JP2902996B2 - 光分散補償器、及びこれを用いた光パルス発生装置並びに光通信システム - Google Patents
光分散補償器、及びこれを用いた光パルス発生装置並びに光通信システムInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、時分割多重通信シ
ステム、時分割多重通信と波長分割多重通信システムの
ハイブリッド通信システムを柱とした長距離大容量光通
信システム、及び超高速光計測用に必要不可欠な超短光
パルス発生装置（光パルス発生装置）に関する。また、
上記通信システムの光伝送における光波形整形装置とし
ての光分散補償器に関する。
ステム、時分割多重通信と波長分割多重通信システムの
ハイブリッド通信システムを柱とした長距離大容量光通
信システム、及び超高速光計測用に必要不可欠な超短光
パルス発生装置（光パルス発生装置）に関する。また、
上記通信システムの光伝送における光波形整形装置とし
ての光分散補償器に関する。
【０００２】
【従来の技術】短パルス光源からの光パルス、または、
光ファイバー内を伝搬する光パルスは、材料や構造分散
（分散：光の群速度の波長依存性）の影響を受けるた
め、時間軸上において、パルス幅の拡がりまたは波形の
劣化が生じる。一般に光パルスにおいて、そのパルス波
形により決められる定数Ｃに対し、その時間幅Δｔとス
ペクトル幅Δλ（但し、λは波長）は、Δｔ・Δλ≧Ｃ
なる関係を示す。とりわけ、Δｔ・Δλ＝Ｃなる関係を
満たす光パルスはＴＬパルス（Transform Limit Puls
e）と呼ばれる。ＴＬパルスを例に考えれば、光パルス
が媒質を透過する際に、その時間軸上のパルス幅Δｔが
Δｔ＋αとなれば、これに対応してΔλ又はＣが変化す
るのは明らかである。後者の変化はＣが波形に対応する
ことから、波形の変化として現れる。望ましき光パルス
の伝送は媒質透過前後においてΔｔ、Δλ及びＣなる物
理量が保存されることであるから、これら物理量の変化
は光パルスの劣化といえよう。ここで、短パルス光源と
は、パルス光を発生する光源（光パルス発生装置）のう
ち、とりわけ時間軸上の幅Δｔとスペクトル幅Δλの小
さいパルス光を発生するものである。
光ファイバー内を伝搬する光パルスは、材料や構造分散
（分散：光の群速度の波長依存性）の影響を受けるた
め、時間軸上において、パルス幅の拡がりまたは波形の
劣化が生じる。一般に光パルスにおいて、そのパルス波
形により決められる定数Ｃに対し、その時間幅Δｔとス
ペクトル幅Δλ（但し、λは波長）は、Δｔ・Δλ≧Ｃ
なる関係を示す。とりわけ、Δｔ・Δλ＝Ｃなる関係を
満たす光パルスはＴＬパルス（Transform Limit Puls
e）と呼ばれる。ＴＬパルスを例に考えれば、光パルス
が媒質を透過する際に、その時間軸上のパルス幅Δｔが
Δｔ＋αとなれば、これに対応してΔλ又はＣが変化す
るのは明らかである。後者の変化はＣが波形に対応する
ことから、波形の変化として現れる。望ましき光パルス
の伝送は媒質透過前後においてΔｔ、Δλ及びＣなる物
理量が保存されることであるから、これら物理量の変化
は光パルスの劣化といえよう。ここで、短パルス光源と
は、パルス光を発生する光源（光パルス発生装置）のう
ち、とりわけ時間軸上の幅Δｔとスペクトル幅Δλの小
さいパルス光を発生するものである。
【０００３】さて、この光パルスの劣化は、光パルス伝
送を用いた時分割多重通信システム、あるいは時分割多
重通信と波長分割多重通信システムのハイブリッド通信
システムを柱とした長距離大容量光通信システムにおい
て、通信誤りを生じさせる原因になる。即ち、光源（送
信機）からΔｔ1、Δλ1なる物理量及びＣ1に対応した
波形を有する光パルスとして出射された光信号が、伝送
過程でΔｔ2、Δλ2なる物理量とＣ2に対応した波形を
有する光パルスへ変化することは、当該光信号が持つ情
報の変質をもたらすのである。光信号が運ぶ情報が、光
パルスのΔｔ、Δλ又は波形で識別されることを考えれ
ば、この問題の重要さは明らかであろう。
送を用いた時分割多重通信システム、あるいは時分割多
重通信と波長分割多重通信システムのハイブリッド通信
システムを柱とした長距離大容量光通信システムにおい
て、通信誤りを生じさせる原因になる。即ち、光源（送
信機）からΔｔ1、Δλ1なる物理量及びＣ1に対応した
波形を有する光パルスとして出射された光信号が、伝送
過程でΔｔ2、Δλ2なる物理量とＣ2に対応した波形を
有する光パルスへ変化することは、当該光信号が持つ情
報の変質をもたらすのである。光信号が運ぶ情報が、光
パルスのΔｔ、Δλ又は波形で識別されることを考えれ
ば、この問題の重要さは明らかであろう。
【０００４】この問題の解決手段は、分散の影響を補償
することであり、それを行う素子を光分散補償器と言
う。代表的なものとして、光ファイバー分散補償器３９
（図１１(A)）、回折格子分散補償器４０（図１１
(B)）、誘電体多層膜分散補償器４１（図１１(C)）、グ
レーテイング光ファイバー分散補償器４２（図１１
(D)）などがある（参考文献：「超高速光エレクトロニ
クス」、末田正、神谷武志共編、第２章、カワジャ他、
IEEEフォトニクステクノロジーレター、第７巻、１５８
頁（１９９５）、特開平２−２３３０２号公報）。
することであり、それを行う素子を光分散補償器と言
う。代表的なものとして、光ファイバー分散補償器３９
（図１１(A)）、回折格子分散補償器４０（図１１
(B)）、誘電体多層膜分散補償器４１（図１１(C)）、グ
レーテイング光ファイバー分散補償器４２（図１１
(D)）などがある（参考文献：「超高速光エレクトロニ
クス」、末田正、神谷武志共編、第２章、カワジャ他、
IEEEフォトニクステクノロジーレター、第７巻、１５８
頁（１９９５）、特開平２−２３３０２号公報）。
【０００５】光ファイバー分散補償器は、通常の伝送用
に用いられる光ファイバーに短光パルスを伝搬させて、
光ファイバーの有する分散を利用して分散補償を行う、
透過型光分散補償器である。回折格子分散補償器は、向
かい合う二枚の回折格子から構成されており、２回の反
射によって生じる遅延時間（または伝搬距離）の波長依
存性を用いて分散補償を行う透過型分散補償器である。
誘電体多層膜分散補償器とグレーテイング光ファイバー
分散補償器は、光の多重反射によって生じる、広いスペ
クトル幅を有する高反射領域における、大きな分散効果
を用いて、分散補償を行う反射型光分散補償器である。
に用いられる光ファイバーに短光パルスを伝搬させて、
光ファイバーの有する分散を利用して分散補償を行う、
透過型光分散補償器である。回折格子分散補償器は、向
かい合う二枚の回折格子から構成されており、２回の反
射によって生じる遅延時間（または伝搬距離）の波長依
存性を用いて分散補償を行う透過型分散補償器である。
誘電体多層膜分散補償器とグレーテイング光ファイバー
分散補償器は、光の多重反射によって生じる、広いスペ
クトル幅を有する高反射領域における、大きな分散効果
を用いて、分散補償を行う反射型光分散補償器である。
【０００６】光ファイバー分散補償器では、光ファイバ
ーの有する微小な分散効果のために、１００ｍ〜数ｋｍ
の長さの光ファイバーを必要とし、従って、装置が大型
になり、不安定動作、高価格化などの欠点が生じる。回
折格子分散補償器では、大型でかつ２枚の回折格子の位
置合わせ等の設定が困難であるため、不安定動作の原因
となる。一方、誘電体多層膜分散補償器やグレーテイン
グ光ファイバー分散補償器は、超小型でモノリシックで
あるため、動作が安定である。
ーの有する微小な分散効果のために、１００ｍ〜数ｋｍ
の長さの光ファイバーを必要とし、従って、装置が大型
になり、不安定動作、高価格化などの欠点が生じる。回
折格子分散補償器では、大型でかつ２枚の回折格子の位
置合わせ等の設定が困難であるため、不安定動作の原因
となる。一方、誘電体多層膜分散補償器やグレーテイン
グ光ファイバー分散補償器は、超小型でモノリシックで
あるため、動作が安定である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の誘電体多層膜分
散補償器とグレーテイング光ファイバー分散補償器で
は、光の多重反射のため、高反射領域において、広いス
ペクトル領域で比較的大きな分散補償効果が得られるの
で、超小型の光分散補償器の実現が可能である。しか
し、これらは反射型であるため、分散補償される光パル
スの伝搬方向の変更が必要になり、短パルスレーザとこ
れらの光分散補償器を結合または集積化して用いる場
合、または、光中継器の中に波形整形器として組み込む
場合、系が複雑になる欠点がある。また、一つの分散補
償器では、補償に必要な分散値が足りない場合、複数個
必要になるが、反射型であるため、その配置は複雑にな
る。
散補償器とグレーテイング光ファイバー分散補償器で
は、光の多重反射のため、高反射領域において、広いス
ペクトル領域で比較的大きな分散補償効果が得られるの
で、超小型の光分散補償器の実現が可能である。しか
し、これらは反射型であるため、分散補償される光パル
スの伝搬方向の変更が必要になり、短パルスレーザとこ
れらの光分散補償器を結合または集積化して用いる場
合、または、光中継器の中に波形整形器として組み込む
場合、系が複雑になる欠点がある。また、一つの分散補
償器では、補償に必要な分散値が足りない場合、複数個
必要になるが、反射型であるため、その配置は複雑にな
る。
【０００８】従来型の周期的誘電体多層膜分散補償器
を、高反射領域の隣接する透過領域で用いると、透過型
光分散補償器として使用できる。しかし、その透過領域
のスペクトル幅：δλTは、１００フェムト秒オーダー
の光パルスの分散補償を行うのに十分広くない（図８、
図１２(B)参照）。
を、高反射領域の隣接する透過領域で用いると、透過型
光分散補償器として使用できる。しかし、その透過領域
のスペクトル幅：δλTは、１００フェムト秒オーダー
の光パルスの分散補償を行うのに十分広くない（図８、
図１２(B)参照）。
【０００９】以上の従来技術に対し、本願発明が解決し
ようとする課題は、１００フェムト秒（femto-second：
１０-15秒）から１０ピコ秒（pico-second：１０
-12秒）の時間幅を有する光パルスに生じる分散の影
響、即ちパルス時間幅拡がりや波形劣化を補償すること
（当該光パルスのパルス時間幅や波形を分散の影響を受
ける前の状態に戻すこと）にある。
ようとする課題は、１００フェムト秒（femto-second：
１０-15秒）から１０ピコ秒（pico-second：１０
-12秒）の時間幅を有する光パルスに生じる分散の影
響、即ちパルス時間幅拡がりや波形劣化を補償すること
（当該光パルスのパルス時間幅や波形を分散の影響を受
ける前の状態に戻すこと）にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するに
あたり、本発明の指針は、従来型の周期的多層膜構造に
代わって、単一共振器型多層膜構造または結合共振器型
多層膜構造を用いる。その結果、単一共振器型多層膜構
造または結合共振器型多層膜構造の場合、周期的多層膜
構造と比較して、高反射領域に隣接したスペクトル幅の
広い透過領域が存在する。従って、その透過領域に補償
すべき光パルスを透過されると、スペクトル幅の広い、
１００フェムト秒から１０ピコ秒のパルス幅を有する光
パルス（以下、短光パルス）の分散補償を行うことがで
きる。即ち、特開平２−２３３０２号公報に開示の技術
が多層膜構造にて光パルスを反射させるのに対し、本発
明は多層膜構造に光パルスを透過させることにより分散
補償を行う点が異なり、このため本発明の光分散補償器
は以下のような構成上の特徴を有する。
あたり、本発明の指針は、従来型の周期的多層膜構造に
代わって、単一共振器型多層膜構造または結合共振器型
多層膜構造を用いる。その結果、単一共振器型多層膜構
造または結合共振器型多層膜構造の場合、周期的多層膜
構造と比較して、高反射領域に隣接したスペクトル幅の
広い透過領域が存在する。従って、その透過領域に補償
すべき光パルスを透過されると、スペクトル幅の広い、
１００フェムト秒から１０ピコ秒のパルス幅を有する光
パルス（以下、短光パルス）の分散補償を行うことがで
きる。即ち、特開平２−２３３０２号公報に開示の技術
が多層膜構造にて光パルスを反射させるのに対し、本発
明は多層膜構造に光パルスを透過させることにより分散
補償を行う点が異なり、このため本発明の光分散補償器
は以下のような構成上の特徴を有する。
【００１１】まず本発明の光分散補償器は、第１誘電体
とこれより屈折率の大きな第２誘電体を周期的に積層し
てなる第１誘電体領域と、第３誘電体とこれよりも屈折
率の大きな第４誘電体を周期的に積層してなる第２誘電
体領域と、第２誘電体及び第４誘電体よりも屈折率の小
さな第５誘電体からなる第３誘電体領域からなり、第３
誘電体領域が第１誘電体領域と第２誘電体領域との間に
挟まれるように構成された共振器を有する。この共振器
において、第３誘電体領域は、(1)第２誘電体と第４誘
電体とに接合されるか、又は(2)第１誘電体と第３誘電
体とに接合されるか、のいずれか一の態様で第１及び第
２誘電体領域に接続される。
とこれより屈折率の大きな第２誘電体を周期的に積層し
てなる第１誘電体領域と、第３誘電体とこれよりも屈折
率の大きな第４誘電体を周期的に積層してなる第２誘電
体領域と、第２誘電体及び第４誘電体よりも屈折率の小
さな第５誘電体からなる第３誘電体領域からなり、第３
誘電体領域が第１誘電体領域と第２誘電体領域との間に
挟まれるように構成された共振器を有する。この共振器
において、第３誘電体領域は、(1)第２誘電体と第４誘
電体とに接合されるか、又は(2)第１誘電体と第３誘電
体とに接合されるか、のいずれか一の態様で第１及び第
２誘電体領域に接続される。
【００１２】このように構成される共振器構造を上述の
単一共振器型と定義する。一方、上述の結合共振器型と
は、単一共振器型を直列に複数結合させたものであり、
例えば上述の第１誘電体領域、第３誘電体領域、第２誘
電体領域、第３誘電体領域、第２誘電体領域、第３誘電
体領域、第２誘電体領域をこの順に積み上げた構造を有
する（ここで、第２、第２誘電体領域としたのは第２誘
電体領域に対し若干の組成変動を許容する意味であ
る）。
単一共振器型と定義する。一方、上述の結合共振器型と
は、単一共振器型を直列に複数結合させたものであり、
例えば上述の第１誘電体領域、第３誘電体領域、第２誘
電体領域、第３誘電体領域、第２誘電体領域、第３誘電
体領域、第２誘電体領域をこの順に積み上げた構造を有
する（ここで、第２、第２誘電体領域としたのは第２誘
電体領域に対し若干の組成変動を許容する意味であ
る）。
【００１３】また各誘電体層の厚みを調整することによ
り、共振器に入射する光パルスのスペクトル幅が第１、
第２及び第３誘電体領域から構成される共振器の共振点
を含む高反射領域に隣接する透過領域内に存在させる。
これらの厚みは共振波長λr（但し、この波長は真空に
おける値）に基づき、各誘電体層の層厚は個々の誘電体
における実効波長としての共振波長λr／ｎ（但し、ｎ
は誘電体の屈折率）で、第１乃至第４誘電体の層：（λ
r／ｎ）／４、第５誘電体の層：（λr／ｎ）／２に設定
される。共振波長の定義については、実施例１から３に
おいて後述する。
り、共振器に入射する光パルスのスペクトル幅が第１、
第２及び第３誘電体領域から構成される共振器の共振点
を含む高反射領域に隣接する透過領域内に存在させる。
これらの厚みは共振波長λr（但し、この波長は真空に
おける値）に基づき、各誘電体層の層厚は個々の誘電体
における実効波長としての共振波長λr／ｎ（但し、ｎ
は誘電体の屈折率）で、第１乃至第４誘電体の層：（λ
r／ｎ）／４、第５誘電体の層：（λr／ｎ）／２に設定
される。共振波長の定義については、実施例１から３に
おいて後述する。
【００１４】上述の結合型の共振器構造においては、さ
らに第３誘電体領域を構成する第５誘電体の層の厚みは
第５誘電体層に、第２誘電体領域を構成する第３誘電
体、第４誘電体の層の厚みはそれぞれ第３誘電体層、第
４誘電体層に準じて設定する（第３及び第２誘電体領域
についても同様）。これにより、結合型共振器構造に入
射する光パルスのスペクトル幅は、結合型共振器構造の
複数の共振点を含む高反射領域に隣接する透過領域内に
存在する。次に、図８、図９、図１０、図１２を用い
て、従来型の周期的多層膜構造と単一共振器型多層膜構
造または結合共振器型多層膜構造における光パルスの振
る舞いの違いについて説明する。従来型の周期的多層膜
構造、本発明の単一共振器型多層膜構造と二つの共振器
が結合した結合共振器型多層膜構造の反射スペクトルの
計算例を、それぞれ図８、図９(A)、図１０(A)に示す。
共振点（反射率がほぼゼロになる鋭い凹）を含む、反射
率がほぼ１である高反射領域に隣接して、反射率がほぼ
ゼロに近い透過領域が存在する。但し、周期的多層膜構
造の場合、高反射領域に共振点は存在しない。また、共
振点の数は、共振器の数に等しい。例えば、単一共振器
構造の場合は一つ、二つの共振器が結合した結合共振器
の場合は、二つである。以下、この透過領域のスペクト
ル幅をdlTとする。
らに第３誘電体領域を構成する第５誘電体の層の厚みは
第５誘電体層に、第２誘電体領域を構成する第３誘電
体、第４誘電体の層の厚みはそれぞれ第３誘電体層、第
４誘電体層に準じて設定する（第３及び第２誘電体領域
についても同様）。これにより、結合型共振器構造に入
射する光パルスのスペクトル幅は、結合型共振器構造の
複数の共振点を含む高反射領域に隣接する透過領域内に
存在する。次に、図８、図９、図１０、図１２を用い
て、従来型の周期的多層膜構造と単一共振器型多層膜構
造または結合共振器型多層膜構造における光パルスの振
る舞いの違いについて説明する。従来型の周期的多層膜
構造、本発明の単一共振器型多層膜構造と二つの共振器
が結合した結合共振器型多層膜構造の反射スペクトルの
計算例を、それぞれ図８、図９(A)、図１０(A)に示す。
共振点（反射率がほぼゼロになる鋭い凹）を含む、反射
率がほぼ１である高反射領域に隣接して、反射率がほぼ
ゼロに近い透過領域が存在する。但し、周期的多層膜構
造の場合、高反射領域に共振点は存在しない。また、共
振点の数は、共振器の数に等しい。例えば、単一共振器
構造の場合は一つ、二つの共振器が結合した結合共振器
の場合は、二つである。以下、この透過領域のスペクト
ル幅をdlTとする。
【００１５】従来型の周期的多層膜構造を有する短光パ
ルス分散補償器は、短光パルスの広いスペクトル幅をカ
バーするため、スペクトル幅の広い高反射領域を用い
る。このため、反射型となる（図１２(A))。即ち、図８
のスペクトルを示す周期的多層膜構造を有する光分散補
償器において、これに入射する光パルスの分散の変形は
高反射領域に相当するλ＝１.４０から１.６１μｍの広
い波長範囲で補償される。ところが、この従来型の周期
的多層膜構造を有する短光パルス分散補償器を透過型に
して、高反射領域に隣接する透過領域で光パルスの分散
補償を行おうとすると、図１２(B)に示すように、光パ
ルスの整正（補償）は十分に行われない。その理由は、
透過領域のδλTが、光パルスのスペクトル幅より小さ
いため（図８のλ＝１.３９及び１.６２μｍ付近参
照）、光パルスのスペクトル成分の一部分しか分散補償
が行われないからである。この場合のδλTは、１００
フェムト秒オーダーの光パルスのスペクトル幅の十分の
一以下でる。
ルス分散補償器は、短光パルスの広いスペクトル幅をカ
バーするため、スペクトル幅の広い高反射領域を用い
る。このため、反射型となる（図１２(A))。即ち、図８
のスペクトルを示す周期的多層膜構造を有する光分散補
償器において、これに入射する光パルスの分散の変形は
高反射領域に相当するλ＝１.４０から１.６１μｍの広
い波長範囲で補償される。ところが、この従来型の周期
的多層膜構造を有する短光パルス分散補償器を透過型に
して、高反射領域に隣接する透過領域で光パルスの分散
補償を行おうとすると、図１２(B)に示すように、光パ
ルスの整正（補償）は十分に行われない。その理由は、
透過領域のδλTが、光パルスのスペクトル幅より小さ
いため（図８のλ＝１.３９及び１.６２μｍ付近参
照）、光パルスのスペクトル成分の一部分しか分散補償
が行われないからである。この場合のδλTは、１００
フェムト秒オーダーの光パルスのスペクトル幅の十分の
一以下でる。
【００１６】一方、本発明の単一共振器型多層膜構造ま
たは結合共振器型多層膜構造のδλTは、周期的多層膜
構造のそれと比べて非常に大きく（図８、図９(A)、図
１０(A)の比較から明らか）、１００フェムト秒オーダ
ーの光パルスのスペクトル幅とほぼ等しいので、１００
フェムト秒オーダーの光パルスの分散補償による光パル
ス整正（補償）が、透過において可能である。即ち、本
発明では誘電体多層膜により形成された共振器構造を光
分散補償器に採用することで、当該共振器構造の高反射
領域に隣接する透過領域のスペクトル幅を当該透過領域
の分散効果を高めるように拡げ、これにより１００フェ
ムト秒から１０ピコ秒の光パルスの分散補償を可能にす
るものである。なお、図１２においては、本発明の光分
散補償器４７を、従来の光分散補償器４５，４６と同様
のパターンで示したが、その構造上の違いは後述の実施
例から明らかになろう。
たは結合共振器型多層膜構造のδλTは、周期的多層膜
構造のそれと比べて非常に大きく（図８、図９(A)、図
１０(A)の比較から明らか）、１００フェムト秒オーダ
ーの光パルスのスペクトル幅とほぼ等しいので、１００
フェムト秒オーダーの光パルスの分散補償による光パル
ス整正（補償）が、透過において可能である。即ち、本
発明では誘電体多層膜により形成された共振器構造を光
分散補償器に採用することで、当該共振器構造の高反射
領域に隣接する透過領域のスペクトル幅を当該透過領域
の分散効果を高めるように拡げ、これにより１００フェ
ムト秒から１０ピコ秒の光パルスの分散補償を可能にす
るものである。なお、図１２においては、本発明の光分
散補償器４７を、従来の光分散補償器４５，４６と同様
のパターンで示したが、その構造上の違いは後述の実施
例から明らかになろう。
【００１７】本発明を実施するに当たって、誘電体多層
膜構造からなる単一共振器構造または結合型共振器構造
において、入射光パルスのスペクトルが，該共振器構造
の高反射領域に隣接する透過領域内に存在するように設
定する。この構造では、高反射領域に隣接する透過領域
において、１００フェムト秒オーダーの光パルスが有す
る広いスペクトル領域で、分散補償に必要な大きさの分
散効果が得られる（図９、１０参照）。従って、超小
型、安定、低価格、かつ他の装置との結合が容易な透過
型光分散補償器の実現が可能である。
膜構造からなる単一共振器構造または結合型共振器構造
において、入射光パルスのスペクトルが，該共振器構造
の高反射領域に隣接する透過領域内に存在するように設
定する。この構造では、高反射領域に隣接する透過領域
において、１００フェムト秒オーダーの光パルスが有す
る広いスペクトル領域で、分散補償に必要な大きさの分
散効果が得られる（図９、１０参照）。従って、超小
型、安定、低価格、かつ他の装置との結合が容易な透過
型光分散補償器の実現が可能である。
【００１８】以上に説明した本発明の光分散補償器は、
多段に結合させて構成して１つの光分散補償器を構成し
てもよい（実施例７参照）。また、短パルスレーザと組
み合わせて光パルス発生装置を構成してもよい（実施例
４及び５参照）。短パルスレーザを発生する光源に面発
光型の半導体レーザ素子を用い、これに積層する態様で
光分散補償器を形成すると光パルス発生装置の小型化が
図れる利点がある。これは、従来の反射型光分散補償器
では得られない利点である。このような光パルス発生装
置を光源に用いて、光通信システムを構成すると光信号
伝送の長距離化、大容量化が促進される。一方、本発明
の光分散補償器を光通信システムの光中継回路における
光パルス波形の整形素子として用いてもよい（実施例６
参照）。
多段に結合させて構成して１つの光分散補償器を構成し
てもよい（実施例７参照）。また、短パルスレーザと組
み合わせて光パルス発生装置を構成してもよい（実施例
４及び５参照）。短パルスレーザを発生する光源に面発
光型の半導体レーザ素子を用い、これに積層する態様で
光分散補償器を形成すると光パルス発生装置の小型化が
図れる利点がある。これは、従来の反射型光分散補償器
では得られない利点である。このような光パルス発生装
置を光源に用いて、光通信システムを構成すると光信号
伝送の長距離化、大容量化が促進される。一方、本発明
の光分散補償器を光通信システムの光中継回路における
光パルス波形の整形素子として用いてもよい（実施例６
参照）。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明に係わる光分散補償器の実
施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。
施例につき、添付図面を参照しながら以下詳細に説明す
る。
【００２０】＜実施例１＞本実施例では、単一共振器型
光分散補償器の構造例と、その動作原理について、図１
と図９を用いて説明する。図１は、本発明に係わる光分
散補償器の一実施例の断面図である。
光分散補償器の構造例と、その動作原理について、図１
と図９を用いて説明する。図１は、本発明に係わる光分
散補償器の一実施例の断面図である。
【００２１】結晶方位（００１）面のn型GaAs（ドナー
濃度：ND＝２×1018cm-3）基板１上に有機金属気相成長
（MOVPE：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法によ
り，AlGaAs層（Alモル比：x=0.2, 屈折率：3.2）からな
るスペーサー層２を１０mm成長する。次に、GaAs高屈折
率層３（屈折率：3.4）とAlAs低屈折率層４（屈折率：
2.9）を９.５周期積層して周期的誘電体多層膜５を形成
する。即ち、誘電体多層膜５は、光パルスの透過方向に
ｎ層の低屈折率層と（ｎ＋１）層の高屈折率層（但しｎ
は自然数で、この場合ｎ＝９）を両端に高屈折率層が位
置するように交互に積層されて形成される。
濃度：ND＝２×1018cm-3）基板１上に有機金属気相成長
（MOVPE：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法によ
り，AlGaAs層（Alモル比：x=0.2, 屈折率：3.2）からな
るスペーサー層２を１０mm成長する。次に、GaAs高屈折
率層３（屈折率：3.4）とAlAs低屈折率層４（屈折率：
2.9）を９.５周期積層して周期的誘電体多層膜５を形成
する。即ち、誘電体多層膜５は、光パルスの透過方向に
ｎ層の低屈折率層と（ｎ＋１）層の高屈折率層（但しｎ
は自然数で、この場合ｎ＝９）を両端に高屈折率層が位
置するように交互に積層されて形成される。
【００２２】高屈折率層３低屈折率層４との各層の厚さ
は、設定された真空中における共振波長：λrに対する
各層内部での実効波長の１／４とする（λrの設定につ
いては後述する）。次にAlAs層からなる半波長低屈折率
層６を積層し、その厚さを設定された真空中における共
振波長：λrに対する半波長低屈折率層内部での実効波
長の１／２とする。
は、設定された真空中における共振波長：λrに対する
各層内部での実効波長の１／４とする（λrの設定につ
いては後述する）。次にAlAs層からなる半波長低屈折率
層６を積層し、その厚さを設定された真空中における共
振波長：λrに対する半波長低屈折率層内部での実効波
長の１／２とする。
【００２３】さらに、GaAs高屈折率層３（屈折率：3.
4）とAlAs低屈折率層４（屈折率：2.9）を９.５周期積
層して周期的誘電体多層膜５を形成し、AlGaAs層（Alモ
ル比：x=0.2, 屈折率：3.2）からなるスペーサー層２を
１０mm成長する。次にn型GaAs基板１の一部を化学エッ
チングで取り去り、光学窓８を形成する。最後に、上
部、下部のスペーサー層２に、空気との界面の反射を防
ぐため、Anti-reflectionコート膜（ARコート膜）７を
形成する。ARコート膜を付ける前の空気と接する層の屈
折率をn1とすると、ARコート膜の屈折率は、nAR＝
n1 1/2、その厚さは、（λr／４）／ｎARである。
4）とAlAs低屈折率層４（屈折率：2.9）を９.５周期積
層して周期的誘電体多層膜５を形成し、AlGaAs層（Alモ
ル比：x=0.2, 屈折率：3.2）からなるスペーサー層２を
１０mm成長する。次にn型GaAs基板１の一部を化学エッ
チングで取り去り、光学窓８を形成する。最後に、上
部、下部のスペーサー層２に、空気との界面の反射を防
ぐため、Anti-reflectionコート膜（ARコート膜）７を
形成する。ARコート膜を付ける前の空気と接する層の屈
折率をn1とすると、ARコート膜の屈折率は、nAR＝
n1 1/2、その厚さは、（λr／４）／ｎARである。
【００２４】以下、共振器長：λrの設定法について述
べる。本実施例の光分散補償器において、入射光パルス
のスペクトル３７が、該共振器構造の高反射領域に隣接
する透過領域内に存在するように、λrを設定する（図
９(A)参照）。ダウンチャープを補償する場合は、高反
射領域の長波長側に隣接する透過領域に、入射光パルス
のスペクトルが存在するようにλrを設定する（λr＝
１.７０μｍ付近）。アップチャープを補償する場合
は、高反射領域の短波長側に隣接する透過領域に、入射
光パルスのスペクトルが存在するようにλrを設定する
（λr＝１.３４μｍ付近）。なお、チャープ（chirp）
とは波長軸や時間軸方向への波形の拡がりを意味する。
本実施例の高反射領域の長波長側に隣接する透過領域に
おける２次位相分散の計算結果を図９(B)に示す。
べる。本実施例の光分散補償器において、入射光パルス
のスペクトル３７が、該共振器構造の高反射領域に隣接
する透過領域内に存在するように、λrを設定する（図
９(A)参照）。ダウンチャープを補償する場合は、高反
射領域の長波長側に隣接する透過領域に、入射光パルス
のスペクトルが存在するようにλrを設定する（λr＝
１.７０μｍ付近）。アップチャープを補償する場合
は、高反射領域の短波長側に隣接する透過領域に、入射
光パルスのスペクトルが存在するようにλrを設定する
（λr＝１.３４μｍ付近）。なお、チャープ（chirp）
とは波長軸や時間軸方向への波形の拡がりを意味する。
本実施例の高反射領域の長波長側に隣接する透過領域に
おける２次位相分散の計算結果を図９(B)に示す。
【００２５】本実施例は、AlGaAs系の材料に限らず、他
の材料系、例えば、SiO2／TiO2等の材料においても適用
可能である。
の材料系、例えば、SiO2／TiO2等の材料においても適用
可能である。
【００２６】＜実施例２＞本実施例では、結合共振器型
光分散補償器の構造例とその動作原理について図２と図
１０、図１３を用いて説明する。図２は、本発明に係わ
る光分散補償器の一実施例の断面図である。
光分散補償器の構造例とその動作原理について図２と図
１０、図１３を用いて説明する。図２は、本発明に係わ
る光分散補償器の一実施例の断面図である。
【００２７】結晶方位（００１）面のn型GaAs（ドナー
濃度：ND=２×1018cm-3）基板１上に有機金属気相成長
（MOVPE：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法によ
り，AlGaAs層（Alモル比：x=0.2, 屈折率：3.2）からな
るスペーサー層２を１０mm成長する。次に、GaAs高屈折
率層３（屈折率：3.4）とAlAs低屈折率層４（屈折率：
2.9）を９.５周期積層して、周期的誘電体多層膜５を形
成する。
濃度：ND=２×1018cm-3）基板１上に有機金属気相成長
（MOVPE：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法によ
り，AlGaAs層（Alモル比：x=0.2, 屈折率：3.2）からな
るスペーサー層２を１０mm成長する。次に、GaAs高屈折
率層３（屈折率：3.4）とAlAs低屈折率層４（屈折率：
2.9）を９.５周期積層して、周期的誘電体多層膜５を形
成する。
【００２８】高屈折率層３低屈折率層４との各層の厚さ
は、設定された真空中における共振波長：λrに対する
各層内部での実効波長の１／４とする。次に、AlAs層か
らなる半波長低屈折率層６を積層し、その厚さを設定さ
れた真空中における共振波長：λrに対する、この層内
部での実効波長の１／２とする。
は、設定された真空中における共振波長：λrに対する
各層内部での実効波長の１／４とする。次に、AlAs層か
らなる半波長低屈折率層６を積層し、その厚さを設定さ
れた真空中における共振波長：λrに対する、この層内
部での実効波長の１／２とする。
【００２９】さらに、GaAs高屈折率層３（屈折率：3.
4）とAlAs低屈折率層４（屈折率：2.9）を９.５周期積
層して周期的誘電体多層膜５を形成し、AlAs層からなる
半波長低屈折率層６を積層し、その厚さを設定された真
空中における共振波長：λrに対する、この層内部での
実効波長の１／２とする。次に、GaAs高屈折率層３（屈
折率：3.4）とAlAs低屈折率層４（屈折率：2.9）を９.
５周期積層して周期的誘電体多層膜５を形成する。高屈
折率層３低屈折率層４との各層の厚さは、設定された真
空中における共振波長：λrに対する，各層内部での実
効波長の１／４とする。さらに、AlGaAs層（Alモル比：
x=0.2, 屈折率：3.2）からなるスペーサー層２を１０mm
成長し、n型GaAs基板１の一部を化学エッチングで取り
去り、光学窓８を形成する。最後に、上部、下部のスペ
ーサー層２に、空気との界面の反射を防ぐため、ARコー
ト膜７を形成する。ARコート膜を付ける前の空気と接す
る層の屈折率をn1とすると、ARコート膜の屈折率はnAR
＝n1 1/2、その厚さは（λr／４）／ｎARである。
4）とAlAs低屈折率層４（屈折率：2.9）を９.５周期積
層して周期的誘電体多層膜５を形成し、AlAs層からなる
半波長低屈折率層６を積層し、その厚さを設定された真
空中における共振波長：λrに対する、この層内部での
実効波長の１／２とする。次に、GaAs高屈折率層３（屈
折率：3.4）とAlAs低屈折率層４（屈折率：2.9）を９.
５周期積層して周期的誘電体多層膜５を形成する。高屈
折率層３低屈折率層４との各層の厚さは、設定された真
空中における共振波長：λrに対する，各層内部での実
効波長の１／４とする。さらに、AlGaAs層（Alモル比：
x=0.2, 屈折率：3.2）からなるスペーサー層２を１０mm
成長し、n型GaAs基板１の一部を化学エッチングで取り
去り、光学窓８を形成する。最後に、上部、下部のスペ
ーサー層２に、空気との界面の反射を防ぐため、ARコー
ト膜７を形成する。ARコート膜を付ける前の空気と接す
る層の屈折率をn1とすると、ARコート膜の屈折率はnAR
＝n1 1/2、その厚さは（λr／４）／ｎARである。
【００３０】以下、共振器長：λrの設定法について述
べる。本実施例の光分散補償器において、入射光パルス
のスペクトル３８が，該共振器構造の高反射領域に隣接
する透過領域内に存在するように、λrを設定する（図
１０(A)参照）。ダウンチャープを補償する場合は、高
反射領域の長波長側に隣接する透過領域に、入射光パル
スのスペクトルが存在するようにλrを設定する。アッ
プチャープを補償する場合は、高反射領域の短波長側に
隣接する透過領域に、入射光パルスのスペクトルが存在
するようにλrを設定する。本実施例の高反射領域の長
波長側に隣接する透過領域における２次位相分散の計算
結果を図１０(B)に示す。
べる。本実施例の光分散補償器において、入射光パルス
のスペクトル３８が，該共振器構造の高反射領域に隣接
する透過領域内に存在するように、λrを設定する（図
１０(A)参照）。ダウンチャープを補償する場合は、高
反射領域の長波長側に隣接する透過領域に、入射光パル
スのスペクトルが存在するようにλrを設定する。アッ
プチャープを補償する場合は、高反射領域の短波長側に
隣接する透過領域に、入射光パルスのスペクトルが存在
するようにλrを設定する。本実施例の高反射領域の長
波長側に隣接する透過領域における２次位相分散の計算
結果を図１０(B)に示す。
【００３１】本実施例は，AlGaAs系の材料に限らず，他
の材料系，例えば、SiO2／TiO2等の材料においても適用
可能である。
の材料系，例えば、SiO2／TiO2等の材料においても適用
可能である。
【００３２】本発明の結合共振器型多層膜光分散補償器
の特性評価を、計算機シミュレーションで行ったので、
その結果を図１３に示す。この結果は、入射パルスの中
心波長で規格化された空間座標：ｚ／λ0でプロットさ
れている。計算に用いた構造は、上記の３つの周期的誘
電体多層膜５の周期は、それぞれ６.５、５.５、６であ
る。屈折率は、計算精度の劣化を生じないように、低屈
折率層の屈折率を1、高屈折率層の屈折率を1.2とした。
また、光分散補償器と外部との境界での反射の影響は無
いと仮定した。入射光パルスの時間幅は１２５フェムト
秒で、中心波長：λ0は１.５μｍとした。
の特性評価を、計算機シミュレーションで行ったので、
その結果を図１３に示す。この結果は、入射パルスの中
心波長で規格化された空間座標：ｚ／λ0でプロットさ
れている。計算に用いた構造は、上記の３つの周期的誘
電体多層膜５の周期は、それぞれ６.５、５.５、６であ
る。屈折率は、計算精度の劣化を生じないように、低屈
折率層の屈折率を1、高屈折率層の屈折率を1.2とした。
また、光分散補償器と外部との境界での反射の影響は無
いと仮定した。入射光パルスの時間幅は１２５フェムト
秒で、中心波長：λ0は１.５μｍとした。
【００３３】図１３を参照し、周波数チャープの影響を
受けた（または、３次の光非線形の影響でスペクトル幅
の拡がった）光パルス４８の本発明の光分散補償器４９
に対する応答を見ることによって、本発明の光分散補償
器の特性評価を行う。入射光パルス４８は、ほとんど透
過し、透過パルス５０は分散補償によって、約半分の時
間幅になっていることがわかる（挿入図参照、波線は入
光パルス、実線は透過パルスを示す）。これで、本発明
の構造を用いれば、１００フェムト秒オーダーの光パル
スの分散補償を、透過において行うことが可能であるこ
とが示された。
受けた（または、３次の光非線形の影響でスペクトル幅
の拡がった）光パルス４８の本発明の光分散補償器４９
に対する応答を見ることによって、本発明の光分散補償
器の特性評価を行う。入射光パルス４８は、ほとんど透
過し、透過パルス５０は分散補償によって、約半分の時
間幅になっていることがわかる（挿入図参照、波線は入
光パルス、実線は透過パルスを示す）。これで、本発明
の構造を用いれば、１００フェムト秒オーダーの光パル
スの分散補償を、透過において行うことが可能であるこ
とが示された。
【００３４】＜実施例３＞本実施例では、光ファイバー
を用いた本発明に係わる光分散補償器の構造例について
説明する。図３は、光ファイバーを用いた本発明に係わ
る共振器型光分散補償器の一実施例である。図３に示
す、ブラッググレーテイング層９を半波長低屈折率６を
挟んで形成する。この構造は、フォトセンシテイブな光
ファイバー１０を、干渉した紫外線（UV光）で露光する
ことによって作製できる（作製に関する参考文献：ヒル
他，アプライドフィジックスレター，第６２巻，１０３
５頁（１９９３））。最後に、空気との界面での反射を
防ぐために、両端にARコート膜７を形成する。ARコート
膜を付ける前の空気と接する層の屈折率をn1とすると、
ARコート膜の屈折率は、nAR＝n1 1/2、その厚さは、（λ
r／４）／ｎARである。
を用いた本発明に係わる光分散補償器の構造例について
説明する。図３は、光ファイバーを用いた本発明に係わ
る共振器型光分散補償器の一実施例である。図３に示
す、ブラッググレーテイング層９を半波長低屈折率６を
挟んで形成する。この構造は、フォトセンシテイブな光
ファイバー１０を、干渉した紫外線（UV光）で露光する
ことによって作製できる（作製に関する参考文献：ヒル
他，アプライドフィジックスレター，第６２巻，１０３
５頁（１９９３））。最後に、空気との界面での反射を
防ぐために、両端にARコート膜７を形成する。ARコート
膜を付ける前の空気と接する層の屈折率をn1とすると、
ARコート膜の屈折率は、nAR＝n1 1/2、その厚さは、（λ
r／４）／ｎARである。
【００３５】以下、共振器型光分散補償器の共振器長：
λrの設定法について述べる。本実施例の光分散補償器
において、入射光パルスのスペクトルが，該共振器構造
の高反射領域に隣接する透過領域内に存在するように、
λrを設定する。ダウンチャープを補償する場合は、高
反射領域の長波長側に隣接する透過領域に、入射光パル
スのスペクトルが存在するようにλrを設定する。アッ
プチャープを補償する場合は、高反射領域の短波長側に
隣接する透過領域に、入射光パルスのスペクトルが存在
するようにλrを設定する。
λrの設定法について述べる。本実施例の光分散補償器
において、入射光パルスのスペクトルが，該共振器構造
の高反射領域に隣接する透過領域内に存在するように、
λrを設定する。ダウンチャープを補償する場合は、高
反射領域の長波長側に隣接する透過領域に、入射光パル
スのスペクトルが存在するようにλrを設定する。アッ
プチャープを補償する場合は、高反射領域の短波長側に
隣接する透過領域に、入射光パルスのスペクトルが存在
するようにλrを設定する。
【００３６】本実施例では、単一共振器構造を有する光
分散補償器について述べたが、実施例２で述べた結合型
共振器構造を有する光分散補償器も作製可能である。
分散補償器について述べたが、実施例２で述べた結合型
共振器構造を有する光分散補償器も作製可能である。
【００３７】＜実施例４＞本実施例では、本発明の光分
散補償器を集積化した半導体短パルス光源について説明
する。図４は、本発明に係わる光分散補償器を集積化し
た半導体短パルス光源の一実施例の断面図である。
散補償器を集積化した半導体短パルス光源について説明
する。図４は、本発明に係わる光分散補償器を集積化し
た半導体短パルス光源の一実施例の断面図である。
【００３８】初めに、レーザ部作製について説明する。
結晶方位（１１１）または（１１０）面のn-InP基板１
１上に有機金属気相成長（MOVPE: Metal Organic Vapor
Phase Epitaxy）法によりn-InGaAsP（禁制帯幅波長1.4
5mm, ドナー濃度：ND＝２×1018cm-3）の高屈折率層１
２とn-InP（禁制帯幅波長０.９２μｍ、ND＝２×1018cm
-3）の低屈折率層１３を３０周期積層してn型誘電体多
層膜反射器１４を形成する。ただし、各層の厚さは、各
層内部での波長λの１／４とする。次に、アンドープIn
GaAsP（禁制帯幅波長１μｍ、厚さ０.４μｍ）スペーサ
ー層２、InGaAs量子井戸層（禁制帯幅波長１.５５μ
ｍ、厚さ３.５ｎｍ)とInGaAsP（禁制帯幅波長１.１５μ
ｍ、厚さ１５ｎｍ）障壁層からなる１０周期の圧縮歪み
多重量子井戸層１５、アンドープInGaAsP（禁制帯幅波
長１μｍ、厚さ０.４μｍ）スペーサー層２からなる共
振器１６を設ける。ただし、多重量子井戸層の障壁層に
はP型変調ドープ（アクセプター濃度：NA＝５×1018cm
-3）を行う。続けて、p-InP（厚さλr／４、禁制帯幅波
長０.９２μｍ、NA＝２×1018cm-3）の低屈折率層１７
とp-InGaAsP（禁制帯幅波長１.４５μｍ, NA＝２×10
18cm-3）の高屈折率層１８を３０周期積層し、p型誘電
体多層膜反射器１９を形成する。次に、p型誘電体多層
膜反射器１９上に光学窓を有するAu/Zu/Au/Ti/Auのp側
電極２０を蒸着によって作製する。さらに、n側電極２
１を、AuGeをn-InP基板に蒸着することによって形成す
る。最後に、例えば、実施例１で述べた単一共振器型光
分散補償器２２を別に作製し、光学窓の部分に直接接着
させて、レーザ部に集積化する。
結晶方位（１１１）または（１１０）面のn-InP基板１
１上に有機金属気相成長（MOVPE: Metal Organic Vapor
Phase Epitaxy）法によりn-InGaAsP（禁制帯幅波長1.4
5mm, ドナー濃度：ND＝２×1018cm-3）の高屈折率層１
２とn-InP（禁制帯幅波長０.９２μｍ、ND＝２×1018cm
-3）の低屈折率層１３を３０周期積層してn型誘電体多
層膜反射器１４を形成する。ただし、各層の厚さは、各
層内部での波長λの１／４とする。次に、アンドープIn
GaAsP（禁制帯幅波長１μｍ、厚さ０.４μｍ）スペーサ
ー層２、InGaAs量子井戸層（禁制帯幅波長１.５５μ
ｍ、厚さ３.５ｎｍ)とInGaAsP（禁制帯幅波長１.１５μ
ｍ、厚さ１５ｎｍ）障壁層からなる１０周期の圧縮歪み
多重量子井戸層１５、アンドープInGaAsP（禁制帯幅波
長１μｍ、厚さ０.４μｍ）スペーサー層２からなる共
振器１６を設ける。ただし、多重量子井戸層の障壁層に
はP型変調ドープ（アクセプター濃度：NA＝５×1018cm
-3）を行う。続けて、p-InP（厚さλr／４、禁制帯幅波
長０.９２μｍ、NA＝２×1018cm-3）の低屈折率層１７
とp-InGaAsP（禁制帯幅波長１.４５μｍ, NA＝２×10
18cm-3）の高屈折率層１８を３０周期積層し、p型誘電
体多層膜反射器１９を形成する。次に、p型誘電体多層
膜反射器１９上に光学窓を有するAu/Zu/Au/Ti/Auのp側
電極２０を蒸着によって作製する。さらに、n側電極２
１を、AuGeをn-InP基板に蒸着することによって形成す
る。最後に、例えば、実施例１で述べた単一共振器型光
分散補償器２２を別に作製し、光学窓の部分に直接接着
させて、レーザ部に集積化する。
【００３９】以下、単一共振器型光分散補償器２２の共
振器長：λrの設定法について述べる。本実施例の光分
散補償器において、所謂面発光型のレーザ部からの光パ
ルスのスペクトルが、該共振器構造の高反射領域に隣接
する透過領域内に存在するように、λrを設定する。ダ
ウンチャープを補償する場合は、高反射領域の長波長側
に隣接する透過領域に、入射光パルスのスペクトルが存
在するようにλrを設定する。アップチャープを補償す
る場合は、高反射領域の短波長側に隣接する透過領域
に、入射光パルスのスペクトルが存在するようにλrを
設定する。
振器長：λrの設定法について述べる。本実施例の光分
散補償器において、所謂面発光型のレーザ部からの光パ
ルスのスペクトルが、該共振器構造の高反射領域に隣接
する透過領域内に存在するように、λrを設定する。ダ
ウンチャープを補償する場合は、高反射領域の長波長側
に隣接する透過領域に、入射光パルスのスペクトルが存
在するようにλrを設定する。アップチャープを補償す
る場合は、高反射領域の短波長側に隣接する透過領域
に、入射光パルスのスペクトルが存在するようにλrを
設定する。
【００４０】本実施例は、レーザ部において、InGaAsP
系の材料に限らず、他の材料系、例えばAlGaAs系の材料
においても適用可能であり、光分散補償器において、他
の材料系、例えば、SiO2／TiO2等の材料においても適用
可能である。
系の材料に限らず、他の材料系、例えばAlGaAs系の材料
においても適用可能であり、光分散補償器において、他
の材料系、例えば、SiO2／TiO2等の材料においても適用
可能である。
【００４１】＜実施例５＞本実施例では，本発明に係わ
る光分散補償器を、外部共振器型モード同期レーザの分
散補償器として用いる例を説明する。図５は，本発明に
係わる光分散補償器を有する外部共振器型モード同期レ
ーザの構成図である。本レーザ装置は、ミラー２３、２
４で挟まれた可飽和吸収色素２５、ミラー２６、２７で
挟まれた増幅媒質であるレーザ色素２８、ミラー２４と
対で共振器を構成するのに必要であるミラー２９、光パ
ルスの取り出しに必要である出力ミラー３０、本発明に
係わる光分散補償器３１、半波長板３２、励起用光源の
Arイオンレーザ３３から構成される。
る光分散補償器を、外部共振器型モード同期レーザの分
散補償器として用いる例を説明する。図５は，本発明に
係わる光分散補償器を有する外部共振器型モード同期レ
ーザの構成図である。本レーザ装置は、ミラー２３、２
４で挟まれた可飽和吸収色素２５、ミラー２６、２７で
挟まれた増幅媒質であるレーザ色素２８、ミラー２４と
対で共振器を構成するのに必要であるミラー２９、光パ
ルスの取り出しに必要である出力ミラー３０、本発明に
係わる光分散補償器３１、半波長板３２、励起用光源の
Arイオンレーザ３３から構成される。
【００４２】＜実施例６＞本実施例では、本発明に係わ
る光分散補償器を、光ファイバーを用いた光通信システ
ムにおける、光パルス波形整形器として用いる例を、図
６を用いて説明する。光パルス３５が光ファイバー３４
内を伝搬する際に、光ファイバーの有する分散によっ
て、光パルス３５は拡がる。そこで、本発明に係わる光
分散補償器３１を用いて、分散の補償を行い、光パルス
波形の整形を行う（図６(A))。また、他の方法として、
光通信に用いる光ファイバー内に、干渉した紫外線（UV
光）で露光することによって本発明に係わる光分散補償
器を作製する（図６(B)）。
る光分散補償器を、光ファイバーを用いた光通信システ
ムにおける、光パルス波形整形器として用いる例を、図
６を用いて説明する。光パルス３５が光ファイバー３４
内を伝搬する際に、光ファイバーの有する分散によっ
て、光パルス３５は拡がる。そこで、本発明に係わる光
分散補償器３１を用いて、分散の補償を行い、光パルス
波形の整形を行う（図６(A))。また、他の方法として、
光通信に用いる光ファイバー内に、干渉した紫外線（UV
光）で露光することによって本発明に係わる光分散補償
器を作製する（図６(B)）。
【００４３】＜実施例７＞本実施例では、本発明に係わ
る光分散補償器を、多段に結合させて構成される光分散
補償器３６の例を、図７を用いて説明する。分散のスペ
クトル幅を変えずに、分散量を増大させるために、図７
(A)、(B)に示すように、複数の本発明に係わる光分散補
償器３１を直列に配列させて、より大きな分散量で補償
を行い、光パルス波形の整形を行う。
る光分散補償器を、多段に結合させて構成される光分散
補償器３６の例を、図７を用いて説明する。分散のスペ
クトル幅を変えずに、分散量を増大させるために、図７
(A)、(B)に示すように、複数の本発明に係わる光分散補
償器３１を直列に配列させて、より大きな分散量で補償
を行い、光パルス波形の整形を行う。
【００４４】
【発明の効果】本発明によれば、誘電体多層膜構造から
なる単一共振器構造または結合型共振器構造において、
共振器構造の高反射領域に隣接する広いスペクトル幅を
有する透過領域において、大きな分散効果が得られるた
め、スペクトル幅の広い１００フェムト秒オーダーの光
パルスの分散補償が可能な、超小型、低価格で安定な透
過型光分散補償器が実現できる。以上の光分散補償器
は，時分割多重通信システム，あるいは時分割多重通信
と波長分割多重通信システムのハイブリッド通信システ
ムを柱とした長距離大容量光通信システム用に，また
は，超高速光計測用に必要不可欠な超短光パルス発生装
置に好適である。
なる単一共振器構造または結合型共振器構造において、
共振器構造の高反射領域に隣接する広いスペクトル幅を
有する透過領域において、大きな分散効果が得られるた
め、スペクトル幅の広い１００フェムト秒オーダーの光
パルスの分散補償が可能な、超小型、低価格で安定な透
過型光分散補償器が実現できる。以上の光分散補償器
は，時分割多重通信システム，あるいは時分割多重通信
と波長分割多重通信システムのハイブリッド通信システ
ムを柱とした長距離大容量光通信システム用に，また
は，超高速光計測用に必要不可欠な超短光パルス発生装
置に好適である。
【図１】本発明による第一の実施例を示す図。
【図２】本発明による第二の実施例を示す図。
【図３】本発明による第三の実施例を示す図。
【図４】本発明による第四の実施例を示す図。
【図５】本発明による第五の実施例を示す図。
【図６】本発明による第六の実施例を示す図。
【図７】本発明による第七の実施例を示す図。
【図８】従来型周期的誘電体多層膜構造を有する光分散
補償器の反射スペクトルを示す図。
補償器の反射スペクトルを示す図。
【図９】本発明に係わる単一共振器構造を有する光分散
補償器（実施例１）の反射スペクトルと２次位相分散に
関する計算結果を示す図。
補償器（実施例１）の反射スペクトルと２次位相分散に
関する計算結果を示す図。
【図１０】本発明に係わる結合共振器構造を有する光分
散補償器（実施例２）の反射スペクトルと２次位相分散
に関する計算結果を示す図。
散補償器（実施例２）の反射スペクトルと２次位相分散
に関する計算結果を示す図。
【図１１】従来型の光分散補償器の構成図。
【図１２】従来型の周期的多層膜構造と単一共振器型多
層膜構造または結合共振器型多層膜構造における光パル
スの振る舞いの違いに関する説明図。
層膜構造または結合共振器型多層膜構造における光パル
スの振る舞いの違いに関する説明図。
【図１３】二つの共振器が結合した結合共振器型多層膜
光分散補償器に対する光パルスの過渡応答特性の計算結
果を示す図。
光分散補償器に対する光パルスの過渡応答特性の計算結
果を示す図。
１…n型GaAs基板、２…スペーサ層、３…高屈折率層、
４…低屈折率層、５…周期的誘電体多層膜、６…半波長
低屈折率層、７…ARコート膜、８…光学窓、９…ブラッ
ググレーテイング層、１０…フォトセンシテイブ光ファ
イバー、１１…n型InP基板、１２…n型高屈折率層、１
３…n型低屈折率層、１４…n型誘電体多層膜、１５…p
型変調ドープ圧縮歪み量子井戸層、１６…共振器、１７
…p型低屈折率層、１８…p型高屈折率層、１９…p型誘
電体多層膜、２０…p側電極、２１…n側電極、２２…単
一共振器型光分散補償器、２３…ミラー、２４…ミラ
ー、２５…可飽和吸収色素、２６…ミラー、２７…ミラ
ー、２８…レーザ色素、２９…ミラー、３０…出力ミラ
ー、３１…光分散補償器、３２…半波長板、３３…Arイ
オンレーザ、３４…光ファイバー、３５…光パルス、３
６…多段型光分散補償器、３７…入射光スペクトル、３
８…入射光スペクトル、３９…光ファイバー分散補償
器、４０…回折格子分散補償器、４１…誘電体多層膜分
散補償器、４２…グレーテイング光ファイバー分散補償
器、４３…分散の影響で拡がった入射光パルス、４４…
透過光パルス、４５…反射光パルス、４６…周期的多層
膜光分散補償器、４７…単一共振器または結合共振器型
多層膜光分散補償器、４８…周波数チャープを受けた入
射光パルス、４９…二つの共振器が結合した結合共振器
型多層膜光分散補償器、５０…透過光パルス、５１…反
射光パルス。
４…低屈折率層、５…周期的誘電体多層膜、６…半波長
低屈折率層、７…ARコート膜、８…光学窓、９…ブラッ
ググレーテイング層、１０…フォトセンシテイブ光ファ
イバー、１１…n型InP基板、１２…n型高屈折率層、１
３…n型低屈折率層、１４…n型誘電体多層膜、１５…p
型変調ドープ圧縮歪み量子井戸層、１６…共振器、１７
…p型低屈折率層、１８…p型高屈折率層、１９…p型誘
電体多層膜、２０…p側電極、２１…n側電極、２２…単
一共振器型光分散補償器、２３…ミラー、２４…ミラ
ー、２５…可飽和吸収色素、２６…ミラー、２７…ミラ
ー、２８…レーザ色素、２９…ミラー、３０…出力ミラ
ー、３１…光分散補償器、３２…半波長板、３３…Arイ
オンレーザ、３４…光ファイバー、３５…光パルス、３
６…多段型光分散補償器、３７…入射光スペクトル、３
８…入射光スペクトル、３９…光ファイバー分散補償
器、４０…回折格子分散補償器、４１…誘電体多層膜分
散補償器、４２…グレーテイング光ファイバー分散補償
器、４３…分散の影響で拡がった入射光パルス、４４…
透過光パルス、４５…反射光パルス、４６…周期的多層
膜光分散補償器、４７…単一共振器または結合共振器型
多層膜光分散補償器、４８…周波数チャープを受けた入
射光パルス、４９…二つの共振器が結合した結合共振器
型多層膜光分散補償器、５０…透過光パルス、５１…反
射光パルス。
Claims (8)
- 【請求項１】 １００フェムト秒から１０ピコ秒の時間
幅を有する光パルスに生じる該光パルスの群速度の波長
依存性（分散）によるパルス時間幅の拡がりや波形劣化
を、当該光を誘電体多層膜を有してなる共振器を透過さ
せることにより補償することを特徴とする光分散補償
器。 - 【請求項２】 上記共振器は、第１誘電体と該第１誘電
体よりも屈折率の大きな第２誘電体を周期的に積層して
なる第１誘電体領域と、第３誘電体と該第３誘電体より
も屈折率の大きな第４誘電体を周期的に積層してなる第
２誘電体領域と、上記第２誘電体と該第４誘電体よりも
屈折率の小さな第５誘電体からなる第３誘電体領域と
を、該第３誘電体領域が該第１誘電体領域と該第２誘電
体領域との間に挾まれ且つ上記第２誘電体と第４誘電体
が該第３誘電体領域に接するように構成され、該共振器
に入射する上記光パルスのスペクトル幅が上記第１誘電
体領域、第２誘電体領域及び第３誘電体領域から構成さ
れる共振器の共振点を含む高反射領域に隣接する透過領
域内に存在していることを特徴とする請求項１記載の光
分散補償器。 - 【請求項３】 上記共振器は、第１誘電体と該第１誘電
体よりも屈折率の大きな第２誘電体を周期的に積層して
なる第１誘電体領域と、第３誘電体と該第３誘電体より
も屈折率の大きな第４誘電体を周期的に積層してなる第
２誘電体領域と、上記第１誘電体と該第３誘電体よりも
屈折率の大きな第５誘電体からなる第３誘電体領域と
を、該第３誘電体領域が該第１誘電体領域と該第２誘電
体領域との間に挾まれ且つ上記第１誘電体と上記第３誘
電体が該第３誘電体領域に接するように構成され、該共
振器に入射する上記光パルスのスペクトル幅が上記第１
誘電体領域、第２誘電体領域及び第３誘電体領域から構
成される共振器の共振点を含む高反射領域に隣接する透
過領域内に存在していることを特徴とする請求項１記載
の光分散補償器。 - 【請求項４】 請求項２又は請求項３に記載の共振器を
直列に複合結合させた結合型共振器構造を有し、該結合
型共振器構造に入射する上記光パルスのスペクトル幅が
該結合型共振構造の複数の共振点を含む高反射領域に隣
接する透過領域内に存在していることを特徴とする請求
項１記載の光分散補償器。 - 【請求項５】 請求項１より請求項４のいずれかに記載
の光分散補償器を多段に結合させた構成を有することを
特徴とする光分散補償器。 - 【請求項６】 短パルスレ−ザと請求項２乃至４のいず
れかに記載の光分散補償器を有して構成されることを特
徴とする光パルス発生装置。 - 【請求項７】 請求項６に記載の光パルス発生装置を光
源として用いたことを特徴とする光通信システム。 - 【請求項８】 請求項１より請求項５のいずれかに記載
の光分散補償器を光パルス波形の整形素子として用いた
光中継回路を有する光通信システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8204487A JP2902996B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 光分散補償器、及びこれを用いた光パルス発生装置並びに光通信システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8204487A JP2902996B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 光分散補償器、及びこれを用いた光パルス発生装置並びに光通信システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1048567A JPH1048567A (ja) | 1998-02-20 |
| JP2902996B2 true JP2902996B2 (ja) | 1999-06-07 |
Family
ID=16491347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8204487A Expired - Fee Related JP2902996B2 (ja) | 1996-08-02 | 1996-08-02 | 光分散補償器、及びこれを用いた光パルス発生装置並びに光通信システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2902996B2 (ja) |
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| JP2005236336A (ja) * | 2000-10-13 | 2005-09-02 | Oyokoden Lab Co Ltd | 複合型の光分散補償素子および光分散補償方法 |
| AU2001264226A1 (en) * | 2000-06-08 | 2001-12-17 | Kazuro Kikuchi | Composite light dispersion for compensating device and method for compensating light dispersion using the device |
| JP2002311235A (ja) * | 2000-09-14 | 2002-10-23 | Oyokoden Lab Co Ltd | 複合型の光分散補償素子とその素子を用いた光分散補償方法 |
| US6963685B2 (en) * | 2002-07-09 | 2005-11-08 | Daniel Mahgerefteh | Power source for a dispersion compensation fiber optic system |
| JP4336759B2 (ja) | 2002-12-17 | 2009-09-30 | 日本電気株式会社 | 光分散フィルタ |
| JP2008270344A (ja) * | 2007-04-17 | 2008-11-06 | Fujifilm Corp | 固体レーザ装置 |
| JP2009016607A (ja) * | 2007-07-05 | 2009-01-22 | Fujifilm Corp | モードロックレーザ装置 |
| JP2009088138A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Fujinon Corp | 負分散ミラーおよび負分散ミラーを備えたモード同期固体レーザ装置 |
| JP5218243B2 (ja) * | 2009-04-17 | 2013-06-26 | 日本電気株式会社 | 光モジュール |
| CN106680911B (zh) * | 2017-02-26 | 2019-08-13 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 一种低振荡色散镜结构及其设计方法 |
-
1996
- 1996-08-02 JP JP8204487A patent/JP2902996B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1048567A (ja) | 1998-02-20 |
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