JP2003270594A - 可変分散等化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 グレーティングに付与する温度勾配を低く抑
えながら、大きな分散可変幅が得られる可変分散等化装
置を提供する。 【解決手段】 この可変分散等化装置は、グレーティン
グの長手方向に沿ってブラッグ波長を変化させたチャー
プグレーティング２を有する光導波路と、前記チャープ
グレーティングの前記ブラッグ波長を変化させて波長分
散を制御する波長分散制御装置とを備え、前記チャープ
グレーティングの長さは、６０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下
の範囲内であると共に、前記チャープグレーティングの
両端部での中央部に対する屈折率変調の比は５％以下で
ある。好ましくは、前記チャープグレーティングは、屈
折率変調の包絡線が所定のｓｉｎｃ型関数又は所定のス
ーパーガウス型関数の形状を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超高速光通信シス
テムにおける分散補償技術に関し、特にチャープグレー
ティングを用いた可変分散等化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ファイバケーブルを伝送路に用いた光
通信システムでは、光ファイバの波長分散（単に分散と
もいい、以下、「分散」と称す）により光パルスが歪む
ため、信号の劣化を生じる。これは波長の異なる光パル
スの波束の群速度が異なるためで、光パルスの波束があ
る一定距離を伝搬するのに要する時間、すなわち群遅延
時間（単位：ｐｓ）が異なるためである。この群遅延時
間の波長に対する割合が分散（単位：ｐｓ／ｎｍ）であ
る。通常の光ファイバに用いられるシングルモードファ
イバ（ＳＭＦ）では、波長１５５０ｎｍ近辺で伝送路１
ｋｍあたりで生じる分散は、約１６ｐｓ／（ｎｍ・ｋ
ｍ）の値を有する。これは波長が１ｎｍ異なる光パルス
が１ｋｍのシングルモードファイバを伝搬するのに要す
る群遅延時間の差が１６ｐｓという意味で、例えば波長
が１ｎｍ異なる光パルスが１００ｋｍの光ファイバを伝
搬した場合の群遅延時間は１００倍の１６００ｐｓとな
る。

【０００３】一方、変調された光パルスは、変調方式や
ビットレートにより決まる幾つかの線スペクトルの広が
りを持ち、その包絡線はガウス分布型となる。例えばＲ
Ｚ（ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ）変調方式では、そ
れぞれの線スペクトルの間隔は、ビットレート（伝送速
度）が１０Ｇｂｉｔ／ｓの場合には０．０８ｎｍである
が、ビットレート４０Ｇｂｉｔ／ｓの場合には０．３２
ｎｍとなる。すなわち線スペクトルの広がりはビットレ
ートに比例して増大する。またＮＲＺ（ｎｏｎｒｅｔｕ
ｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ）変調方式では、ＲＺ変調方式の
半分の線スペクトル広がりとなる。このようにビットレ
ートが高くなるに従い、光パルスの成分である線スペク
トルの間隔が広がるため、光ファイバ伝送路を伝搬した
ときの群遅延時間の差が大きくなり光パルスの歪みが増
大する。光パルスが受ける光ファイバ伝送路の分散の影
響はビットレートの二乗に比例して大きくなる。このた
めに光ファイバ伝送路の分散を打ち消す分散を有するデ
バイスを伝送路に挿入し、全体として分散を零に近づけ
る技術が分散補償技術であり、特に４０Ｇｂｉｔ／ｓ以
上のビットレートでは伝送路の分散を精密に零に近づけ
る必要がある。

【０００４】このような分散を補償するデバイスとし
て、チャープグレーティングを用いた可変分散等化器が
ある。図１６は、例えば、特開２０００−１３７１９７
号公報あるいは特開２０００−２４４３９４号公報に示
された従来の可変分散等化器の構成を示す断面図であ
る。この可変分散等化器６０は、図１７に示すように、
光ファイバ５０に所定の長さのグレーティング５１が形
成されている。また、光ファイバ５０のグレーティング
５１を形成した周囲にグレーティング５１の長手方向に
所定の割合で膜厚を変化させた抵抗膜からなるヒータ５
３が形成されている。さらに、ヒータ５３の両端には一
対の電極５４，５５が設けられている。このグレーティ
ング５１は、紫外レーザー光を位相マスクを通して光フ
ァイバに照射して、位相マスクによる紫外レーザー光の
干渉縞により屈折率変調が形成されている。このグレー
ティング５１としては、グレーティングピッチが長手方
向に一定なユニフォームグレーティング、またはグレー
ティングピッチが長手方向に一次関数的に変化するチャ
ープグレーティングが用いられる。グレーティング５１
の周囲に形成されたヒータ５３は、その両端に設けられ
た電極５４，５５に電力を印加すると、グレーティング
５１の長手方向に一次関数的な発熱を生じるように抵抗
膜の厚さが調整されて形成されている。そこで、ヒータ
５３の両端に設けた電極５４，５５に電力を印加するこ
とにより、グレーティング５１に温度が一次関数的に変
化する温度勾配を印加することができる。その結果、グ
レーティング５１の等価屈折率が印加温度に比例して変
化する。等価屈折率は実効屈折率とも呼ばれ、光ファイ
バを伝搬する光が受ける等価的な屈折率で、コアとクラ
ッドの屈折率と光の伝搬経路との相互作用からなる屈折
率である。なお、厳密に言えば温度変化によってグレー
ティング５１のグレーティングピッチも変化するが、等
価屈折率の変化に比べ影響が小さい。グレーティング５
１で反射する光の波長（ブラッグ波長）は、グレーティ
ングピッチΛと等価屈折率Ｎ_ｅｆｆの積の２倍となるた
め、ヒータ５３による温度勾配に比例してブラッグ波長
の変化率、すなわちチャープ率を変化させることがで
き、ヒータ５３に印加する電力によってグレーティング
５１の波長分散を可変することができる。

【０００５】このような可変分散等化器について、以下
のような先行技術文献がある。従来の可変分散等化器に
ついて、Ｂ．Ｊ．Ｅｇｇｌｅｔｏｎ等によって、Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌ
ｏｇｙ，Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．１０，１４１８頁〜１４
３２頁（２０００年１０月発行）、あるいはＩＥＥＥＰ
ｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ，Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．７，８５４頁〜８５６頁
（１９９９年７月発行）にさらに詳細に示されている。
グレーティング１１に、グレーティング長７５ｍｍでグ
レーティングピッチが一定のユニフォームグレーティン
グを標準的なアポダイゼーションで形成し、ヒータ１３
に印加する電圧を７〜１３Ｖまで変化させることで、グ
レーティング１１の分散を−２２００〜−５００ｐｓ／
ｎｍまで変化させている。しかし、４０Ｇｂｉｔ／ｓの
システムでは少なくとも０．８ｎｍ以上の帯域が必要で
あるため、ユニフォームグレーティングよりもむしろチ
ャープグレーティングを用いた方が適していると述べら
れている。彼等はグレーティングピッチが１ｃｍあたり
０．１７５ｎｍの割合で変化するチャープグレーティン
グを用いて、分散可変幅が２２０ｐｓ／ｎｍの可変分散
等化器を実現しており、分散可変幅２００ｐｓ／ｎｍ以
上を得るために、室温で２５℃〜１７５℃の温度勾配を
印加したと述べられている。

【０００６】一方、本発明者等によって別の従来の可変
分散等化器（第２の従来例）が、ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏ
ｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖ
ｏｌ．１３，Ｎｏ．８，８２７頁〜８２９頁（２００１
年８月発行）に示されている。これはチャープグレーテ
ィングを３２個の薄膜ヒータ上に設置し、３２個の薄膜
ヒータの温度をそれぞれ独立に制御することにより、チ
ャープグレーティングに直線的な温度勾配を印加して、
チャープグレーティングの分散を可変するものである。
ここでは、グレーティング長４０ｍｍで、６次のスーパ
ーガウス型のアポダイゼーションで形成したチャープグ
レーティングを使用している。ここで本発明者等は、一
次関数的に変化する０〜６０℃の温度勾配を設け、分散
可変幅が１００ｐｓ／ｎｍ以上の可変分散等化器を実現
し、４０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号伝送を行っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のようにチャープ
グレーティングに一次関数的に変化する温度勾配を印加
し、その温度勾配を制御することにより分散を可変する
可変分散等化器は、簡単に分散を可変制御できるデバイ
スとして有用である。しかし、上記第１の従来の可変分
散等化器では、２００ｐｓ／ｎｍ以上の分散可変幅を得
るためには、室温に加えて１７５℃（室温２５℃のと
き、２００℃）もの温度を印加する必要がある。このよ
うな高温を印加することは、グレーティングを構成する
光ファイバの信頼性を悪化させ、さらにグレーティング
周辺部を高温に耐えるような構成にしなければらないと
いう問題点があった。一方、上記第２の従来の可変分散
等化器では６０℃という低い温度で１００ｐｓ／ｎｍの
分散可変幅を実現しているが、分散可変幅をさらに大き
くするためにはさらに温度勾配を大きくする必要があ
る。しかも、分散可変幅は温度勾配に比例して大きくな
るものではないため、４０Ｇｂｉｔ／ｓのビットレート
で必要とされる２００ｐｓ／ｎｍ以上の分散可変幅を得
るにはかなり高い温度が必要になるといった問題点があ
った。

【０００８】そこで、本発明の目的は、グレーティング
に付与する温度勾配を低く抑えながら、大きな分散可変
幅が得られる可変分散等化装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る可変分散等
化装置は、グレーティングの長手方向に沿ってブラッグ
波長を変化させたチャープグレーティングを有する光導
波路と、前記チャープグレーティングの前記ブラッグ波
長を変化させて波長分散を制御する波長分散制御装置と
を備え、前記チャープグレーティングの長さは、６０ｍ
ｍ以上、８０ｍｍ以下の範囲内であると共に、前記チャ
ープグレーティングの両端部での中央部に対する屈折率
変調の比は５％以下であることを特徴とする。

【００１０】また、本発明に係る可変分散等化装置は、
前記可変分散等化装置であって、前記チャープグレーテ
ィングは、屈折率変調の包絡線Ｎ（Ｘ）が、次式（１） Ｎ（Ｘ）＝ｓｉｎｃ^ａ（Ｘ^ｎ） （１） ［ただし、Ｘ＝（ｘ−（Ｌ／２））／（Ｌ／２）、（こ
こで、Ｌは前記チャープグレーティングの長さ、ｘは前
記チャープグレーティングの一方の端部を原点Ｏ（ｘ＝
０）としたときの前記チャープグレーティングに沿って
原点Ｏからの距離ｘである）、ｓｉｎｃ（Ｘ）＝ｓｉｎ
（Ｘ）／Ｘ、 ａ≧１７．３、ｎは任意定数である］を
満足することを特徴とする。

【００１１】さらに、本発明に係る可変分散等化装置
は、前記可変分散等化装置であって、前記チャープグレ
ーティングは、屈折率変調の包絡線Ｎ（Ｘ）が、次式
（２） Ｎ（Ｘ）＝ｅｘｐ（−（Ｘ／ｂ）^２ｎ） （２） ［ただし、Ｘ＝（ｘ−（Ｌ／２））／（Ｌ／２）（ここ
で、Ｌは前記チャープグレーティングの長さ、ｘは前記
チャープグレーティングの一方の端部を原点Ｏ（ｘ＝
０）としたときの前記チャープグレーティングに沿って
原点Ｏからの距離ｘである）、ｂ≦（１．７
３）^１／ｎ、ｎは任意定数である］を満足することを特
徴とする。

【００１２】またさらに、本発明に係る可変分散等化装
置は、前記可変分散等化装置であって、前記チャープグ
レーティングは、屈折率変調の包絡線Ｎ（Ｘ）の次数ｎ
が、４〜３０の範囲内の実数であることを特徴とする。

【００１３】また、本発明に係る可変分散等化装置は、
前記可変分散等化装置であって、前記波長分散制御装置
は、チャープグレーティングの長手方向に対する温度分
布を制御する温度分布制御装置であることを特徴とす
る。

【００１４】さらに、本発明に係る可変分散等化装置
は、前記可変分散等化装置であって、前記温度分布制御
装置は、チャープグレーティングの長手方向に沿って正
又は負の温度勾配を付与可能なことを特徴とする。

【００１５】またさらに、本発明に係る可変分散等化装
置は、前記可変分散等化装置であって、前記チャープグ
レーティングは、グレーティングの両端でのそれぞれの
グレーティングピッチが０．４ｎｍ〜０．７ｎｍの範囲
内の差を有することを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る可変分
散等化装置について、添付図面を用いて説明する。な
お、実質的に同一の部材には同一の符号を付している。

【００１７】実施の形態１．本発明の実施の形態１に係
る可変分散等化装置について、図１を用いて説明する。
なお、図１の（ａ）は、この可変分散等化装置の構成を
示すブロック図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線
に沿った断面図である。この可変分散等化装置は、チャ
ープグレーティング２を有するチャープファイバグレー
ティング２ａと、該チャープグレーティング２に配置さ
れた波長分散制御装置とを備える。この波長分散制御装
置は、チャープグレーティング２の近傍に設けられたヒ
ータ３、電極５、ヒータ制御装置６及びインタフェース
７からなる。このチャープグレーティング２は、屈折率
変調によりグレーティングの長手方向に沿ってブラッグ
波長を変化させている。具体的には、グレーティングピ
ッチを長手方向に一次関数的に変化させてブラッグ波長
を一次関数的に変化させている。なお、ブラッグ波長を
変化させる方法はこれに限られない。また、波長分散制
御装置によってブラッグ波長を変化させて波長分散を制
御する。さらに、チャープグレーティングの長さを６０
ｍｍ以上、８０ｍｍ以下の範囲内とすると共に、チャー
プグレーティング２の両端部での中央部に対する屈折率
変調の比を５％以下としている。これによって群遅延特
性でのリップルの発生を抑制し、伝送品質を維持するこ
とができる。

【００１８】なお、この可変分散等化装置は、ハードウ
エア構成として２つの部分からなると考えることができ
る。この場合には、この可変分散等化装置は、図１の
（ａ）に示すように、チャープファイバグレーティング
２ａとヒータ３と電極５とを備える可変分散等化器１
と、ヒータ制御装置６及びインタフェース７からなる制
御部とからなる。

【００１９】さらに、この可変分散等化装置のチャープ
グレーティングにおける屈折率変調の包絡線、即ち、ア
ポダイズの形状について種々検討を行なったところ、ｓ
ｉｎｃ関数型とスーパーガウス関数型の２つが好ましい
ことを見出した。このアポダイズに関する条件としては
次の２つである。 （１）まず、チャープグレーティングの群遅延特性はア
ポダイズの影響を受けるため、アポダイズの中央付近で
は屈折率変調の大きさが均一な方がよい。 （２）また、チャープグレーティングの両端では屈折率
変調の大きさが滑らかにゼロになる必要がある。例え
ば、チャープグレーティングの両端で屈折率変調の大き
さが急激にゼロになったり、ゼロまで小さくならなかっ
た場合には、群遅延特性にリップル（群遅延リップル）
を生じ伝送品質を劣化させてしまう。そこで、Ｃｏｓ関
数型，Ｔａｎｈ関数型など種々のアポダイズを検討した
結果、以下の式（３）で表されるＳｉｎｃ関数型と、式
（４）で表わされるスーパーガウス関数型が、群遅延リ
ップルの発生を抑え、グレーティング中央付近で屈折率
変調の大きさを均一にすることが出来ることを見出し
た。

【００２０】（ａ）Ｓｉｎｃ関数型［Ｎ（Ｘ）：屈折率
変調の包絡線］ Ｎ（Ｘ）＝ｓｉｎｃ^ａ（Ｘ^ｎ） （３） ただし、 Ｘ＝（ｘ−（Ｌ／２））／（Ｌ／２）、 ｓｉｎｃ（Ｘ）＝ｓｉｎ（Ｘ）／Ｘ、 ａ≧１７．３、 ｎは任意定数である。ここで、Ｌは前記チャープグレー
ティングの長さ、ｘは前記チャープグレーティングの一
方の端部を原点Ｏ（ｘ＝０）としたときの前記チャープ
グレーティングに沿って原点Ｏからの距離ｘである。

【００２１】（ｂ）スーパーガウス関数型［Ｎ（Ｘ）：
屈折率変調の分布］ Ｎ（Ｘ）＝ｅｘｐ（−（Ｘ／ｂ）２ｎ） （４） ただし、 Ｘ＝（ｘ−（Ｌ／２））／（Ｌ／２）、 ｂ≦（１．７３）^１／ｎ、 ｎは任意定数である。ここで、Ｌは前記チャープグレー
ティングの長さ、ｘは前記チャープグレーティングの一
方の端部を原点Ｏ（ｘ＝０）としたときの前記チャープ
グレーティングに沿って原点Ｏからの距離ｘである。

【００２２】また、上記式（３）、（４）で定数ａおよ
び定数ｂの値は、グレーティングの両端（ｘ＝０、Ｌ）
で中央部（ｘ＝Ｌ／２）に対する屈折率変調の大きさの
比が５％以下になる値である。この定数ａの値の範囲に
ついて、図４から図７を用いて説明する。図４は、式
（３）のｓｉｎｃ関数型の屈折率変調の包絡線Ｎ（Ｘ）
＝ｓｉｎｃ^ａ（Ｘ^ｎ）について、定数ａの値を種々変え
た場合の屈折率変調の包絡線を示すグラフである。ま
た、図５は、図４のチャープグレーティング２の端部
（ｘ＝０）での拡大図である。図６は、定数ａを変化さ
せた場合の波長とアイ開口ペナルティ（Ｅｙｅ Ｏｐｅ
ｎｉｎｇ Ｐｅｎａｌｔｙ）との関係を示すグラフであ
る。図７は、定数ａと帯域内アイ開口ペナルティの平均
値との関係を示すグラフである。このアイ開口ペナルテ
ィとは伝送後の光信号の品質を評価する方法の一つで、
いわゆるアイパターンにおいてアイ（Ｅｙｅ）の開き度
合をｄＢ単位で示したものであり、この値が小さいほど
伝送後の光信号に品質劣化が生じていないことを示す。
このアイ開口ペナルティは、例えば、光信号をフォトダ
イオードで光電変換した電気信号をオシロスコープに入
力して測定することができる。

【００２３】図４及び図５に示すように、定数ａの値が
大きくなるにつれて上記条件の（２）に示すように、屈
折率変調の大きさは端部で滑らかに０となることがわか
る。この場合、おおよそ端部で中央部に対する屈折率変
調の大きさの比が５％となる包絡線の形状が好ましい。
また、図６及び図７に示すように、定数ａが大きくなる
につれて帯域内アイ開口ペナルティの平均値をほぼゼロ
となる。この場合、おおよそ０．０５ｄＢ以下が好まし
い。そこで、上記２つの条件から、定数ａの値は、約１
５以上が好ましい。具体的には、以下に示すように、前
者の条件から定数ａの範囲を算出することができる。

【００２４】以下に、チャープグレーティングの端部で
中央部に対する屈折率変調の大きさの比が５％以下とな
る定数ａの範囲を求める。ここで、グレーティングの長
さＬを８０ｍｍ、次数ｎを１０とした。まず、チャープ
グレーティングの端部（ｘ＝０）に対応するＸの値を求
める。対応するＸの値は、 Ｘ＝（０−（Ｌ／２））／（Ｌ／２）＝−１ である。そこで端部での屈折率変調の大きさＮ（−１）
は、下記式で得られる。 Ｎ（−１）＝ｓｉｎｃ^ａ｛（−１）^ｎ｝ ここで、 ｓｉｎｃ｛（−１）^ｎ｝＝ｓｉｎ｛（−１）^ｎ｝／
｛（−１）^ｎ｝ であるので、このｎが偶数又は奇数のいずれであっても ｓｉｎｃ｛（−１）^ｎ｝＝０．８４１４７ である。そこで、端部での屈折率変調の大きさＮ（−
１）は、 Ｎ（−１）＝ｓｉｎｃ^ａ｛（−１）^ｎ｝＝（０．８４１
４７）^ａ が得られる。

【００２５】一方、屈折率変調の最大値は、チャープグ
レーティングの中央部（ｘ＝Ｌ／２）であり、このとき
のＸは、下記式で得られる。 Ｘ＝（（Ｌ／２）−（Ｌ／２））／（Ｌ／２）＝０ そこで、チャープグレーティングの中央部での屈折率変
調の大きさＮ（０）は、 Ｎ（０）＝ｓｉｎｃ^ａ（０^ｎ）＝｛ｓｉｎ（０^ｎ）／
（０^ｎ）｝^ａ＝１^ａ＝１ となる。

【００２６】そこで、チャープグレーティングの端部
（ｘ＝０）での中央部に対する屈折率変調の大きさの比
が５％以下となるａの値の条件は、下記式の範囲であ
る。 Ｎ（−１）≦０．０５×Ｎ（０） （０．８４１４７）^ａ≦０．０５ さらに、両辺の対数をとり、整理すると、 ａ・ｌｏｇ（０．８４１４７）≦ｌｏｇ（０．０５） ａ≧ｌｏｇ（０．０５）／ｌｏｇ（０．８４１４７） ａ≧１７．３５６ （５） の関係式が得られる。よって、定数ａは１７．３以上で
あることが条件となる。

【００２７】なお、チャープグレーティングの屈折率変
調の包絡線が式（４）に示すようなスーパーガウス型関
数の場合には、チャープグレーティングの端部での中央
部に対する屈折率変調の大きさの比が５％以下となる場
合について、上記と同様にして計算すればよい。この場
合には、定数ｂの範囲は、 ｂ≦（１．７３）^１／ｎ （６） の関係式を満たす範囲である。

【００２８】なお、上記式（３）及び（４）を満足する
チャープグレーティングのアポダイズを形成する方法と
しては、例えば、紫外光の照射量を制御することによっ
て行うことができる。具体的には、紫外光レーザを位相
マスクを介して光ファイバに照射してチャープグレーテ
ィングを作製するにあたって、紫外光の強度と照射時間
との積算値が上記式（３）、（４）を満足するように複
数回走査させることによって所望の屈折率変調の包絡線
を形成することができる。なお、屈折率変調の制御方法
は上述の場合に限定されない。

【００２９】次に、チャープグレーティングの屈折率変
調の大きさの測定方法を図８を用いて説明する。即ち、
チャープグレーティングの屈折率変調は、以下の手順で
測定することができる。 （ａ）光ファイバの外部側面からチャープグレーティン
グの所定箇所に対してレーザ光を照射する。レーザ光源
としては、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源２１を用いる
ことができる。なお、レーザ光を照射する範囲は１ｍｍ
以下の範囲が好ましい。さらに好ましくは０．１ｍｍ以
下の範囲である。 （ｂ）グレーティング２で反射されるレーザ光の強度を
ディテクタ２２で測定する。 （ｃ）グレーティング２で反射されるレーザ光は、入射
角度θが下記式を満足する場合に反射光の強度が大きく
なる。 レーザ光の波長λ＝２・Ｎ_ｅｆｆ・Λ・ｓｉｎθ ここでΛはグレーティングピッチであり、Ｎ_ｅｆｆはグ
レーティングを形成した光ファイバの等価屈折率であ
る。そこで、入射角度θを変化させて、反射されるレー
ザ光の強度が最大になる角度θで、反射されたレーザ光
の光強度を測定する。この光強度はグレーティングのレ
ーザ光を入射した部分の屈折率変調の大きさに比例す
る。また、等価屈折率Ｎ_ｅｆｆは通常グレーティングに
沿って一定であるため、反射されるレーザ光の強度が最
大になる角度θを測定することでその場所のグレーティ
ングピッチΛを測定することが出来る。また、等価屈折
率Ｎ_{ｅ ｆｆ}がグレーティングに沿って一定でない場合で
あっても、他の方法で等価屈折率Ｎ_ｅｆｆの分布を測定
し、反射されるレーザ光の強度が最大になる角度θを測
定することでグレーティングピッチΛを測定することが
できる。なお、屈折率変調の大きさは、反射される光の
強度に比例するので、等価屈折率Ｎ_ｅｆｆやグレーティ
ングピッチΛには依存しない。 （ｄ）チャープグレーティング２に沿ってレーザ光を照
射する箇所を移動させて、上記（ａ）から（ｃ）の手順
を繰り返して、チャープグレーティング２に沿って屈折
率変調の大きさ、グレーティングピッチΛの変化を測定
することができる。なお、屈折率変調の測定は上記方法
に限られない。

【００３０】さらに、この可変分散等化装置におけるチ
ャープグレーティング２の屈折率変調の包絡線は、具体
的には、下記式（７）に示すＳｉｎｃ関数型となるよう
に形成した。この屈折率変調の包絡線は一般にアポダイ
ズまたはアポダイゼーションと呼ばれる。 Ｎ（Ｘ）＝ｓｉｎｃ^６０（Ｘ^６） （７） ただし、 Ｘ=（ｘ−３０)／３０、 ｓｉｎｃ（Ｘ）＝ｓｉｎ（Ｘ）／Ｘ、 ここで、ｘはグレーティングの一端を０ｍｍとしたとき
の位置（ｍｍ）である。

【００３１】このチャープグレーティング２は、上記式
（３）において、定数ａを６０、次数ｎを６とし、グレ
ーティング長Ｌを６０ｍｍとした場合に該当する。ま
た、このチャープグレーティング２は、光ファイバにグ
レーティングピッチが線形に０．０８ｎｍ／ｃｍの割合
で変化するように形成されている。

【００３２】さらに、この可変分散等化装置の波長分散
制御装置の構成について説明する。この波長分散制御装
置は、光導波路のチャープグレーティング近傍に設けら
れた複数の温度可変手段を制御し、ブラッグ波長を変化
させてチャープグレーティングの分散を制御する。具体
的には、この波長分散制御装置は、光導波路に温度分布
を付与する温度分布付与手段、即ち、ヒータ及びその制
御回路等で構成される。即ち、この波長分散制御装置
は、図１のブロック図に示すように、光導波路のグレー
ティング近傍に設けたヒータ３に電極部５を介して制御
信号を印加する制御部であるヒータ制御回路６、インタ
ーフェース回路７からなる。この波長分散制御装置で
は、設定しようとする分散をインターフェース回路７に
入力すると、このインターフェース回路７からの制御信
号に基づいてヒータ制御回路６を介して各薄膜ヒータ３
_１，３_２，…，３_Ｎにそれぞれ独立に電力を印加して、
グレーティングに所定の温度分布を与える。

【００３３】さらに、この可変分散等化装置によって波
長分散制御する光導波路の構成について説明する。この
光導波路２ａは、図１の（ｂ）の断面図に示すように、
グレーティングピッチが線形に変化するチャープグレー
ティング２が形成されたコア１１と該コア１１の周囲を
覆うクラッド１２とからなる光ファイバ２ａである。こ
の光ファイバは、熱伝導率の低い基板４上に配置されて
いる。この熱伝導率の低い基板４としては、例えば、石
英，ガラスなどのセラミックスやポリイミドなどの樹脂
からなる基板を用いることができる。また、薄膜ヒータ
３_１，３_２、…、３_Ｎは、この光ファイバ２ａと基板４
との間に配置されている。なお、電極部５_１ａ，
５_２ａ，…，５_Ｎａ，５_１ｂ，５_２ｂ，…，５_Ｎｂは、
薄膜ヒータ３_１，３_２，…，３_Ｎと同時に薄膜プロセス
により形成される。この電極部５_１ａ，５_２ａ，…，５
_Ｎａ，５_１ｂ，５_２ｂ，…，５_Ｎｂは、薄膜ヒータと同
じ材質であるが線幅を十分広くして抵抗値を小さくして
いる。そのため、各電極部５では、薄膜ヒータ３に比較
し温度上昇は無視できるほど小さい。さらに上部に銅や
銀など電気伝導率の高い金属薄膜を形成すればさらに高
効率化できる。この電極部５_１ａ，５_２ａ，…，５_Ｎａ
はリード線によってヒータ制御回路６に接続され、一
方、電極部５_１ｂ，５_２ｂ，…，５_Ｎｂはリード線によ
ってグランド（ＧＮＤ）に接続される。また、チャープ
グレーティング２の一端には光信号入出力部となる光フ
ァイバ８が設けられている。なお、チャープグレーティ
ング２の上にはチャープグレーティング２を保護し、薄
膜ヒータ３への密着を補助する保護部材（不図示）を設
けてもよい。また、ヒータ制御回路６、インターフェー
ス回路７などの構成や動作はこれに限られるものではな
い。例えば、ヒータ制御回路６では、制御信号をＤ−Ａ
変換器によってアナログ電圧や電流に変換することな
く、パルス電圧または電流を時間分割でデジタル的に印
加してもよい。また、光導波路として、光ファイバでは
なく平面光波回路（Planar Lightwave Circuit:以下Ｐ
ＬＣと称す）を用いた場合においても同様の構成とする
ことができる。

【００３４】次に、この可変分散等化装置の動作につい
て説明する。図２はチャープグレーティングを有する可
変分散等化装置の動作について説明する図であり、図３
は可変分散等化装置を構成する波長分散制御装置のヒー
タの温度分布と群遅延時間の関係を示す図である。光フ
ァイバ８より入力された波長λ_Ｂの光は、チャープグレ
ーティング２のグレーティングピッチΛと等価屈折率Ｎ
_ｅｆｆが次式（８）を満足する場合に反射される。 λ_Ｂ＝２・Ｎ_ｅｆｆ・Λ （８）

【００３５】そこで、図２に示すように、入出力側でグ
レーティングピッチが広く、入出力側から右に行くほど
グレーティングピッチが密になっているチャープグレー
ティング２に入力される光がどのように反射されるかを
考えてみる。この場合には、波長の長い光λ
_ｌｏｎｇは、入出力側に近いａ_ｌｏｎｇの位置で反射さ
れ、一方、波長の短い光λ_{ｓｈｏｒｔ}は、入出力側から
遠いａ_{ｓｈｏｒｔ}の位置で反射される。このため、波長
の短い光λ_{ｓｈｏｒｔ}は波長の長い光λ_ｌｏｎｇよに比
べてより長い距離を伝搬するため群遅延時間は長くな
る。このようにチャープグレーティングでは波長の違い
によって群遅延時間が異なり、所定の分散を得ることが
できる。そこで、光ファイバ伝送路とは逆の符号の分散
を伝送路に付与することで分散等化を行うことができ
る。

【００３６】しかし、光ファイバ伝送路の分散は距離や
温度などの周囲環境によって変化し、一定ではないの
で、光ファイバ伝送路の分散に応じて分散等化デバイス
の分散を変化させる必要がある。このためにグレーティ
ングに温度分布を与えて、等価屈折率Ｎ_ｅｆｆを変化さ
せて各波長の光を反射する位置を変化させて分散を可変
にしている。この可変分散等化装置の分散を変化させる
例を、図３の（ａ）のグレーティング位置による温度分
布と、（ｂ）の波長と群遅延時間との関係に示した。こ
のように、グレーティング近傍に設けたヒータでグレー
ティングに与える温度分布によって分散は変化する。

【００３７】具体的には、図３の（ａ）のグレーティン
グ位置による温度分布のグラフにおいて、直線ａは薄膜
ヒータ３_１，３_２，…，３_Ｎの各温度が一定で、チャー
プグレーティングの等価屈折率Ｎ_ｅｆｆがグレーティン
グの長手方向に対して一定である場合である。この場
合、上記のように温度制御しない場合と同様であり、チ
ャープグレーティングで反射される光の波長は、グレー
ティングピッチΛに比例する。従って波長の短い光λ
_shortは波長の長い光λ_longより長い距離を伝搬するた
め群遅延時間が長くなる。このときの波長に対する群遅
延時間の関係を示すと図４の（ｂ）に示す直線ａのよう
になる。また、このヒータ３の温度分布を図４の（ａ）
の直線ｂに示すように入出力側に近い側で高温にし、入
出力側から遠い側で低温にすると、入出力側に近い側の
等価屈折率が大きくなり、入出力側から遠い側の等価屈
折率が小さくなる。従って波長の長い光λ_longは、図３
に示すように、ｂ_longの場所で反射され、一方、波長の
短い光λ_shortはｂ_shortの場所で反射されて、波長に対
する群遅延時間の関係は図４の（ｂ）の直線ｂのように
なる。同様にヒータ３の温度分布を図４の（ａ）の直線
ｃのようにすると、波長に対する群遅延時間の関係は図
４の（ｂ）の直線ｃのように傾きが大きくなる。分散は
群遅延時間の傾き、即ち群遅延時間の波長微分であるの
で、以上のようにヒータの温度分布を変化することで分
散可変を実現することができる。

【００３８】図９は、この可変分散等化装置のチャープ
グレーティングに−５０℃，±０℃，＋５０℃の３通り
の温度勾配を印加したときの群遅延特性および損失特性
（振幅特性）を示すグラフである。この図７の群遅延特
性に示すように、それぞれの温度勾配における分散値
は、−５０℃：−６７０ｐｓ／ｎｍ、±０℃：−４２５
ｐｓ／ｎｍ、＋５０℃：−３１０ｐｓ／ｎｍである。こ
のようにチャープグレーティングに±５０℃、すなわち
絶対値で５０℃の温度勾配を印加するだけで、分散値を
−６７０ｐｓ／ｎｍから−３１０ｐｓ／ｎｍまで可変
し、３６０ｐｓ／ｎｍの分散可変幅を得ることができ
た。このようにグレーティングの長手方向に対して異な
る正負の符号の温度勾配を付与することによって、従来
の可変分散等化器のように同一方向の符号の温度勾配を
付与するより、小さな温度勾配の絶対値で大きな可変分
散幅を得ることができる。また、低消費電力および最高
温度を抑制できる。

【００３９】ここで、温度勾配の符号＋または−は、チ
ャープグレーティングのチャープ率を大きくする場合を
符号＋とし、チャープ率を小さくする場合を符号−とし
ている。即ち、この図９に示したチャープグレーティン
グは入出力側のグレーティングピッチΛが大きく、入出
力側から遠ざかるに従って小さくなるため、入出力側か
ら見ればグレーティングピッチのチャープ率が減少する
チャープグレーティングである。そこで、チャープグレ
ーティングの入出力側で温度が高く、入出力側から遠ざ
かるに従い温度が低くなる温度勾配は、入出力側から見
れば温度勾配は負であるが、チャープグレーティングの
チャープ率と同じ変化率を示すので、この場合の温度勾
配の符号を＋とした。一方、チャープグレーティングの
入出力側は温度が低く、入出力側から遠ざかるに従い温
度が高くなる温度勾配はチャープグレーティングのチャ
ープ率と異なる変化率を示すため、この場合の温度勾配
の符号を−とした。すなわちこのチャープグレーティン
グのチャープ率を大きくする方向の温度勾配が＋符号
で、チャープ率を小さくする方向の温度勾配が−符号で
ある。なお、±０℃とはチャープグレーティングに温度
勾配を設けていないことを示す。

【００４０】図１０は、この可変分散等化装置を用いて
４３Ｇｂｉｔ／ｓのＮＲＺ変調された光信号を伝送した
ときのアイ開口ペナルティ（Ｅｙｅ Ｏｐｅｎｉｎｇ
Ｐｅｎａｌｔｙ）を示したものである。このアイ開口ペ
ナルティとは伝送後の光信号の品質を評価する方法の一
つで、いわゆるアイパターンにおいてアイの開き度合を
ｄＢ単位で示したものであり、この値が小さいほど伝送
後の光信号に品質劣化が生じていないことを示す。この
アイ開口ペナルティは、例えば、光信号をフォトダイオ
ードで光電変換した電気信号をオシロスコープに入力し
て測定することができる。図１０より、光信号の波長１
５５０．９ｎｍ付近で、温度勾配が−５０℃，±０℃，
＋５０℃の全てにおいて、アイ開口ペナルティがほぼ０
ｄＢとなっていることが分かる。これは伝送品質が全く
劣化していないことを示しており、この可変分散等化装
置が±５０℃の温度勾配変化で３６０ｐｓ／ｎｍの分散
可変幅を得ると共に、４３Ｇｂｉｔ／ｓのＮＲＺ変調さ
れた光信号伝送に使用可能であることを示している。図
１０から分かるように、アイ開口ペナルティが小さい波
長帯域は分散値の絶対値が最も大きい場合に狭くなる。

【００４１】図１１は、温度勾配が−５０℃（分散値：
−６７０ｐｓ／ｎｍ）のときの、アイ開口ペナルティと
損失特性および分散特性を同一グラフ上に示したもので
ある。分散特性は群遅延特性を波長で微分して求められ
る。なお、ここでは測定ノイズの影響を抑えるため、さ
らに群遅延時間を波長で微分して求めた分散特性を０．
１ｎｍの波長範囲で移動平均して示した。図１１から分
かるように、アイ開口ペナルティが最小となる波長は、
損失特性の１ｄＢ帯域の中心の波長より少し短波長で、
○で囲んだＡの部分でアイ開口ペナルティが大きくなっ
て伝送品質が劣化している。これは分散特性の○で囲ん
だＢの部分で分散が大きく変化しているためである。こ
のことから、この種のチャープグレーティングを用いた
可変分散等化装置では、従来必要な帯域幅として損失特
性の１ｄＢ帯域を元に設計されていたが、損失特性の１
ｄＢ帯域ではなく、分散特性の分散が平坦な帯域を元に
設計する必要があることが分かる。

【００４２】図１２は、チャープグレーティング２に＋
４０℃、±０℃、−４０℃の３通りの温度勾配を印加し
た場合における、グレーティング長と分散平坦帯域幅及
び分散可変幅との関係を示すグラフである。なお、グレ
ーティング長は、４０ｍｍから１００ｍｍまでの間で検
討した。また、グレーティングのアポダイズは式（７）
で示したものを用いた。ここで分散平坦帯域幅は、−４
０℃の温度勾配を印加したときの分散特性で、分散の変
動値が±１０ｐｓ／ｎｍに収まる帯域幅を示したもので
ある。また、分散可変幅は−４０℃の温度勾配を印加し
たときの分散値と、＋４０℃の温度勾配を印加したとき
の分散値の差である。これらをグレーティングピッチの
チャープ率を幾つか変えて求めグラフ化したものであ
る。図１２より分散平坦帯域幅に対する分散可変幅はグ
レーティング長が長くなるに従って大きくなるのではな
く、７０〜８０ｍｍで最大値となり、それ以上グレーテ
ィング長が長くなっても大きな分散可変幅が得られない
ことが分かる。

【００４３】図１３は、図１２の分散平坦帯域幅０．４
ｎｍの分散可変幅をグレーティング長に対して示したグ
ラフである。図１３より分散可変幅はグレーティング長
５０ｍｍ以上で急激に増大し、７０ｍｍで最大値を示
し、それ以上長くなると徐々に小さくなることが分か
る。グレーティング長が長くなるに従って分散可変幅が
徐々に減少するのは、グレーティング長が長くなるほど
損失特性がシャープな形状になり、その影響が分散特性
の平坦な部分を減少させるためである。図１３よりグレ
ーティング長６０ｍｍとグレーティング長１００ｍｍで
は、分散平坦帯域幅０．４ｎｍに対してほぼ同じ分散可
変幅が得られるが、グレーティングの両端で絶対値４０
℃の温度勾配を印加する場合、グレーティング長１００
ｍｍは、グレーティング長６０ｍｍの１０／６倍の消費
電力を必要とするため、グレーティング長６０ｍｍの方
が好ましい。従って、消費電力を大きくせず、大きい分
散可変幅を得るにはグレーティング長を６０〜８０ｍｍ
の範囲内の長さとすればよい。以上は温度勾配を±４０
℃印加した場合について述べたが、温度勾配はこれに限
らず他の温度勾配でも同様にグレーティング長６０〜８
０ｍｍが最適なグレーティング長であった。

【００４４】以上のように、この可変分散等化装置によ
れば、屈折率変調の包絡線を式（３）で表されるＳｉｎ
ｃ関数型、または式（４）表されるスーパーガウス関数
型とし、グレーティング長を６０〜８０ｍｍとすること
で、伝送後の光信号を劣化させることなく、小さな温度
勾配で大きな分散可変幅が得られる。

【００４５】実施の形態２．本発明の実施の形態２に係
る可変分散等化装置について説明する。この可変分散等
化装置は、実施の形態１に係る可変分散等化装置と比較
すると、チャープグレーティングは、式（３）に示すｓ
ｉｎｃ関数型の屈折率変調の包絡線において、次数ｎを
４〜３０の範囲を満足している点で相違する。このよう
に式（３）で次数ｎを４〜３０の範囲とすることによっ
てアイ開口ペナルティ０．５ｄＢ以下の波長範囲を広く
とることができる。

【００４６】次に、この可変分散等化装置におけるチャ
ープグレーティングの屈折率変調の包絡線に関する上記
式（３）および式（４）における次数ｎについての検討
結果を説明する。図１４は、チャープグレーティング
に、−５０℃の温度勾配を印加した場合の次数ｎと、４
３Ｇｂｉｔ／ｓのＮＲＺ変調光信号を伝送したときのア
イ開口ペナルティが０．５ｄＢ以下の波長範囲の関係を
示したものである。なお、屈折率変調の包絡線は、式
（３）のＳｉｎｃ関数で表されるアポダイズで、グレー
ティング長を６０ｍｍ、定数ａを６０とした。この図１
４から次数ｎが４〜３０でアイ開口ペナルティ０．５ｄ
Ｂ以下の波長範囲は最も広くなることが分かる。次数ｎ
が小さい場合はグレーティング中央部での屈折率変調の
大きさが均一な部分が短くなり群遅延特性が直線ではな
くなり分散が平坦な領域が減少する。一方、次数ｎが３
０より大きくなると屈折率変調がグレーティングの両端
で急激にゼロになるため、群遅延特性に群遅延リップル
が生じ、やはり分散が平坦な領域が減少し、アイ開口ペ
ナルティ０．５ｄＢ以下の波長範囲が狭くなる。

【００４７】このように次数ｎを４〜３０の範囲とする
ことによってアイ開口ペナルティが０．５ｄＢ以下とな
る波長範囲を最も広くすることができる。なお、上記の
パラメータに限るものではなく、定数ａが他の値でも同
様の結果が得られた。またグレーティング長が６０ｍｍ
以外の場合にも同様の結果が得られた。さらに式（４）
に示したスーパーガウス関数型のアポダイズを用いたチ
ャープグレーティングでも、定数ｂやグレーティング長
に関わらず同様の結果を得ることができる。

【００４８】以上に述べたように、この可変分散等化装
置によれば、チャープグレーティングの屈折率変調の包
絡線を式（３）で表されるＳｉｎｃ関数型、または式
（４）表されるスーパーガウス関数型とし、次数ｎを４
〜３０とし、グレーティング長を６０〜８０ｍｍとして
いる。これによって、伝送後の光信号を劣化させること
なく、小さな温度勾配で大きな分散可変幅が得られる。

【００４９】実施の形態３．本発明の実施の形態３に係
る可変分散等化装置について説明する。この可変分散等
化装置は、実施の形態１及び２に係る可変分散等化装置
と比較すると、チャープグレーティングの両端部のグレ
ーティングピッチの差を０．４ｎｍ〜０．７ｎｍの範囲
内としている点で相違する。これによって分散平坦帯域
幅を必要な幅以上獲得し、分散可変幅を十分大きくする
ことができる。

【００５０】次に、この可変分散等化装置において、チ
ャープグレーティング２のグレーティングピッチのチャ
ープ率と分散可変幅および分散平坦帯域幅の関係につい
て説明する。図１５は、チャープグレーティングにおい
て、チャープグレーティング両端のグレーティングピッ
チの差に対する、±４０℃の温度勾配を印加したときの
分散可変幅および分散平坦帯域幅の関係を示すグラフで
ある。なお、このチャープグレーティングは、グレーテ
ィングピッチが長手方向に一次関数的に変化する。ま
た、チャープグレーティングの屈折率変調の包絡線は式
（３）で示すＳｉｎｃ関数型とし、定数ａは６０，次数
ｎは６とした。ここで分散平坦帯域幅は分散の変動が±
１０ｐｓ／ｎｍの範囲に収まる波長帯域である。図１５
よりチャープグレーティング両端のグレーティングピッ
チの差が大きくなるほど、分散平坦帯域幅は広くなる
が、分散可変幅は大きく出来ないことが分かる。一方、
チャープグレーティング両端のグレーティングピッチの
差が小さくなるほど、分散可変幅は大きくなるが、分散
平坦帯域幅は狭くなることが分かる。この傾向は印加す
る温度勾配の大きさによらず、同様の傾向を示す。温度
勾配の大きさとしては、消費電力や高温に対する信頼性
を考慮すると、±３０℃〜±６０℃以下に抑えることが
好ましい。従って、分散平坦帯域幅を必要な幅以上獲得
し、分散可変幅を十分大きくするには、チャープグレー
ティングの両端のグレーティングピッチの差を０．４ｎ
ｍ〜０．７ｎｍとすればよい。

【００５１】以上のように屈折率変調の包絡線を式
（３）で表されるＳｉｎｃ関数型、または式（４）表さ
れるスーパーガウス関数型とし、グレーティング長を６
０〜８０ｍｍとし、チャープグレーティング両端のグレ
ーティングピッチの差を０．４ｎｍ〜０．７ｎｍとする
ことで、伝送後の光信号を劣化させることなく、小さな
温度勾配で大きな分散可変幅が得られる。

【００５２】実施の形態４．本発明の実施の形態４に係
る可変分散等化装置について説明する。この可変分散等
化装置は、実施の形態１から３に係る可変分散等化装置
と比較すると、波長分散制御装置がチャープグレーティ
ングのチャープ率を増加させるか又は減少させるかのい
ずれか一方のみ、即ち、同一符号の温度勾配のみを付与
する点で相違する。これによって装置の構成を簡易化す
ることができる。

【００５３】この可変分散等化装置によれば、屈折率変
調の包絡線を式（３）で表されるＳｉｎｃ関数型、また
は式（４）表されるスーパーガウス関数型とし、グレー
ティング長を６０〜８０ｍｍとすることで、伝送後の光
信号を劣化させることなく、小さな温度勾配で大きな分
散可変幅が得られる。なお、この場合には温度勾配を正
負両方向に印加する場合に比べ、同一分散可変幅を得る
には２倍の温度勾配を要する。

【００５４】実施の形態５．本発明の実施の形態５に係
る可変分散等化装置について説明する。この可変分散等
化装置は、実施の形態１から４に係る可変分散等化装置
と比較すると、波長分散制御装置は、機械的応力を印加
してチャープグレーティングを伸ばし、チャープ率を変
化させて分散を制御する点で相違する。このように、機
械的応力によっても波長分散を制御することができる。
なお、波長分散制御装置は、上記温度分布制御装置や、
上記機械的応力印加手段の他、電界を印加して分散を制
御してもよい。これらの場合においても、可変分散等化
装置における屈折率変調の包絡線を所定のＳｉｎｃ関数
型、または所定のスーパーガウス関数型とし、グレーテ
ィング長を６０〜８０ｍｍとすることで、伝送後の光信
号を劣化させることなく、小さな応力印加や電界印加で
大きな分散可変幅が得られる。

【００５５】

【発明の効果】本発明に係る可変分散等化装置によれ
ば、チャープグレーティングを有する光導波路と、ブラ
ッグ波長を変化させて分散を制御する波長分散制御装置
とを備える。この波長分散制御装置によってブラッグ波
長を変化させて波長分散を制御することができる。また
この可変分散等化装置では、チャープグレーティングの
長さを６０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下の範囲内とすると共
に、チャープグレーティングの両端部での中央部に対す
る屈折率変調の比を５％以下としている。これによって
群遅延特性でのリップルの発生を抑制し、伝送品質を維
持することができる。

【００５６】また、本発明に係る可変分散等化装置によ
れば、チャープグレーティングは、屈折率変調の包絡線
Ｎ（Ｘ）が所定のＳｉｎｃ関数型である。そこで、伝送
後の光信号を劣化させることなく、小さな温度勾配で大
きな分散可変幅を得ることができる。

【００５７】さらに、本発明に係る可変分散等化装置に
よれば、チャープグレーティングは、屈折率変調の分布
Ｎ（Ｘ）が所定のスーパーガウス関数型である。そこ
で、伝送後の光信号を劣化させることなく、小さな温度
勾配で大きな分散可変幅を得ることができる。

【００５８】またさらに、本発明に係る可変分散等化装
置によれば、チャープグレーティングは、屈折率変調の
包絡線Ｎ（Ｘ）の次数ｎが４〜３０の実数である。そこ
で、アイ開口ペナルティが０．５ｄＢ以下の波長範囲を
広くできると共に、伝送後の光信号を劣化させることな
く、小さな温度勾配で大きな分散可変幅を得ることがで
きる。

【００５９】また、本発明に係る可変分散等化装置によ
れば、上記波長分散制御装置は、温度分布制御装置であ
るので、分散可変を容易に行うことができ、小さな温度
勾配で大きな分散可変幅を得ることができる。

【００６０】さらに、本発明に係る可変分散等化装置に
よれば、上記波長分散制御装置は、グレーティングの長
手方向に正又は負の温度勾配を付与できる。そこで、最
高温度を抑制しながら大きな分散可変幅を得ることがで
きる。

【００６１】またさらに、本発明に係る可変分散等化装
置によれば、上記チャープグレーティングの両端でグレ
ーティングピッチが０．４ｎｍ〜０．７ｎｍの差を有す
るので、小さな温度勾配で大きな分散可変幅を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は、本発明の実施の形態１に係る可変
分散等化装置の構成図であり、（ｂ）は、（ａ）の可変
分散等化装置のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係る可変分散等化装
置の動作について説明する概略図である。

【図３】 本発明の実施の形態１に係る可変分散等化装
置のヒータの温度分布（ａ）と群遅延時間の関係（ｂ）
を示すグラフである。

【図４】 チャープグレーティングのアポダイゼーショ
ンがｓｉｎｃ関数型である場合の定数ａによるアポダイ
ゼーションの変化を示すグラフである。

【図５】 図４のグレーティングの端部についての拡大
図である。

【図６】 ｓｉｎｃ関数型の包絡線で定数ａを変化させ
た場合の波長とアイ開口ペナルティとの関係を示すグラ
フである。

【図７】 図６で定数ａと帯域内アイ開口ペナルティの
平均値との関係を示すグラフである。

【図８】 グレーティングでの屈折率変調を測定する原
理を示す概略図である。

【図９】 本発明の実施の形態１に係る可変分散等化装
置のチャープグレーティングに−５０℃，±０℃，＋５
０℃の３通りの温度勾配を印加したときの群遅延特性お
よび損失特性を示すグラフである。

【図１０】 本発明の実施の形態１に係る可変分散等化
装置を用いて４３Ｇｂｉｔ／ｓのＮＲＺ変調された光信
号を伝送したときのアイ開口ペナルティを示すグラフで
ある。

【図１１】 温度勾配が−５０℃（分散値：−６７０ｐ
ｓ／ｎｍ）のときの、アイ開口ペナルティと損失特性お
よび分散特性をそれぞれ示すグラフである。

【図１２】 ±４０℃の温度勾配を印加したときに実現
される分散平坦帯域幅と分散可変幅の関係を示したもの
で、グレーティング長をパラメータとして４０ｍｍから
１００ｍｍまで検討したグラフである。

【図１３】 図１２の分散平坦帯域幅０．４ｎｍが得ら
れる分散可変幅と、グレーティング長との関係を示すグ
ラフである。

【図１４】 本発明の実施の形態２に係る可変分散等化
装置において、−５０℃の温度勾配を印加した場合にお
ける、ｓｉｎｃ関数の次数ｎと４３Ｇｂｉｔ／ｓのＮＲ
Ｚ変調光信号を伝送したときのアイ開口ペナルティが
０．５ｄＢ以下の波長範囲の関係を示したグラフであ
る。

【図１５】 本発明の実施の形態３に係る可変分散等化
装置に、チャープグレーティング両端のグレーティング
ピッチの差に対する、±４０℃の温度勾配を印加したと
きの分散可変幅及び分散平坦帯域幅との関係を示したグ
ラフである。

【図１６】 従来の可変分散等化器を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１ 可変分散等化器、２ チャープグレーティング、２
ａ チャープファイバグレーティング、３ ヒータ、４
基板、５ リード線、６ ヒータ制御回路、７インタ
ーフェース回路、８ 光ファイバ、１０ チャープファ
イバグレーティング、１１ コア、１２ クラッド、２
１ Ｈｅ−Ｎｅレーザ光源、２２ ディテクタ、５０
ファイバ、５１ グレーティング、５２ 屈折率摂動、
５３ ヒータ、５４、５５ 電極、５６ 電源、６０
可変分散補償グレーティング

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０４Ｂ 10/28 (72)発明者 高林 正和 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 吉新 喜市 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 松野 繁 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 星崎 潤一郎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 並木 亮介 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 AA34 AA59 AA62 2H050 AC82 AC84 AD00 2H079 AA06 AA12 BA06 CA04 CA24 EA09 EB27 KA08 5K002 BA02 CA01 DA02 FA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グレーティングの長手方向に沿ってブラ
   ッグ波長を変化させたチャープグレーティングを有する
   光導波路と、 前記チャープグレーティングの前記ブラッグ波長を変化
   させて波長分散を制御する波長分散制御装置とを備え、 前記チャープグレーティングの長さは、６０ｍｍ以上、
   ８０ｍｍ以下の範囲内であると共に、 前記チャープグレーティングの両端部での中央部に対す
   る屈折率変調の比は５％以下であることを特徴とする可
   変分散等化装置。
2. 【請求項２】 前記チャープグレーティングは、屈折率
   変調の包絡線Ｎ（Ｘ）が、次式 Ｎ（Ｘ）＝ｓｉｎｃ^ａ（Ｘ^ｎ） ［ただし、Ｘ＝（ｘ−（Ｌ／２））／（Ｌ／２）、（こ
   こで、Ｌは前記チャープグレーティングの長さ、ｘは前
   記チャープグレーティングの一方の端部を原点Ｏ（ｘ＝
   ０）としたときの前記チャープグレーティングに沿って
   原点Ｏからの距離ｘである）、ｓｉｎｃ（Ｘ）＝ｓｉｎ
   （Ｘ）／Ｘ、 ａ≧１７．３、 ｎは任意定数である］
   を満足することを特徴とする請求項１に記載の可変分散
   等化装置。
3. 【請求項３】 前記チャープグレーティングは、屈折率
   変調の包絡線Ｎ（Ｘ）が、次式 Ｎ（Ｘ）＝ｅｘｐ（−（Ｘ／ｂ）^２ｎ） ［ただし、Ｘ＝（ｘ−（Ｌ／２））／（Ｌ／２）（ここ
   で、Ｌは前記チャープグレーティングの長さ、ｘは前記
   チャープグレーティングの一方の端部を原点Ｏ（ｘ＝
   ０）としたときの前記チャープグレーティングに沿って
   原点Ｏからの距離ｘである）、ｂ≦（１．７
   ３）^１／ｎ、ｎは任意定数である］を満足することを特
   徴とする請求項１に記載の可変分散等化装置。
4. 【請求項４】 前記チャープグレーティングは、屈折率
   変調の包絡線Ｎ（Ｘ）の次数ｎが、４〜３０の範囲内の
   実数であることを特徴とする請求項２又は３に記載の可
   変分散等化装置。
5. 【請求項５】 前記波長分散制御装置は、チャープグレ
   ーティングの長手方向に対する温度分布を制御する温度
   分布制御装置であることを特徴とする請求項１から４の
   いずれか一項に記載の可変分散等化装置。
6. 【請求項６】 前記温度分布制御装置は、チャープグレ
   ーティングの長手方向に沿って正又は負の温度勾配を付
   与可能なことを特徴とする請求項１から４のいずれか一
   項に記載の可変分散等化装置。
7. 【請求項７】 前記チャープグレーティングは、グレー
   ティングの両端でのそれぞれのグレーティングピッチが
   ０．４ｎｍ〜０．７ｎｍの範囲内の差を有することを特
   徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の可変分
   散等化装置。