔よりも小さく、よって
ＷＤＭ信号の各々のチャンネルは各々の帯域の中心についてファイバー格子の各
々の反射帯域において異なった場所に位置していることを示している。図１９Ａ
(Ｂ)は、波長とともに分散補償が増加する例において、異なったチャンネルに対
し異なった分散補償がそのように生成されることを示すものである。
【００７４】 分散補償に加えて、上記の標本化非線形チャープファイバー格子を、直接変調
多重波長半導体レーザーにおけるチャープの打ち消しおよび多重チャンネル超短
パルス(ultra short pulse)の同時調整可能圧縮のために用いてもよい。そのよ
うな応用のための装置の構成は、レーザー光源１２１０あるいは１３１０が多重
波長のレーザー信号を生成する光源に置き換えられるということを除いて、図１
２および図１３と類似している。
【００７５】 非線形チャープファイバーは、また、ファイバーにおける偏光モード分散（Ｐ
ＭＤ）を補償するように変形することができる。多くのファイバーは、不完全な
円形コアあるいはファイバーの不均衡な応力などの要因により引き起こされるい
くらかの複屈折を示すことが知られている。光学的ファイバーは、ファイバー中
において光の偏光の２つの異なった状態を許容することができる。２つの偏光状
態の実効屈折率は同じではないので、２つの偏光状態の伝送速度は異なる。この
偏光モード分散は望ましくなく、信号を歪める可能性がある。
【００７６】 ＰＭＤは、１つの偏光状態を他方の偏光状態に関して適切な量だけ遅延させ、
ファイバーリンクにおける２つの偏光状態の間の遅延を打ち消すことによって補
償することができる。ファイバーネットワークの中のいかなる与えられた場所に
おけるＰＭＤの量も、振動や温度のゆらぎなどの環境的擾乱のためしばしば変化
するので、信号における２つの偏光状態の間の相対的遅延を動的に調節できる調
整可能なＰＭＤ補償器を備えることが非常に望ましい。このような偏光依存分散
補償は、上記の非線形チャープファイバー格子に複屈折を導入することによって
達成することができる。
【００７７】 ＰＭＤ補償のための非線形チャープファイバー格子の１つの実施態様は、非線
形チャープ格子を高複屈折の感光性ファイバーに書き込むことによって形成され
る。２つの主要な偏光軸についての屈折率の差は、１５５０ｎｍあるいはその付
近で１０-4のオーダー以上（例えば、５×１０-4）であればよい。高複屈折ファ
イバーは、異なった偏光状態に対して異なった時間遅延を与える。非線形チャー
プは、それぞれの偏光状態における異なったスペクトル成分の相対的遅延の調整
および反射スペクトル帯域における周波数シフトを許容する。
【００７８】 図２０Ａは、高複屈折光学ファイバーの中に形成された複屈折非線形チャープ
ファイバーブラッグ格子を図示するものである。高複屈折光学ファイバーは、偏
光維持性ファイバーによって形成してもよい。このことは、速い偏光軸と遅い偏
光軸の間の屈折率の大きな差異を許容する。格子帯域幅の中の１つの固定された
波長における入力光学信号の各々の偏光に対し、非線形チャープ格子からの反射
位置は異なる。反射位置のこの差異Ｌは、２つの偏光状態（図２０Ｂ）の間で差
分時間遅延（ｔ）を引き起こす。差分時間遅延は、格子周期の非線形チャープの
ため、格子帯域幅の中の異なったスペクトル成分の波長に依存する。ファイバー
の複屈折と格子の非線形チャープのこの組み合わせは、格子の機械的伸長により
２つの偏光状態の間の相対的遅延を調節するための調整機構を提供する。２つの
異なった偏光状態を有する光学信号は、それらの直交する偏光状態のため干渉な
しに格子の出力において結合することができる。実際の構成例では、ファイバー
伸長器を用いて複屈折非線形チャープファイバー格子の長さを制御してもよい。
分散検出モジュールが用いられ、適切な分散補償を生成するためにＰＭＤをモニ
ターしそれに従ってファイバー格子を制御する。
【００７９】 約３００ｎｍの近紫外光を用いて非線形チャープ位相マスクを通して感光性高
複屈折ファイバーの上に、例示的非線形チャープ格子を書いてもよい。格子は、
１５ｃｍの長さで、２つの偏光方向に対し１５４７．２ｎｍから１５５０．５ｎ
ｍまで非線形にチャープされていてもよい。ファイバー格子の与えられた場所に
おいて、直交する偏光方向の反射信号は、次の値だけ隔たった２つの異なる波長
を有する。 Δλ＝λg・(ｎs−ｎf)／(ｎ−ｎcl) ここでｎs，ｎf，ｎ，ｎclおよびλgは、それぞれ遅い軸、速い軸、コア、クラ
ッド(cladding)の屈折率および高速と低速の偏光共鳴波長の平均を表す。
【００８０】 図２１Ａは、１５５０ｎｍにおいておおよそ０．６ｎｍを有する複屈折非線形
チャープファイバー格子からの各々の偏光方向についての波長の関数としての反
射信号の測定された時間遅延曲線を示すものである。両方の偏光方向に対しほと
んど同一にチャープされた格子が書かれていることに注意すべきである。図２１
Ｂは、差分時間遅延の、波長へのそれぞれの非線形依存性を示すものである。波
長が１５４７．０３ｎｍから１５５０．３４ｎｍまで変化するとき、時間遅延Δ
ｔは３２０ｐｓから１００ｐｓへ変化する。実線は、実験データに沿わせる(fit
ting)ことによって得られた、２つの偏光状態の間の期待される時間遅延を与え
る。
【００８１】 図２２Ａは、同じファイバー格子の伸長の相対量の関数としての測定された時
間遅延を示すものである。測定は、並進ステージ上に複屈折ファイバー格子を装
着することによって行われた。１５４９．３３ｎｍの信号に対する２つの偏光の
時間遅延Δｔは、ファイバー格子の伸長のため変化する。おおよそ１７０ｐｓの
調整Δｔが、１５４９．３３ｎｍにおいて格子の０．２２％の伸長によって達成
される。図２２Ｂは、各々の偏光方向に対する反射スペクトルの形状が、伸長に
よる約２．３２ｎｍの波長調整にわたってあまり変化しないことを示す。
【００８２】 ファイバー格子の伸長は、長距離の高速光学データ伝送に対して調整可能なＰ
ＭＤの補償を与える。これは、Δｔが調整可能であり、偏光が変化しないからで
ある。この応用を証明するため、１５５０．２ｎｍのＤＢＲレーザーを、１６Ｇ
Ｈｚの電気光学強度変調器を用いて、非零回帰(non-return-to-zero)データ形式
で１０Ｇｂ／ｓ ＰＲＢＳで外部的に変調する。ＰＭＤエミュレータを用いるこ
とによって、信号の２つの直交する偏光の間に約１２７ｐｓおよび３０２ｐｓの
遅延がそれぞれ導入され、ＰＭＤの効果をシミュレートする。ＰＭＤエミュレー
タは、２つの偏光ビームスプリッタ、光学的遅延および機械的アテネ−タを含む
。１つの路へのパワー割合は、各々の路に対し同じになるように調節され、ＰＭ
Ｄの最悪の状態をシミュレートする。複屈折非線形チャープファイバー格子の前
に、偏光コントローラを用いて偏光方向を格子に揃える。
【００８３】 図２３Ａは、強度変調器の出力における信号の基線アイダイアグラムを示すも
のである。図２３Ｂは、分散補償を格子によって実行した場合と実行しない場合
の１２７ｐｓのＰＭＤエミュレーションに対するアイダイアグラムを示す。エミ
ュレーションが１ビット周期よりも大きいので、エミュレートされたアイ(eye)
は完全に閉じている。３レベルのアイは、ＰＭＤエミュレータからの光学遅延が
殆どビット時間の倍数である事実に由来する。
【００８４】 図２３Ｃは、０．２１５％の伸長による調整を有するＨＮ−ＦＢＧの補償のな
い場合とある場合の３０２ｐｓのＰＭＤエミュレーションに対するアイダイアグ
ラムを示すものである。補償の後にアイは完全に回復し、ビットエラーレートの
測定は補償された両方の場合に対してエラーのない作動を確認している。
【００８５】 本発明はいくつかの実施態様を参照して詳細に説明されたが、様々の変形や改
良をなすことができるであろう。例えば、高複屈折ファイバー中で標本化非線形
チャープファイバー格子を形成して、図１５のファイバー格子の多重帯域と図２
０Ａのファイバー格子のＰＭＤ補償とを組み合わせることもできる。このハイブ
リッドファイバー格子は、ＷＤＭ信号の中のＰＭＤと波長依存性ＰＭＤを補償す
ることができる。また、ファイバー伸長器が開示の中に記載されているが、ファ
イバー圧縮器あるいはファイバーのその他の何らかの特性を変える装置を代替と
して用いることもできることを理解すべきである。これらおよびその他の実施態
様は、以下の請求項の範囲に包含されることが意図されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 導波素子内の非線形チャープ格子を例示する線図である。
【図２】 非線形チャープ格子周期を有する格子を示す線図である。
【図３Ａ】 ファイバーの伸長が原因で起こる非線形チャープファイバー格子の
反射スペクトルのシフトを示すチャートである。
【図３Ｂ】 ファイバーの伸長が原因で起こる、２つの異なる波長の反射された
信号の相対的時間遅延を示すチャートである。
【図４】 圧電素子を使用する図２に示すシステムの一実施態様の線図である。
【図５】 感光性ファイバー内に非線形チャープ格子を形成する一方法を例示す
る模式図である。
【図６Ａ】 図４に示すシステムのファイバーの伸長によって起こる、反射され
た信号の波長シフトの測定結果を示すチャートである。
【図６Ｂ】 図４に示すシステムの反射スペクトルのシフトの測定結果を示すチ
ャートである。
【図６Ｃ】 反射された信号の非線形時間遅延を、図４に示すファイバー格子で
測定される波長の関数として示すチャートである。
【図６Ｄ】 変調された非線形チャープファイバー格子の線図である。
【図６Ｅ】 図６Ｄで使用される変調された電圧信号を示すチャートである。
【図６Ｆ】 反射された出力信号を、異なる変調周波数の時間の関数として示す
チャートである。
【図７】 電気光学作用に基づいた非線形チャープ格子を示す線図である。
【図８】 感光性の非線形チャープ格子を示す線図である。
【図９】 音波調整素子を有する非線形チャープ格子を示す線図である。
【図１０Ａ】 動的に調節可能な分散補償システムのブロック図である。
【図１０Ｂ】 動的に調節可能な分散補償システムのブロック図である。
【図１０Ｃ】 図１０Ａと図１０Ｂに示す分散分析器の代表的な実施態様を示す
線図である。
【図１０Ｄ】 図１０Ａと図１０Ｂに示す分散分析器の代表的な実施態様を示す
線図である。
【図１０Ｅ】 図１０Ａと図１０Ｂに示す分散分析器の代表的な実施態様を示す
線図である。
【図１１Ａ】 非線形チャープファイバー格子を用いる、図１０Ｂに示す配置構
成に基づいたファイバー通信システムのブロック図である。
【図１１Ｂ】 図１１Ａに示すシステムの測定結果を示すチャートである。
【図１１Ｃ】 図１１Ａに示すシステムの測定結果を示すチャートである。
【図１１Ｄ】 図１１Ａに示すシステムの測定結果を示すチャートである。
【図１２】レーザ出力の変調で誘発された周波数チャープを減らすため、非線形
チャープ導波格子を有する半導体レーザを例示する線図である。
【図１３】 非線形チャープ格子に基づいたパルス整形システムを示す線図であ
る。
【図１４Ａ】 多数の非線形チャープファイバー格子を用いてＷＤＭシステムの
分散を補償する実施態様の模式図である。
【図１４Ｂ】 多数の非線形チャープファイバー格子を用いてＷＤＭシステムの
分散を補償する実施態様の模式図である。
【図１５】 本願の一実施態様による標本化非線形チャープファイバー格子の組
立てと構造を例示する図である。
【図１６】 (Ａ)及び(Ｂ)は、ファイバー格子内での一定の実効屈折率による屈
折率ｎ(ｘ)の周期変調、および周波数空間において関連するブラッグ反射のピー
クを示し、(Ｃ)〜(Ｆ)は屈折率ｎ(ｘ)を変調して２種の変調図式の格子２セット
を生成させることによって生成された多数の反射スペクトルウインドウを示す図
である。
【図１７】 単一の標本化非線形チャープファイバー格子を用いることによる、
ＷＤＭシステム用の調整可能なマルチチャネル分散補償器の一実施態様の模式図
である。
【図１７Ａ】 (Ａ)(Ｂ)は、異なる伸長条件下での代表的な３チャネルの標本化
非線形チャープファイバー格子の、反射されたスペクトルおよび格子誘発時間遅
延の曲線それぞれの測定されたシフトを示す。
【図１７Ｃ】 (Ｃ)(Ｄ)は、図１７Ａ(Ａ)(Ｂ)に示す同じ３チャネルの標本化非
線形チャープファイバー格子の波長の関数としての、格子誘発非線形時間遅延の
線形時間遅延からの偏光および分散を示すプロットである。
【図１８】 ＷＤＭシステムにおいて調整可能な分散補償を実験的にシュミレー
トする試験装置の模式図であり、この装置では１５５１ｎｍ、１５５５ｎｍおよ
び１５５９ｎｍの３つのＷＤＭチャネルが、擬似ランダムビット流（ＰＲＢＳ）
２１５−１によって１０−Ｇｂ／Ｓに外部で変調される。
【図１８Ａ】 図１８に示す試験装置に異なる距離をとって補償格子を備えてい
る場合と備えていない場合の前記３つのＷＤＭチャネルに対する−２０ｄＢｍチ
ャネル入力パワーにおけるアイダイアグラム（eye diagram）である。
【図１８Ｂ】 図１８に示す試験装置に２つの異なる距離をとって設けた標本化
補償格子を備えている場合と備えていない場合の、１５５１−ｎｍチャネルの測
定されたビットエラーレート（ＢＥＲ）の曲線を示す。
【図１９Ａ】 (Ａ)(Ｂ)は、ＷＤＭシステムのチャネル間隔とは異なる間隔を隣
接するブラッグ反射ウインドウの間に有する、調整可能な標本化非線形チャープ
ファイバー格子の反射率と分散スペクトルをそれぞれ示す図である。
【図２０Ａ】 偏光モードの分散（ＰＭＤ）を補償するため高複屈折光ファイバ
ーで製造された複屈折の非線形チャープファイバーブラッグ格子を示す線図であ
る。
【図２０Ｂ】 ２つの直交状態の偏光の時間遅延を、図２０Ａに示す複屈折非線
形チャープファイバー格子からの波長の関数として示す図である。
【図２１Ａ】 反射された信号の、波長の関数として測定された時間遅延曲線、
および１５５０ｎｍにおいて約０．６ｎｍを有する複屈折の非線形チャープファ
イバー格子から、各偏光方向への波長の差分時間遅延（different time delay）
のそれぞれの非線形依存性を示す図である。
【図２１Ｂ】 反射された信号の、波長の関数として測定された時間遅延曲線、
および１５５０ｎｍにおいて約０．６ｎｍを有する複屈折の非線形チャープファ
イバー格子から、各偏光方向への波長の差分時間遅延のそれぞれの非線形依存性
を示す図である。
【図２２Ａ】 図２１Ａと図２１Ｂに特徴が記載されているファイバー格子の伸
長の相対的量の関数として測定された時間遅延を示す図である。
【図２２Ｂ】 反射スペクトルの各偏光方向の形態が、１５５０ｎｍにおいて約
０．６ｎｍを有する複屈折非線形チャープファイバー格子の伸長により約２．３
２ｎｍの波長調整を行っても実質的に同じままであることを示す図である。
【図２３Ａ】 基線アイダイアグラムを示す。
【図２３Ｂ】 複屈折非線形チャープファイバー格子を用いてＰＭＤエミュレー
ション装置から測定された分散補償ありおよびなしの場合の１２７−ｐｓのＰＭ
Ｄエミュレーションに対するアイダイアグラムを示す。
【図２３Ｃ】 複屈折非線形チャープファイバー格子を用いてＰＭＤエミュレー
ション装置から測定された補償ありおよびなしの場合の３０２−ｐｓのＰＭＤエ
ミュレーションに対するアイダイアグラムを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｆ 1/11 ５０５ Ｇ０２Ｆ 1/11 ５０５ Ｈ０４Ｂ 10/02 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｍ 10/18 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 リー サンジェオン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90241 ダウニー ナンバー123 スチュワ ート アンド グレイ ロード 7546 (72)発明者 コスラバニ レザ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90007 ロサンゼルス ナンバー103 ポー トランド ストリート 2341 (72)発明者 ウェイルナー アラン イー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90035 ロサンゼルス ソウヤー ストリ ート 9326 (72)発明者 フェン カイ ミン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 91803 アルハンブラ サウス エイス ストリート 1517 (72)発明者 ペン ジャンデ 中華人民共和国 100084 ベイジン シン ファ ユニバーシティ デパートメント オブ エレクトロニック エンジニアリン グ Ｆターム(参考） 2H041 AA21 AB10 AB38 AC04 AC08 AZ01 AZ05 2H050 AC84 AD01 AD16 2H079 AA02 AA03 AA04 AA07 AA12 BA03 CA04 DA03 DA05 EA09 EA11 EB18 EB21 EB24 FA01 HA11 JA05 5K002 AA06 BA02 CA01 CA12 FA01

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 異なる波長の光信号の相対的遅延を変更するように動作する装
    置であって、 光学軸を定義していて、その光学軸にそって光エネルギーを搬送するように動
    作する導波素子と、 前記導波素子中に前記光学軸に沿って形成され、前記光学軸に沿った位置の非
    線形関数として変化する変動格子周期を有するように配置構成された第１格子と
    、 前記導波素子中に前記光学軸に沿って形成され、前記変化する格子周期と異な
    る格子周期を有するように配置構成された第２格子と を備えてなり、 前記第１格子と第２格子が、前記導波素子内で互いに空間的にオーバーラップ
    して組み合わさって作動し、異なる波長の複数の反射帯域を生成する装置。
  2. 【請求項２】 前記第２格子が、前記光学軸に沿った前記導波素子の屈折率の
    周期的変調によって形成されて、各周期がｓｉｎｋ関数による屈折率の変化を含
    んでいる請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】 前記第２格子の前記格子周期は、前記第１格子の前記格子周期
    より大きい請求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】 前記第２格子の前記格子周期は、前記光学軸に沿って実質的に
    一定である請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】 前記導波素子に係合して、前記導波素子の特性を前記光学軸に
    沿って変化させ、かつ前記反射帯域のうちの一つに含まれる波長の反射された信
    号の前記帯域幅内の異なるスペクトル成分の相対的時間遅延を変えるように動作
    する制御ユニットをさらに備えている請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記導波素子は光ファイバーのセグメントを有し、そして前記
    制御ユニットはファイバー長変更素子を有している請求項５に記載の装置。
  7. 【請求項７】 前記ファイバー長変更素子は、前記制御ユニットによって発生
    された制御電圧に応答して、前記ファイバーセグメントの長さを変えるように動
    作する圧電素子を備えている請求項６に記載の装置。
  8. 【請求項８】 前記ファイバー長変更素子は、前記制御ユニットによって発生
    された制御磁界に応答して、前記ファイバーセグメントの前記長さを変えるよう
    に動作する磁気ひずみ素子を備えている請求項６に記載の装置。
  9. 【請求項９】 前記制御ユニットは、変化する制御電界を前記光学軸に沿って
    発生するように動作し、そして前記導波素子は、前記相対的時間遅延を調整する
    ため前記変化する制御電界に応答して変化する屈折率を有するよう配置構成され
    ている請求項５に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記制御ユニットは、変化する制御電磁放射線界を前記光学
    軸に沿って発生するように動作し、そして、前記導波素子は、前記相対的時間を
    調整するため前記電磁放射線界で変化する屈折率を有するよう配置構成されてい
    る請求項５に記載の装置。
  11. 【請求項１１】 前記導波素子に対して配置されかつ周波数を調整できる音波
    を前記光学軸に沿って発生するように配置構成された音波発生器をさらに備え、
    前記音波が、前記導波素子の周波数応答を変える請求項１に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 前記導波素子によって受信された異なる波長の光信号に関連
    する分散の情報を受け取るように配置されるとともに前記制御ユニットに接続さ
    れている検出ユニットをさらに備え、信号が前記導波素子によって反射されたと
    き、その信号の分散を変えるため、前記検出ユニットは、前記分散の情報に基づ
    いた制御信号を生成して前記制御ユニットの作動を制御する請求項５に記載の装
    置。
  13. 【請求項１３】 異なる波長の光信号の相対的時間遅延を変える装置であって
    、 光学軸を定義していてその光学軸に沿って光エネルギーを搬送するように動作
    し、そして第１空間変調と第２空間変調を組み合せることによって、前記光学軸
    に沿って変化する屈折率を有する導波素子であって、前記第１空間変調が前記光
    学軸にそって非線形チャープ周期を有する振動性変化であり、そして前記第２空
    間変調が、前記非線形で変化する周期と異なる周期を有する周期的変調である導
    波素子と、 前記導波素子に係合して、前記導波素子の特性を前記光学軸に沿って変化させ
    るように動作する制御ユニットとを備え、 前記屈折率の前記第１と第２の空間変調が、異なる波長の複数の反射帯域をも
    たらし、そして異なる波長の信号の相対的時間遅延を変えるようにした装置。
  14. 【請求項１４】 前記第２空間変調の各周期は、sinｘ/ｘ（式中、ｘは各周期
    の基準点に対する空間位置である）として、ｓｉｎｃ関数の一部の空間変化を含
    む請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 前記第２空間変調の前記周期は、異なる反射帯域内に入る信
    号に異なる遅延をもたらすため、二つの隣接する反射帯域間の波長間隔が二つの
    隣接する信号間の波長間隔より小さいという方式で配置構成されている請求項１
    ３に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 前記第２変調の前記周期は、前記第１変調の前記非線形チャ
    ープ周期より大きい請求項１３に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 前記導波素子は、光ファイバーのセグメントを有し、そして
    前記制御ユニットは、ファイバー長変更素子を備えている請求項１３に記載の装
    置。
  18. 【請求項１８】 前記ファイバー長変更素子は、前記制御ユニットによって発
    生される制御電圧に応答して、前記ファイバーセグメントの長さを変更するよう
    に動作する圧電素子を備えている請求項１７に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 前記ファイバー長変更素子は、前記制御ユニットによって発
    生される制御磁界に応答して、前記ファイバーセグメントの前記長さを変更する
    ように動作する磁気ひずみ素子を備えている請求項１７に記載の装置。
  20. 【請求項２０】 前記制御ユニットは、変化する制御電界を、前記光学軸に沿
    って発生するように動作し、そして前記導波素子は、前記相対的時間遅延を調整
    するため前記変化する制御電界に応答して変化する屈折率を有するように配置構
    成されている請求項１３に記載の装置。
  21. 【請求項２１】 前記制御ユニットは、変化する制御電磁放射線界を前記光学
    軸に沿って発生するように動作し、そして前記導波素子は、前記相対的時間遅延
    を調整するため、前記電磁放射線界によって変化する屈折率を有するように配置
    構成されている請求項１３に記載の装置。
  22. 【請求項２２】 前記導波素子に対して配置されかつ周波数を調整可能な音波
    を前記光学軸に沿って発生するように配置構成された音波発生器をさらに備え、
    その音波が前記導波素子の周波数応答を変える請求項１３に記載の装置。
  23. 【請求項２３】 前記導波素子によって受信された異なる波長の光信号に関連
    する分散の情報を受け取るように配置されるとともに前記制御ユニットに接続さ
    れている検出ユニットをさらに備え、信号が前記導波素子によって反射されたと
    き、その信号の分散を変えるため、前記検出ユニットは、前記分散の情報に基づ
    いた制御信号を生成して前記制御ユニットの作動を制御する請求項１３に記載の
    装置。
  24. 【請求項２４】 前記導波素子は、前記光学軸に対して実質的に直角の第１と
    第２の軸線に沿った偏光に対し複屈折を表すように配置構成され、そして前記光
    学軸に沿って異なる位置で光信号の２つの偏光を反射して前記２つの偏光の間に
    遅延を起こすように動作する請求項１３に記載の装置。
  25. 【請求項２５】 波長分割多重（ＷＤＭ）光信号内の異なる波長チャネルの相
    対的時間遅延を変更する装置であって、 ＷＤＭ信号を出力するように動作するＷＤＭユニットと、 前記ＷＤＭユニットに接続されて前記ＷＤＭ信号を受信する光ルーチンユニット
    と、 前記光ルーチンユニットに接続されて前記ＷＤＭ信号を受信し、かつ前記ＷＤ
    Ｍ信号内の異なる波長チャネルの分散を変更し、変調されたＷＤＭ信号を生成す
    る分散補償ユニットとを備えてなり、 前記分散補償ユニットは、 光学軸を定義していてその光学軸に沿って光エネルギーを搬送するように動作
    し、第１空間変調と第２空間変調の組合せによって前記光学軸に沿って変化する
    屈折率を有する導波素子であって、前記第１空間変調が前記光学軸に沿って非線
    形チャープ周期を有する振動性変化であり、そして前記第２空間変調が前記非線
    形で変化する周期と異なる周期を有する周期的変調である導波素子と、 前記導波素子に係合され、かつ前記光学軸に沿った前記導波素子の特性を変更
    するように動作する制御ユニットとを備え、 前記屈折率の前記第１と第２の空間変調が、異なる波長の複数の反射帯域をも
    たらし、そして異なる波長の信号の相対的時間遅延を変更する装置。
  26. 【請求項２６】 前記制御ユニットと通信し、前記変調されたＷＤＭ信号の一
    部を受信してその変調されたＷＤＭ信号の異なる波長チャネルと関連する分散の
    情報を判定する検出ユニットをさらに備え、その検出ユニットは、前記分散の情
    報に基づいて前記制御ユニットの作動を制御し、かつ異なる波長チャネルの分散
    を前記導波素子によって変更するように動作する請求項２５に記載の装置。
  27. 【請求項２７】 前記導波素子は、前記光学軸に対して実質的に直角の第１と
    第２の軸線に沿った偏光に対し複屈折を示すように配置構成され、そして前記光
    学軸に沿った異なる位置で前記ＷＤＭ信号のチャネルの２つの偏光を反射して前
    記２つの偏光の間に遅延を起こすように動作する請求項２５に記載の装置。
  28. 【請求項２８】 光信号の２つの異なる偏光の相対的時間遅延を変更するよう
    に動作する装置であって、 光学軸を定義していて、その光学軸に沿って光エネルギーを搬送するように動
    作し、そして前記光学軸に対し実質的に直角の第１と第２の軸線に沿って、偏光
    に対し複屈折を示すように配置構成されている導波素子と、 前記導波素子内に前記光学軸に沿って形成され、そして前記光学軸に沿った位
    置の非線形関数として変化する変動格子周期を有するように配置構成されている
    格子とを備えてなり、 前記格子が、前記光学軸に沿った異なる位置で、入力光信号の２つの偏光を反
    射するように動作して、前記２つの偏光間に遅延を起こさせる装置。
  29. 【請求項２９】 前記導波素子の、前記第１と第２の軸線に沿った偏光に対す
    る屈折率の差が、約１０−４以上である請求項２８に記載の装置。
  30. 【請求項３０】 前記導波素子に係合され、そして一つの波長の反射された信
    号の異なるスペクトル成分の相対的時間遅延を変えるため、前記光学軸に沿った
    前記導波素子の特性を変更するように動作する制御ユニットをさらに備えている
    請求項２８に記載の装置。
  31. 【請求項３１】 前記導波素子は、光ファイバーのセグメントを有し、そして
    前記制御ユニットはファイバー長変更素子を備えている請求項３０の装置。
  32. 【請求項３２】 前記ファイバー長変更素子は、前記制御ユニットによって発
    生される制御電圧に応答して、前記ファイバーセグメントの長さを変更するよう
    に動作する圧電素子を備えている請求項３１に記載の装置。
  33. 【請求項３３】 前記ファイバー長変更素子が、前記制御ユニットによって発
    生される制御磁界に応答して、前記ファイバーセグメントの長さを変更するよう
    に動作する磁気ひずみ素子を備えている請求項３１に記載の装置。
  34. 【請求項３４】 前記制御ユニットは、前記光学軸に沿って変化する制御電界
    を発生するように動作し、そして前記導波素子は、光信号の異なるスペクトル成
    分および光信号の各スペクトル成分の２つの偏光の相対的時間遅延を調整するた
    め、前記変化する制御電界に応答して変化する屈折率を有するように配置構成さ
    れている請求項３０に記載の装置。
  35. 【請求項３５】 前記制御ユニットは、前記光学軸に沿って変化する制御電磁
    放射線界を発生するように動作し、そして前記導波素子は、前記電磁放射線界に
    よって変化する屈折率を有するように配置構成されている請求項３０に記載の装
    置。
  36. 【請求項３６】 前記導波素子によって受信された異なる波長の光信号と関連
    する分散の情報を受け取るように配置されかつ前記制御ユニットに接続されてい
    る検出ユニットをさらに備え、信号が前記導波素子によって反射されたとき、そ
    の信号の分散を変えるため、前記検出ユニットが、前記分散の情報に基づいた制
    御信号を発生して前記制御ユニットの作動を制御する請求項３０に記載の装置。
  37. 【請求項３７】 前記導波素子に対して配置されかつ周波数を調整可能な音波
    を前記光学軸にそって生成するように配置構成された音波発生器をさらに備え、
    その音波が前記導波素子の周波数応答を変える請求項２８に記載の装置。
  38. 【請求項３８】 波長分割多重（ＷＤＭ）光信号内の異なる波長チャネルの相
    対的時間遅延を変更するように動作し、ＷＤＭ信号内の異なるチャネルをそれぞ
    れ受け取る方式で互いに接続された複数の非線形チャープファイバー格子を備え
    た装置であって、 前記ファイバー格子が特定のスペクトル帯域幅内の光信号を反射するように配
    置構成されており、そして、各ファイバー格子が、 前記ファイバーに沿って形成されたファイバー格子を有する光ファイバーのセ
    グメントであって、そのファイバー格子は前記ファイバーにそって非線形で変化
    する格子周期を有して、ブラッグ位相整合がなされている異なる波長の反射され
    た光波に対し、異なる位置に、選択されたスペクトル帯域幅内で異なる遅延をも
    たらす光ファイバーのセグメントと、 前記ファイバー格子に係合され、そして前記ファイバー格子の特性を変更して
    、前記異なる波長の前記反射された光波の相対的遅延を変化させるように配置構
    成されたファイバー制御ユニットと、 前記ファイバー制御ユニットと通信して前記ファイバー制御ユニットの作動を
    制御するように動作する制御ユニットと を備えてなる装置。
  39. 【請求項３９】 前記ファイバー制御ユニットは、圧電素子または磁気ひずみ
    素子を有する長さ変更素子を備え、その長さ変更素子は、前記ファイバー格子の
    長さを変更するように動作する請求項３８に記載の装置。
  40. 【請求項４０】 前記ファイバー格子は、前記ファイバーに沿った位置で変化
    する屈折率を有するように配置構成されている請求項３８に記載の装置。
  41. 【請求項４１】 前記ファイバー格子は、前記格子制御ユニットによって生成
    された制御電界によって変化する屈折率を有するように配置構成され、そして前
    記制御電界は前記ファイバーに沿った位置で変化する請求項３８に記載の装置。
  42. 【請求項４２】 前記ファイバー格子は、前記格子制御ユニットによって生成
    された電磁放射線界によって変化する屈折率を有するように配置構成されている
    請求項３８に記載の装置。
  43. 【請求項４３】 ＷＤＭ光信号を、異なる波長の異なる光信号に結合するよう
    に動作する光結合ユニットをさらに備えてなり、前記ファイバー格子は、互いに
    並列に、前記光結合ユニットに結合されて、それぞれ、異なる波長の前記異なる
    光信号を受信する請求項３８に記載の装置。
  44. 【請求項４４】 前記ファイバー格子が、互いに直列に接続されている請求項
    ３８に記載の装置。
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