JP3364449B2 - Chromatic dispersion compensation device and manufacturing method - Google Patents
Chromatic dispersion compensation device and manufacturing methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システム又
は光学機器における導波媒質中の波長分散を等化するた
めの波長分散補償デバイス及びその製造方法に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chromatic dispersion compensating device for equalizing chromatic dispersion in a waveguide medium in an optical communication system or optical equipment, and a manufacturing method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】光パルスが媒質中を伝搬する場合には、
媒質中における光の伝搬速度が波長によって異なるた
め、光パルスの時間波形が変化する。例えば、光通信に
おいて、光ファイバ内を信号が伝搬すると、媒質である
光ファイバの波長分散の影響を受けて信号波形が劣化し
信号の識別が困難になる。この波長分散による信号波形
の劣化は、信号の伝送距離を制限し、その距離は光ファ
イバの単位距離当たりの波長分散量及び信号のビットレ
ートによって決まる。従って、伝送距離を伸ばすために
は光ファイバの波長分散を小さくする必要がある。ま
た、媒質中の波長分散による光パルスの時間軸上での変
化は全ての光学機器の中で発生するので、例えば光パル
ス発生器及び時間波形測定器等において、超短光パルス
の発生及び超短光パルスの測定に限界を生じる。そのた
め、光通信の分野では、信号波長帯である1550nm帯で波
長分散が最小になる分散シフトファイバが開発され、光
学機器の分野では、波長分散特性の異なる物質を組合せ
て装置内の波長分散を最小にする改良が行われてきた。2. Description of the Related Art When an optical pulse propagates in a medium,
Since the propagation velocity of light in the medium varies depending on the wavelength, the time waveform of the optical pulse changes. For example, in optical communication, when a signal propagates in an optical fiber, the signal waveform is deteriorated due to the influence of chromatic dispersion of the optical fiber as a medium, and it becomes difficult to identify the signal. The deterioration of the signal waveform due to the chromatic dispersion limits the transmission distance of the signal, and the distance is determined by the chromatic dispersion amount per unit distance of the optical fiber and the bit rate of the signal. Therefore, it is necessary to reduce the chromatic dispersion of the optical fiber in order to extend the transmission distance. Also, since changes in the optical pulse on the time axis due to chromatic dispersion in the medium occur in all optical equipment, for example, in the optical pulse generator and the time waveform measuring instrument, the generation and generation of ultrashort optical pulses It limits the measurement of short light pulses. Therefore, in the field of optical communication, a dispersion-shifted fiber that has the smallest chromatic dispersion in the signal wavelength band of 1550 nm has been developed, and in the field of optical equipment, substances with different chromatic dispersion characteristics are combined to achieve chromatic dispersion in the device. Improvements have been made to minimize it.
【０００３】波長分散は一般的に、構成されている物質
の屈折率によって決まる材料分散及び光の導波構造で決
まる構造分散からなり、バルク状の物質及びシングルモ
ードファイバでは材料分散が支配的になっている。これ
に対し、分散シフトファイバはコアとクラッドとの屈折
率分布を設計することによって構造分散を制御し、零分
散波長を1550nm帯にした光ファイバである。光通信の分
野では、分散シフトファイバを伝送路として使用するこ
とにより、現在までに再生中継なしに10Gb/sで320km の
伝送距離が達成されている。Chromatic dispersion generally consists of material dispersion determined by the refractive index of the substance constituting it and structural dispersion determined by the waveguide structure of light. In bulk substances and single mode fibers, the material dispersion is dominant. Has become. On the other hand, the dispersion-shifted fiber is an optical fiber in which the structural dispersion is controlled by designing the refractive index distribution between the core and the clad, and the zero dispersion wavelength is in the 1550 nm band. In the field of optical communication, the use of dispersion-shifted fiber as a transmission line has achieved a transmission distance of 320 km at 10 Gb / s without regenerative repeater to date.
【０００４】近年、光通信の分野では、伝送容量のさら
なる大容量化のために波長多重伝送（ＷＤＭ）により数
テラbps の伝送容量が、また、光時分割多重（光ＴＤ
Ｍ）により数百Gbpsの伝送速度が実験的に達成されてい
る。ここで、ＷＤＭとは、信号光を周波数領域で多重す
る方式であり、光ＴＤＭとは、超短光パルスを光学的に
時間多重する方式である。しかし、これらのシステムで
は、上述した光ファイバの波長分散（二次の分散）を可
能な限り小さくするだけではなく、更に高次である三次
の分散を補償する技術が必要になった。具体的には、Ｗ
ＤＭにおいて伝送容量の拡大に伴い、波長チャンネル数
の増加が必要であり、信号の波長帯域が広くなるので光
ファイバの三次の波長分散の影響を受け、信号波長チャ
ンネルによって光ファイバの分散量が不均一に変化す
る。この信号波長チャンネルによる不均一な分散量は、
既存の波長分散補償デバイスにより、全信号を一括して
分散補償することを不可能にするので、伝送制限の一要
因となっている。In recent years, in the field of optical communication, transmission capacity of several tera bps has been increased by wavelength division multiplexing (WDM) in order to further increase transmission capacity, and optical time division multiplexing (optical TD).
According to M), a transmission speed of several hundred Gbps has been experimentally achieved. Here, WDM is a method for multiplexing signal light in the frequency domain, and optical TDM is a method for optically time-multiplexing ultrashort optical pulses. However, in these systems, not only the above-mentioned chromatic dispersion (second-order dispersion) of the optical fiber is made as small as possible, but also a technique of compensating for higher-order third-order dispersion is required. Specifically, W
In DM, it is necessary to increase the number of wavelength channels as the transmission capacity expands, and the wavelength band of the signal becomes wider, so that the third-order chromatic dispersion of the optical fiber affects the dispersion amount of the optical fiber depending on the signal wavelength channel. Change uniformly. The non-uniform dispersion due to this signal wavelength channel is
The existing wavelength dispersion compensating device makes it impossible to collectively perform dispersion compensation on all signals, which is one of the factors of transmission limitation.
【０００５】また、光ＴＤＭのような高ビットレート伝
送では、伝送容量を拡大するために時間的な多重度を上
げる必要があり、その結果、より短い超短光パルスを使
用しなければならない。信号の時間波形が短くなればな
るほど、より多くのスペクトル成分を持つので、使用す
る信号波長帯域が広がり、その結果、光ファイバの三次
の分散の影響を受け、信号光はその光スペクトル成分毎
に伝搬時間が異なり信号波形が劣化する。この信号波形
の劣化は、媒質である光ファイバの三次の分散によるも
のであり、波長により不均一な分散量を持つ。これまで
提案されている波長分散補償デバイスでは三次の分散を
補償することができないため、これが伝送制限の一要因
となっている。Further, in high bit rate transmission such as optical TDM, it is necessary to increase the temporal multiplicity in order to expand the transmission capacity, and as a result, shorter ultrashort optical pulses must be used. The shorter the time waveform of the signal, the more spectrum components it has, so the signal wavelength band used expands, and as a result, the third-order dispersion of the optical fiber affects the signal light, and the signal light has different optical spectrum components. The propagation time differs and the signal waveform deteriorates. The deterioration of the signal waveform is due to the third-order dispersion of the optical fiber that is the medium, and has a non-uniform dispersion amount depending on the wavelength. This is one of the factors that limit the transmission because the chromatic dispersion compensating devices that have been proposed so far cannot compensate the third-order dispersion.
【０００６】光学機器では、時間波形がより短い光パル
ス及び時間分解能がより高い測定器の需要が高まってい
るが、光導波媒質の三次の分散を広帯域且つ低損失で補
償できるものは提案されていないので、発生できる光パ
ルス及び時間分解能に限界があった。In optical equipment, there is an increasing demand for optical pulses having a shorter time waveform and a measuring instrument having a higher time resolution. However, it has been proposed that a third-order dispersion of an optical waveguide medium can be compensated in a wide band and with low loss. Therefore, there is a limit to the light pulse that can be generated and the time resolution.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した問題点に鑑み、より広帯域且つ低損失であり、三次
の分散まで補償可能な波長分散補償デバイス及びその製
造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, an object of the present invention is to provide a chromatic dispersion compensating device having a wider band and a lower loss, capable of compensating up to third-order dispersion, and a manufacturing method thereof. is there.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の波長分散補償デ
バイスは、上記の目的を達成するため、信号波長帯域に
零分散を有し３次の分散が正である光ファイバを、曲げ
応力による歪みが生ずるように、中心体の周囲にコイル
状に巻き付けることにより構成され、当該光ファイバ
が、前記信号波長帯域において３次の分散が負の領域を
有することを特徴とする。In order to achieve the above object, the chromatic dispersion compensating device of the present invention uses an optical fiber having zero dispersion in the signal wavelength band and positive third-order dispersion by bending stress. The optical fiber is formed by winding it in a coil shape around the central body so as to cause distortion, and the optical fiber has a region where the third-order dispersion is negative in the signal wavelength band.
【０００９】本発明の波長分散補償デバイスの例として
は、光ファイバを、該光ファイバに比べて曲げ剛性が圧
倒的に大きい中心体の周囲にコイル状に巻き付けて密着
させて構成することができ、また、光ファイバを、該光
ファイバに曲げ応力を誘起することが可能な曲率を持つ
らせん状の溝を表面に形成したロッドの前記溝中に収納
して密着させて構成することができる。As an example of the chromatic dispersion compensating device of the present invention, an optical fiber can be formed by winding it around a central body having a flexural rigidity that is overwhelmingly larger than that of the optical fiber in a coil shape and closely adhering thereto. Also, the optical fiber can be configured by accommodating it by accommodating it in the groove of the rod having a spiral groove having a curvature capable of inducing bending stress in the optical fiber formed on the surface thereof.
【００１０】本発明の波長分散補償デバイスにおいて
は、前記光ファイバが、光ファイバ単心線であってもよ
く、光ファイバ集合体であってもよい。また、前記光フ
ァイバに捩じりが加えられていてもよい。In the wavelength dispersion compensating device of the present invention, the optical fiber may be an optical fiber single core wire or an optical fiber aggregate. Further, the optical fiber may be twisted.
【００１１】光ファイバは、付与された外力の種類及び
方向により屈折率及び導波構造が変化するため、その波
長分散特性が変化する。本発明はこの点に注目してなさ
れたものであり、製造後に意図的に外力を付与された光
ファイバを用いて構成され、光ファイバ伝送路の波長分
散特性を制御し、二次及び三次の波長分散を補償するた
めに用いることができる波長分散補償デバイスが提供さ
れる。また、本発明の波長分散補償デバイスは、製造後
に外力を付与された光ファイバをコンパクトに収納する
ことにより、光伝送路のみならず光学機器に挿入して使
用できるようにするものである。Since the refractive index and the waveguide structure of the optical fiber change depending on the type and direction of the applied external force, its wavelength dispersion characteristic changes. The present invention has been made paying attention to this point, is configured by using an optical fiber to which an external force is intentionally applied after manufacturing, controls the chromatic dispersion characteristics of the optical fiber transmission line, and Provided is a chromatic dispersion compensation device that can be used to compensate chromatic dispersion. Further, the chromatic dispersion compensating device of the present invention can be used not only in the optical transmission line but also in the optical equipment by compactly housing the optical fiber to which external force is applied after manufacturing.
【００１２】このように、従来は波長分散特性を変化さ
せるためには新しく屈折率分布を設計して製造した波長
分散補償ファイバを用いていたのに対し、本発明におい
ては、製造後の光ファイバに外力を付与して歪みを光フ
ァイバ内に固定し、その波長分散特性を制御して構成す
る新規な波長分散補償デバイスとしている。また、従来
の三次の波長分散を補償するための提案として、石英ガ
ラスを基板とした光回路、チャープドファイバグレーテ
ィング等があるが、本発明においては、製造後の光ファ
イバに外力を付与し、その波長分散特性を制御でき、且
つ被分散補償ファイバと直接融着により接続することに
より、新たに、挿入損失が小さく簡便な波長分散補償デ
バイスを提供することができる。As described above, conventionally, in order to change the chromatic dispersion characteristic, the chromatic dispersion compensating fiber manufactured by newly designing the refractive index distribution was used, whereas in the present invention, the manufactured optical fiber is used. A novel chromatic dispersion compensating device is constructed by applying an external force to the optical fiber to fix the strain in the optical fiber, and controlling the chromatic dispersion characteristic. Further, as a conventional proposal for compensating the third-order chromatic dispersion, there is an optical circuit using a silica glass substrate, a chirped fiber grating, etc., but in the present invention, an external force is applied to the optical fiber after production, By controlling the chromatic dispersion characteristics and directly connecting to the dispersion-compensated fiber by fusion, it is possible to newly provide a simple chromatic dispersion compensation device with a small insertion loss.
【００１３】 本発明の波長分散補償デバイスの一例で
は、中心体に巻き付けられた光ファイバ又は光ファイバ
集合体に、曲げ応力と共に捩じりが加えられている。光
ファイバに単純に曲げを加えるだけでは曲げ歪みに方向
性が生じるため、偏波モード分散と呼ばれる分散要因が
新たに付加されるこになり、これを抑制するために、捩
じりを加えて曲げの方向性をなくすことが有効である。In one example of the chromatic dispersion compensating device of the present invention, the optical fiber or the optical fiber assembly wound around the central body is twisted together with bending stress. Since bending distortion has directionality by simply bending the optical fiber, a dispersion factor called polarization mode dispersion is newly added.To suppress this, twisting is added. It is effective to eliminate the direction of bending.
【００１４】 また、本発明の波長分散補償デバイスに
用いる光ファイバは外径が0.25mm以上であることが望ま
しい。光ファイバに曲げを与えて応力を付与する場合、
与える曲率が大きいほど、また光ファイバの外径が大き
いほど、曲げた時の応力（曲げ複屈折の効果）が大きく
なる。従って、ファイバの外径を大きくすれば、所望の
応力を得るのに必要な曲率が小さくて済む。光伝搬損失
及び長期信頼性の観点からは、曲率は小さく、従って曲
率半径が大きいことが望ましい。実際に利用可能な光フ
ァイバの外径は0.25mm以上である。The optical fiber used in the wavelength dispersion compensating device of the present invention preferably has an outer diameter of 0.25 mm or more. When bending the optical fiber to apply stress,
The larger the curvature applied and the larger the outer diameter of the optical fiber, the larger the stress (bending birefringence effect) at the time of bending. Therefore, the larger the outer diameter of the fiber, the smaller the curvature required to obtain the desired stress. From the viewpoint of light propagation loss and long-term reliability, it is desirable that the curvature is small and therefore the radius of curvature is large. The actual usable outer diameter of the optical fiber is 0.25 mm or more.
【００１５】本発明の波長分散補償デバイスの製造方法
は、中心体を回転させつつ、１以上のドラムから光ファ
イバ又は光ファイバ集合体を繰り出し、前記中心体に巻
き付け、硬化速度の速い接着性硬化樹脂を１層以上塗布
する工程を含むことを特徴とする。In the method of manufacturing the wavelength dispersion compensating device of the present invention, while rotating the central body, the optical fiber or the optical fiber aggregate is fed out from one or more drums and wound around the central body, and the adhesive curing with a fast curing speed is performed. The method is characterized by including a step of applying one or more layers of resin.
【００１６】このような本発明の波長分散補償ファイバ
の製造方法においては、鋼線等からなる中心体の周囲に
１本以上の光ファイバ又は光ファイバ集合体を特定のら
せん曲率で撚り合わせるか又は重ね合わせ、接着性硬化
樹脂により密着硬化させてファイバを連続的に製造する
が、この際、製造速度と回転速度とを調節することによ
り、光ファイバ又は光ファイバ集合体に特定のらせん曲
率を付与することができる。更に、光ファイバ又は光フ
ァイバ集合体と中心体との接着力が弱い場合は中心体に
対して光ファイバが長さ方向に移動して曲げ応力が減少
するので、硬化速度の速い接着性硬化樹脂を用いて接着
する。In such a method of manufacturing a chromatic dispersion compensating fiber of the present invention, one or more optical fibers or optical fiber aggregates are twisted around a central body made of steel wire or the like with a specific spiral curvature, or Fibers are continuously manufactured by superposing them and closely curing them with an adhesive curable resin. At this time, a specific spiral curvature is given to the optical fiber or the optical fiber assembly by adjusting the manufacturing speed and the rotation speed. can do. Further, when the adhesive force between the optical fiber or the optical fiber assembly and the central body is weak, the optical fiber moves in the longitudinal direction with respect to the central body and the bending stress is reduced. Use to bond.
【００１７】他の本発明の波長分散補償デバイスの製造
方法は、中心体を軸とし、１以上のドラムを前記中心体
の周りに回転させつつ前記ドラムから光ファイバ又は光
ファイバ集合体を繰り出し、前記中心体に巻き付け、硬
化速度の速い接着性硬化樹脂を１層以上塗布する工程を
含むことを特徴とする。In another method of manufacturing a chromatic dispersion compensating device of the present invention, an optical fiber or an optical fiber assembly is fed from the drum while rotating one or more drums around the central body with the central body as an axis, The method is characterized by including the step of wrapping around the central body and applying one or more layers of an adhesive curable resin having a high curing rate.
【００１８】このような本発明の波長分散補償デバイス
の製造方法においては、光ファイバ又は光ファイバ集合
体が巻き取られている１以上のドラムからなる集合機
を、波長分散補償デバイスの中心体を軸として回転さ
せ、製造速度と集合機の回転速度とを調節することによ
り、光ファイバ又は光ファイバ集合体と中心体とを特定
のらせん曲率で撚り合わせ、接着性硬化樹脂を１層以上
塗布して密着硬化させることによって、連続工程によっ
て製造する。製造後のデバイスでは、光ファイバが接着
性硬化樹脂で固定されているので、デバイス中の光ファ
イバに付与した曲げ応力を残留させることができる。光
ファイバ又は光ファイバ集合体と中心体との接着力が弱
い場合はデバイス中で光ファイバが長さ方向に移動して
曲げ応力が減少するので、硬化速度の速い接着性硬化樹
脂を用いて接着する。In such a method of manufacturing a chromatic dispersion compensating device of the present invention, an aggregator comprising one or more drums around which an optical fiber or an optical fiber aggregate is wound is used, and the central body of the chromatic dispersion compensating device is used. By rotating as an axis and adjusting the manufacturing speed and the rotating speed of the assembly machine, the optical fiber or the optical fiber assembly and the central body are twisted with a specific spiral curvature, and one or more layers of adhesive curable resin are applied. It is manufactured by a continuous process by contact-curing by applying. In the manufactured device, the optical fiber is fixed with the adhesive curable resin, so that the bending stress applied to the optical fiber in the device can remain. If the adhesive force between the optical fiber or the optical fiber assembly and the central body is weak, the optical fiber moves in the length direction in the device and the bending stress is reduced. To do.
【００１９】更に他の本発明の波長分散補償デバイスの
製造方法は、光ファイバ又は光ファイバ集合体に曲げ応
力を誘起することが可能な曲率を持つらせん状の溝を表
面に形成したロッドの前記溝中に光ファイバ又は光ファ
イバ集合体を収納し、硬化速度の速い接着性硬化樹脂を
１層以上塗布して密着硬化させる工程を含むことを特徴
とする。In still another method of manufacturing a chromatic dispersion compensating device of the present invention, the rod having a spiral groove having a curvature capable of inducing bending stress in the optical fiber or the optical fiber assembly is formed on the surface of the rod. The method is characterized by including a step of accommodating an optical fiber or an optical fiber aggregate in the groove, applying one or more layers of an adhesive curable resin having a high curing rate, and performing contact curing.
【００２０】このような本発明の波長分散補償デバイス
の製造方法においては、光ファイバ又は光ファイバ集合
体を、光ファイバに比べて圧倒的に曲げ剛性が大きく、
表面に特定のらせん曲率でらせん状の溝を形成したポリ
エチレン等からなるロッドの溝の中に光ファイバ又は光
ファイバ集合体を収納し、硬化速度の速い接着性硬化樹
脂を１層以上塗布して密着硬化させることによって、デ
バイスを連続的に製造する。製造後のデバイスでは、光
ファイバが接着性硬化樹脂で固定されているので、デバ
イス中の光ファイバに付与した曲げ応力を残留させるこ
とができる。光ファイバ又は光ファイバ集合体と中心体
との接着力が弱い場合はデバイス中で光ファイバが長さ
方向に移動して曲げ応力が減少するので、硬化速度の速
い接着性硬化樹脂を用いて接着する。In the method of manufacturing the wavelength dispersion compensating device of the present invention as described above, the bending rigidity of the optical fiber or the optical fiber assembly is much larger than that of the optical fiber.
An optical fiber or an optical fiber assembly is housed in the groove of a rod made of polyethylene or the like having a spiral groove formed on the surface with a specific spiral curvature, and one or more layers of adhesive curable resin with a fast curing speed are applied. The device is continuously manufactured by contact hardening. In the manufactured device, the optical fiber is fixed with the adhesive curable resin, so that the bending stress applied to the optical fiber in the device can remain. If the adhesive force between the optical fiber or the optical fiber assembly and the central body is weak, the optical fiber moves in the length direction in the device and the bending stress is reduced. To do.
【００２１】これらの本発明の波長分散補償デバイスの
製造方法においては、ドラムに巻き取られている光ファ
イバ又は光ファイバ集合体を用いるが、この際、捩じり
を加えられながらドラムに巻き取られた光ファイバ又は
光ファイバ集合体を用いることができる。また、これに
代えて、中心体又はロッドに光ファイバ又は光ファイバ
集合体を巻き付ける際に、光ファイバ又は光ファイバ集
合体に捩じりを加えながら巻き付けることができる。こ
のようにすることにより、偏波モード分散を抑制するこ
とができる。In these methods for manufacturing the wavelength dispersion compensating device of the present invention, the optical fiber or the optical fiber assembly wound on the drum is used, but at this time, the optical fiber or the optical fiber assembly is wound on the drum while being twisted. Optical fibers or optical fiber assemblies can be used. Alternatively, when the optical fiber or the optical fiber assembly is wound around the central body or the rod, the optical fiber or the optical fiber assembly can be wound while being twisted. By doing so, polarization mode dispersion can be suppressed.
【００２２】[0022]
【発明の実施の形態】先ず、波長分散による波形劣化の
例を説明する。実験系の概略構成図を図１に示す。図に
おいて、１は遅延発生器、２及び３は時間波形測定器、
４は光ファイバ、５は光カプラー、６はチャンネル１の
測定パルス、７はチャンネル２の測定パルスである。First, an example of waveform deterioration due to chromatic dispersion will be described. A schematic configuration diagram of the experimental system is shown in FIG. In the figure, 1 is a delay generator, 2 and 3 are time waveform measuring devices,
Reference numeral 4 is an optical fiber, 5 is an optical coupler, 6 is a measurement pulse of channel 1, and 7 is a measurement pulse of channel 2.
【００２３】光ファイバ４として、全長約10km、零分散
波長が1550nm、零分散波長における三次の分散（分散ス
ロープ）が＋0.15ps/nm2/km の従来の分散シフトファイ
バを用いて実験した。図２はこの光ファイバの群遅延時
間特性を示す図である。この光ファイバは、零分散波長
である1550nm近傍では10kmの伝搬後でも群遅延時間は小
さいが、数nm離れると群遅延時間差が生じることが分か
る。As the optical fiber 4, an experiment was carried out using a conventional dispersion-shifted fiber having a total length of about 10 km, a zero dispersion wavelength of 1550 nm, and a third-order dispersion (dispersion slope) at the zero dispersion wavelength of +0.15 ps / nm 2 / km. FIG. 2 is a diagram showing a group delay time characteristic of this optical fiber. This optical fiber has a small group delay time even after propagating 10 km near the zero dispersion wavelength of 1550 nm, but it can be seen that a group delay time difference occurs at a distance of several nm.
【００２４】次に、図１の測定系でパルスの伝搬の様子
を測定する例を説明する。信号として用いた短光パルス
６及び７は、パルスの半値幅が約１ps、スペクトルの半
値幅が約1.8nm のほぼガウス形のパルスであり、チャン
ネル１として中心波長が1560nm、チャンネル２として中
心波長が1580nmのものをそれぞれ使用し、光カプラー５
で合成して光ファイバ４に入射した。図３は光ファイバ
４に入射する前の時間波形を、図４は光ファイバ４を伝
搬した後の時間波形を示す。図３に示すように、チャン
ネル１とチャンネル２とは時間差として約20psの遅延を
付して光ファイバ４に入射した。光ファイバ４を伝搬し
た後は、図４に示すように、チャンネル１に比べてチャ
ンネル２では分散の影響を強く受け、信号波形が著しく
劣化しているのが分かる。また、入射時に約20psであっ
たチャンネル１とチャンネル２との時間差が約500ps に
まで拡大している。これらのことから、チャンネル１に
必要な波長分散補償量とチャンネル２に必要な波長分散
補償量とが異なり、一様な波長分散補償のみが可能な従
来の波長分散補償デバイスではチャンネル１及びチャン
ネル２を一括して補償するのは不可能であることが分か
る。Next, an example of measuring the state of pulse propagation with the measurement system of FIG. 1 will be described. The short optical pulses 6 and 7 used as signals are almost Gaussian pulses with a pulse half-width of about 1 ps and a spectrum half-width of about 1.8 nm. The channel 1 has a center wavelength of 1560 nm and the channel 2 has a center wavelength. Optical coupler 5 using 1580 nm
And was incident on the optical fiber 4. 3 shows a time waveform before entering the optical fiber 4, and FIG. 4 shows a time waveform after propagating through the optical fiber 4. As shown in FIG. 3, the channels 1 and 2 were incident on the optical fiber 4 with a delay of about 20 ps as a time difference. After propagating through the optical fiber 4, as shown in FIG. 4, it can be seen that the channel 2 is more affected by the dispersion than the channel 1, and the signal waveform is significantly deteriorated. Also, the time difference between channel 1 and channel 2, which was about 20 ps at the time of incidence, has expanded to about 500 ps. From these facts, the chromatic dispersion compensation amount required for channel 1 and the chromatic dispersion compensation amount required for channel 2 are different, and in the conventional chromatic dispersion compensation device capable of only uniform chromatic dispersion compensation, channel 1 and channel 2 are used. It turns out that it is impossible to compensate for
【００２５】次に本発明の実施例を説明する。この実施
例には、波長分散補償デバイスの例として、石英系段階
型分散シフトファイバに曲げ応力を付与して実現した波
長分散補償デバイスを用いた。この例では、波長分散の
補償効果が得られるのに必要な曲げ応力は、らせん曲率
が100(1/m)程度で誘起される曲げ応力に相当した。この
波長分散の補償効果が得られるのに必要な曲げ応力は、
使用する光ファイバによって異なる。Next, examples of the present invention will be described. In this example, as an example of the chromatic dispersion compensating device, a chromatic dispersion compensating device realized by applying bending stress to a silica-based stepwise dispersion-shifted fiber was used. In this example, the bending stress necessary to obtain the wavelength dispersion compensation effect corresponded to the bending stress induced when the helical curvature was about 100 (1 / m). The bending stress required to obtain this wavelength dispersion compensation effect is
It depends on the optical fiber used.
【００２６】図５はこの実施例における群遅延時間特性
の変化を示す。図中、黒丸は、光ファイバに曲げ応力を
付与した本発明の波長分散補償デバイスを測定した特性
を示し、白丸は比較のために曲げ応力を付与しない同じ
光ファイバの特性を示す。図５から明らかなように、曲
げ応力を付与することにより、光ファイバの群遅延時間
特性が変化し、その変化は、波長1560nm近傍を中心にし
て上に凸の逆分散となる領域ができたことが分かる。こ
の実施例においては、前記領域が波長1560nmを中心とし
て20nm程度であり、従って、分散が補償できる帯域は約
20nmである。FIG. 5 shows changes in group delay time characteristics in this embodiment. In the figure, the black circles show the characteristics of the chromatic dispersion compensating device of the present invention in which the bending stress is applied to the optical fiber, and the white circles show the characteristics of the same optical fiber without the bending stress for comparison. As is clear from FIG. 5, by applying bending stress, the group delay time characteristic of the optical fiber changed, and the change produced an upwardly convex inverse dispersion region around the wavelength of 1560 nm. I understand. In this embodiment, the region is about 20 nm centered on the wavelength of 1560 nm, and therefore the band in which the dispersion can be compensated is about
20 nm.
【００２７】図６は、図５に示した特性を有する本発明
の波長分散補償デバイスを分散シフトファイバに挿入
し、分散シフトファイバの高次分散を補償する実施例を
説明するためための図である。図中、黒丸は、本発明の
波長分散補償デバイスを挿入して測定した特性を示し、
白丸は比較のために波長分散補償デバイスなしで測定し
た同じ光ファイバの特性を示す。図６から明らかなよう
に、本発明の波長分散補償デバイスにより、三次の分散
が補償され、光ファイバの群遅延時間特性が部分的に平
坦化した。その領域は、波長1550〜1560nm付近の約10nm
であった。また、波長1560〜1570nm付近の約10nmでは、
下に凸の領域ができていることから、この実施例におい
ては分散を過剰に補償していることが分かる。この時、
被波長分散補償ファイバの三次の波長分散は＋0.064ps/
nm2/kmであった。前記群遅延時間特性が平坦化された波
長領域においての群遅延時間の差は±１psであった。FIG. 6 is a diagram for explaining an embodiment in which the chromatic dispersion compensating device of the present invention having the characteristics shown in FIG. 5 is inserted into a dispersion shift fiber to compensate for higher-order dispersion of the dispersion shift fiber. is there. In the figure, black circles represent the characteristics measured by inserting the chromatic dispersion compensation device of the present invention,
White circles show the characteristics of the same optical fiber measured without the chromatic dispersion compensation device for comparison. As is clear from FIG. 6, the chromatic dispersion compensating device of the present invention compensates the third-order dispersion and partially flattens the group delay time characteristic of the optical fiber. The area is about 10 nm near the wavelength of 1550 to 1560 nm.
Met. Also, at about 10 nm near the wavelength 1560 to 1570 nm,
It can be seen that the dispersion is excessively compensated in this embodiment because the convex region is formed downward. This time,
The third-order chromatic dispersion of the chromatic dispersion compensation fiber is + 0.064ps /
It was nm 2 / km. The difference in group delay time in the wavelength region where the group delay time characteristic was flattened was ± 1 ps.
【００２８】図７は、上記らせん曲率が得られるらせん
半径とらせんピッチとの関係を示す図である。図から明
らかなように、光ファイバに同じ曲率を与える場合で
も、らせん半径を小さくすることによってピッチを大き
くすることができる。従って、本発明の波長分散補償デ
バイスを長尺として使用することが望ましい場合は、ら
せん半径を小さくし、逆に、短尺として使用することが
望ましい場合は、らせん半径を大きくとり、ピッチを小
さくしてコイル状とすればよい。FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the spiral radius and the spiral pitch at which the above-mentioned spiral curvature is obtained. As is clear from the figure, even when the same curvature is given to the optical fiber, the pitch can be increased by decreasing the spiral radius. Therefore, when it is desirable to use the wavelength dispersion compensating device of the present invention as a long length, the spiral radius is made small, and conversely, when it is desirable to use it as a short length, the spiral radius is made large and the pitch is made small. It may be coiled.
【００２９】更にコンパクトに構成する場合には、図８
に示すように、ボビン10に光ファイバ13をコイル状に巻
き付けた波長分散補償デバイスユニット11を適宜の長さ
に構成し、所望の数のユニット11をケース12中に収容
し、これらのユニット11に巻き付けられている光ファイ
バ13を直列に接続することによって本発明の波長分散補
償デバイスを構成する。For a more compact structure, FIG.
As shown in FIG. 5, the wavelength dispersion compensation device unit 11 in which the optical fiber 13 is wound around the bobbin 10 in a coil shape is configured to have an appropriate length, and a desired number of units 11 are accommodated in the case 12, and these units 11 are The chromatic dispersion compensating device of the present invention is constructed by connecting in series the optical fibers 13 wound around.
【００３０】次に、本発明の波長分散補償デバイスの製
造方法の例を図９を用いて説明する。ドラム21から繰り
出される中心体22の周囲に、撚り合わせ機構を有する集
合機30を用いて、ドラム23に巻き取られている光ファイ
バ24を集合しながら樹脂サプライ26から供給される接着
性硬化樹脂を充填した接着室25を介し、硬化装置27によ
って樹脂を即座に硬化させて波長分散補償デバイス29を
形成し、巻き取りドラム28に巻き取る。この工程におい
て、接着性硬化樹脂の硬化時間は、充分に短いことが必
要である。この実施例では、集合機30又は中心体22が巻
かれているドラム21を回転させるが、その回転速度は、
中心体22の繰り出し速度と関係付けて調整し、中心体22
にらせん状に巻き付けられる光ファイバ24が所望のらせ
ん曲率になるようにする。速かな硬化が可能な樹脂とし
てはウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の紫外線
硬化樹脂を用いることができる。この場合、硬化装置27
としては紫外線照射ランプを用いる。速かな硬化が可能
ならば、熱硬化又は熱可塑性樹脂でもよい。Next, an example of a method of manufacturing the chromatic dispersion compensating device of the present invention will be described with reference to FIG. Adhesive cured resin supplied from the resin supply 26 while collecting the optical fibers 24 wound on the drum 23 by using the collecting machine 30 having a twisting mechanism around the center body 22 fed from the drum 21. The resin is immediately cured by the curing device 27 through the bonding chamber 25 filled with to form the wavelength dispersion compensating device 29, which is wound on the winding drum 28. In this step, it is necessary that the curing time of the adhesive curable resin is sufficiently short. In this embodiment, the collecting machine 30 or the drum 21 around which the central body 22 is wound is rotated, and the rotation speed is
Adjust in relation to the feeding speed of the central body 22,
The optical fiber 24, which is spirally wound, has a desired spiral curvature. As the resin that can be rapidly cured, a urethane-based, epoxy-based, silicone-based, or other UV-curable resin can be used. In this case, the curing device 27
For this, an ultraviolet irradiation lamp is used. A thermosetting resin or a thermoplastic resin may be used as long as quick curing is possible.
【００３１】なお、樹脂サプライ26及び硬化装置27は１
系統に限定されるものではなく、２系統以上タンデムに
設置すれば、中心体22として鋼線を用い、ヤング率１kg
/mm2以下の軟質樹脂で光ファイバ24を６〜12心線埋め込
み、その周囲にヤング率30〜70kg/mm2の硬質樹脂を被覆
して外径３mm程度の波長分散補償デバイス29を構成する
ことができる。また、光ファイバ24としては、光ファイ
バの周囲に２層の紫外線硬化樹脂を被覆して外径 0.2〜
１mmとした単心線でもよいし、これらを２〜12心程度横
に整列配置し、樹脂で一体化したリボン型心線であって
もよい。The resin supply 26 and the curing device 27 are
The system is not limited to a system, and if two or more systems are installed in tandem, a steel wire is used as the central body 22 and Young's modulus is 1 kg.
/ mm 2 buried below the optical fiber 24 6-12 cores in a soft resin to form a wavelength dispersion compensation device 29 of an outer diameter of about 3mm to cover the Young's modulus 30～70Kg / mm 2 of a hard resin on the periphery be able to. As the optical fiber 24, the outer diameter of the optical fiber is 0.2 to
It may be a single-core wire having a length of 1 mm, or a ribbon-type core wire in which these are arranged side by side in the order of 2 to 12 cores and integrated with a resin.
【００３２】[0032]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
接続性に優れ、広帯域且つ低損失の三次の分散まで補償
できる分散補償デバイスが実現できるため、光通信の分
野では光ファイバの波長分散を効果的に補償することが
可能となり、より長距離大容量の伝送が実現され、ま
た、光学機器の分野では、時間波形がより短い光パルス
の発生、及び、時間分解能がより高い測定器が実現され
る。更に加えて、製造方法が簡単であり、従来の製造設
備を流用して製造できるので、経済性が高く、実用性が
極めて大きい。As described above, according to the present invention,
In the field of optical communication, it is possible to effectively compensate for chromatic dispersion of optical fiber because it is possible to realize a dispersion compensating device that has excellent connectivity and is capable of compensating for wideband and low-loss third-order dispersion. Is realized, and in the field of optical equipment, generation of an optical pulse having a shorter time waveform and a measuring instrument having a higher time resolution are realized. In addition, since the manufacturing method is simple and the conventional manufacturing equipment can be diverted, it is highly economical and practical.
【図１】 測定系の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a measurement system.
【図２】 光ファイバの群遅延時間特性の例を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing an example of group delay time characteristics of an optical fiber.
【図３】 光ファイバに入射する前のパルスの時間波形
を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a time waveform of a pulse before being incident on an optical fiber.
【図４】 図３のパルスが光ファイバを伝搬した後の時
間波形を示す図である。4 is a diagram showing a time waveform after the pulse of FIG. 3 propagates through an optical fiber.
【図５】 本発明の分散補償デバイスの実施例における
群遅延時間特性の変化を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing changes in group delay time characteristics in an embodiment of the dispersion compensation device of the present invention.
【図６】 図５の本発明の波長分散補償デバイスを分散
シフトファイバに挿入した場合の群遅延時間特性の変化
を示す図である。6 is a diagram showing changes in group delay time characteristics when the chromatic dispersion compensating device of the present invention in FIG. 5 is inserted in a dispersion shift fiber.
【図７】 らせん曲率100(1/m)が得られるらせん半径と
らせんピッチとの関係を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a relationship between a spiral radius and a spiral pitch that gives a spiral curvature of 100 (1 / m).
【図８】 本発明の波長分散補償デバイスの構成例を示
す図である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a chromatic dispersion compensation device of the present invention.
【図９】 本発明の波長分散補償デバイスの製造方法の
例を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining an example of the method for manufacturing the wavelength dispersion compensation device of the present invention.
１ 遅延発生器 ２、３ 時間波形測定器 ４ 光ファイバ ５ 光カプラー ６ チャンネル１の光パルス ７ チャンネル２の光パルス １０ ボビン １１ 波長分散補償デバイスユニット １２ ケース ２１、２３、２８ ドラム ２２ 中心体 ２４ 光ファイバ ２５ 接着室 ２６ 樹脂サプライ ２７ 硬化装置 ２９ 波長分散補償デバイス ３０ 集合機 1 Delay generator A few hours waveform measuring instrument 4 optical fiber 5 Optical coupler 6 Channel 1 optical pulse 7 Channel 2 optical pulse 10 bobbins 11 Wavelength dispersion compensation device unit 12 cases 21, 23, 28 drums 22 Centrosome 24 optical fiber 25 Bonding room 26 Resin supply 27 Curing device 29 Wavelength dispersion compensation device 30 collecting machine
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−212114（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−10378（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−54525（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−6934（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−50208（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−278148（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−308170（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 6/00 G02B 6/10 G02B 6/16 - 6/22 G02B 6/44 Continuation of front page (56) Reference JP-A-4-212114 (JP, A) JP-A-10-10378 (JP, A) JP-A-8-54525 (JP, A) JP-A-11-6934 (JP , A) JP-A-8-50208 (JP, A) JP-A-8-278148 (JP, A) JP-A-11-308170 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB) Name) G02B 6/00 G02B 6/10 G02B 6/16-6/22 G02B 6/44
Claims (10)
が正である光ファイバを、曲げ応力による歪みが生ずる
ように、中心体の周囲にコイル状に巻き付けることによ
り構成され、当該光ファイバが、前記信号波長帯域にお
いて３次の分散が負の領域を有することを特徴とする波
長分散補償デバイス。1. An optical fiber having zero dispersion in a signal wavelength band and positive third-order dispersion is wound around a central body in a coil shape so as to be distorted by bending stress. The chromatic dispersion compensating device, wherein the optical fiber has a region where the third-order dispersion is negative in the signal wavelength band.
において、前記中心体を、前記光ファイバに曲げ応力を
誘起することができる曲率を有する螺旋状の溝が形成さ
れたロッドとし、前記光ファイバが、前記ロッドに形成
した溝内に密着するように収納されていることを特徴と
する波長分散補償デバイス。2. The chromatic dispersion compensating device according to claim 1, wherein the central body is a rod having a spiral groove having a curvature capable of inducing bending stress in the optical fiber, A chromatic dispersion compensating device in which a fiber is housed so as to be in close contact with a groove formed in the rod.
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の波長分散補
償デバイス。3. The chromatic dispersion compensating device according to claim 1, wherein the optical fiber is twisted.
載の波長分散補償デバイスを１ユニットとし、複数ユニ
ットの光ファイバを直列に接続したことを特徴とする波
長分散補償デバイス。4. A chromatic dispersion compensating device, wherein the chromatic dispersion compensating device according to any one of claims 1 to 3 is used as one unit, and a plurality of optical fibers are connected in series.
載の波長分散補償デバイスにおいて、前記光ファイバ
を、光ファイバ単心線又は光ファイバ集合体としたこと
を特徴とする波長分散補償デバイス。5. The chromatic dispersion compensating device according to claim 1, wherein the optical fiber is a single optical fiber or an optical fiber aggregate. device.
ることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項
に記載の波長分散補償デバイス。6. The chromatic dispersion compensating device according to claim 1, wherein an outer diameter of the optical fiber is 0.25 mm or more.
が正である光ファイバを用いて波長分散デバイスを製造
する方法であって、 １以上のドラムから前記光ファイバ又は光ファイバの集
合体を繰り出して当該光ファイバ又は光ファイバの集合
体を中心体に巻き付け、これにより、当該光ファイバ
に、前記信号波長帯域において３次の分散が負の領域が
形成されるように曲げ応力歪みを与える工程と、接着性
硬化樹脂を塗布することにより光ファイバに形成された
応力歪みを固定する工程とを具えることを特徴とする波
長分散補償デバイスの製造方法。7. A method for manufacturing a wavelength dispersion device using an optical fiber having a zero dispersion in a signal wavelength band and a positive third-order dispersion, comprising the steps of: The aggregate is paid out and the optical fiber or the aggregate of optical fibers is wound around the central body, whereby bending stress strain is formed in the optical fiber so that a region where the third-order dispersion is negative is formed in the signal wavelength band. And a step of fixing the stress strain formed in the optical fiber by applying an adhesive curable resin, the method of manufacturing a chromatic dispersion compensating device.
の製造方法において、前記中心体として、光ファイバ又
は光ファイバの集合体に曲げ応力を誘起することが可能
な曲率を有する螺旋状の溝を外周面に有するロッドを用
い、前記ロッドの溝内に光ファイバ又は光ファイバの集
合体を収納することを特徴とする波長分散補償デバイス
の製造方法。8. The method of manufacturing a chromatic dispersion compensating device according to claim 7, wherein the central body has a spiral groove having a curvature capable of inducing bending stress in an optical fiber or an assembly of optical fibers. A method of manufacturing a chromatic dispersion compensating device, characterized in that a rod having an outer peripheral surface is used and an optical fiber or an assembly of optical fibers is housed in a groove of the rod.
予め捩じりが加えられていることを特徴とする請求項７
又は８に記載の波長分散補償デバイスの製造方法。9. The optical fiber or the optical fiber assembly is pre-twisted.
Or a method for manufacturing the chromatic dispersion compensating device according to item 8.
デバイスの製造方法であって、前記光ファイバ又は光フ
ァイバ集合体に捩じりを加えながら前記中心体に巻き付
けることを特徴とする波長分散補償デバイスの製造方
法。10. The method of manufacturing a chromatic dispersion compensating device according to claim 7, wherein the optical fiber or the optical fiber assembly is twisted and wound around the central body. Dispersion compensation device manufacturing method.
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