JP2005236716A - Variable dispersion compensating device and optical transmission system using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光半導体装置に係り、特に光通信システムにおいて、光ファイバなどの光パルス伝送路において、光パルス伝送路の波長分散を相殺することにより伝送ひずみを低減するための分散補償器に関し、特に分散量が制御できる可変分散補償器に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device, and more particularly to a dispersion compensator for reducing transmission distortion by canceling wavelength dispersion of an optical pulse transmission line in an optical pulse transmission line such as an optical fiber in an optical communication system, In particular, the present invention relates to a variable dispersion compensator capable of controlling the amount of dispersion.
光伝送システムでは、光信号を光パルス列として伝送する。この場合、光伝送システムは、通常は、光信号の伝送媒体として高純度のシリカ光ファイバを用いる。しかしながら、光ファイバは波長分散を持つ為に、一定の波長広がりをもつ光信号パルスを伝送するとパルス波形が劣化する。ファイバの波長分散による光パルス波形の劣化は光伝送システムの伝送距離や伝送容量を制限する大きな要因となる。このため、大容量光伝送システムにおいてはこの波長分散を打ち消す技術が重要となる。例えば、光ファイバの分散と逆の分散を有する光学系を光伝送路に挿入すれば、ファイバの分散は相殺され、劣化した波形を修復することができる。 In an optical transmission system, an optical signal is transmitted as an optical pulse train. In this case, the optical transmission system normally uses a high-purity silica optical fiber as an optical signal transmission medium. However, since the optical fiber has chromatic dispersion, the pulse waveform deteriorates when an optical signal pulse having a certain wavelength spread is transmitted. The degradation of the optical pulse waveform due to the chromatic dispersion of the fiber is a major factor that limits the transmission distance and transmission capacity of the optical transmission system. For this reason, in a large-capacity optical transmission system, a technique for canceling this chromatic dispersion is important. For example, if an optical system having a dispersion opposite to the dispersion of the optical fiber is inserted into the optical transmission line, the dispersion of the fiber is canceled and the deteriorated waveform can be repaired.
従来技術としては、符号が逆で絶対値の大きな分散を有するファイバ(分散補償ファイバ)を用いて分散を補償するという技術が実用化されている。分散補償ファイバは、所望の特性を再現性よく実現できる、補償可能な帯域が広い、等の特徴があり広く用いられている。しかしながら分散補償ファイバの単位長さあたりの分散補償量は−20ps/nm/km程度と小さく、所望の分散量を得ようとすると非常に長いファイバが必要となる。このため、小型化が不可能で且つコストもかかるという問題がある。 As a conventional technique, a technique of compensating for dispersion by using a fiber (dispersion compensation fiber) having a sign that is opposite in sign and having a large absolute value has been put into practical use. Dispersion compensating fibers are widely used because they have features such as the ability to realize desired characteristics with good reproducibility and a wide band that can be compensated. However, the dispersion compensation amount per unit length of the dispersion compensating fiber is as small as about −20 ps / nm / km, and a very long fiber is required to obtain a desired dispersion amount. For this reason, there exists a problem that size reduction is impossible and cost is high.
分散補償器の小型化を目指した最近の技術として、二種類以上の屈折率の異なる媒質の多次元構造、即ちフォトニック結晶を用いた分散補償器が考案されている。フォトニック結晶を透過する光は、特有の分散特性を示すことが知られており、所望の波長の光に対し、適切な格子構造・周期・媒質の屈折率差を選択すると、大きな分散を得ることができる。例えば特許文献1(特開2000−121987号公報)にその具体例が開示されている。この分散補償器はSi基板に二次元フォトニック結晶を作製し、分散を補償するというもので、長さ5mmで数十ps/nmの分散量を得ている。しかしながら、二次元フォトニック結晶中を伝播する光は散乱による損失が避けられないとされており、上記特許文献1の開示例では挿入損失が問題になる。また、分散補償量も実際の光伝送システムでは、さらに大きなものが求められている。
As a recent technique aimed at miniaturization of a dispersion compensator, a dispersion compensator using a multi-dimensional structure of two or more types of media having different refractive indexes, that is, a photonic crystal has been devised. Light passing through a photonic crystal is known to exhibit unique dispersion characteristics, and for light of a desired wavelength, large dispersion can be obtained by selecting an appropriate grating structure, period, and medium refractive index difference. be able to. For example, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-121987) discloses a specific example. This dispersion compensator forms a two-dimensional photonic crystal on a Si substrate and compensates for dispersion. The dispersion compensator has a length of 5 mm and a dispersion amount of several tens of ps / nm. However, it is said that light propagating through the two-dimensional photonic crystal is inevitably lost due to scattering. In the disclosed example of
また、フォトニック結晶として結合微小共振器導波路を用いた分散補償器が考案されている。特許文献2(特開2002−333536号公報)にその具体例が開示されている。この分散補償器の場合、上述したフォトニック結晶自体の分散関係を用いる場合に比べて、制御性の優れた高効率の分散補償が可能であることが開示されている。しかしながら、これらのフォトニック結晶を用いた分散補償器は、上述したフォトニック結晶自体の波長分散を用いた場合と同様、その分散補償量が小さいという欠点がある。 A dispersion compensator using a coupled microresonator waveguide as a photonic crystal has been devised. The specific example is disclosed by patent document 2 (Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-333536). It is disclosed that this dispersion compensator can perform highly efficient dispersion compensation with excellent controllability compared to the case where the dispersion relationship of the photonic crystal itself is used. However, the dispersion compensator using these photonic crystals has a drawback that the amount of dispersion compensation is small as in the case of using the chromatic dispersion of the photonic crystal itself.
従来技術に述べたように、長距離光ファイバ通信における分散補償器に関しては既に実用化されているものもあるが、小型高性能で低コストなものは実現できていない。本発明の目的は、超小型で分散補償量が大きく、かつ分散補償量が可変な分散補償器を低コストで提供することにある。 As described in the prior art, some dispersion compensators in long-distance optical fiber communication have already been put into practical use, but small, high-performance and low-cost ones have not been realized. An object of the present invention is to provide a dispersion compensator that is ultra-compact, has a large amount of dispersion compensation, and has a variable amount of dispersion compensation, at a low cost.
図1は本発明による波長分散補償素子10の斜視図である。波長分散補償素子10はその表面と裏面が平行である直方体の分散媒質1と、その対向する2面に設けられた光を反射させる表面側鏡2と裏面側鏡3から構成される。表面側鏡2は、それが設けられている面の1つの辺に平行に分散媒質1が露出するように形成される。裏面側鏡3は、それが設けられている面の1つの辺に対して斜めに分散媒質1が露出するように形成される。表面側鏡2の側の露出部と裏面側鏡3の露出部とは、それぞれの鏡が設けられる面の反対位置になるように成される。
FIG. 1 is a perspective view of a chromatic
表面側鏡2の側の露出部は光入射ビームの入射窓4として利用される。すなわち、光入射ビームを入射窓4から分散媒質1の表面に対して垂直から10°程度以下の傾きをもって入射させる。光入射ビームは、まず分散媒質1を通過し、次に、傾きに応じて、鏡2と3によって多重反射された後、裏面側鏡3の側の露出部である出射窓5から出射する。分散媒質1は、光パルスの群遅延波長分散を生じさせる機能を有するものとする。
The exposed portion on the
本発明では、光パルスが分散媒質を通過する実効的な長さは、多重反射の回数に応じて増大するので、大きな分散効果が得られる。さらに、図1に示す矢印のように、光入射ビームに対して波長分散補償素子10の位置を上下に可変とすることにより分散量を可変にすることができる。
In the present invention, since the effective length that the light pulse passes through the dispersion medium increases with the number of multiple reflections, a large dispersion effect can be obtained. Furthermore, the amount of dispersion can be made variable by making the position of the chromatic
次に分散量を可変にする場合の動作に関して、図2を参照して説明する。図2(a)−(c)は、光入射ビームを入射窓4から入射点を固定して入射させ、光入射ビームが鏡2と3によって多重反射された後、裏面側鏡3の露出部である出射窓5から出射するときの状況を波長分散補償素子10の上下動に対応させて説明する図である。
Next, the operation when the dispersion amount is made variable will be described with reference to FIG. FIGS. 2A to 2C show the incident part of the back-
図2の左は波長分散補償素子10を表面側鏡2側から見た図であり、中央は波長分散補償素子10を裏面側鏡3側から見た図である。表面側鏡2は直方体の波長分散補償素子10の一辺に平行に分散媒質1が露出するように形成されているので、入射窓4は長方形である。裏面鏡3は直方体の波長分散補償素子10の一辺に対して斜めに分散媒質1が露出するように形成されるので、出射窓5は台形である。41は光入射ビームの入射点、42は光ビームの出射点であり、一点鎖線は入射点41と出射点42を結ぶ光軸の鏡への射影である。図2の右の図は、一点鎖線で切ったときの断面図と、ビームの多重反射の光路を示している。
The left side of FIG. 2 is a view of the chromatic
図2(a)は、光軸が波長分散補償素子10の中央部付近を横切るような入射点41と出射点42とを持つときの図である。図2(b)は、光軸は固定したままで、波長分散補償素子10を上方に移動させたときの図である。このときは、光軸の射影である一点鎖線と表面側鏡2および裏面側鏡3との関係は、多重反射の回数が増加するように変化する。すなわち、入射窓4は長方形であり、境界は表面側鏡2の移動方向と平行なので、一点鎖線と入射窓4の境界線の交点は変化しない。したがって、入射点41は固定のままで良い。一方、出射窓5は台形であり、出射窓5の境界は移動方向と平行でない。その結果、波長分散補償素子10を上方に移動させたときは、光が表面側鏡2および裏面側鏡3間で反射する回数が増加し、出射点はずれ、したがって、分散媒質1中を透過する光路が長くなり、光パルスは、より大きい分散を得ることになる。図2(c)は、波長分散補償素子10を下方に移動させたときの図である。このときは、図2(b)と逆に、光が表面側鏡2および裏面側鏡3間で反射する回数が減少し、出射点はずれ、したがって、分散媒質1中を透過する光路が短くなり、光パルスは、より小さい分散を得ることになる。
FIG. 2A is a diagram when there is an
ここで、分散媒質1の具体的な構成としては、第一にフォトニック結晶を挙げることができる。特に、分散媒質1の両面に垂直な方向のみ組成が変化する1次元フォトニック結晶が適している。この1次元フォトニック結晶の中でも、結合欠陥型フォトニック結晶は、その群遅延波長分散特性が大きく、分散媒質1として最も優れている。
Here, as a specific configuration of the
以下、簡単に結合欠陥型フォトニック結晶を説明する。フォトニック結晶とは、屈折率の異なる二つあるいはそれ以上の数の媒質を組み合わせた多次元周期構造のことであり、1次元フォトニック結晶とは、その次元が1次元の場合を言う。このようなフォトニック結晶では、特定の(規格化)周波数領域では第一ブリルアンゾーン全域に渡ってバンドが存在しない。これは、この帯域に対応する周波数の光はフォトニック結晶中を伝播できないことを意味する。このような、伝播が禁止された周波数帯域をフォトニックバンドギャップと呼ぶ。例えば外部からバンドギャップに相当する波長の光を結晶に入射すると全反射される。 Hereinafter, the bond defect type photonic crystal will be briefly described. The photonic crystal is a multidimensional periodic structure in which two or more media having different refractive indexes are combined. The one-dimensional photonic crystal is a case where the dimension is one-dimensional. In such a photonic crystal, there is no band over the entire first Brillouin zone in a specific (normalized) frequency region. This means that light having a frequency corresponding to this band cannot propagate through the photonic crystal. Such a frequency band in which propagation is prohibited is called a photonic band gap. For example, when light having a wavelength corresponding to the band gap is incident on the crystal from the outside, the light is totally reflected.
バンドギャップを持つフォトニック結晶に欠陥、つまり周期構造中の不均一要素が導入された場合を考える。欠陥部では周期構造が乱れているので、バンドギャップ波長の光でも存在できる。しかし欠陥の周囲は完全なフォトニック結晶なので、光は外部へ伝播できず欠陥内部に反射されることになる。 Consider a case where a defect, that is, a nonuniform element in a periodic structure is introduced into a photonic crystal having a band gap. Since the periodic structure is disturbed in the defect portion, light having a band gap wavelength can exist. However, since the periphery of the defect is a complete photonic crystal, light cannot propagate to the outside and is reflected inside the defect.
図3は、1次元フォトニック結晶に欠陥がある場合の様子を概念的に示した図である。例えば、Ta2O5とSiO2との積層構造からなるフォトニック結晶を考える。Ta2O5層16とSiO2層15が交互に積層されてフォトニック結晶12を構成しているとき、Ta2O5層16が欠けた欠陥11が存在すると、その周囲のフォトニック結晶12は微小共振器を形成し、その内部で光は多重反射を起こし定常状態を形成する。このフォトニック結晶欠陥内での光の定常状態を欠陥順位と呼ぶ。欠陥が共振器として作用するためには、周りのフォトニック結晶で全反射されることが必要なので、欠陥準位は必ずバンドギャップに対応する周波数に存在する。
FIG. 3 is a diagram conceptually showing a state where the one-dimensional photonic crystal has a defect. For example, consider a photonic crystal having a laminated structure of Ta 2 O 5 and SiO 2 . When the Ta 2 O 5 layer 16 and the SiO 2 layer 15 are alternately laminated to constitute the
このような微小共振器を周期的に形成すると、結合微小共振器導波路が形成される。この結合微小共振器導波路の特性に関しては例えばオプティクスレターズ(Optics Letters)第24巻、711頁に示されている。 When such a microresonator is formed periodically, a coupled microresonator waveguide is formed. The characteristics of this coupled microresonator waveguide are shown, for example, in Optics Letters Vol. 24, page 711.
図4は結合微小共振器導波路での光の伝播の様子を模式的に表した図である。図4に示されるように、結合微小共振器導波路とは、I,II,III,IVで示されるような共鳴周波数(即ち局在モードの周波数)Ωの微小共振器13を、一定の間隔Λで連ねて配置した構造である。通常、微小共振器13の中では光は内部反射を繰り返し、定在波を形成する。理想的な微小共振器が孤立して存在する場合、光子は内部に完全に閉じ込められ外部に出ることはない。しかし適当な距離で他の共振器がある場合、光のエバネッセントモードの空間分布に重なりが生じるため、二つの共振器の間でエネルギー14の伝搬が可能となる。このように共振器間でエネルギーのやり取りがある場合を指して「二つの共振器は結合している」と言う。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the state of light propagation in the coupled microresonator waveguide. As shown in FIG. 4, the coupled microresonator waveguide refers to a
図4に示すように、隣り合った二つが互いに結合した状態で多数の共振器を並べると、前記のエネルギー伝播が連続的に繰り返えされ、入射パルスは微小共振器列中を次々に伝播していくことになる。これが結合微小共振器導波路の原理である。この場合、伝播に伴う損失は原理的に発生せず、実際上も光は狭い領域に強く閉じこめられた状態で伝播するので、散乱等による損失は極めて小さいことが予測される。 As shown in FIG. 4, when a large number of resonators are arranged in a state where two adjacent ones are coupled to each other, the above-described energy propagation is continuously repeated, and incident pulses propagate one after another through the microresonator array. Will do. This is the principle of the coupled microresonator waveguide. In this case, loss due to propagation does not occur in principle, and light is propagated in a state of being strongly confined in a narrow region in practice, so that it is predicted that loss due to scattering or the like is extremely small.
このような構造をフォトニック結晶中の欠陥で形成したものを結合欠陥型フォトニック結晶と呼ぶ。この結合欠陥型フォトニック結晶では、例えばアイ・イー・イー・イー・ジャーナル・クアンタムエレクトロニクス(IEEE Journal Quantum Electronics)第38巻、825頁に記載されているように、その群速度波長分散が大きいことが示されている。1次元結合欠陥型フォトニック結晶は、図3に示した欠陥を周期的に配置した構造からなる。 A structure in which such a structure is formed by defects in the photonic crystal is called a bond defect type photonic crystal. This bond defect type photonic crystal has a large group velocity chromatic dispersion as described in, for example, IEEE Journal Quantum Electronics, Vol. 38, page 825. It is shown. The one-dimensional coupled defect photonic crystal has a structure in which the defects shown in FIG. 3 are periodically arranged.
以上述べたごとく本発明によれば、超小型で安価かつ補償量が非常に大きく、補償量が可変な分散補償器を得ることができる。更に本発明により安価で信頼性の高い光伝送システムを構築する事が出来る。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a dispersion compensator that is ultra-compact, inexpensive, has a very large compensation amount, and has a variable compensation amount. Furthermore, an inexpensive and highly reliable optical transmission system can be constructed according to the present invention.
以下、本発明の波長分散補償素子を応用した分散補償器の実施例およびこれを応用した光伝送システムを説明する。 Hereinafter, an embodiment of a dispersion compensator to which the chromatic dispersion compensation element of the present invention is applied and an optical transmission system to which the dispersion compensator is applied will be described.
(実施例1)
図5は本発明の実施例1の波長分散補償器の構成を示すブロック図である。10は、図1で説明した波長分散補償素子であり、分散媒質1の両面に表面側鏡2および裏面側鏡3を形成している。波長分散補償素子10はステージ27の上に保持されるとともに、ステージ27は駆動装置28によって紙面に垂直方向に駆動される。波長分散補償素子10の入射窓4に対して、入射光ファイバ21から対物レンズ22を介して、光入射ビームを入射窓4から分散媒質1の表面に対して垂直から10°程度以下の傾き角度(例えば、5度)をもって入射させる。光入射ビームは、まず分散媒質1を通過し、次に、傾きに応じて、表面側鏡2と裏面側鏡3によって多重反射された後、裏面側鏡3の露出部である出射窓5から出射する。出射窓5から出射した光ビームは対物レンズ24と凹レンズ25の組み合わせを介して出射側ファイバ26に導かれる。45は波長分散補償器のケースである。なお、図示しなかったが、駆動装置28はケース45に保持されている固定ステージ(図示しない)に保持される。
(Example 1)
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the chromatic dispersion compensator according to the first embodiment of the present invention.
ここで、出射窓5から出射する光ビームの位置は、図に3本の線で示した。これは、図2を参照して説明したように、波長分散補償素子を移動させることにより出射点42が移動することにより起こることである。対物レンズ24は、この移動範囲に対して余裕のある口径を持つものとすると、出射点42の位置にかかわらず、出射する光ビームは出射側ファイバ26に導かれる。
Here, the position of the light beam emitted from the
光パルスの群遅延波長分散を生じさせる分散媒質1には、Ta2O5とSiO2との積層構造からなる1次元結合欠陥型フォトニック結晶を用いた。一次元結合欠陥型フォトニック結晶はガラス基板上にTa2O5とSiO2を真空蒸着して作製したもので、欠陥11を結合した構造とした。分散媒質の表裏にはAu膜を蒸着して表面側鏡2と裏面側鏡3とした。
As the
次に実施例1の波長分散補償器の動作を説明する。光ファイバ21から対物レンズ22を経て入射窓4から分散補償素子10中に入射された光ビームは、二枚の表面側鏡2と裏面側鏡3の間で多重反射しながらジグザグに進み、裏面側鏡3が途切れた位置で出射される。このとき分散補償素子10を構成する一次元結合欠陥型フォトニック結晶の分散を分散量を制御するために駆動装置28を動作させて可動ステージ27を上昇あるいは下降させた。すると図2(b)あるいは(c)に示した通り、光軸に対して鏡の位置が変化し、反射回数が増え分散量が増加し、あるいは、反射回数が減少し分散量が減少した。
Next, the operation of the chromatic dispersion compensator of Example 1 will be described. The light beam incident from the
図6はステージ27の移動距離と分散量の関係を示す図である。660ps/nmを中心に500ps/nmから820ps/nmまで±160ps/nmの変化が得られた。反射回数による変化の為、分散量の変化はステップ状の変化であり、各ステップの高さは20ps/nmであった。これは分散媒質を一往復したときの分散が20ps/nmであることを示している。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the moving distance of the
実施例1では、裏面側鏡3の形状は図2に示すように斜め直線になっているが、ステージの変化方向と平行な(すなわち垂直な)直線でなければ他の形状でもよいことは言うまでもない。例えば図7に示すようなステップ状であっても同様の効果が得られる。
In the first embodiment, the shape of the rear
(実施例2)
図8は本発明の実施例2の波長分散補償器の構成を示すブロック図である。実施例1と同じ構成要素に対しては同じ参照符号を付した。図5と対比して分かるように、波長分散補償素子10の分散媒質1に蒸着されたAu膜による裏面側鏡3に代えて、薄板に形成された裏面ミラー29が設けられている。裏面ミラー29の反射面の形状は、図2あるいは図7に例示したように、分散媒質1の一つの辺に対して傾けられている。この裏面ミラー29は駆動装置30によって、分散媒質1の裏面と平行を保って紙面と垂直方向に駆動される。波長分散補償素子10および駆動装置30は固定ステージ46上に保持され、移動しない。なお、図示しなかったが、固定ステージ46はケース45に保持される。
(Example 2)
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the chromatic dispersion compensator according to the second embodiment of the present invention. The same reference numerals are assigned to the same components as those in the first embodiment. As can be seen in comparison with FIG. 5, a
図9(a)−(c)は実施例2による分散量の制御を説明する図であり、図2(a)−(c)と対応するものであるが、裏面ミラー29のみが分散媒質1の裏面に平行を保って紙面と垂直方向に移動する点において異なる。しかし、裏面ミラー29の移動により、反射回数が変化し、分散量が可変とされる点では実施例1と同じである。
FIGS. 9A to 9C are diagrams for explaining the control of the dispersion amount according to the second embodiment and correspond to FIGS. 2A to 2C, but only the
(実施例3)
図10は本発明の実施例3の波長分散補償器の構成を示すブロック図である。実施例1、実施例2と同じ構成要素に対しては同じ参照符号を付した。図8と対比して分かるように、実施例2と同様に、波長分散補償素子10の分散媒質1に蒸着されたAu膜による裏面側鏡3に代えて、薄板に形成された裏面ミラー29が設けられている。また、裏面ミラー29が分散媒質1に対して駆動装置47によって、移動が制御される点では実施例2と同じであるが、実施例3では裏面ミラー29が分散媒質1の裏面に対して垂直に移動するように制御される。波長分散補償素子10および駆動装置47は固定ステージ46上に保持され、移動しない。なお、実施例3では、裏面ミラー29の反射面の形状は表面側鏡2と同じであるが、出射窓5を持つように配置される。なお、図示しなかったが、固定ステージ46はケース45に保持される。
(Example 3)
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a chromatic dispersion compensator according to the third embodiment of the present invention. The same reference numerals are assigned to the same components as those in the first and second embodiments. As can be seen in comparison with FIG. 8, similarly to the second embodiment, a
図11(a)−(c)は実施例3による分散量の制御を説明する図であり、図2(a)−(c)あるいは図9(a)−(c)と対応するものであるが、裏面ミラー29のみが分散媒質1の裏面に平行を保って分散媒質1の裏面と垂直方向に移動する点において異なる。しかし、裏面ミラー29の移動により、反射回数が変化し、分散量が可変とされる点では実施例1あるいは実施例2と同じである。
FIGS. 11A to 11C are diagrams illustrating the control of the dispersion amount according to the third embodiment, and correspond to FIGS. 2A to 2C or FIGS. 9A to 9C. However, it differs in that only the
実施例3の裏面ミラー29の形状については、実施例1あるいは実施例2と同じでも良いが、光軸と波長分散補償素子10との相対位置を移動させる必要が無いので、裏面ミラー29の形状は表面側鏡2の形状と同じでも良い。裏面ミラー29の形状を、実施例1あるいは実施例2と同じとして、実施例3の制御と実施例2の制御とを組み合わせたものとすることもできる。この場合は、反射回数の変化と反射による光路の長さの制御を組み合わせることができるから、分散量の制御を、より多様化できる。
The shape of the
(実施例4)
図12は本発明の実施例4の波長分散補償器の構成を示すブロック図である。実施例1−3では、入射窓4と出射窓5が波長分散補償器の反対側になる等価的な透過型であった。実施例4では、入射窓4から入射された光ビームが分散媒質1内を多重反射して入射窓4と同じ側にある出射窓5から出射される反射型であることを特徴とする。そのため、波長分散補償素子10の表面側鏡2の両側に入射窓4および出射窓5を形成する。また裏面側鏡32は裏面全面を覆うものとした。出射窓5から出射される光ビームは反射鏡33、光対物レンズ24と凹レンズ25の組み合わせを介して出射側ファイバ26に導かれる。
Example 4
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the chromatic dispersion compensator according to the fourth embodiment of the present invention. In Example 1-3, the transmission window is an equivalent transmission type in which the
図13は実施例4において波長分散補償素子10の構成と入射窓4から入射された光ビームが分散媒質1内を多重反射して入射窓4と同じ側にある出射窓5から出射される状況を示す図である。図13に示すように、入射窓4は図1で説明した波長分散補償素子10の入射窓4と同じ形に成され、出射窓5は図1で説明した波長分散補償素子10の出射窓5と同じ形に成されている。したがって、実施例4でも、実施例1と同様に、駆動装置28を動作させて可動ステージ27を紙面に垂直に上昇あるいは下降させると、図2(b)あるいは(c)に示した通り、光軸に対して鏡の位置が変化し、反射回数が増え分散量が増加し、あるいは、反射回数が減少し分散量が減少する。
FIG. 13 shows the configuration of the chromatic
実施例4は、図を示して説明しないが、実施例2あるいは実施例3と同様に、変形させた形でも実施できる。すなわち、実施例2の図8あるいは実施例3の図10の裏面側鏡29の移動と同様に、表面側鏡2を移動させるものとしても良い。
Although the fourth embodiment is not described with reference to the drawings, as in the second or third embodiment, it can be implemented in a modified form. That is, the front-
(実施例5)
図14は本発明の実施例5の波長分散補償器の構成を示すブロック図である。実施例1の図5と対比して明らかなように、回転駆動装置48が付加されて、ステージ27が分散媒質1の重心を通る線を中心軸として紙面に平行に回転可能とされている点においてのみ、異なる。
(Example 5)
FIG. 14 is a block diagram showing a configuration of a chromatic dispersion compensator according to
図15は実施例1で説明したTa2O5とSiO2との積層構造からなる1次元結合欠陥型フォトニック結晶を用いた分散媒質1へ入射させる光ビームの分散媒質1の垂直面からの傾きに対する分散量の変化を示す特性図である。したがって、実施例1で説明したように、例えば、入射ビームが95°(傾き角は5°)の場合に、±5°の範囲で回転制御を付加すれば、図6で示した階段状の特性の段差を連続の線で繋ぐ形の制御が可能となる。
FIG. 15 illustrates a light beam incident on the
(実施例6)
次に、本発明の分散補償器を適用した光伝送システムを例示する。
(Example 6)
Next, an optical transmission system to which the dispersion compensator of the present invention is applied will be exemplified.
図16は実施例1−3の可変分散補償器を用いた40Gbps/チャンネルの波長分割多重光伝送システムを示す図である。このシステムは送信装置50、伝送ファイバ路、受信装置52から構成される。送信装置50は各波長(チャンネル)ごとの電気―光変換器53、波長多重器54、光送信増幅器55から構成されるが、これらは通例のものを使用すれば十分である。使用波長は1.55μmを中心とした帯域とする。伝送ファイバ路には分散シフトファイバ51を用い、伝送距離は80kmである。受信装置52は光受信増幅器56、波長分離器57、実施例1に記載の本発明の可変分散補償器58、光―電気変換器59から構成される。多重されて伝送された光パルスを波長分離装置57で各波長に分割し、可変分散補償器58で各々のチャンネルで最適な分散補償を行う。
FIG. 16 is a diagram illustrating a 40 Gbps / channel wavelength division multiplexing optical transmission system using the variable dispersion compensator of Example 1-3. This system includes a
分散シフトファイバの分散は1.53−1.6μmで数ps/nm/km以下である。伝送距離80kmで、最大±200ps/nm程度の分散を受けるが、その値はチャンネル(波長)によって異なる。実施例1で詳細に説明したように、可変分散補償器58は可変幅±−160ps/nmであるから、全てのチャンネルに対して渡って分散をほぼ補償することが可能である。ここでは、実施例1の分散補償器を代表として例示したが、他の実施例で示された分散補償器を用いても同様な効果が得られることは勿論である。
The dispersion of the dispersion-shifted fiber is 1.53-1.6 μm, which is several ps / nm / km or less. At a transmission distance of 80 km, the maximum dispersion is about ± 200 ps / nm, but the value varies depending on the channel (wavelength). As described in detail in the first embodiment, since the
(実施例7)
次に、本発明の可変分散補償器を適用した光伝送システムの他の実施例を例示する。
(Example 7)
Next, another embodiment of the optical transmission system to which the variable dispersion compensator of the present invention is applied will be exemplified.
図17は本発明の可変分散補償器を用いた10Gbps/チャンネルの波長分割多重光伝送システムを示す図である。このシステムは送信装置50、伝送ファイバ路、受信装置60から構成される。送信装置50の構成は実施例5で例示したものと同様の構成である。伝送ファイバ路61には1.3μm帯に最低分散領域を持つシングルモードファイバを用い、伝送距離は80kmである。即ち本システムは既設のシングルモードファイバを用いて波長分割多重方式により大容量伝送を行う際に用いるシステムである。受信装置60は光受信増幅器56、波長分離装置57、実施例1に記載の本発明の可変分散補償器分散器62、光―電気変換器59から構成される。
FIG. 17 is a diagram showing a wavelength division multiplexing optical transmission system of 10 Gbps / channel using the variable dispersion compensator of the present invention. This system includes a
本システムでは波長分離装置57の前段に可変分散補償器62を設置し、複数のチャンネルを一括して補償する。そのための分散補償器は、実施例1に示したものを使用した。この場合、分散補償器の構造パラメータを多少変え、図18に示した波長λと分散量Dの関係をもつものを用いた。このように、この分散補償器ではシングルモードファイバと逆向きの分散スロープを示し、効果的な分散補償が可能である。ここでは、実施例1の分散補償器を代表として例示したが、他の実施例で示された分散補償器を用いても同様な効果が得られることは勿論である。
In this system, a
1…分散媒質、2…表面ミラー、3…裏面ミラー、4…入射窓、5…出射窓、10…波長分散補償素子、11…一次元フォトニック結晶中に設けられた欠陥、12…一次元フォトニック結晶、13…微小共振器、14…エネルギー、15…SiO2層、16…Ta2O5層、21…入射用光ファイバ、22…入射側対物レンズ、23…分散補償素子、24…出射側対物レンズ、25…凹レンズ、26…出射側光ファイバ、27…可動ステージ、28…ステージ駆動装置、29…可動ミラー、30…ミラー駆動装置、31…反射型素子の表面ミラー、32…反射型素子の裏面ミラー、33…角度調整ミラー、34…入射窓、35…出射窓、41…光入射ビームの入射点、42…光ビームの出射点、45…ケース、46…固定ステージ、48…回転駆動装置、50…送信装置、51…分散シフトファイバ、52…受信装置、53…電気―光変換器、54…波長多重器、55…光送信増幅器、56…光受信増幅器、57…波長分離器、58…可変分散補償器、59…光―電気変換器、60…受信装置、61…シングルモードファイバ、62…可変分散補償器。
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---|---|---|---|---|
JP2009032916A (en) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Fujifilm Corp | Dispersion compensator, solid-state laser system, and dispersion compensating method |
JP2011237246A (en) * | 2010-05-10 | 2011-11-24 | Mitsui Chemicals Inc | Multiple external reflection infrared spectroscopic device and method, and substrate arrangement jig for the same |
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2004
- 2004-02-20 JP JP2004044045A patent/JP2005236716A/en active Pending
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