JP2004272116A - 波長分散補償器及び光伝送装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】光サーキュレータを必要としない波長分散補償器を提供する。
【解決手段】シングルモードファイバ１２ａからの光は２芯コリメータ２１から平行光となって出射されて偏向プリズム２２に入射する。偏向プリズム２２から出射した平行光はラインフォーカスレンズ１４の平面側の約半分の領域に垂直に入射し、ラインフォーカスレンズ１４、ＶＩＰＡ素子１５、焦点レンズ１６の約半分の領域を通過して自由曲面ミラー１７に当てられて波長分散が補償され、焦点レンズ１６、ＶＩＰＡ素子１５、ラインフォーカスレンズ１４、及び偏向プリズム２２のいずれもシングルモードファイバ１２ａからの光が通過していない残りの領域を通過し、平行光として２芯コリメータ２１に入射する。２芯コリメータ２１に入射したこの平行光はコリメートレンズ１３によって集束され、シングルモードファイバ１２ｂに入射する。
【選択図】 図１
【解決手段】シングルモードファイバ１２ａからの光は２芯コリメータ２１から平行光となって出射されて偏向プリズム２２に入射する。偏向プリズム２２から出射した平行光はラインフォーカスレンズ１４の平面側の約半分の領域に垂直に入射し、ラインフォーカスレンズ１４、ＶＩＰＡ素子１５、焦点レンズ１６の約半分の領域を通過して自由曲面ミラー１７に当てられて波長分散が補償され、焦点レンズ１６、ＶＩＰＡ素子１５、ラインフォーカスレンズ１４、及び偏向プリズム２２のいずれもシングルモードファイバ１２ａからの光が通過していない残りの領域を通過し、平行光として２芯コリメータ２１に入射する。２芯コリメータ２１に入射したこの平行光はコリメートレンズ１３によって集束され、シングルモードファイバ１２ｂに入射する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信技術に関し、特に、光ファイバを通じて光信号を伝送する際に生じる波長分散を修正して元の光信号に戻す波長分散補償の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述の技術に関し、例えば特許文献１に開示されている、光透過性を有する平行平板の両面に反射膜をコーティングしたＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ Ｉｍａｇｅｄ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ ）素子や、特許文献２に開示されている、屈折率の異なる層を組み合わせて形成した光分散補償素子などを使用した波長分散補償器がある。
【０００３】
ここで、ＶＩＰＡ素子を用いた従来の波長分散補償器の構成について、図２を参照しながら説明する。なお、図２（ａ）はこの従来の波長分散補償器の構成を示す斜視図であり、図２（ｂ）は（ａ）における光サーキュレータ１１以外の構成を上方から見た図である。
【０００４】
図２において、光サーキュレータ１１は３つのポートを有しており、ポートＡに入射させた光はポートＢから出力され、ポートＢから入射した光はポートＣから出力される。
【０００５】
シングルモードファイバ１２はその一端が光サーキュレータ１１のポートＢに接続されており、その他端がコリメートレンズ１３の焦点に配置されている。つまり、光サーキュレータ１１のポートＢから出力された光はシングルモードファイバ１２を経てコリメートレンズ１３へ向けて放射され、また、コリメートレンズ１３によって集束された光はシングルモードファイバ１２を経て光サーキュレータ１１のポートＢに入射する。
【０００６】
コリメートレンズ１３は、シングルモードファイバ１２から入射した発散光を平行光にしてラインフォーカスレンズ１４に入射させ、またラインフォーカスレンズ１４から入射した平行光を集束光にしてシングルモードファイバ１２に入射させる。
【０００７】
ラインフォーカスレンズ１４は平凸のシリンドリカルレンズであり、コリメートレンズ１３から入射した平行光をＶＩＰＡ素子１５の面上で直線状に集束させ、また、ＶＩＰＡ素子１５の面上の直線から放射される発散光を平行光にしてコリメートレンズ１３に入射させる。
【０００８】
ＶＩＰＡ素子１５は、ラインフォーカスレンズ１３によって直線状に集束させた光を第一の面に入射させるとその内部で多重反射を生じさせ、その裏面である第二面から平行光である光束を出射する。但し、ＶＩＰＡ素子１５の内部で生じるこの多重反射の作用により、この光束の出射の角度がその光の波長によって異なるものとなる（角分散）。また、光の波長が異なる平行光束をその波長に応じた角度でＶＩＰＡ素子１５の第二の面側から入射させると、その波長に関わらず一様である発散光がＶＩＰＡ素子１５の第一の面上の直線から放射される。
【０００９】
焦点レンズ１６は、ＶＩＰＡ素子１５の第二の面から出射された光束を集束させて自由曲面ミラー１７に当て、自由曲面ミラー１７によって反射された光をその波長に応じた光束としてＶＩＰＡ素子１５の第二の面に入射させる。但し、焦点レンズ１６によって自由曲面ミラー１７の表面に光束を集束させたときの焦点の位置はＶＩＰＡ素子１５から焦点レンズ１６に入射させる光束の入射角度、すなわちその光束の波長によって異なることとなる。
【００１０】
自由曲面ミラー１７は、焦点レンズ１６によって集束させた光を集光レンズ１６へと反射させるミラーである。但し、自由曲面ミラー１７は、光の波長によらず略一定の波長分散を与えるような形状部分をその中央部に有しており、かつＶＩＰＡ素子１５の角分散方向に対して実質的に垂直な方向（図２に示されている矢印の方向）に対してはその位置により徐々に異なる波長分散を与える形状を有している。従って、図２に示されている矢印の方向に自由曲面ミラー１７の位置を移動させて光サーキュレータ１１のポートＡに入射させた光に生じている波長分散についての逆特性が得られるように自由曲面ミラー１７を位置させることにより、その波長分散の補償された光が光サーキュレータ１１のポートＣから出力される。
【００１１】
ＶＩＰＡ素子を用いた従来の波長分散補償器は以上のように構成されており、自由曲面ミラー１７の位置をＶＩＰＡ素子１５の角分散方向に対して実質的に垂直な方向（図２に示されている矢印の方向）に移動させることにより異なる補償特性を提供できる可変型の波長分散補償器となっている。
【００１２】
なお、このようなＶＩＰＡ素子を用いた波長分散補償器の詳細は例えば特許文献３に開示されている。
【００１３】
【特許文献１】
米国特許第６０２８７０６号明細書
【特許文献２】
特開２００１−３０５３３８号公報
【特許文献３】
特開２００２−２５８２０７号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の波長分散補償器の構成では入力光と出力光とを分離するための光サーキュレータ１１が必要であった。そのため、光サーキュレータ１１の挿入損失が生じてしまう上に、波長分散補償器全体のコストを押し上げる要因のひとつともなっていた。また、光サーキュレータ１１の使用により光の入出力方向が単方向に制限されてしまうため、例えば単一の光ファイバによる双方向通信を行う場合であっても、波長分散補償器を上り信号用と下り信号用とで１回路ずつ設けなければならず、煩雑であった。
【００１５】
また、特許文献２に開示されている、屈折率の異なる層を組み合わせて形成した光分散補償素子を使用した波長分散補償器であっても光サーキュレータを用いる必要があるため、上述したものと同様の問題を抱えていた。
【００１６】
以上の問題を鑑み、光サーキュレータを必要としない波長分散補償器を提供することが本発明が解決しようとする課題である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の態様のひとつである波長分散補償器は、入射した平行光である信号光の波長分散特性の補償を行って該信号光の入射経路とは異なる経路である出射経路から該補償後の信号光を平行光として出射させる波長分散補償手段と、少なくとも２つの光入出力路を有し、該光入出力路の各々から入射させた信号光を平行光に変換して出射させるコリメート手段と、該コリメート手段の有する第一の光入出力路に入射させて該コリメート手段によって平行光に変換された信号光の進行方向を偏向させて該波長分散補償手段に入射させ、該波長分散補償手段から出射した平行光である該補償のされた信号光の進行方向を偏向させて該コリメート手段の有する第二の光入出力路から該補償のされた信号光が出射されるように該コリメート手段に入射させる光偏向手段と、を有するように構成することによって前述した課題を解決する。
【００１８】
ここで、この光偏向手段は、一体形成された偏向プリズムであってもよい。
上記の構成によれば、波長分散特性の補償前の信号光の経路と当該補償後の信号光の経路とが波長分散補償器内で異なっているので、高価である光サーキュレータを用いることなく入力光と出力光とを分離することができる。従って、光サーキュレータによって生じる損失が無くなる。
【００１９】
なお、上述した本発明に係る波長分散補償器において、波長分散補償手段は、
平行光を直線状に集束させるラインフォーカスレンズと、第一と第二の反射膜に入射させ該第一と第二の反射膜間で該ラインフォーカスレンズからの光と多重反射することで直線状に集束させた光を入射させると該光の波長に応じて異なる出射角度で該光を出射させる光素子と、該光素子から出射した光を集光させる集光レンズと、該集光レンズで集光させた光を反射するときに、該光の入射角に応じて異なる波長分散を該光に与えるように該光の反射面が形成されている自由曲面ミラーと、を有して構成されていてもよい。
【００２０】
この構成は、前述したＶＩＰＡ素子を用いた波長分散補償器を波長分散補償手段として使用するものである。
なお、この構成において、自由曲面ミラーの位置を移動させるミラー位置移動手段を更に有し、該ミラー位置移動手段によって該自由曲面ミラーの位置を移動させたときには、前述した集光レンズで集光させた光を反射するときに与えられる波長分散が変化するように該自由曲面ミラーの前記反射面が形成されていてもよい。
【００２１】
この構成によれば、入力された信号光の波長分散の補償特性を可変することのできる波長分散補償器を提供することができる。
また、前述した本発明に係る波長分散補償器において、波長分散補償手段は、出射経路から平行光である信号光を入射させると、入射経路から前述した補償後の信号光を平行光として出射し、光偏向手段は、前述したコリメート手段の有する第二の光入出力路に入力させて該コリメート手段によって平行光に変換された信号光の進行方向を偏向させて該波長分散補償手段の出射経路に入射させると共に、該波長分散補償手段の入射経路から出射した平行光である前述した補償のされた信号光の進行方向を偏向させて該コリメート手段の有する第一の光入出力路から該補償のされた信号光が出力されるように該コリメート手段に入射させるように構成されていてもよい。
【００２２】
このような構成によれば、１回路の波長分散補償器のみで単一の光ファイバによる双方向通信を行う場合における光の波長分散特性の補償を双方向で行うことができる。
【００２３】
なお、光信号を光伝送路で伝送させる光伝送装置であって、該光信号の伝送経路中に前述した本発明に係る波長分散補償器を設けた光伝送装置であっても、本発明に係る波長分散補償器と同様の作用・効果を奏する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明を実施する波長分散補償器の構成を示す図であり、ＶＩＰＡ素子を用いて波長分散の補償を行う可変型の波長分散補償器である。この波長分散補償器は、例えば、光伝送ネットワークで光ファイバ等の光伝送路を通じて光信号を伝送させる光伝送装置などに使用されるものである。
【００２５】
なお、図１（ａ）はこの波長分散補償器の構成を示す斜視図であり、図１（ｂ）は（ａ）に示した構成を上方から見た図である。
図１を図２と比較すると分かるように、図１に示す本発明を実施する波長分散補償器は、図２に示した従来の構成から光サーキュレータ１１を削除し、その代わりに２芯コリメータ２１と偏向プリズム２２とを設けた点に大きな違いがある。
【００２６】
図１において、２芯コリメータ２１には２本のシングルモードファイバ１２ａ及び１２ｂが接続されており、これらは２芯コリメータ２１の内部で例えば１０００μｍの間隔で平行に配置されている。２芯コリメータ２１は、シングルモードファイバ１２ａ又は１２ｂによって伝送されてきた光を、２芯コリメータ２１内に備えられているコリメートレンズ１３によって平行光として出射させる。なお、ここで、シングルモードファイバ１２ａの端部がコリメートレンズ１３の焦点の位置から光の進行方向に対して横方向にわずかに偏った位置（図１（ｂ）においては焦点の位置から上方向にわずかに偏った位置）に配置されているため、コリメートレンズ１３から出射される平行光は、コリメートレンズ１３に対して垂直の方向からわずかに傾いた方向に進行する。
【００２７】
偏向プリズム２２は、コリメートレンズ１３から例えば７００ｍｍ離れた位置に配置され、２芯コリメータ２１から出射されるシングルモードファイバ１２ａからの光の進む向きを偏向させ、その偏向させた平行光を平凸のシリンドリカルレンズであるラインフォーカスレンズ１４の平面側の約半分の領域（図１（ｂ）においてはラインフォーカスレンズ１４の下半分の領域）に垂直に入射させる。
【００２８】
ラインフォーカスレンズ１４、ＶＩＰＡ素子１５、焦点レンズ１６、及び自由曲面ミラー１７はいずれも図２に示した従来の波長分散補償器に用いられていたものと同様のものである。
【００２９】
次に、この図１に示した構成によって光の波長分散が補償される様子を説明する。
今、シングルモードファイバ１２ａによって伝送されてきた光は２芯コリメータ２１から平行光となって出射される。この平行光を偏向プリズム２２に入射させると、偏向プリズム２２から出射した平行光はラインフォーカスレンズ１４の平面側の約半分の領域に垂直に入射する。ラインフォーカスレンズ１４はこの平行光をＶＩＰＡ素子１５の第一の面上の約半分の領域（図１（ｂ）においてはＶＩＰＡ素子１５の第一の面上の下半分の領域）で直線状に集束させる。
【００３０】
ＶＩＰＡ素子１５の第一の面に入射した光は前述したその内部で多重反射され、その裏面である第二の面の約半分の領域（図１（ｂ）においてはＶＩＰＡ素子１５の第二の面の下半分の領域）から光の波長によって異なる出射角度で出射して焦点レンズ１６の約半分の領域（図１（ｂ）においては焦点レンズ１６の下半分の領域）に入射する。
【００３１】
焦点レンズ１６はこの入射した光を集束させて自由曲面ミラー１７に当てる。その後、この光は自由曲面ミラー１７で反射されることによってその光に生じている波長分散が補償され、焦点レンズ１６においてシングルモードファイバ１２ａからの光が通過していない残りの領域（図１（ｂ）においては焦点レンズ１６の上半分の領域）に戻される。
【００３２】
焦点レンズ１６のこの残りの領域を通過した光は、その後ＶＩＰＡ素子１５、ラインフォーカスレンズ１４、及び偏向プリズム２２のいずれもシングルモードファイバ１２ａからの光が通過していない残りの領域（図１（ｂ）においてはＶＩＰＡ素子１５、ラインフォーカスレンズ１４、及び偏向プリズム２２の上半分の領域）を通過し、平行光として２芯コリメータ２１に入射する。なお、このときの平行光の２芯コリメータ２１への入射の角度は、コリメートレンズ１３に対して垂直の方向からわずかに傾いた方向となる。
【００３３】
その後、２芯コリメータ２１に入射したこの平行光はコリメートレンズ１３によって集束され、コリメートレンズ１３の焦点の位置から光の進行方向に対して横方向にわずかに偏った位置（図１（ｂ）においては焦点の位置から下方向にわずかに偏った位置）に端部が配置されているシングルモードファイバ１２ｂに入射する。
【００３４】
以上のようにして、シングルモードファイバ１２ａによって伝送されてきた光は、その波長分散特性が補償されてシングルモードファイバ１２ｂに出力される。この結果、図２に示した従来の波長分散補償器では必須であった光サーキュレータ１１が削除されるので、光サーキュレータ１１を光が往復で計２回することによって生じていた約１．０ｄＢの挿入損失（約０．５ｄＢ×２）が改善される。
【００３５】
なお、本実施形態においては、一体形成された偏向プリズム２２を用いて、シングルモードファイバ１２ａからの光の進行方向の偏向と、ラインフォーカスレンズ１４からの光をシングルモードファイバ１２ｂへ入射させるための偏向を行わせていたが、これらの偏向を別体の偏向プリズムで行うようにしてもよい。また、偏向プリズム２２とラインフォーカスレンズ１４とを一体形成するようにしてもよい。
【００３６】
ところで、図１に示す構成の入出力間の対称性を考慮すれば明らかなように、この本発明に係る波長分散補償器ではシングルモードファイバ１２ｂによって伝送されてきた光の波長分散特性を補償してシングルモードファイバ１２ａに出力することもできる。つまり、この波長分散補償器は、１回路のみで単一の光ファイバによる双方向通信を行う場合における光の波長分散特性の補償を双方向で行うことができる。
【００３７】
（付記１） 入射した平行光である信号光の波長分散特性の補償を行って該信号光の入射経路とは異なる経路である出射経路から該補償後の信号光を平行光として出射させる波長分散補償手段と、
少なくとも２つの光入出力路を有し、該光入出力路の各々から入力させた信号光を平行光に変換して出射させるコリメート手段と、
前記コリメート手段の有する第一の光入出力路に入力させて該コリメート手段によって平行光に変換された信号光の進行方向を偏向させて前記波長分散補償手段に入射させ、該波長分散補償手段から出射した平行光である前記補償のされた信号光の進行方向を偏向させて該コリメート手段の有する第二の光入出力路から該補償のされた信号光が出力されるように該コリメート手段に入射させる光偏向手段と、
を有することを特徴とする波長分散補償器。
【００３８】
（付記２） 前記光偏向手段は、一体形成された偏向プリズムであることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償器。
（付記３） 前記波長分散補償手段は、
平行光を直線状に集束させるラインフォーカスレンズと、
第一と第二の反射膜に入射させ該第一と第二の反射膜間で該ラインフォーカスレンズからの光と多重反射することで直線状に集束させた光を入射させると該光の波長に応じて異なる出射角度で該光を出射させる光素子と、
前記光素子から出射した光を集光させる集光レンズと、
前記集光レンズで集光させた光を反射するときに、該光の入射角に応じて異なる波長分散を該光に与えるように該光の反射面が形成されている自由曲面ミラーと、
を有して構成されていることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償器。
【００３９】
（付記４） 前記自由曲面ミラーの位置を移動させるミラー位置移動手段を更に有し、
前記ミラー位置移動手段によって前記自由曲面ミラーの位置を移動させたときには、前記集光レンズで集光させた光を反射するときに与えられる波長分散が変化するように該自由曲面ミラーの前記反射面が形成されている、
ことを特徴とする付記３に記載の波長分散補償器。
【００４０】
（付記５） 前記波長分散補償手段は、前記出射経路から平行光である信号光を入射させると、前記入射経路から前記補償後の信号光を平行光として出射し、
前記光偏向手段は、前記コリメート手段の有する第二の光入出力路に入力させて該コリメート手段によって平行光に変換された信号光の進行方向を偏向させて前記波長分散補償手段の前記出射経路に入射させると共に、該波長分散補償手段の前記入射経路から出射した平行光である前記補償のされた信号光の進行方向を偏向させて該コリメート手段の有する第一の光入出力路から該補償のされた信号光が出力されるように該コリメート手段に入射させる、
ことを特徴とする付記１に記載の波長分散補償器。
【００４１】
（付記６） 光信号を光伝送路で伝送させる光伝送装置であって、
前記光信号の伝送経路中に付記１から５までのうちのいずれか１項に記載の波長分散補償器を設けたことを特徴とする光伝送装置。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る波長分散補償器は、入射した平行光である信号光の波長分散特性の補償を行って該信号光の入射経路とは異なる経路である出射経路から該補償後の信号光を平行光として出射させる波長分散補償手段と、少なくとも２つの光入出力路を有し、該光入出力路の各々から入力させた信号光を平行光に変換して出射させるコリメート手段と、該コリメート手段の有する第一の光入出力路に入力させて該コリメート手段によって平行光に変換された信号光の進行方向を偏向させて該波長分散補償手段に入射させ、該波長分散補償手段から出射した平行光である該補償のされた信号光の進行方向を偏向させて該コリメート手段の有する第二の光入出力路から該補償のされた信号光が出力されるように該コリメート手段に入射させる光偏向手段と、を有するように構成することにより、高価な光サーキュレータを必要としない波長分散補償器を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する波長分散補償器の構成を示す図である。
【図２】ＶＩＰＡ素子を用いた従来の波長分散補償器の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１ 光サーキュレータ
１２、１２ａ、１２ｂ シングルモードファイバ
１３ コリメートレンズ
１４ ラインフォーカスレンズ
１５ ＶＩＰＡ素子
１６ 焦点レンズ
１７ 自由曲面ミラー
２１ ２芯コリメータ
２２ 偏向プリズム
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信技術に関し、特に、光ファイバを通じて光信号を伝送する際に生じる波長分散を修正して元の光信号に戻す波長分散補償の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上述の技術に関し、例えば特許文献１に開示されている、光透過性を有する平行平板の両面に反射膜をコーティングしたＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ Ｉｍａｇｅｄ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ ）素子や、特許文献２に開示されている、屈折率の異なる層を組み合わせて形成した光分散補償素子などを使用した波長分散補償器がある。
【０００３】
ここで、ＶＩＰＡ素子を用いた従来の波長分散補償器の構成について、図２を参照しながら説明する。なお、図２（ａ）はこの従来の波長分散補償器の構成を示す斜視図であり、図２（ｂ）は（ａ）における光サーキュレータ１１以外の構成を上方から見た図である。
【０００４】
図２において、光サーキュレータ１１は３つのポートを有しており、ポートＡに入射させた光はポートＢから出力され、ポートＢから入射した光はポートＣから出力される。
【０００５】
シングルモードファイバ１２はその一端が光サーキュレータ１１のポートＢに接続されており、その他端がコリメートレンズ１３の焦点に配置されている。つまり、光サーキュレータ１１のポートＢから出力された光はシングルモードファイバ１２を経てコリメートレンズ１３へ向けて放射され、また、コリメートレンズ１３によって集束された光はシングルモードファイバ１２を経て光サーキュレータ１１のポートＢに入射する。
【０００６】
コリメートレンズ１３は、シングルモードファイバ１２から入射した発散光を平行光にしてラインフォーカスレンズ１４に入射させ、またラインフォーカスレンズ１４から入射した平行光を集束光にしてシングルモードファイバ１２に入射させる。
【０００７】
ラインフォーカスレンズ１４は平凸のシリンドリカルレンズであり、コリメートレンズ１３から入射した平行光をＶＩＰＡ素子１５の面上で直線状に集束させ、また、ＶＩＰＡ素子１５の面上の直線から放射される発散光を平行光にしてコリメートレンズ１３に入射させる。
【０００８】
ＶＩＰＡ素子１５は、ラインフォーカスレンズ１３によって直線状に集束させた光を第一の面に入射させるとその内部で多重反射を生じさせ、その裏面である第二面から平行光である光束を出射する。但し、ＶＩＰＡ素子１５の内部で生じるこの多重反射の作用により、この光束の出射の角度がその光の波長によって異なるものとなる（角分散）。また、光の波長が異なる平行光束をその波長に応じた角度でＶＩＰＡ素子１５の第二の面側から入射させると、その波長に関わらず一様である発散光がＶＩＰＡ素子１５の第一の面上の直線から放射される。
【０００９】
焦点レンズ１６は、ＶＩＰＡ素子１５の第二の面から出射された光束を集束させて自由曲面ミラー１７に当て、自由曲面ミラー１７によって反射された光をその波長に応じた光束としてＶＩＰＡ素子１５の第二の面に入射させる。但し、焦点レンズ１６によって自由曲面ミラー１７の表面に光束を集束させたときの焦点の位置はＶＩＰＡ素子１５から焦点レンズ１６に入射させる光束の入射角度、すなわちその光束の波長によって異なることとなる。
【００１０】
自由曲面ミラー１７は、焦点レンズ１６によって集束させた光を集光レンズ１６へと反射させるミラーである。但し、自由曲面ミラー１７は、光の波長によらず略一定の波長分散を与えるような形状部分をその中央部に有しており、かつＶＩＰＡ素子１５の角分散方向に対して実質的に垂直な方向（図２に示されている矢印の方向）に対してはその位置により徐々に異なる波長分散を与える形状を有している。従って、図２に示されている矢印の方向に自由曲面ミラー１７の位置を移動させて光サーキュレータ１１のポートＡに入射させた光に生じている波長分散についての逆特性が得られるように自由曲面ミラー１７を位置させることにより、その波長分散の補償された光が光サーキュレータ１１のポートＣから出力される。
【００１１】
ＶＩＰＡ素子を用いた従来の波長分散補償器は以上のように構成されており、自由曲面ミラー１７の位置をＶＩＰＡ素子１５の角分散方向に対して実質的に垂直な方向（図２に示されている矢印の方向）に移動させることにより異なる補償特性を提供できる可変型の波長分散補償器となっている。
【００１２】
なお、このようなＶＩＰＡ素子を用いた波長分散補償器の詳細は例えば特許文献３に開示されている。
【００１３】
【特許文献１】
米国特許第６０２８７０６号明細書
【特許文献２】
特開２００１−３０５３３８号公報
【特許文献３】
特開２００２−２５８２０７号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来の波長分散補償器の構成では入力光と出力光とを分離するための光サーキュレータ１１が必要であった。そのため、光サーキュレータ１１の挿入損失が生じてしまう上に、波長分散補償器全体のコストを押し上げる要因のひとつともなっていた。また、光サーキュレータ１１の使用により光の入出力方向が単方向に制限されてしまうため、例えば単一の光ファイバによる双方向通信を行う場合であっても、波長分散補償器を上り信号用と下り信号用とで１回路ずつ設けなければならず、煩雑であった。
【００１５】
また、特許文献２に開示されている、屈折率の異なる層を組み合わせて形成した光分散補償素子を使用した波長分散補償器であっても光サーキュレータを用いる必要があるため、上述したものと同様の問題を抱えていた。
【００１６】
以上の問題を鑑み、光サーキュレータを必要としない波長分散補償器を提供することが本発明が解決しようとする課題である。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の態様のひとつである波長分散補償器は、入射した平行光である信号光の波長分散特性の補償を行って該信号光の入射経路とは異なる経路である出射経路から該補償後の信号光を平行光として出射させる波長分散補償手段と、少なくとも２つの光入出力路を有し、該光入出力路の各々から入射させた信号光を平行光に変換して出射させるコリメート手段と、該コリメート手段の有する第一の光入出力路に入射させて該コリメート手段によって平行光に変換された信号光の進行方向を偏向させて該波長分散補償手段に入射させ、該波長分散補償手段から出射した平行光である該補償のされた信号光の進行方向を偏向させて該コリメート手段の有する第二の光入出力路から該補償のされた信号光が出射されるように該コリメート手段に入射させる光偏向手段と、を有するように構成することによって前述した課題を解決する。
【００１８】
ここで、この光偏向手段は、一体形成された偏向プリズムであってもよい。
上記の構成によれば、波長分散特性の補償前の信号光の経路と当該補償後の信号光の経路とが波長分散補償器内で異なっているので、高価である光サーキュレータを用いることなく入力光と出力光とを分離することができる。従って、光サーキュレータによって生じる損失が無くなる。
【００１９】
なお、上述した本発明に係る波長分散補償器において、波長分散補償手段は、
平行光を直線状に集束させるラインフォーカスレンズと、第一と第二の反射膜に入射させ該第一と第二の反射膜間で該ラインフォーカスレンズからの光と多重反射することで直線状に集束させた光を入射させると該光の波長に応じて異なる出射角度で該光を出射させる光素子と、該光素子から出射した光を集光させる集光レンズと、該集光レンズで集光させた光を反射するときに、該光の入射角に応じて異なる波長分散を該光に与えるように該光の反射面が形成されている自由曲面ミラーと、を有して構成されていてもよい。
【００２０】
この構成は、前述したＶＩＰＡ素子を用いた波長分散補償器を波長分散補償手段として使用するものである。
なお、この構成において、自由曲面ミラーの位置を移動させるミラー位置移動手段を更に有し、該ミラー位置移動手段によって該自由曲面ミラーの位置を移動させたときには、前述した集光レンズで集光させた光を反射するときに与えられる波長分散が変化するように該自由曲面ミラーの前記反射面が形成されていてもよい。
【００２１】
この構成によれば、入力された信号光の波長分散の補償特性を可変することのできる波長分散補償器を提供することができる。
また、前述した本発明に係る波長分散補償器において、波長分散補償手段は、出射経路から平行光である信号光を入射させると、入射経路から前述した補償後の信号光を平行光として出射し、光偏向手段は、前述したコリメート手段の有する第二の光入出力路に入力させて該コリメート手段によって平行光に変換された信号光の進行方向を偏向させて該波長分散補償手段の出射経路に入射させると共に、該波長分散補償手段の入射経路から出射した平行光である前述した補償のされた信号光の進行方向を偏向させて該コリメート手段の有する第一の光入出力路から該補償のされた信号光が出力されるように該コリメート手段に入射させるように構成されていてもよい。
【００２２】
このような構成によれば、１回路の波長分散補償器のみで単一の光ファイバによる双方向通信を行う場合における光の波長分散特性の補償を双方向で行うことができる。
【００２３】
なお、光信号を光伝送路で伝送させる光伝送装置であって、該光信号の伝送経路中に前述した本発明に係る波長分散補償器を設けた光伝送装置であっても、本発明に係る波長分散補償器と同様の作用・効果を奏する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明を実施する波長分散補償器の構成を示す図であり、ＶＩＰＡ素子を用いて波長分散の補償を行う可変型の波長分散補償器である。この波長分散補償器は、例えば、光伝送ネットワークで光ファイバ等の光伝送路を通じて光信号を伝送させる光伝送装置などに使用されるものである。
【００２５】
なお、図１（ａ）はこの波長分散補償器の構成を示す斜視図であり、図１（ｂ）は（ａ）に示した構成を上方から見た図である。
図１を図２と比較すると分かるように、図１に示す本発明を実施する波長分散補償器は、図２に示した従来の構成から光サーキュレータ１１を削除し、その代わりに２芯コリメータ２１と偏向プリズム２２とを設けた点に大きな違いがある。
【００２６】
図１において、２芯コリメータ２１には２本のシングルモードファイバ１２ａ及び１２ｂが接続されており、これらは２芯コリメータ２１の内部で例えば１０００μｍの間隔で平行に配置されている。２芯コリメータ２１は、シングルモードファイバ１２ａ又は１２ｂによって伝送されてきた光を、２芯コリメータ２１内に備えられているコリメートレンズ１３によって平行光として出射させる。なお、ここで、シングルモードファイバ１２ａの端部がコリメートレンズ１３の焦点の位置から光の進行方向に対して横方向にわずかに偏った位置（図１（ｂ）においては焦点の位置から上方向にわずかに偏った位置）に配置されているため、コリメートレンズ１３から出射される平行光は、コリメートレンズ１３に対して垂直の方向からわずかに傾いた方向に進行する。
【００２７】
偏向プリズム２２は、コリメートレンズ１３から例えば７００ｍｍ離れた位置に配置され、２芯コリメータ２１から出射されるシングルモードファイバ１２ａからの光の進む向きを偏向させ、その偏向させた平行光を平凸のシリンドリカルレンズであるラインフォーカスレンズ１４の平面側の約半分の領域（図１（ｂ）においてはラインフォーカスレンズ１４の下半分の領域）に垂直に入射させる。
【００２８】
ラインフォーカスレンズ１４、ＶＩＰＡ素子１５、焦点レンズ１６、及び自由曲面ミラー１７はいずれも図２に示した従来の波長分散補償器に用いられていたものと同様のものである。
【００２９】
次に、この図１に示した構成によって光の波長分散が補償される様子を説明する。
今、シングルモードファイバ１２ａによって伝送されてきた光は２芯コリメータ２１から平行光となって出射される。この平行光を偏向プリズム２２に入射させると、偏向プリズム２２から出射した平行光はラインフォーカスレンズ１４の平面側の約半分の領域に垂直に入射する。ラインフォーカスレンズ１４はこの平行光をＶＩＰＡ素子１５の第一の面上の約半分の領域（図１（ｂ）においてはＶＩＰＡ素子１５の第一の面上の下半分の領域）で直線状に集束させる。
【００３０】
ＶＩＰＡ素子１５の第一の面に入射した光は前述したその内部で多重反射され、その裏面である第二の面の約半分の領域（図１（ｂ）においてはＶＩＰＡ素子１５の第二の面の下半分の領域）から光の波長によって異なる出射角度で出射して焦点レンズ１６の約半分の領域（図１（ｂ）においては焦点レンズ１６の下半分の領域）に入射する。
【００３１】
焦点レンズ１６はこの入射した光を集束させて自由曲面ミラー１７に当てる。その後、この光は自由曲面ミラー１７で反射されることによってその光に生じている波長分散が補償され、焦点レンズ１６においてシングルモードファイバ１２ａからの光が通過していない残りの領域（図１（ｂ）においては焦点レンズ１６の上半分の領域）に戻される。
【００３２】
焦点レンズ１６のこの残りの領域を通過した光は、その後ＶＩＰＡ素子１５、ラインフォーカスレンズ１４、及び偏向プリズム２２のいずれもシングルモードファイバ１２ａからの光が通過していない残りの領域（図１（ｂ）においてはＶＩＰＡ素子１５、ラインフォーカスレンズ１４、及び偏向プリズム２２の上半分の領域）を通過し、平行光として２芯コリメータ２１に入射する。なお、このときの平行光の２芯コリメータ２１への入射の角度は、コリメートレンズ１３に対して垂直の方向からわずかに傾いた方向となる。
【００３３】
その後、２芯コリメータ２１に入射したこの平行光はコリメートレンズ１３によって集束され、コリメートレンズ１３の焦点の位置から光の進行方向に対して横方向にわずかに偏った位置（図１（ｂ）においては焦点の位置から下方向にわずかに偏った位置）に端部が配置されているシングルモードファイバ１２ｂに入射する。
【００３４】
以上のようにして、シングルモードファイバ１２ａによって伝送されてきた光は、その波長分散特性が補償されてシングルモードファイバ１２ｂに出力される。この結果、図２に示した従来の波長分散補償器では必須であった光サーキュレータ１１が削除されるので、光サーキュレータ１１を光が往復で計２回することによって生じていた約１．０ｄＢの挿入損失（約０．５ｄＢ×２）が改善される。
【００３５】
なお、本実施形態においては、一体形成された偏向プリズム２２を用いて、シングルモードファイバ１２ａからの光の進行方向の偏向と、ラインフォーカスレンズ１４からの光をシングルモードファイバ１２ｂへ入射させるための偏向を行わせていたが、これらの偏向を別体の偏向プリズムで行うようにしてもよい。また、偏向プリズム２２とラインフォーカスレンズ１４とを一体形成するようにしてもよい。
【００３６】
ところで、図１に示す構成の入出力間の対称性を考慮すれば明らかなように、この本発明に係る波長分散補償器ではシングルモードファイバ１２ｂによって伝送されてきた光の波長分散特性を補償してシングルモードファイバ１２ａに出力することもできる。つまり、この波長分散補償器は、１回路のみで単一の光ファイバによる双方向通信を行う場合における光の波長分散特性の補償を双方向で行うことができる。
【００３７】
（付記１） 入射した平行光である信号光の波長分散特性の補償を行って該信号光の入射経路とは異なる経路である出射経路から該補償後の信号光を平行光として出射させる波長分散補償手段と、
少なくとも２つの光入出力路を有し、該光入出力路の各々から入力させた信号光を平行光に変換して出射させるコリメート手段と、
前記コリメート手段の有する第一の光入出力路に入力させて該コリメート手段によって平行光に変換された信号光の進行方向を偏向させて前記波長分散補償手段に入射させ、該波長分散補償手段から出射した平行光である前記補償のされた信号光の進行方向を偏向させて該コリメート手段の有する第二の光入出力路から該補償のされた信号光が出力されるように該コリメート手段に入射させる光偏向手段と、
を有することを特徴とする波長分散補償器。
【００３８】
（付記２） 前記光偏向手段は、一体形成された偏向プリズムであることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償器。
（付記３） 前記波長分散補償手段は、
平行光を直線状に集束させるラインフォーカスレンズと、
第一と第二の反射膜に入射させ該第一と第二の反射膜間で該ラインフォーカスレンズからの光と多重反射することで直線状に集束させた光を入射させると該光の波長に応じて異なる出射角度で該光を出射させる光素子と、
前記光素子から出射した光を集光させる集光レンズと、
前記集光レンズで集光させた光を反射するときに、該光の入射角に応じて異なる波長分散を該光に与えるように該光の反射面が形成されている自由曲面ミラーと、
を有して構成されていることを特徴とする付記１に記載の波長分散補償器。
【００３９】
（付記４） 前記自由曲面ミラーの位置を移動させるミラー位置移動手段を更に有し、
前記ミラー位置移動手段によって前記自由曲面ミラーの位置を移動させたときには、前記集光レンズで集光させた光を反射するときに与えられる波長分散が変化するように該自由曲面ミラーの前記反射面が形成されている、
ことを特徴とする付記３に記載の波長分散補償器。
【００４０】
（付記５） 前記波長分散補償手段は、前記出射経路から平行光である信号光を入射させると、前記入射経路から前記補償後の信号光を平行光として出射し、
前記光偏向手段は、前記コリメート手段の有する第二の光入出力路に入力させて該コリメート手段によって平行光に変換された信号光の進行方向を偏向させて前記波長分散補償手段の前記出射経路に入射させると共に、該波長分散補償手段の前記入射経路から出射した平行光である前記補償のされた信号光の進行方向を偏向させて該コリメート手段の有する第一の光入出力路から該補償のされた信号光が出力されるように該コリメート手段に入射させる、
ことを特徴とする付記１に記載の波長分散補償器。
【００４１】
（付記６） 光信号を光伝送路で伝送させる光伝送装置であって、
前記光信号の伝送経路中に付記１から５までのうちのいずれか１項に記載の波長分散補償器を設けたことを特徴とする光伝送装置。
【００４２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る波長分散補償器は、入射した平行光である信号光の波長分散特性の補償を行って該信号光の入射経路とは異なる経路である出射経路から該補償後の信号光を平行光として出射させる波長分散補償手段と、少なくとも２つの光入出力路を有し、該光入出力路の各々から入力させた信号光を平行光に変換して出射させるコリメート手段と、該コリメート手段の有する第一の光入出力路に入力させて該コリメート手段によって平行光に変換された信号光の進行方向を偏向させて該波長分散補償手段に入射させ、該波長分散補償手段から出射した平行光である該補償のされた信号光の進行方向を偏向させて該コリメート手段の有する第二の光入出力路から該補償のされた信号光が出力されるように該コリメート手段に入射させる光偏向手段と、を有するように構成することにより、高価な光サーキュレータを必要としない波長分散補償器を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する波長分散補償器の構成を示す図である。
【図２】ＶＩＰＡ素子を用いた従来の波長分散補償器の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１ 光サーキュレータ
１２、１２ａ、１２ｂ シングルモードファイバ
１３ コリメートレンズ
１４ ラインフォーカスレンズ
１５ ＶＩＰＡ素子
１６ 焦点レンズ
１７ 自由曲面ミラー
２１ ２芯コリメータ
２２ 偏向プリズム
Claims (5)
- 入射した平行光である信号光の波長分散特性の補償を行って該信号光の入射経路とは異なる経路である出射経路から該補償後の信号光を平行光として出射させる波長分散補償手段と、
少なくとも２つの光入出力路を有し、該光入出力路の各々から入力させた信号光を平行光に変換して出射させるコリメート手段と、
前記コリメート手段の有する第一の光入出力路に入力させて該コリメート手段によって平行光に変換された信号光の進行方向を偏向させて前記波長分散補償手段に入射させ、該波長分散補償手段から出射した平行光である前記補償のされた信号光の進行方向を偏向させて該コリメート手段の有する第二の光入出力路から該補償のされた信号光が出力されるように該コリメート手段に入射させる光偏向手段と、
を有することを特徴とする波長分散補償器。 - 前記光偏向手段は、一体形成された偏向プリズムであることを特徴とする請求項１に記載の波長分散補償器。
- 前記波長分散補償手段は、
平行光を直線状に集束させるラインフォーカスレンズと、
第一と第二の反射膜に入射させ該第一と第二の反射膜間で該ラインフォーカスレンズからの光と多重反射することで直線状に集束させた光を入射させると該光の波長に応じて異なる出射角度で該光を出射させる光素子と、
前記光素子から出射した光を集光させる集光レンズと、
前記集光レンズで集光させた光を反射するときに、該光の入射角に応じて異なる波長分散を該光に与えるように該光の反射面が形成されている自由曲面ミラーと、
を有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の波長分散補償器。 - 前記波長分散補償手段は、前記出射経路から平行光である信号光を入射させると、前記入射経路から前記補償後の信号光を平行光として出射し、
前記光偏向手段は、前記コリメート手段の有する第二の光入出力路に入力させて該コリメート手段によって平行光に変換された信号光の進行方向を偏向させて前記波長分散補償手段の前記出射経路に入射させると共に、該波長分散補償手段の前記入射経路から出射した平行光である前記補償のされた信号光の進行方向を偏向させて該コリメート手段の有する第一の光入出力路から該補償のされた信号光が出力されるように該コリメート手段に入射させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の波長分散補償器。 - 光信号を光伝送路で伝送させる光伝送装置であって、
前記光信号の伝送経路中に請求項１から４までのうちのいずれか１項に記載の波長分散補償器を設けたことを特徴とする光伝送装置。
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