JP2005236721A - Compensator for light wavelength dispersion, and light transmission system using the same - Google Patents
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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の際に生ずる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光波長分散補償器に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device, and more particularly, to an optical chromatic dispersion compensator for reducing transmission distortion by canceling chromatic dispersion of an optical pulse transmission path that occurs during optical pulse transmission of an optical fiber or the like in an optical communication system. About.
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. Degradation of the optical pulse waveform due to fiber dispersion is a major factor that limits the transmission distance and transmission capacity of an 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、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 in 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器の構成を説明する概念図である。長距離光ファイバ1を通して伝送された光ビーム3は、光部品、この場合は、典型的な例としてサーキュレータを用いることとする。このサーキュレータ20を介してレンズ2に導入された後、分散媒質4に入射される。分散媒質4は表面と裏面が平行である直方体構造とされていて、光ビームは、これが入射される分散媒質4の表面の垂直線に対して5°程度傾けて入射される。分散補償素子としての分散媒質4に入射された光ビームが出射する面の側には出射した光ビームを反射させる鏡5が備えられる。鏡5表面は、出射した光ビーム3が逆方向から分散媒質4を同一コースを通って通過するような角度で設けられる。すなわち、鏡5表面に到達する直前の光ビーム3と鏡5表面との角度を直角にすると、図の左方から入ってきた光ビーム3は反射した後、元の経路を戻ることになる。光ビーム3が鏡5表面で反射されて、再び分散媒質4を通過した後、光ビーム3はレンズ2に導入された後、サーキュレータ20を介して、光ビーム21として出力される。サーキュレータ20の構成は、例えば、"Development of a Low^Loss Optical Circulator" (Y. Makiuchi et al., p.p. 1-4, Furukawa Review, 2002)に一例が紹介されている。
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating the configuration of a chromatic dispersion compensator according to the present invention. The light beam 3 transmitted through the long-distance
本発明によれば、光パルスの群遅延波長分散を生じさせる機能を有する分散媒質4を2度通過するので、分散媒質4の光パルスの群遅延波長分散量の2倍の群遅延波長分散を得ることができる。
According to the present invention, since the
また、分散補償器は、適用される光通信システムの光ファイバの構成および長さに対応して補償量を可変にできることが適応性を改善する上で有用である。本発明では、分散媒質4の中心軸と分散媒質4の中を伝播する光ビーム3の交点を回転中心として図にθで示すように回転させることにより、分散媒質4の表面の角度を光ビーム3に対して変化させることにより、構造物の群遅延波長分散を変え、補償量を可変にすることができる。
In addition, the dispersion compensator is useful in improving adaptability so that the compensation amount can be made variable in accordance with the configuration and length of the optical fiber of the applied optical communication system. In the present invention, the angle of the surface of the
図2は分散媒質4の光ビーム3の入射する表面に垂直の角度から傾けた角度に応じた分散量の波長依存性を示した図である。図から分かるように、光ビーム3の波長にもよるが、θを制御すれば分散量が制御できる。
FIG. 2 is a diagram showing the wavelength dependence of the dispersion amount according to the angle inclined from the angle perpendicular to the surface of the
上述した分散補償器の分散補償量をさらに増大させるには、光ビーム3が分散媒質4の中を通過する回数を増加させることで容易に実現できる。図1では、光ビーム3は分散媒質4の中を2回通過するに過ぎなかったが、分散媒質4の両面に反射用の鏡を設けて、ここで繰り返し反射した後に光ビーム3が分散媒質4から出射して鏡5表面で反射された後、同一コースで戻ってくる構成とすれば、分散補償量を飛躍的に増加させることができる。
In order to further increase the dispersion compensation amount of the dispersion compensator described above, it can be easily realized by increasing the number of times the light beam 3 passes through the
図3は分散補償素子としての分散媒質4の両面に反射用の鏡6を設けて、ここで繰り返し反射する構成とした波長分散補償器の構成を説明する概念図である。鏡6は、分散媒質4に光ビームが入射し、あるいは、出射する領域を除いて分散媒質4の両面に金(Au)薄膜を蒸着して形成する。図3において、図1で説明した構成要素と同じものには同じ参照符号を付した。図3と図1を対比して明らかなように、図3に示す構成では、分散媒質4の両面に設けられた反射用の鏡6で入射した光ビーム3は多重反射を経た後、出射して光ビームは鏡5表面で反射されて同一ルートで戻る。このときにも反射用の鏡6間で多重反射を繰り返すから、図1の構成と比べて、多重反射の回数倍だけの分散量が得られる。θを制御すれば分散量が制御できるのは、図1と同じである。
FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating the configuration of a chromatic dispersion compensator in which
ここで、分散媒質4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。この場合、両面が平行な分散媒質4で、分散媒質に入射した光ビームが、入射した角度と同じ角度で分散媒質から出射し、入射した光ビームと平行に分散媒質から出射する必要がある。そうでなければ、光ビームが元の経路を戻ることができないためである。この条件を満たすフォトニック結晶としては、分散媒質4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4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4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8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8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. 4 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 stacked 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5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. 5 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5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. 5, 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6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。波長分散補償素子としての分散媒質4は回転ステージ27の上に保持されるとともに、回転ステージ27は駆動装置28によって、分散媒質4の中心位置で、紙面に垂直方向の軸中心に回転駆動される。分散媒質4の一面から、入射光ファイバ1、サーキュレータ20および対物レンズ2を介して、光入射ビームを分散媒質4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4を通過し、分散媒質4の反対の一面から出射する。出射した光ビームは鏡5表面で反射されて同一ルートで戻り、対物レンズ2およびサーキュレータ20を介して、出射ビーム21として出射光ファイバ26に導入される。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. 6 is a block diagram showing the configuration of the chromatic dispersion compensator according to the first embodiment of the present invention. The
より具体的に述べると、光ファイバ1は、コア径10μmのシングルモード(SM)光ファイバを用いた。この光ファイバの出射端にサーキュレータ20を配置して、これから出射した光ビームを、NAが0.2の対物レンズ2を配置して、光ファイバ1から出射した光ビームをほぼ平行な光ビームに変換した。光パルスの群遅延波長分散を生じさせる分散媒質4は、実施例1では、2次元のSiからなる円孔三角格子型フォトニック結晶を用いた。この場合、円孔軸と分散媒質両面とが平行になるようにした。このフォトニック結晶の構造は、円孔半径が0.24μm、格子間隔が0.5μmで光ビームはΓ−M方向に進む様にした。また、鏡5および表面側鏡6および裏面側鏡6は、反射率の波長依存性が少ないAuを表面に蒸着したものを用いた。
More specifically, the
このようにして、まず分散媒質4の平行な両面と、サーキュレータ20および対物レンズ2を介して、分散媒質4に入射する光ビームとの角度を90°にし、かつ分散媒質4を透過した光ビームと鏡5との角度も90°にして、波長1.5μmの光ビームを入射させた。鏡5で反射されて同一ルートを通り、対物レンズ2およびサーキュレータ20を介して出射光ファイバ26に導入される出射ビーム21で群速度分散を測定したところ、200ps/nmと非常に大きな群速度分散が得られた。
In this manner, first, the angle between the parallel both surfaces of the
次に、分散媒質4を入射する光ビームに対して傾け、分散媒質4表面と光ビームとの角度を90°からずらし、95°とした。この場合、分散媒質を透過した光ビームと鏡5との角度は90°と変わらず、光ビームは鏡5で反射された後、元の経路をたどって出射光ファイバ26に入射した。このときの群速度分散は、分散媒質4の平行な両面と分散媒質に入射する光ビームとの角度が90°の場合に比べて10ps/nm増加し、分散媒質4の角度を変えることによって群速度分散を変えることが出来た(図2参照)。また、光ファイバの出射光量に対して、光が戻ってきたときの入射光量の比は、分散媒質表面と光ビームとの角度が90°の場合も、95°の場合も1dB以下と小さく、この分散補償器の光損失は小さいことが示された。
Next, the
(実施例2)
本発明の実施例2の波長分散補償器の構成は、ブロック図で見ると、実施例1と同じ図6に示す構成である。光パルスの群遅延波長分散を生じさせる分散媒質4を、2次元の円孔三角格子型フォトニック結晶から1次元結合欠陥型フォトニック結晶に変えた点でのみ異なる。1次元結合欠陥型フォトニック結晶は、図4で設明したTa2O5層15とSiO2層16との積層構造で、欠陥11の数7、総数50のものを用いた。その結果、波長1.5μmの光に対し、光ビームと分散媒質4との角度が90°の場合、群速度分散量が40ps/nmと非常に大きな値が得られた。この値は、光ビームが分散媒質としての結合欠陥型フォトニック結晶を単に1回通過したときの値に比べて、4倍になっており、本構成で非常に大きな群速度分散が得られることが示された。これは、結合欠陥型フォトニック結晶と外界との光結合が鏡5による反射によって大幅に変えられたことによる。また、光ビームと分散媒質4との角度を90°から変えた場合、1°につき10ps/nmの群速度分散量の変化が得られ、角度を変えることによって群速度分散が大幅に変化できることが示された。
(Example 2)
The configuration of the chromatic dispersion compensator of Example 2 of the present invention is the same as that of Example 1 shown in FIG. The only difference is that the
また、光ファイバ1の出射光量に対して、光が戻ってきたときの光ファイバ26への入射光量の比は、分散媒質表面と光ビームとの角度が90°の場合も、95°の場合も1dB以下と小さく、この分散補償器の光損失は小さいことが示された。
The ratio of the amount of light incident on the
(実施例3)
図7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2で説明した1次元結合欠陥型フォトニック結晶を用いて、分散媒質4の両表面にAuを蒸着した鏡6を形成した以外は、実施例2に示した構成と同じである。多重反射を4回起こすように、分散媒質4の表面と光ビームの角度を設定し、群速度分散量を量ったところ、波長1.5μmの光に対し、400ps/nmと実施形態2に比べてさらに大きな値が得られた。また、分散媒質4の表面と光ビームの角度を変化させると、1°につき100ps/nmの群速度分散量の変化が得られ、角度を変えることによって群速度分散が大幅に変化できることが示された。
(Example 3)
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the chromatic dispersion compensator according to the third embodiment of the present invention. The configuration is the same as that shown in Example 2 except that the
また、光ファイバ1の出射光量に対して、光が戻ってきたときの光ファイバ26への入射光量の比は、分散媒質表面と光ビームとの角度が90°の場合も、95°の場合も1dB以下と小さく、この分散補償器の光損失は小さいことが示された。
The ratio of the amount of light incident on the
(実施例4)
図8は本発明の実施例4の波長分散補償器のための波長分散補償素子10の構成を示す斜視図であり、図9はこれを利用した実施例4の波長分散補償器のブロック図である。
Example 4
FIG. 8 is a perspective view showing a configuration of a
実施例4の波長分散補償器のための波長分散補償素子10は、他の実施例の分散媒質4と同様に、表面と裏面が平行である直方体の分散媒質4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61と裏面側鏡61とから構成される。表面側鏡61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4が露出するように形成される。裏面側鏡62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4が露出するように形成される。表面側鏡61の側の露出部と裏面側鏡62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。
Similar to the
表面側鏡61の側の露出部は光入射ビームの入射窓12として利用される。すなわち、光入射ビームを入射窓12から分散媒質4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4を通過し、次に、傾きに応じて、鏡61と62によって多重反射された後、裏面側鏡62の側の露出部である出射窓17から出射する。
The exposed portion of the side surface side mirror 61 is used as an
図8に示す波長分散補償素子10は、分散媒質4への入射光の入射点を維持したまま、図に矢印を付記したように上下させると、裏面側鏡62の形が、移動方向に対して斜めに成されているので、段階的に多重反射の回数が変化する。図9はこれを利用するものであり、図7に示す実施例3と対比して明らかなように、上下動駆動装置29が付加されている点でのみ異なる。すなわち、図8を参照して、波長分散補償素子10が下側に移動されると、多重反射の回数が減り、上側に移動されると、多重反射の回数が増加する。それぞれの位置で、実施例3と同様に回転の制御を加えると、図2に示す特性で連続的に変化する。
Chromatic
(実施例5)
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 5)
Next, an optical transmission system to which the dispersion compensator of the present invention is applied will be exemplified.
図10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. 10 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6)
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 6)
Next, another embodiment of the optical transmission system to which the variable dispersion compensator of the present invention is applied will be exemplified.
図11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. 11 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12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
(その他の実施形態)
以上示した実施例1−3は、群速度分散量を変え、波長分散補償器としての機能を示したものであるが、分散媒質4として光パルスを時間的に遅らせる機能を持つものを使えば、実施形態1−3で示した構成は、光遅延器として働く。具体的に、分散媒質としての1次元結合欠陥型フォトニック結晶として、遅延時間10psのものを用いた場合、実施形態2での構成で40ps、実施形態3の多重反射型の構成で100psの光遅延時間が得られた。また、この構成での光損失は、実施形態2と3に示した場合と同じで、低損失で遅延時間の大きな光遅延器が得られた。
(Other embodiments)
Embodiment 1-3 described above shows the function as a chromatic dispersion compensator by changing the group velocity dispersion amount. However, if a
光パルスを時間的に遅らせる機能に着目した光遅延器を図10、図11に示した光伝送システムの可変分散補償器分散器58、62の部分に適用すれば、光パルスの到着タイミングを正確に制御する機能を持たせることが出来る。
If an optical delay device that focuses on the function of delaying the optical pulse in time is applied to the variable dispersion
1…入射用光ファイバ、2…入射側対物レンズ、3…光ビーム、4…分散媒質、5…鏡、6,61…表面ミラー、6,62…裏面ミラー、8…一次元フォトニック結晶、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…入射窓、13…微小共振器、14…エネルギー、15…SiO2層、16…Ta2O5層、17…出射窓、20…サーキュレータ、21…光ビーム、26…出射側光ファイバ、27…可動ステージ、28…ステージ回転駆動装置、29…ステージ上下動駆動装置、45…ケース。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
2. The optical wavelength dispersion compensator according to claim 1, wherein the dispersion medium is made of a coupling defect type photonic crystal.
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