JP2003202515A - 光装置 - Google Patents
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- JP2003202515A JP2003202515A JP2002002682A JP2002002682A JP2003202515A JP 2003202515 A JP2003202515 A JP 2003202515A JP 2002002682 A JP2002002682 A JP 2002002682A JP 2002002682 A JP2002002682 A JP 2002002682A JP 2003202515 A JP2003202515 A JP 2003202515A
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- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/26—Optical coupling means
- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
- G02B6/29358—Multiple beam interferometer external to a light guide, e.g. Fabry-Pérot, etalon, VIPA plate, OTDL plate, continuous interferometer, parallel plate resonator
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
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- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
- G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
- G02B6/29392—Controlling dispersion
- G02B6/29394—Compensating wavelength dispersion
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Filters (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射
膜を設け集束光を入射する光素子は透過特性が非対称な
周期特性をゆうしており、この特性を補償する。 【解決手段】透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に
反射膜を設け集束光を入射する光素子に対して、該光素
子の入力光側に非対称周期特性を有する非対称周期フィ
ルタを設ける。
膜を設け集束光を入射する光素子は透過特性が非対称な
周期特性をゆうしており、この特性を補償する。 【解決手段】透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に
反射膜を設け集束光を入射する光素子に対して、該光素
子の入力光側に非対称周期特性を有する非対称周期フィ
ルタを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、波長分散を生成す
る装置及び、光ファイバ伝送路において蓄積する波長分
散を補償するために用いる装置に係わる。
る装置及び、光ファイバ伝送路において蓄積する波長分
散を補償するために用いる装置に係わる。
【０００２】より具体的には、本発明は、バーチャリ・
イメージド・フェイズド・アレイを、波長分散を生成す
るために用いる装置に係わる。
イメージド・フェイズド・アレイを、波長分散を生成す
るために用いる装置に係わる。
【０００３】
【従来の技術】光を用いて情報を送信するための従来の
光ファイバ通信システムの送信器は、光パルスを光ファ
イバに送出する。この光ファイバからの光を受光器にて
受信する。
光ファイバ通信システムの送信器は、光パルスを光ファ
イバに送出する。この光ファイバからの光を受光器にて
受信する。
【０００４】しかし、光ファイバは「色分散」ともいわ
れる波長分散を有している。
れる波長分散を有している。
【０００５】この波長分散によりシステムの信号のパル
ス幅が変化し信号品質を劣化させる。
ス幅が変化し信号品質を劣化させる。
【０００６】より具体的には、波長分散の結果、光ファ
イバ中の信号光の伝播速度はその信号光の波長に依存す
る。
イバ中の信号光の伝播速度はその信号光の波長に依存す
る。
【０００７】例えば、長い波長をもつ光パルス（例えば
赤色を示す波長をもつ光パルス）が、短い波長を持つ光
パルス（例えば青色を示す波長をもつ光パルス）よりも
速く伝播するとき、その分散は正常分散と呼ばれる。
赤色を示す波長をもつ光パルス）が、短い波長を持つ光
パルス（例えば青色を示す波長をもつ光パルス）よりも
速く伝播するとき、その分散は正常分散と呼ばれる。
【０００８】逆に、短い波長を持つ光パルス（例えば青
色パルス）が、長い波長を持つパルス（例えば赤色パル
ス）よりも速く伝播するとき、その分散は異常分散と呼
ばれる。
色パルス）が、長い波長を持つパルス（例えば赤色パル
ス）よりも速く伝播するとき、その分散は異常分散と呼
ばれる。
【０００９】従って、信号光パルスが送信機から送出さ
れる際に赤色パルスおよび青色パルスを含む場合、信号
光パルスは光ファイバ内を伝播する間に赤色パルスおよ
び青色パルスに分離され、それぞれの光パルスが異なる
時間に受光器によって受光される。
れる際に赤色パルスおよび青色パルスを含む場合、信号
光パルスは光ファイバ内を伝播する間に赤色パルスおよ
び青色パルスに分離され、それぞれの光パルスが異なる
時間に受光器によって受光される。
【００１０】光パルス送信の他の例として、青色から赤
色へ連続する波長成分を持つ信号光パルスを送信する場
合には、各成分は異なる速度で光ファイバ内を伝播する
ため、信号光パルスは光ファイバ内でその時間幅が広げ
られ、歪みが生じる。全てのパルスは有限な波長範囲内
の成分を含むため、このような波長分散は光ファイバ通
信システムにおいては、きわめて一般的である。
色へ連続する波長成分を持つ信号光パルスを送信する場
合には、各成分は異なる速度で光ファイバ内を伝播する
ため、信号光パルスは光ファイバ内でその時間幅が広げ
られ、歪みが生じる。全てのパルスは有限な波長範囲内
の成分を含むため、このような波長分散は光ファイバ通
信システムにおいては、きわめて一般的である。
【００１１】従って、特に高速の光ファイバ通信システ
ムにおいては、高送信能力を得るために、波長分散を補
償することが必要となる。
ムにおいては、高送信能力を得るために、波長分散を補
償することが必要となる。
【００１２】このような波長分散を補償するために、光
ファイバ通信システムには、光ファイバにおいて発生す
る波長分散と逆の波長分散を光パルスに与える「逆分散
コンポーネント」が必要となる。
ファイバ通信システムには、光ファイバにおいて発生す
る波長分散と逆の波長分散を光パルスに与える「逆分散
コンポーネント」が必要となる。
【００１３】このような「逆分散コンポーネント」の１
つとして、特許出願番号 平成１０年−５３４４５０及
び平成１１年−５１３１３３には、図１に示すような、
「Virtually Imaged Phased Array（バーチャリ・イメー
ジド・フェイズド・アレイ）」、すなわちＶＩＰＡ１と
呼ぶ部分を含む装置が従来提案されている。
つとして、特許出願番号 平成１０年−５３４４５０及
び平成１１年−５１３１３３には、図１に示すような、
「Virtually Imaged Phased Array（バーチャリ・イメー
ジド・フェイズド・アレイ）」、すなわちＶＩＰＡ１と
呼ぶ部分を含む装置が従来提案されている。
【００１４】ＶＩＰＡは、ＶＩＰＡから伝播する光を生
成する。この装置には、ＶＩＰＡに光を戻し、ＶＩＰＡ
内で多重反射が発生するようにするための返光装置も含
む。
成する。この装置には、ＶＩＰＡに光を戻し、ＶＩＰＡ
内で多重反射が発生するようにするための返光装置も含
む。
【００１５】上記装置は、連続する波長範囲内の波長の
入力光を受け取り、対応する出力光を連続して生成す
る、ＶＩＰＡを含む装置を備えることによって達成され
る。この出力光は、連続する波長範囲内の他の波長の出
力光とは空間的に区別できる（例えば、異なる方向に進
む）。この出力光が進行角度で区別できれば、この装置
は角度分散があるということである。
入力光を受け取り、対応する出力光を連続して生成す
る、ＶＩＰＡを含む装置を備えることによって達成され
る。この出力光は、連続する波長範囲内の他の波長の出
力光とは空間的に区別できる（例えば、異なる方向に進
む）。この出力光が進行角度で区別できれば、この装置
は角度分散があるということである。
【００１６】さらに上記装置は、ＶＩＰＡおよび返光装
置２を備えることによって達成される。
置２を備えることによって達成される。
【００１７】ＶＩＰＡには、透過域および透明部材が含
まれる。
まれる。
【００１８】透過域を通ることによって光はＶＩＰＡに
入出力することができる。
入出力することができる。
【００１９】透明部材３は、第１および第２の表面を持
つ。
つ。
【００２０】第１及び第２の表面は反射面でである。第
２の表面の反射面は反射すると特性と入射光の一部を透
過する特性を合わせ持っている。
２の表面の反射面は反射すると特性と入射光の一部を透
過する特性を合わせ持っている。
【００２１】入力光は透過域を通ってＶＩＰＡに受光さ
れ、透明部材の第１および第２の表面の間で何度も反射
され、複数の光が第２の表面を透過する。
れ、透明部材の第１および第２の表面の間で何度も反射
され、複数の光が第２の表面を透過する。
【００２２】複数の透過光が互いに干渉して出力光４が
生成される。
生成される。
【００２３】入力光は、連続する波長範囲内の波長を持
ち、出力光は、その波長範囲内の他の波長を持つ光とは
空間的に区別することができる。
ち、出力光は、その波長範囲内の他の波長を持つ光とは
空間的に区別することができる。
【００２４】返光装置は、出力光を完全に逆方向に第２
の表面へと返すことができ、第２の表面を透過してＶＩ
ＰＡに入力され、その出力光がＶＩＰＡ内を多重反射し
てＶＩＰＡの透過域から入力経路へ出力される。
の表面へと返すことができ、第２の表面を透過してＶＩ
ＰＡに入力され、その出力光がＶＩＰＡ内を多重反射し
てＶＩＰＡの透過域から入力経路へ出力される。
【００２５】さらに、上記装置は、入力光の波長と同じ
波長を持ち、異なる干渉次数を持つ複数の出力光を生成
するＶＩＰＡを備えた装置を用意することによって達成
される。
波長を持ち、異なる干渉次数を持つ複数の出力光を生成
するＶＩＰＡを備えた装置を用意することによって達成
される。
【００２６】本装置はまた、１つの干渉次数にある出力
光をＶＩＰＡに返し、その他の出力光は返さない返光装
置も備えている。
光をＶＩＰＡに返し、その他の出力光は返さない返光装
置も備えている。
【００２７】これによって、一つの干渉位数に対応する
光のみをＶＩＰＡに返す。
光のみをＶＩＰＡに返す。
【００２８】さらに、上記装置は、ＶＩＰＡ、返光装
置、およびレンズ５を含む装置を備えることによって達
成される。
置、およびレンズ５を含む装置を備えることによって達
成される。
【００２９】ＶＩＰＡは、入力光を受け取り、ＶＩＰＡ
から伝播する、対応する出力光を生成する。返光装置は
ＶＩＰＡから出力光を受け取り、その出力光をＶＩＰＡ
に返す。
から伝播する、対応する出力光を生成する。返光装置は
ＶＩＰＡから出力光を受け取り、その出力光をＶＩＰＡ
に返す。
【００３０】レンズは、（ａ）出力光が、ＶＩＰＡから
レンズを通り、さらにレンズによって返光装置に集光さ
れることによってＶＩＰＡから返光装置に進み、（ｂ）
出力光が、返光装置からレンズへ、そしてレンズによっ
てＶＩＰＡに方向付けされることによって返光装置から
ＶＩＰＡに返され、さらに（ｃ）ＶＩＰＡからレンズに
進む出力光が、レンズからＶＩＰＡに返る出力光に対し
て平行および逆方向に進むように位置決めされる。
レンズを通り、さらにレンズによって返光装置に集光さ
れることによってＶＩＰＡから返光装置に進み、（ｂ）
出力光が、返光装置からレンズへ、そしてレンズによっ
てＶＩＰＡに方向付けされることによって返光装置から
ＶＩＰＡに返され、さらに（ｃ）ＶＩＰＡからレンズに
進む出力光が、レンズからＶＩＰＡに返る出力光に対し
て平行および逆方向に進むように位置決めされる。
【００３１】さらに、ＶＩＰＡからレンズに進む出力光
は、レンズからＶＩＰＡに返される出力光とは重ならな
い。
は、レンズからＶＩＰＡに返される出力光とは重ならな
い。
【００３２】さらに、上記装置は、ＶＩＰＡ、ミラー
６、およびレンズを含む装置を備えることによって達成
される。
６、およびレンズを含む装置を備えることによって達成
される。
【００３３】ＶＩＰＡは、入力光を受け取り、対応する
ＶＩＰＡから伝播する出力光を生成する。レンズは、出
力光をミラーに集光させ、ミラーが出力光を反射して、
反射光がレンズによってＶＩＰＡに返される。ミラー
は、装置が一定の波長分散を行うように形成する。
ＶＩＰＡから伝播する出力光を生成する。レンズは、出
力光をミラーに集光させ、ミラーが出力光を反射して、
反射光がレンズによってＶＩＰＡに返される。ミラー
は、装置が一定の波長分散を行うように形成する。
【００３４】以上のようにＶＩＰＡは、回折格子のよう
に角分散の機能を持ち、波長分散補償を可能とするが、
特に大きな角分散を有することが特徴であり、実用的な
逆分散コンポーネントを容易に提供することができる。
に角分散の機能を持ち、波長分散補償を可能とするが、
特に大きな角分散を有することが特徴であり、実用的な
逆分散コンポーネントを容易に提供することができる。
【００３５】しかしながら、波長分散を補償するための
ＶＩＰＡを用いた装置には、波長に対する透過率の特性
が平坦でなく、図２のような、各透過帯域内のピーク波
長を中心に非対称な周期特性になってしまうという問題
が残されている。
ＶＩＰＡを用いた装置には、波長に対する透過率の特性
が平坦でなく、図２のような、各透過帯域内のピーク波
長を中心に非対称な周期特性になってしまうという問題
が残されている。
【００３６】このような平坦ではない非対称な透過特性
をもつ装置が光伝送路内に存在すると、送信機から送出
された信号光パルス波形に歪みが生じ、信号を正確に伝
送することができなくなってしまう。とくに、大きな波
長分散を補償することが必要な、長距離の光ファイバ通
信システムにおいて、ＶＩＰＡを用いた装置を多段に用
いて波長分散補償を行う場合、上記のような望ましくな
い透過特性が重ね合わせられるため、信号光パルスの劣
化が非常に大きくなってしまう。
をもつ装置が光伝送路内に存在すると、送信機から送出
された信号光パルス波形に歪みが生じ、信号を正確に伝
送することができなくなってしまう。とくに、大きな波
長分散を補償することが必要な、長距離の光ファイバ通
信システムにおいて、ＶＩＰＡを用いた装置を多段に用
いて波長分散補償を行う場合、上記のような望ましくな
い透過特性が重ね合わせられるため、信号光パルスの劣
化が非常に大きくなってしまう。
【００３７】したがって、ＶＩＰＡを用いた装置は、平
坦な出力光の波長特性を持つことが望ましい。
坦な出力光の波長特性を持つことが望ましい。
【００３８】上記のような平坦でない非対称な透過特性
は、以下のような理由で、ＶＩＰＡを用いた装置におい
て原理的に生じるものである。
は、以下のような理由で、ＶＩＰＡを用いた装置におい
て原理的に生じるものである。
【００３９】ＶＩＰＡから出力される各波長の光は、干
渉次数の異なる複数の可能な進行方向を持つため、光の
強度がこれら複数の干渉次数光に分散されてしまう。
渉次数の異なる複数の可能な進行方向を持つため、光の
強度がこれら複数の干渉次数光に分散されてしまう。
【００４０】ＶＩＰＡを用いた装置においては、不要な
干渉次数光はカットし、必要な一つの干渉次数の光のみ
を取り出さなければならない。したがって、カットされ
るべき不要な干渉次数光がＶＩＰＡから出力されると、
その分光損失が発生することになる。
干渉次数光はカットし、必要な一つの干渉次数の光のみ
を取り出さなければならない。したがって、カットされ
るべき不要な干渉次数光がＶＩＰＡから出力されると、
その分光損失が発生することになる。
【００４１】一方、各干渉次数光がＶＩＰＡから出力さ
れるか否かは、各干渉次数光の進行すべき方向が、レン
ズによってＶＩＰＡに収束される入力光に含まれる平行
光成分の進行方向のなかに含まれているか否かによる。
れるか否かは、各干渉次数光の進行すべき方向が、レン
ズによってＶＩＰＡに収束される入力光に含まれる平行
光成分の進行方向のなかに含まれているか否かによる。
【００４２】したがって、波長によって不要な干渉次数
光が発生する度合いは異なることになる。
光が発生する度合いは異なることになる。
【００４３】短波長側の干渉条件を満たす方向は中心波
長より上方方向にあり、長波長側の干渉条件を満たす方
向は中心波長より下方方向にある。
長より上方方向にあり、長波長側の干渉条件を満たす方
向は中心波長より下方方向にある。
【００４４】このとき光のエネルギーが存在する領域と
干渉条件を満たす領域が重ならないと干渉光は発生しな
いことになるが、長波長側での干渉条件は異なる次数間
の角度が大きいために複数の干渉光が生じないことにな
る。よって、不要な次数の個所にもエネルギーが多く分
配されることになってしまいこれが捨て光となり、長波
長側の光の損失が多くなる。
干渉条件を満たす領域が重ならないと干渉光は発生しな
いことになるが、長波長側での干渉条件は異なる次数間
の角度が大きいために複数の干渉光が生じないことにな
る。よって、不要な次数の個所にもエネルギーが多く分
配されることになってしまいこれが捨て光となり、長波
長側の光の損失が多くなる。
【００４５】よって、短波長側の損失と長波長側の損失
のバランスが崩れることによって、透過特性の非対称性
が生じる。
のバランスが崩れることによって、透過特性の非対称性
が生じる。
【００４６】ＶＩＰＡを用いた装置において、このよう
な透過特性を改善し、望ましい平坦な透過特性を実現す
る方法については、前記 特許出願番号 平成１０年−
５３４４５０及び平成１１年−５１３１３３には具体的
に記載されていない。
な透過特性を改善し、望ましい平坦な透過特性を実現す
る方法については、前記 特許出願番号 平成１０年−
５３４４５０及び平成１１年−５１３１３３には具体的
に記載されていない。
【００４７】一方、従来光デバイス装置の透過特性によ
る光信号の劣化を防ぐ方法として、透過特性を平坦な特
性に変換する透過特性を有する補償用光フィルタを備え
る方法が特許公開番号 平成１１年−７２７５６で提案
されている。しかし、従来知られている導波路を用いた
マッハツェンダ干渉や、エタロンを用いたファブリペロ
ー干渉を用いた光フィルタの透過特性は、図３に示すよ
うに、ピーク波長を中心に左右対称な周期特性となるた
め、ＶＩＰＡを用いた装置に対しては、厳密な平坦化は
不可能である。
る光信号の劣化を防ぐ方法として、透過特性を平坦な特
性に変換する透過特性を有する補償用光フィルタを備え
る方法が特許公開番号 平成１１年−７２７５６で提案
されている。しかし、従来知られている導波路を用いた
マッハツェンダ干渉や、エタロンを用いたファブリペロ
ー干渉を用いた光フィルタの透過特性は、図３に示すよ
うに、ピーク波長を中心に左右対称な周期特性となるた
め、ＶＩＰＡを用いた装置に対しては、厳密な平坦化は
不可能である。
【００４８】なお、透過光の周期が異なるフーリエフィ
ルタを多段に重ねて、非対称のフィルタを実現すること
は可能であるが、フィルタの数が多くなるほど透過光の
損失が大きくなり、また、フィルタが高価になるため現
実的でない。
ルタを多段に重ねて、非対称のフィルタを実現すること
は可能であるが、フィルタの数が多くなるほど透過光の
損失が大きくなり、また、フィルタが高価になるため現
実的でない。
【００４９】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
課題は、波長分散を補償するための、ＶＩＰＡを用いた
装置において、現実的な方法で、出力光の波長特性を望
ましいものに改善するための手段を提供することであ
る。
課題は、波長分散を補償するための、ＶＩＰＡを用いた
装置において、現実的な方法で、出力光の波長特性を望
ましいものに改善するための手段を提供することであ
る。
【００５０】
【課題を解決するための手段】第１の手段として：光装
置は透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜を
設け集束光を入射する光素子と、該光素子の入力光側に
非対称周期特性を有する非対称周期フィルタを有する。
第２の手段として：光装置は透明部材の一方に半透明の
反射膜と他方に反射膜を設け集束光を入射する光素子
と、該光素子で分光された光を該光素子に反射するミラ
ーと、 該ミラーから反射された光を非対称な周期特性
で透過する非対称周期フィルタを有する。第３の手段と
して：第１手段及び第２手段の光装置の前記非対称周期
フィルタは非対称周期フィルタの周期が前記光素子の有
す周期と等しいか、または該周期の整数分の一になって
いる。第４の手段として：第１手段及び第２手段の光装
置の該非対称周期フィルタはエタロンであって、該エタ
ロンに拡散光または集束光を透過させることにより所望
の透過波長特性を得る。第５の手段として：第１手段及
び第２手段の光装置の前記非対称周期フィルタは１対の
光ファイバと、一方の該光ファイバから出射される拡散
光を集束させ他方の光ファイバに集束光として結合させ
る少なくとも一つのレンズと、エタロンとを有し、一方
の該光ファイバとレンズとの間にエタロンを挿入して、
該エタロンに拡散光または集束光を透過させる。
置は透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜を
設け集束光を入射する光素子と、該光素子の入力光側に
非対称周期特性を有する非対称周期フィルタを有する。
第２の手段として：光装置は透明部材の一方に半透明の
反射膜と他方に反射膜を設け集束光を入射する光素子
と、該光素子で分光された光を該光素子に反射するミラ
ーと、 該ミラーから反射された光を非対称な周期特性
で透過する非対称周期フィルタを有する。第３の手段と
して：第１手段及び第２手段の光装置の前記非対称周期
フィルタは非対称周期フィルタの周期が前記光素子の有
す周期と等しいか、または該周期の整数分の一になって
いる。第４の手段として：第１手段及び第２手段の光装
置の該非対称周期フィルタはエタロンであって、該エタ
ロンに拡散光または集束光を透過させることにより所望
の透過波長特性を得る。第５の手段として：第１手段及
び第２手段の光装置の前記非対称周期フィルタは１対の
光ファイバと、一方の該光ファイバから出射される拡散
光を集束させ他方の光ファイバに集束光として結合させ
る少なくとも一つのレンズと、エタロンとを有し、一方
の該光ファイバとレンズとの間にエタロンを挿入して、
該エタロンに拡散光または集束光を透過させる。
【００５１】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を以下に詳細に述
べる。
べる。
【００５２】ＶＩＰＡを含む装置に接続する、非対称な
周期特性を有したフィルタをについて以下に説明する。
周期特性を有したフィルタをについて以下に説明する。
【００５３】具体的には、エタロンに角度分布を有する
拡散光または集束光を透過させる。
拡散光または集束光を透過させる。
【００５４】一般にエタロンに平行な光を入射した時の
透過特性、すなわち透過率Ｉと波長λの関係は、式(1)
で与えられ、図３のように透過率が最大となる波長λ
（中心波長λc）が周期的に存在し、且つ中心波長を中
心に左右対称な透過特性となる。
透過特性、すなわち透過率Ｉと波長λの関係は、式(1)
で与えられ、図３のように透過率が最大となる波長λ
（中心波長λc）が周期的に存在し、且つ中心波長を中
心に左右対称な透過特性となる。
【００５５】
Ｉ＝１/(１＋４Ｒsin2(２πｎｔcosθ/λ)/(１−Ｒ)2…式(1)
但し、Ｒ；反射膜の反射率、n；ギャップの屈折率、
ｔ；ギャップの物理的厚さ（距離）、θ；光の入射角度 λc＝2ｎｔcosθ/ｍ…式(2) 但し、ｍ；次数 しかし、式(1)(2)が成り立つのは、エタロンに平行な光
を入射した場合のみである。本発明は、このエタロンに
角度分布を有する拡散光または集束光を透過させる。
ｔ；ギャップの物理的厚さ（距離）、θ；光の入射角度 λc＝2ｎｔcosθ/ｍ…式(2) 但し、ｍ；次数 しかし、式(1)(2)が成り立つのは、エタロンに平行な光
を入射した場合のみである。本発明は、このエタロンに
角度分布を有する拡散光または集束光を透過させる。
【００５６】これにより、異なる入射角度θの光を入射
したことと等価となり、透過特性に非対称性が生じてく
る。本発明で用いる光フィルタは、この原理を積極的に
使った非対称周期フィルタである。
したことと等価となり、透過特性に非対称性が生じてく
る。本発明で用いる光フィルタは、この原理を積極的に
使った非対称周期フィルタである。
【００５７】ここで、実際に本発明の非対称周期フィル
タの透過特性を計算する過程を説明しておく。
タの透過特性を計算する過程を説明しておく。
【００５８】まず、エタロン板上の光を平面波展開し、
それぞれの波面に対してエタロン板間ｔで生じる位相変
化をかけた平面波を合成する。この計算をエタロン内で
生じる反射回数分繰り返す。
それぞれの波面に対してエタロン板間ｔで生じる位相変
化をかけた平面波を合成する。この計算をエタロン内で
生じる反射回数分繰り返す。
【００５９】以上のことを定式化すると、
Ｅi+1(x)＝Ｆ-1(Ｆ(Ｅi(x))Ｇ(kx))…式(3)
となる。
【００６０】ここでＥは複素振幅量で添字iは反射回数
を表し、ＦおよびＦ-1はフーリエ変換、逆フーリエ変換
を表す演算子である。また反射するたびに反射率を考慮
することによって、反射回数の多いEの複素振幅量は減
衰するように考慮する。位相変化を表すＧについては、
拡散光（または集束光）の波長の波数をＫ、kxをk方向
の波数とすると、 Ｋｎｔcos(kx/Ｋ)、但しθ≒kx/Ｋ…式(4) である。近軸での議論であるので、テーラ展開し、２次
まで残すことにより、 Ｇ(kx)＝exp(-iＫｎｔ(1-kx 2/２Ｋ2))…式(5) となる。
を表し、ＦおよびＦ-1はフーリエ変換、逆フーリエ変換
を表す演算子である。また反射するたびに反射率を考慮
することによって、反射回数の多いEの複素振幅量は減
衰するように考慮する。位相変化を表すＧについては、
拡散光（または集束光）の波長の波数をＫ、kxをk方向
の波数とすると、 Ｋｎｔcos(kx/Ｋ)、但しθ≒kx/Ｋ…式(4) である。近軸での議論であるので、テーラ展開し、２次
まで残すことにより、 Ｇ(kx)＝exp(-iＫｎｔ(1-kx 2/２Ｋ2))…式(5) となる。
【００６１】透過光はエタロン内を多重反射しながら少
しずつ出射した光をたし合わせれば良いので、例えば
(3)式の反射回数を表すiの偶数番目を出射ヒ゛ームとする
と、 T=■jE2j-1 …式(6) となる。
しずつ出射した光をたし合わせれば良いので、例えば
(3)式の反射回数を表すiの偶数番目を出射ヒ゛ームとする
と、 T=■jE2j-1 …式(6) となる。
【００６２】この式(6)の絶対値の2乗をとることによっ
て、拡散光を入射したときのエタロンの透過特性を計算
することができる。
て、拡散光を入射したときのエタロンの透過特性を計算
することができる。
【００６３】このような計算方法で、ビームウエスト
（強度が1/e2となるスポットサイズ）のビーム半径Ｗ5
μm、0次のガウシアンビームの最大広がり角θ=5.5度の
拡散光をエタロンに入射した例を図４に示す。
（強度が1/e2となるスポットサイズ）のビーム半径Ｗ5
μm、0次のガウシアンビームの最大広がり角θ=5.5度の
拡散光をエタロンに入射した例を図４に示す。
【００６４】図４は非対称で周期的な透過波長特性が得
られていることが分かる。
られていることが分かる。
【００６５】詳細に説明すると、図４の透過ピークの短
波長側と長波長側の最大傾斜（絶対値）の比（短波長の
傾斜/長波長の傾斜）を非対称度と定義すると、非対称
度は5.08/7.20＝0.706である。
波長側と長波長側の最大傾斜（絶対値）の比（短波長の
傾斜/長波長の傾斜）を非対称度と定義すると、非対称
度は5.08/7.20＝0.706である。
【００６６】また、最大広がり角（以下、単に広がり角
と称す）は、幾何光学的に強度が1/e2となる光の進行す
る角度と光軸とのなす角を指す。
と称す）は、幾何光学的に強度が1/e2となる光の進行す
る角度と光軸とのなす角を指す。
【００６７】無論、反射波長特性も非対称周期特性とな
っており、これを用いても良い。
っており、これを用いても良い。
【００６８】ここで、ビーム半径Ｗと広がり角θとの間
には、 θ＝tan-1(λ/πＷ)…式(6) の関係があり、ビーム半径Ｗを小さくするに従い、広が
り角θが大きくなることが分かる。
には、 θ＝tan-1(λ/πＷ)…式(6) の関係があり、ビーム半径Ｗを小さくするに従い、広が
り角θが大きくなることが分かる。
【００６９】そこで、次にビーム半径Ｗ20μm、ビーム
の広がり角θ1.4度の拡散光をエタロンに入射した例を
図５に示すが、ビームの広がり角θを変えることによ
り、非対称性を変えることができることが分かる。
の広がり角θ1.4度の拡散光をエタロンに入射した例を
図５に示すが、ビームの広がり角θを変えることによ
り、非対称性を変えることができることが分かる。
【００７０】非対称度は、9.76/13.25=0.737である。
【００７１】すなわち、エタロンに透過させる光束の角
度分布を変えることにより、透過特性の非対称性を変え
ることができる。
度分布を変えることにより、透過特性の非対称性を変え
ることができる。
【００７２】なお、ビームの広がり角θによる変化を図
６に、ビームの広がり角θと透過特性の非対称性の度合
いを表す非対称度との関係を図７に示すが、非対称度0.
95以下とするには、少なくともビームの広がり角θ≧0.
5度が必要であり、十分な非対称度0.78以下とするに
は、ビームの広がり角θ≧1度以上であることが望まし
い。
６に、ビームの広がり角θと透過特性の非対称性の度合
いを表す非対称度との関係を図７に示すが、非対称度0.
95以下とするには、少なくともビームの広がり角θ≧0.
5度が必要であり、十分な非対称度0.78以下とするに
は、ビームの広がり角θ≧1度以上であることが望まし
い。
【００７３】なお、一般に用いられている、ビーム半径
Ｗが100μm以上の平行ビーム（コリメートビーム）で
は、式(6)より、ビーム広がり角θが0.28度であり、本
発明で用いる非対称周期フィルタとは異なることを明記
したい。
Ｗが100μm以上の平行ビーム（コリメートビーム）で
は、式(6)より、ビーム広がり角θが0.28度であり、本
発明で用いる非対称周期フィルタとは異なることを明記
したい。
【００７４】エタロンに透過させる光束の角度分布（ビ
ーム広がり角）は、式(6)から明らかなように、ビーム
ウエストのビーム半径によって決まる。
ーム広がり角）は、式(6)から明らかなように、ビーム
ウエストのビーム半径によって決まる。
【００７５】よって、適当なモードフィールド半径を有
する光ファイバを選択したり、光ファイバのモードフィ
ールド半径を変えるためにコアを熱拡散したコア拡大フ
ァイバを用いたり、レンズの像変換によりビームウエス
トサイズを調整したりすることが可能である。
する光ファイバを選択したり、光ファイバのモードフィ
ールド半径を変えるためにコアを熱拡散したコア拡大フ
ァイバを用いたり、レンズの像変換によりビームウエス
トサイズを調整したりすることが可能である。
【００７６】図８にVIPAを用いた分散補償器の構成、図
９にVIPAの分光原理そして、図１０に分散補償の原理を
示す。
９にVIPAの分光原理そして、図１０に分散補償の原理を
示す。
【００７７】VIPA素子は透明部材（ガラス薄板）の両面
に反射膜をコーティングした仮想的階段型回折格子であ
る。
に反射膜をコーティングした仮想的階段型回折格子であ
る。
【００７８】VIPAを用いた分散補償器は、VIPA板11と、
反射ミラー12と、複数のレンズ14〜15からなる。
反射ミラー12と、複数のレンズ14〜15からなる。
【００７９】光ファイバからVIPA可変分散補償器に入射
した信号光は、光サーキュレータ１６,コリメータレン
ズ1３、ラインフォーカスレンズ1４を通過した後、VIPA
板11に入射する。
した信号光は、光サーキュレータ１６,コリメータレン
ズ1３、ラインフォーカスレンズ1４を通過した後、VIPA
板11に入射する。
【００８０】VIPA板11は入射側端面に約100 %、出射側
端面に98 %程度の反射膜（半透明の反射膜）をそれぞれ
形成したガラス板である。
端面に98 %程度の反射膜（半透明の反射膜）をそれぞれ
形成したガラス板である。
【００８１】VIPA板11に入射した信号光はレンズ１４に
より集束してVIPA板11中に入射される。
より集束してVIPA板11中に入射される。
【００８２】信号光はVIPA板11中で光を拡散しながら多
重反射を繰り返す。
重反射を繰り返す。
【００８３】その際に、信号光の一部が出射側端面から
出射する。
出射する。
【００８４】これにより、VIPAは回折次数の大きな回折
格子となり、出射光は図９に示す様に干渉条件を満たす
方向に伝播する。
格子となり、出射光は図９に示す様に干渉条件を満たす
方向に伝播する。
【００８５】フォーカスレンズ15の後方に配置されたミ
ラー12に集光された光は、集光位置のミラー12の形状に
より決まる反射角度によって任意の位置に戻り、入射時
と逆の経路で光ファイバに再び結合する。
ラー12に集光された光は、集光位置のミラー12の形状に
より決まる反射角度によって任意の位置に戻り、入射時
と逆の経路で光ファイバに再び結合する。
【００８６】図１０のように反射ミラー12が凸形状であ
る場合は、短波長側の光が、上側のビームウェストに戻
り、長波長側の光と比べ光路長が長くなり遅延が増大す
る。
る場合は、短波長側の光が、上側のビームウェストに戻
り、長波長側の光と比べ光路長が長くなり遅延が増大す
る。
【００８７】従ってこの場合、VIPA可変分散補償器は負
分散を発生する。
分散を発生する。
【００８８】逆に反射ミラー12が凹形状である場合は、
正分散を発生することが可能となる。
正分散を発生することが可能となる。
【００８９】なお、VIPAを用いた分散補償器は光が同じ
光路を戻ってくる構成であるため、サーキュレータ16を
用いてインラインに用いることができる。
光路を戻ってくる構成であるため、サーキュレータ16を
用いてインラインに用いることができる。
【００９０】ミラー１２を凸面から凹面に連続的な変化
を有する曲面で構成する。そして、この様なミラー１２
をＶＩＰＡ板１１からのビームに対して、曲面の変化方
向に移動することで、可変の分散値を得ることができ
る。
を有する曲面で構成する。そして、この様なミラー１２
をＶＩＰＡ板１１からのビームに対して、曲面の変化方
向に移動することで、可変の分散値を得ることができ
る。
【００９１】しかし、このようなＶＩＰＡ板を用いた装
置は光が通過した際の、光の波長に対する透過率の特性
に於いて、望ましい平坦な特性にはなっておらず、図２
に示されているような、連続する透過波長帯域内のピー
ク波長を中心に非対称な周期特性となっている。
置は光が通過した際の、光の波長に対する透過率の特性
に於いて、望ましい平坦な特性にはなっておらず、図２
に示されているような、連続する透過波長帯域内のピー
ク波長を中心に非対称な周期特性となっている。
【００９２】なお、本実施例では、100GHz間隔のWDM信
号に対応すべく、周期すなわちFSRを100GHz（波長λ＝1
500nm帯では約0.8nmに相当する）とするため、VIPA板の
ガラス材質を屈折率ｎ＝1.8の光学ガラスとし、板厚ｔ
を約0.8mmとしている。
号に対応すべく、周期すなわちFSRを100GHz（波長λ＝1
500nm帯では約0.8nmに相当する）とするため、VIPA板の
ガラス材質を屈折率ｎ＝1.8の光学ガラスとし、板厚ｔ
を約0.8mmとしている。
【００９３】この特性を改善するために、本発明の実施
例によるＶＩＰＡを用いた装置では、所望の非対称な周
期特性を有したフィルタを接続する。
例によるＶＩＰＡを用いた装置では、所望の非対称な周
期特性を有したフィルタを接続する。
【００９４】VIPA板を用いた分散補償器の非対称な周期
特性の代表的な１つの波長特性（図１１の）で説明す
ると、非対称周期フィルタの設計を最適化し、図１１の
のようにとは逆の特性の非対称な透過特性を得るこ
とができ、VIPAを用いた分散補償器に非対称周期フィル
タを接続することにより、図１１ののように広い帯域
に渡って平坦な透過特性を実現することができる。
特性の代表的な１つの波長特性（図１１の）で説明す
ると、非対称周期フィルタの設計を最適化し、図１１の
のようにとは逆の特性の非対称な透過特性を得るこ
とができ、VIPAを用いた分散補償器に非対称周期フィル
タを接続することにより、図１１ののように広い帯域
に渡って平坦な透過特性を実現することができる。
【００９５】なお、VIPAを用いた分散補償器のFSRに対
し、非対称周期フィルタのFSRが等しいか、または整数
分の一であれば、VIPAを用いた分散補償器の各透過波長
帯域（すなわちWDMの各信号CH）の全てで平坦な透過特
性が実現できていることになる。
し、非対称周期フィルタのFSRが等しいか、または整数
分の一であれば、VIPAを用いた分散補償器の各透過波長
帯域（すなわちWDMの各信号CH）の全てで平坦な透過特
性が実現できていることになる。
【００９６】次に、このような所望の非対称な周期特性
を有したフィルタの実現方法を具体的に説明する。
を有したフィルタの実現方法を具体的に説明する。
【００９７】図１２を用いて本発明の実施例を説明す
る。
る。
【００９８】図１２に示されるのは、本発明の非対称周
期フィルタの概略構成図であり、１対の光ファイバ21,2
2と、一方の光ファイバ21から出射される拡散光を集束
させ、他方の光ファイバ22に集束光を結合させるレンズ
23と、エタロン24とから構成されている。
期フィルタの概略構成図であり、１対の光ファイバ21,2
2と、一方の光ファイバ21から出射される拡散光を集束
させ、他方の光ファイバ22に集束光を結合させるレンズ
23と、エタロン24とから構成されている。
【００９９】本実施例では、光ファイバとして、SMFの
端面を熱拡散によりコア径を拡大したコア拡大ファイバ
21,22を用い、モードフィールド半径（＝ビーム半径≒
コア半径）Ｗ3(=Ｗ4)=22μmとしたので、光の波長λ=1.
5μmの時、ビームの広がり角θ3は前記式(6)よりθ3=1.
2度となる。
端面を熱拡散によりコア径を拡大したコア拡大ファイバ
21,22を用い、モードフィールド半径（＝ビーム半径≒
コア半径）Ｗ3(=Ｗ4)=22μmとしたので、光の波長λ=1.
5μmの時、ビームの広がり角θ3は前記式(6)よりθ3=1.
2度となる。
【０１００】また、レンズ3は焦点距離fを有している。
ここで、一般に １/ｄ1＋１/ｄ2＝１/f …式(7) Ｍ＝Ｗ2/Ｗ1＝ｄ2/ｄ1 …式(8) 但し、d1,d2；レンズからの距離、Ｍ；像倍率、Ｗ1,Ｗ
2；ビーム半径 が成り立つ。
ここで、一般に １/ｄ1＋１/ｄ2＝１/f …式(7) Ｍ＝Ｗ2/Ｗ1＝ｄ2/ｄ1 …式(8) 但し、d1,d2；レンズからの距離、Ｍ；像倍率、Ｗ1,Ｗ
2；ビーム半径 が成り立つ。
【０１０１】よって、図１２のように、ｄ1＝ｄ2＝2fの
位置関係になるように１対のファイバ21,22とレンズ23
とを配置すると、Ｍ＝1（等倍）で、Ｗ2＝Ｗ1＝22μmと
なり、ビームサイズが光ファイバのモードフィールド径
に合致することから、出射側の光ファイバ21からの光が
入射側の光ファイバ22に結合することができる。
位置関係になるように１対のファイバ21,22とレンズ23
とを配置すると、Ｍ＝1（等倍）で、Ｗ2＝Ｗ1＝22μmと
なり、ビームサイズが光ファイバのモードフィールド径
に合致することから、出射側の光ファイバ21からの光が
入射側の光ファイバ22に結合することができる。
【０１０２】ここで、図１２のように、エタロン24を一
方の光ファイバ21とレンズ23との間にエタロン24を挿入
（の位置）し、エタロン24に拡散光を入射させると、
図に示すように異なる入射角度の光がエタロン24に入射
したことと等価となり、透過特性に非対称性が生じる。
方の光ファイバ21とレンズ23との間にエタロン24を挿入
（の位置）し、エタロン24に拡散光を入射させると、
図に示すように異なる入射角度の光がエタロン24に入射
したことと等価となり、透過特性に非対称性が生じる。
【０１０３】なお、本実施例ではビームの広がり角θ1
＝θ2＝1.2度であるため、エタロン24をの位置に挿入
し、エタロンに集束光を入射させてもまったく同様の効
果が得られる。
＝θ2＝1.2度であるため、エタロン24をの位置に挿入
し、エタロンに集束光を入射させてもまったく同様の効
果が得られる。
【０１０４】本実施例では、エタロン24のキャビティ材
質を石英（屈折率ｎ＝1.45）、板厚ｔを約2mmとして、F
SRをVIPA板のFSRの正確に1/2である50GHz（波長λ＝150
0nm帯では約0.4nmに相当する）とし、またエタロン24の
両面に誘電体多層膜からなる反射膜（不図示）を形成し
て、反射率を32％としている。
質を石英（屈折率ｎ＝1.45）、板厚ｔを約2mmとして、F
SRをVIPA板のFSRの正確に1/2である50GHz（波長λ＝150
0nm帯では約0.4nmに相当する）とし、またエタロン24の
両面に誘電体多層膜からなる反射膜（不図示）を形成し
て、反射率を32％としている。
【０１０５】なお、FSRは以下のように決まる。
FSR＝ｃ/2ｎｔ …式(9)
但し、FSR；フリースペクトルレンジ、ｃ；光速
本実施例で得られる透過特性は、先に示した図１１の
のようになり、非対称な特性が得られていることが分か
る。
のようになり、非対称な特性が得られていることが分か
る。
【０１０６】図１３に示すように、VIPA型分散補償器31
と本実施例の非対称周期フィルタ32とをサーキュレータ
16を介して接続すると、ミラー６で反射した図１１の
特性を持つ光が、図１１ののように、透過特性が広範
囲に渡って平坦化することができる。
と本実施例の非対称周期フィルタ32とをサーキュレータ
16を介して接続すると、ミラー６で反射した図１１の
特性を持つ光が、図１１ののように、透過特性が広範
囲に渡って平坦化することができる。
【０１０７】よって、このような透過特性が平坦化され
た光デバイス装置を備えた波長多重伝送装置では、少な
くとも光デバイス装置の透過特性による信号の波形劣化
は抑制される。
た光デバイス装置を備えた波長多重伝送装置では、少な
くとも光デバイス装置の透過特性による信号の波形劣化
は抑制される。
【０１０８】図１３の構成ではエタロン２３は集束光側
に設けてあるが、平坦化できる条件が揃えば拡散光側
（サーキュレータ１６側）に設けても良い。
に設けてあるが、平坦化できる条件が揃えば拡散光側
（サーキュレータ１６側）に設けても良い。
【０１０９】尚、図１３に於いて図８と同一番号は同一
番号を用いており、その機能は同じであるため、その説
明は省略する。
番号を用いており、その機能は同じであるため、その説
明は省略する。
【０１１０】さらに、本発明の非対称周期フィルタ32を
VIPA素子やVIPA型分散補償器の入力側に設けても良い。
VIPA素子やVIPA型分散補償器の入力側に設けても良い。
【０１１１】最も効果的な構成として、VIPA素子やVIPA
型分散補償器は入力光側にレンズを有していることか
ら、図１４のようにVIPA型分散補償器内部の入力光側レ
ンズ１３と光サーキュレータ１６との間、又はＶＩＰＡ
板１１とレンズ１４の間にエタロン24を挿入すると部品
点数も少なくて効果的である。
型分散補償器は入力光側にレンズを有していることか
ら、図１４のようにVIPA型分散補償器内部の入力光側レ
ンズ１３と光サーキュレータ１６との間、又はＶＩＰＡ
板１１とレンズ１４の間にエタロン24を挿入すると部品
点数も少なくて効果的である。
【０１１２】図１３のように、VIPA型分散補償を行う光
装置の出力光側と、図１４のようにVIPA素子やVIPA型分
散補償器の入力光側に設ける両方の構成を組み合わせて
用いることもできる。
装置の出力光側と、図１４のようにVIPA素子やVIPA型分
散補償器の入力光側に設ける両方の構成を組み合わせて
用いることもできる。
【０１１３】次に、同様の非対称周期フィルタを構成例
についてについて説明する。
についてについて説明する。
【０１１４】図１５を用いて非対称周期フィルタを構成
例具体的な実施例を説明する。
例具体的な実施例を説明する。
【０１１５】本実施例では、一方の光ファイバとして、
モードフィールド半径Ｗ3=5μmの光ファイバ25を用い、
他方の光ファイバとして、前述の実施例と同様のモード
フィールド半径Ｗ4=22μmのコア拡大ファイバ22を用い
ている。
モードフィールド半径Ｗ3=5μmの光ファイバ25を用い、
他方の光ファイバとして、前述の実施例と同様のモード
フィールド半径Ｗ4=22μmのコア拡大ファイバ22を用い
ている。
【０１１６】エタロン24は前述の実施例と同様である。
【０１１７】ここで、本実施例では、レンズ26と光ファ
イバ25,22の距離、ｄ3,ｄ4を5:22となるように設置した
ので、式(8)から、Ｍ＝ｄ4/ｄ3＝4.4＝Ｗ6/Ｗ5となり、
像倍率Ｍは4.4倍となり、Ｗ3＝5μm、Ｗ4＝22μmでビー
ムサイズが光ファイバのモードフィールド径に合致し、
結合することができる。
イバ25,22の距離、ｄ3,ｄ4を5:22となるように設置した
ので、式(8)から、Ｍ＝ｄ4/ｄ3＝4.4＝Ｗ6/Ｗ5となり、
像倍率Ｍは4.4倍となり、Ｗ3＝5μm、Ｗ4＝22μmでビー
ムサイズが光ファイバのモードフィールド径に合致し、
結合することができる。
【０１１８】ここで、図１５のように、エタロン24をコ
ア拡大ファイバ22とレンズ26との間にエタロンを挿入す
ると、前述した実施例と同様に図１１ののような非対
称性な透過特性が得られる。ここで、ビームの広がり角
θ3とθ4は異なり、θ4=1.2度となる。
ア拡大ファイバ22とレンズ26との間にエタロンを挿入す
ると、前述した実施例と同様に図１１ののような非対
称性な透過特性が得られる。ここで、ビームの広がり角
θ3とθ4は異なり、θ4=1.2度となる。
【０１１９】ｄ３,ｄ４と光ファイバのコア径を調整す
ることで、光ファイバ２５とレンズ２６間にエタロンを
設けることができる。
ることで、光ファイバ２５とレンズ２６間にエタロンを
設けることができる。
【０１２０】次に、同様の非対称周期フィルタを得る他
の実施例について説明する。
の実施例について説明する。
【０１２１】図１６，１７を用いて本発明の実施例を説
明する。図１６、１７に示されるのは、本発明の非対称
周期フィルタの概略構成図であり、１対の光ファイバ4
1,42と、像変換を行う１対のレンズ43,44と、エタロン2
4とから構成されている。
明する。図１６、１７に示されるのは、本発明の非対称
周期フィルタの概略構成図であり、１対の光ファイバ4
1,42と、像変換を行う１対のレンズ43,44と、エタロン2
4とから構成されている。
【０１２２】光ファイバ41,42は、モードフィールド半
径Ｗ3=5μmの光ファイバ25と同様であり、エタロン24は
前述した実施例と同様である。
径Ｗ3=5μmの光ファイバ25と同様であり、エタロン24は
前述した実施例と同様である。
【０１２３】本実施例のレンズ43,44は同一のレンズで
あり、焦点距離f=1.8mmを有している。
あり、焦点距離f=1.8mmを有している。
【０１２４】ここで、一般に
ｄ6＝((πＷ52/λ)2/f−ｄ5(1−ｄ5/f))/((πＷ52/λ)2(1/f)2＋(1−ｄ5/f)2)
…式(10)
Ｗ6＝(Ｗ52/((πＷ52/λ)2(1/f)2＋(1−ｄ5/f)2))1/2 …式(11)
但し、ｄ5,ｄ6；レンズからの距離、Ｗ5,Ｗ6；ビーム半
径が成り立つ。
径が成り立つ。
【０１２５】本実施例では、Ｗ5＝5μm、ｆ＝1.8mm、λ
＝1.5μmであり、ｄ5＝2.204mmとすると、式(10),(11)
よりｄ6＝9.69mm、Ｗ6＝22μmとなる。また、このと
き、式(6)よりビームの広がり角θ5＝1.2度となる。
＝1.5μmであり、ｄ5＝2.204mmとすると、式(10),(11)
よりｄ6＝9.69mm、Ｗ6＝22μmとなる。また、このと
き、式(6)よりビームの広がり角θ5＝1.2度となる。
【０１２６】また、図１６のように、ｄ5＝ｄ8、ｄ6＝
ｄ7の位置関係になるように１対のファイバ41,42とレン
ズ43,44とを配置すると、ビームサイズが光ファイバの
モードフィールド径に合致し、出射側の光ファイバ41か
らの光が入射側の光ファイバ42に結合することができ
る。
ｄ7の位置関係になるように１対のファイバ41,42とレン
ズ43,44とを配置すると、ビームサイズが光ファイバの
モードフィールド径に合致し、出射側の光ファイバ41か
らの光が入射側の光ファイバ42に結合することができ
る。
【０１２７】ここで、図１６のように、エタロン24を一
対のレンズ43,44の間に挿入すると、非対称性な透過特
性が得られる。この時の透過特性は、図１１ののよう
になる。
対のレンズ43,44の間に挿入すると、非対称性な透過特
性が得られる。この時の透過特性は、図１１ののよう
になる。
【０１２８】次に、図１７のように、レンズ43を光ファ
イバ41により近づけ、ｄ9をｄ5より小さくすると、式(1
1)より、Ｗ8を大きくすることができ、結果的に式(6)よ
りθ6をθ5よりも小さくすることができる。
イバ41により近づけ、ｄ9をｄ5より小さくすると、式(1
1)より、Ｗ8を大きくすることができ、結果的に式(6)よ
りθ6をθ5よりも小さくすることができる。
【０１２９】この時、式(10)よりｄ10はｄ6よりも大き
くなるので、当然ｄ11(=ｄ10)を大きくしなければなら
ず、レンズ44はレンズ43から遠ざける必要がある。
くなるので、当然ｄ11(=ｄ10)を大きくしなければなら
ず、レンズ44はレンズ43から遠ざける必要がある。
【０１３０】また、ｄ12(=ｄ9)は小さくする必要があ
り、レンズ44に対して、光ファイバ42を近づける必要が
ある。
り、レンズ44に対して、光ファイバ42を近づける必要が
ある。
【０１３１】このように、光ファイバとレンズの距離、
およびレンズ間の距離を変えることにより、エタロンに
透過させる光束の角度分布を変え、所望の非対称性に調
整することができる。
およびレンズ間の距離を変えることにより、エタロンに
透過させる光束の角度分布を変え、所望の非対称性に調
整することができる。
【０１３２】図１５−図１７の構成はそれぞれ図１３の
出力側に設けた非対称周期フィルタや,図１４のように
入力側に設けた非対称周期フィルタや図１３及び図１４
を組み合わせ入力側と出力側の両方に設けた非対称周期
フィルタにそれぞれ用いることができる。
出力側に設けた非対称周期フィルタや,図１４のように
入力側に設けた非対称周期フィルタや図１３及び図１４
を組み合わせ入力側と出力側の両方に設けた非対称周期
フィルタにそれぞれ用いることができる。
【０１３３】以上説明したように、本発明の前記実施例
によれば、波長によらず略一定の波長分散を生じさせ、
実際に光ファイバに蓄積された波長分散を多チャンネル
の多波長領域において同時に分散補償する装置を提供す
ることができ、さらに、透過率の波長特性を所望のもの
にすることができる。
によれば、波長によらず略一定の波長分散を生じさせ、
実際に光ファイバに蓄積された波長分散を多チャンネル
の多波長領域において同時に分散補償する装置を提供す
ることができ、さらに、透過率の波長特性を所望のもの
にすることができる。
【０１３４】本発明のいくつかの好適実施例を上記に示
し記述したが、当業者は、本発明の原理に基づいて、請
求項に定義された範囲およびその等価物の範囲内で、変
更を加えることができるのは明らかである。 （付記1）光を受け取り、光を出力する複数の透過域を
持ち、その透過域を通じて連続する波長範囲内の各波長
を有する入力光を受け取り、入力光の多重反射を行っ
て、入力光の自己干渉を行わせることにより、前記連続
する波長範囲内の各波長を有する光を、波長毎に異なる
出力角度で分散させ、前記連続する波長範囲内の他の波
長を有する入力光に対して形成された出力光とは空間的
に区別することのできる出力光を形成するバーチャリ・
イメージド・フェイズド・アレイ（ＶＩＰＡ）と、ＶＩ
ＰＡによって形成された、前記波長毎に異なる出力角度
を有する出力光を、波長毎に異なる位置に集束させるレ
ンズと、集束した光を前記レンズに反射して戻し、前記
レンズは、反射された出力光をＶＩＰＡに戻し、それに
よって反射された出力光がＶＩＰＡ内で多重反射を受け
て、ＶＩＰＡから透過域を通じて出力されるようにする
と共に、ＶＩＰＡによる角分散方向に対して、ＶＩＰＡ
からの出力光に波長によらず略一定の波長分散を与える
ような形状を有しているミラーとからなる装置に、エタ
ロンに、角度分布を有する拡散光または集束光を透過さ
せることにより、所望の非対称な周期特性を有したフィ
ルタを接続することにより、所望の透過波長特性を得た
ことを特徴とする装置。 （付記2） 前記非対称周期フィルタにおいて、非対称
周期フィルタの周期が、前記VIPAを有する装置の周期と
等しいか、または該周期の整数分の一になっていること
を特徴とする請求項１に記載の装置。 （付記3） 前記非対称周期フィルタにおいて、エタロ
ンに透過させる光束の角度分布を変えることにより、所
望の非対称性に調整したことを特徴とする請求項１に記
載の装置。 （付記4） 前記非対称周期フィルタにおいて、１対の
光ファイバと、一方の光ファイバから出射される拡散光
を集束させ、他方の光ファイバに集束光を結合させるレ
ンズと、エタロンとを有し、一方の光ファイバとレンズ
との間にエタロンを挿入して、エタロンに拡散光または
集束光を透過させることを特徴とする請求項１に記載の
装置。 （付記5） 特許請求の範囲第４項において、１対また
は一方の光ファイバが、コア拡大ファイバであることを
特徴とする装置。 （付記6） 前記非対称周期フィルタにおいて、１対の
光ファイバと、像変換を行う１対のレンズと、エタロン
とを有し、一対のレンズ間にエタロンを挿入して、エタ
ロンに拡散光または集束光を透過させることを特徴とす
る請求項１に記載の装置。 （付記7） 特許請求の範囲第５項において、光ファイ
バとレンズの距離、およびレンズ間の距離を変えること
により、エタロンに透過させる光束の角度分布を変え、
所望の非対称性な特性に調整することを特徴とする請求
項１に記載の装置。 （付記8） 請求項１〜７に記載の装置を搭載し、波長
分散が補償され、且つ平坦な透過波長特性が与えられる
ことにより、信号波形劣化が低減されたことを特徴とす
る光伝送装置。 （付記９）透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反
射膜を設け集束光を入射する光素子と、該光素子の入力
光側に非対称周期特性を有する非対称周期フィルタを設
けたことを特徴とする光装置。 （付記１０）透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に
反射膜を設け集束光を入射する光素子と、該光素子で分
光された光を該光素子に反射するミラーと、該ミラーか
ら反射された光を非対称な周期特性で透過する非対称周
期フィルタを設けたことを特徴とする光装置。 （付記１１） 前記非対称周期フィルタは非対称周期フ
ィルタの周期が前記光素子の有す周期と等しいか、また
は該周期の整数分の一になっていることを特徴とする付
記９及び付記１０記載の光装置。 （付記１２） 該非対称周期フィルタはエタロンであっ
て、該エタロンに拡散光または集束光を透過させること
により所望の透過波長特性を得たことを特徴とする付記
９及び付記１０記載の光装置。 （付記１３） 前記非対称周期フィルタは１対の光ファ
イバと、一方の該光ファイバから出射される拡散光を集
束させ他方の光ファイバに集束光として結合させる少な
くとも一つのレンズと、エタロンとを有し、一方の該光
ファイバとレンズとの間にエタロンを挿入して、該エタ
ロンに拡散光または集束光を透過させることを特徴とす
る付記９及び付記１０記載の光装置。
し記述したが、当業者は、本発明の原理に基づいて、請
求項に定義された範囲およびその等価物の範囲内で、変
更を加えることができるのは明らかである。 （付記1）光を受け取り、光を出力する複数の透過域を
持ち、その透過域を通じて連続する波長範囲内の各波長
を有する入力光を受け取り、入力光の多重反射を行っ
て、入力光の自己干渉を行わせることにより、前記連続
する波長範囲内の各波長を有する光を、波長毎に異なる
出力角度で分散させ、前記連続する波長範囲内の他の波
長を有する入力光に対して形成された出力光とは空間的
に区別することのできる出力光を形成するバーチャリ・
イメージド・フェイズド・アレイ（ＶＩＰＡ）と、ＶＩ
ＰＡによって形成された、前記波長毎に異なる出力角度
を有する出力光を、波長毎に異なる位置に集束させるレ
ンズと、集束した光を前記レンズに反射して戻し、前記
レンズは、反射された出力光をＶＩＰＡに戻し、それに
よって反射された出力光がＶＩＰＡ内で多重反射を受け
て、ＶＩＰＡから透過域を通じて出力されるようにする
と共に、ＶＩＰＡによる角分散方向に対して、ＶＩＰＡ
からの出力光に波長によらず略一定の波長分散を与える
ような形状を有しているミラーとからなる装置に、エタ
ロンに、角度分布を有する拡散光または集束光を透過さ
せることにより、所望の非対称な周期特性を有したフィ
ルタを接続することにより、所望の透過波長特性を得た
ことを特徴とする装置。 （付記2） 前記非対称周期フィルタにおいて、非対称
周期フィルタの周期が、前記VIPAを有する装置の周期と
等しいか、または該周期の整数分の一になっていること
を特徴とする請求項１に記載の装置。 （付記3） 前記非対称周期フィルタにおいて、エタロ
ンに透過させる光束の角度分布を変えることにより、所
望の非対称性に調整したことを特徴とする請求項１に記
載の装置。 （付記4） 前記非対称周期フィルタにおいて、１対の
光ファイバと、一方の光ファイバから出射される拡散光
を集束させ、他方の光ファイバに集束光を結合させるレ
ンズと、エタロンとを有し、一方の光ファイバとレンズ
との間にエタロンを挿入して、エタロンに拡散光または
集束光を透過させることを特徴とする請求項１に記載の
装置。 （付記5） 特許請求の範囲第４項において、１対また
は一方の光ファイバが、コア拡大ファイバであることを
特徴とする装置。 （付記6） 前記非対称周期フィルタにおいて、１対の
光ファイバと、像変換を行う１対のレンズと、エタロン
とを有し、一対のレンズ間にエタロンを挿入して、エタ
ロンに拡散光または集束光を透過させることを特徴とす
る請求項１に記載の装置。 （付記7） 特許請求の範囲第５項において、光ファイ
バとレンズの距離、およびレンズ間の距離を変えること
により、エタロンに透過させる光束の角度分布を変え、
所望の非対称性な特性に調整することを特徴とする請求
項１に記載の装置。 （付記8） 請求項１〜７に記載の装置を搭載し、波長
分散が補償され、且つ平坦な透過波長特性が与えられる
ことにより、信号波形劣化が低減されたことを特徴とす
る光伝送装置。 （付記９）透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反
射膜を設け集束光を入射する光素子と、該光素子の入力
光側に非対称周期特性を有する非対称周期フィルタを設
けたことを特徴とする光装置。 （付記１０）透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に
反射膜を設け集束光を入射する光素子と、該光素子で分
光された光を該光素子に反射するミラーと、該ミラーか
ら反射された光を非対称な周期特性で透過する非対称周
期フィルタを設けたことを特徴とする光装置。 （付記１１） 前記非対称周期フィルタは非対称周期フ
ィルタの周期が前記光素子の有す周期と等しいか、また
は該周期の整数分の一になっていることを特徴とする付
記９及び付記１０記載の光装置。 （付記１２） 該非対称周期フィルタはエタロンであっ
て、該エタロンに拡散光または集束光を透過させること
により所望の透過波長特性を得たことを特徴とする付記
９及び付記１０記載の光装置。 （付記１３） 前記非対称周期フィルタは１対の光ファ
イバと、一方の該光ファイバから出射される拡散光を集
束させ他方の光ファイバに集束光として結合させる少な
くとも一つのレンズと、エタロンとを有し、一方の該光
ファイバとレンズとの間にエタロンを挿入して、該エタ
ロンに拡散光または集束光を透過させることを特徴とす
る付記９及び付記１０記載の光装置。
【０１３５】
【発明の効果】ＶＩＰＡを含む装置に、角度分布を有す
る拡散光または集束光を透過させることによって所望の
非対称な周期特性を有したエタロンフィルタを接続する
ことによってＶＩＰＡを含む光装置の透過特性を平坦化
することができる。
る拡散光または集束光を透過させることによって所望の
非対称な周期特性を有したエタロンフィルタを接続する
ことによってＶＩＰＡを含む光装置の透過特性を平坦化
することができる。
【図１】 バーチャリ・イメージド・フェイズド・アレ
イを示す図
イを示す図
【図２】 バーチャリ・イメージド・フェイズド・アレ
イの透過特性を示す図
イの透過特性を示す図
【図３】 エタロンを用いたファブリペロー干渉を用い
た光フィルタの透過特性を示す図
た光フィルタの透過特性を示す図
【図４】 0次のガウシアンビームの最大広がり角θ=5.
5度の拡散光をエタロンに入射した例を示す図
5度の拡散光をエタロンに入射した例を示す図
【図５】ビームの広がり角θ1.4度の拡散光をエタロン
に入射した例を示す図
に入射した例を示す図
【図６】ビームの広がり角θによる透過特性の非対称性
変化を示す図
変化を示す図
【図７】ビームの広がり角θと透過特性の非対称性の度
合いを表す非対称度との関係を示す図
合いを表す非対称度との関係を示す図
【図８】VIPAを用いた分散補償器の構成を示す図
【図９】VIPAの分光原理を示す図
【図１0】分散補償の原理を示す図
【図１1】非対称周期フィルターによるデバイスの透過
特性平坦化の例を示す図
特性平坦化の例を示す図
【図１2】非対称周期フィルタの概略構成図
【図１3】ＶＩＰＡ型分散補償器に図１２の非対称周期
フィルタを組合わせた構成図
フィルタを組合わせた構成図
【図１4】ＶＩＰＡ型分散補償器に図１２の非対称周期
フィルタを組合わせた構成図
フィルタを組合わせた構成図
【図１5】非対称周期フィルタの概略構成図
【図１6】非対称周期フィルタの概略構成図
【図１7】非対称周期フィルタの概略構成図
1，11 VIPA板
2 返光装置
4 出力光
6,12 ミラー
13 コリメートレンズ
14 ラインフォーカスレンズ
15 フォーカスレンズ
21,22 コア拡大ファイバ
25,41,42 光ファイバ
5,23,26,43,44 レンズ
24 エタロン
16 サーキュレータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 泉 裕友
北海道札幌市北区北七条西四丁目３番地１
富士通東日本ディジタル・テクノロジ株
式会社内
(72)発明者 川幡 雄一
神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番
１号 富士通株式会社内
Ｆターム(参考） 2H048 GA13 GA23 GA24 GA51 GA62
Claims (5)
- 【請求項１】透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に
反射膜を設け集束光を入射する光素子と、 該光素子の入力光側に非対称周期特性を有する非対称周
期フィルタを設けたことを特徴とする光装置。 - 【請求項２】透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に
反射膜を設け集束光を入射する光素子と、 該光素子で分光された光を該光素子に反射するミラー
と、該ミラーから反射された光を非対称な周期特性で透
過する非対称周期フィルタを設けたことを特徴とする光
装置。 - 【請求項３】 前記非対称周期フィルタは非対称周期フ
ィルタの周期が前記光素子の有す周期と等しいか、また
は該周期の整数分の一になっていることを特徴とする請
求項１及び２に記載の光装置。 - 【請求項４】 該非対称周期フィルタはエタロンであっ
て、該エタロンに拡散光または集束光を透過させること
により所望の透過波長特性を得たことを特徴とする請求
項１及び２に記載の光装置。 - 【請求項５】 前記非対称周期フィルタは１対の光ファ
イバと、一方の該光ファイバから出射される拡散光を集
束させ他方の光ファイバに集束光として結合させる少な
くとも一つのレンズと、エタロンとを有し、一方の該光
ファイバとレンズとの間にエタロンを挿入して、該エタ
ロンに拡散光または集束光を透過させることを特徴とす
る請求項１及び２に記載の装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002002682A JP3994737B2 (ja) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | 光装置 |
| US10/164,438 US6900940B2 (en) | 2002-01-09 | 2002-06-10 | Optical apparatus and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002002682A JP3994737B2 (ja) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | 光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003202515A true JP2003202515A (ja) | 2003-07-18 |
| JP3994737B2 JP3994737B2 (ja) | 2007-10-24 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002002682A Expired - Fee Related JP3994737B2 (ja) | 2002-01-09 | 2002-01-09 | 光装置 |
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| JP (1) | JP3994737B2 (ja) |
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| JP2005292174A (ja) * | 2004-03-31 | 2005-10-20 | Fujitsu Ltd | 可変波長分散補償器 |
| JP2005533282A (ja) * | 2002-07-16 | 2005-11-04 | クロマティック・マイクロ・オプティクス・インク | 光ファイバにおける色分散の補償 |
| US7538924B2 (en) | 2004-12-15 | 2009-05-26 | Ricoh Company, Ltd. | Optical scanner and image forming apparatus including a light shielding device disposed between light beams that fall on the deflecting unit and light beams that are deflected from the deflecting unit |
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| JP2004272116A (ja) * | 2003-03-11 | 2004-09-30 | Fujitsu Ltd | 波長分散補償器及び光伝送装置 |
| WO2004099854A1 (ja) * | 2003-05-12 | 2004-11-18 | Fujitsu Limited | 分波機能を備えた光学装置 |
| JP2005077964A (ja) * | 2003-09-03 | 2005-03-24 | Fujitsu Ltd | 分光装置 |
| JP5142803B2 (ja) * | 2008-04-24 | 2013-02-13 | 株式会社日立製作所 | 半導体レーザ装置 |
| EP2606325A4 (en) * | 2010-08-20 | 2017-12-13 | Wetland Optics, LLC | Extreme light pulse-front tilt and its application to single shot measurement of picosecond to nanosecond laser pulses |
| US8917997B2 (en) * | 2012-10-05 | 2014-12-23 | Applied Micro Circuits Corporation | Collimated beam channel with four lens optical surfaces |
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|---|---|---|---|---|
| EP0225112B1 (en) * | 1985-11-27 | 1992-08-12 | AT&T Corp. | Optical logic element |
| US5076672A (en) * | 1988-09-20 | 1991-12-31 | Nippon Telegraph & Telephone Corporation | All-optical switch apparatus using a nonlinear etalon |
| JPH06237242A (ja) * | 1993-02-09 | 1994-08-23 | Fujitsu Ltd | 光フィルタとその透過波長制御方法及びこれを用いた 光受信器 |
| JPH0749469A (ja) | 1993-03-27 | 1995-02-21 | Naohiro Tanno | 光学解像装置 |
| US6028706A (en) | 1995-07-26 | 2000-02-22 | Fujitsu Limited | Virtually imaged phased array (VIPA) having a varying reflectivity surface to improve beam profile |
| US6144494A (en) | 1995-07-26 | 2000-11-07 | Fujitsu Limited | Virtually imaged phased array (VIPA) having spacer element and optical length adjusting element |
| US5969865A (en) | 1995-07-26 | 1999-10-19 | Fujitsu Limited | Optical apparatus which uses a virtually imaged phased array to produce chromatic dispersion |
| JP3464081B2 (ja) | 1995-07-26 | 2003-11-05 | 富士通株式会社 | 波長分波器 |
| US5930045A (en) | 1995-07-26 | 1999-07-27 | Fujitsu, Ltd. | Optical apparatus which uses a virtually imaged phased array to produce chromatic dispersion |
| US6185040B1 (en) | 1995-07-26 | 2001-02-06 | Fujitsu Limited | Virtually imaged phased array (VIPA) having spacer element and optical length adjusting element |
| US6169630B1 (en) | 1995-07-26 | 2001-01-02 | Fujitsu Limited | Virtually imaged phased array (VIPA) having lenses arranged to provide a wide beam width |
| US5973838A (en) | 1995-07-26 | 1999-10-26 | Fujitsu Limited | Apparatus which includes a virtually imaged phased array (VIPA) in combination with a wavelength splitter to demultiplex wavelength division multiplexed (WDM) light |
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-
2002
- 2002-01-09 JP JP2002002682A patent/JP3994737B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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| US20030128431A1 (en) | 2003-07-10 |
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