JP3452235B2 - Chromatic dispersion compensation circuit - Google Patents

Chromatic dispersion compensation circuit

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JP3452235B2
JP3452235B2 JP05167697A JP5167697A JP3452235B2 JP 3452235 B2 JP3452235 B2 JP 3452235B2 JP 05167697 A JP05167697 A JP 05167697A JP 5167697 A JP5167697 A JP 5167697A JP 3452235 B2 JP3452235 B2 JP 3452235B2
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバを用い
た通信方式において、光ファイバの波長分散による伝播
光の波形歪みを補正するための分散補償回路に関する。 【0002】 【従来の技術】一般に、通常の1.3μm帯零分散光フ
ァイバは、波長1.3μm付近で屈折率が最小となり、
これより長波長の光に対しては、波長が長くなるほど大
きな屈折率を示す。このため、前記の通常分散光ファイ
バを伝搬した波長1.5μm帯の光信号は、光ファイバ
の波長分散の影響により、長波長な成分ほど大きな群遅
延を受け、ビットレートの高い信号ほど大きな波形歪み
を受ける。こうした波長歪みを補正するためには、前記
の波長分散の影響とは逆の、長波長な光に対してより小
さな群遅延を与える波長分散補償回路を挿入して、伝送
系全体の波長分散を低減する方法が考えられる。 【0003】従来より、ファイバグレーティングの屈折
率変化の周期を長手方向に変化させることにより、波長
分散による伝送光信号の波形歪みを補償する素子が実現
できることが知られている。 【0004】図10は前記のチャープトファイバグレー
ティングを用いて構成された波長分散補償回路の従来例
の概略構成を示す模式図であり、1はチャープトファイ
バグレーティング、2は光サーキュレータ、3は信号光
を入力する入力光ファイバ、4は信号光を出力する出力
光ファイバである。 【0005】チャープトファイバグレーティング1内の
グレーティングピッチの長手方向の分布は、図11に示
すように、両端(x=0,x=L)で、それぞれλ1
2n、λ2/2nのピッチとなり、その中間では連続的
かつxに対して直線的に変化する。ただし、nは、光フ
ァイバのグレーティング形成部分の平均屈折率である。 【0006】一般に、グレーティングピッチがλ/2n
で一定であるようなファイバグレーティングは、中心波
長λの極めて狭い波長範囲の光のみを反射する光波長フ
ィルタとなる。従って、図11に示すようなチャープト
ファイバグレーティングは、等価的に、図12に示すよ
うな反射波長が少しづつ短波長側にずれた一定ピッチの
ファイバグレーティングを長手方向に直列に接続した構
成と見ることができる。このため、図10において、入
力光ファイバ3から光サーキュレータ2を介してチャー
プトファイバグレーティング1に入射する光信号は、長
波長な成分ほどグレーティングの入射端に近い位置で反
射され、出力光ファイバ4より出力される。 【0007】従って、図10に示す分散補償回路は、通
常分散光ファイバとは逆の波長分散特性をもち、通常分
散光ファイバを伝搬した光信号に対する波長分散の影響
を低減する効果を持つのがわかる。 【0008】また、本構成の分散補償回路では、チャー
プトファイバグレーティング1の単位長さあたりのグレ
ーティングピッチの変化量を調整することにより、補償
回路自体の分散量を調整することができる。このため、
補正すべき波長分散量に合わせた補償回路を容易に実現
することが可能である。ファイバグレーティングでは、
長手方向にみると屈折率は波長オーダの周期で変化して
おり、その変化の幅を比屈折率差とよぶ。 【0009】前述のように、チャープトファイバグレー
ティング1を用いることにより、分散補償回路を実現す
ることが可能であるが、この際、光ファイバ内部のグレ
ーティングの高屈折率部と低屈折率部との比屈折率差の
長手方向分布を最適化せずに用いると、得られる分散補
償特性が大幅に劣化する場合がある。図13に前記の比
屈折率差がグレーティング全体で一定値をとるチャープ
トファイバグレーティングの反射率、反射光の群遅延時
間、及び波長分散量(値)を精密に計算した結果を示
す。図13において、Aは反射率曲線、Bは反射光の群
遅延時間曲線、Cは波長分散量(値)曲線である。 【0010】また、図14にこのグレーティングの比屈
折率差を示し、図15にグレーティングピッチの長手方
向分布を示す。この時、単位長さあたりのグレーティン
グピッチの変化率から計算されるチャープトファイバグ
レーティングの分散補償量は172ps/nmとなる。
しかし、図13から明らかなように、計算結果によれ
ば、群遅延時間量は反射波長領域内で微細に振動しなが
ら減少する。 【0011】また、これに伴って分散量が波長に対して
±10000ps/nm以上の振幅で急激に振動してい
る。このように、補償すべき分散量をはるかに越えた分
散値の振動により、伝送される光信号の波形は大きく歪
むこととなる。図16に10Gb/sのランダムパター
ンで変調された光信号の元の波形を示し、図17に前記
のチャープトファイバグレーティングを用いた分散補償
回路を4回通過した後におけるアイパターンを示す。信
号光の波長は、1550nmで、変調に伴うチャープは
受けていないものとする。また、分散補償回路自身がも
つ波長分散量は補正されている。 【0012】 【発明が解決しようとする課題】前記図16,図17か
ら明らかなように、分散補償回路を通過した光信号には
大きな歪みが生じ、アイ開口が大幅に劣化していること
がわかる。このように、グレーティングの比屈折率差が
長手方向に一様なチャープトファイバグレーティングを
分散補償回路に用いると、通過する光信号に大きな波形
劣化を与えるという問題がある。 【0013】本発明の目的は、光ファイバを用いた通信
方式において、光ファイバの波長分散による伝播光の波
形歪みを補正し、かつ、それ以外の付加歪み伝播光に与
えない分散補償回路を提供することにある。 【0014】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
にする。 【0015】 【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば以下
のとおりである。 【0016】(1)光信号に波長分散を与える媒体とし
て、光ファイバあるいは光導波路中に微少かつ周期的な
屈折率変化を与えることによって形成される導波路グレ
ーティングを用い、かつ、前記導波路グレーティングの
屈折率変化の周期が、当該グレーティングの長手方向に
対して一定の割合で変化するチャープトファイバグレー
ティングである波長分散補償回路において、前記チャー
プトファイバグレーティングがその端部に、当該グレー
ティング内部に形成された屈折率変化の幅が、0から当
該グレーティングの長手方向の中心部の屈折率変化の値
まで、長手方向に徐々に変化する領域を有するものであ
る。 【0017】(2)前記(1)に記載の波長分散補償回
路において、前記屈折率変化の幅が長手方向に徐々に変
化する領域における屈折率変化を、前記ファイバグレー
ティングの長手方向における位置の関数とし、当該関数
が下記の[数1]の式で表されることを特徴とする。【数1】 [数1]の式において、xはグレーティング端部からの
位置、Λはグレーティング端部から比屈折率差が一定値
となる位置までの距離、d 0 は一定値となった位置にお
ける比屈折率差である。 【0018】前記の手段によれば、チャープトファイバ
グレーティングの光入射端部のグレーティングの比屈折
率差に分布を与え、グレーティング両端部から中央部に
向かって連続的に変化させるようにすることで大幅に改
善される。 【0019】すなわち、本発明は、光ファイバの波長分
散による伝播光の波形歪みを補正し、かつ、それ以外の
付加歪み伝播光に与えない分散補償回路に適用すべきチ
ャープトファイバグレーティングの比屈折率差の長手方
向分布を具体的に規定する点において、従来技術とは明
確に異なる。 【0020】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を詳細に説明する。 【0021】なお、実施形態を説明するための全図にお
いて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰
り返しの説明は省略する。 【0022】(実施形態1)本発明の実施形態1の波長
分散補償回路は、図10に示すように、光信号に波長分
散を与える媒体として、光ファイバあるいは光導波路中
に微少かつ周期的な屈折率変化を与えることによって形
成される導波路グレーティングを用い、かつ、前記導波
路グレーティングの屈折率変化の周期が、当該グレーテ
ィングの長手方向に対して一定の割合で変化するチャー
プトファイバグレーティング1である波長分散補償回路
において、前記チャープトファイバグレーティング1が
その端部に、当該グレーティング内部に形成された屈折
率変化の幅が、0から当該グレーティングの長手方向の
中心部の屈折率変化の値まで、長手方向に徐々に変化す
る領域を有するものである。 【0023】図1は本実施形態1の波長分散補償回路に
おいて、グレーティングの両端部に、比屈折率差がグレ
ーティングの中心部分に向かって直線的に増加する領域
を持ったチャープトファイバグレーティングの反射率、
反射光の群遅延時間、及び波長分散量を精密に計算した
結果を示す図であり、Aは反射率曲線、Bは反射光の群
遅延時間曲線、Cは波長分散量(値)曲線である。 【0024】図2は本実施形態1の波長分散補償回路に
おいて、グレーティングの比屈折率差を示し、図3はグ
レーティングピッチの長手方向分布を示す図である。 【0025】ここで、本実施形態1の図1と従来例の図
13とを比較すると、反射波長領域内で反射光の群遅延
時間のグラフの振動が観測されなくなっている。また、
これに伴って波長分散量の振動の振幅が1/100以下
に抑圧されている。この波長分散振動の抑圧により、通
過する光信号に与える波形歪みを大幅に抑制することが
できる。 【0026】このグレーティングを用いた分散補償回路
を4回通過した後の10Gb/sの光信号のアイパター
ンを図4に示す。信号光の波長は1550nmで、変調
に伴うチャープは受けていないものとする。また、分散
補償回路自身がもつ波長分散量は補正されている。この
図4と従来例の図16との比較からも明らかなように、
この分散補償回路の挿入による信号光の波形劣化は殆ど
観測されない程度にまで抑制されている。 【0027】一方、より厳しい条件では、本実施形態の
分散補償回路においても若干の波形劣化が観測される場
合がある。図5はこの分散補償回路を100回通過した
光信号のアイパターンを示す。信号光の波長は1550
nmで変調に伴ってチャープ係数1のチャープを受けて
いるものとする。図5から明らかなように、こうした厳
しい条件下では、ある程度の波形歪みとこれに伴うアイ
の劣化が見られる。 【0028】こうした厳しい条件下で生じる波形歪み
も、チャープトファイバグレーティングの両端部のグレ
ーティング比屈折率差の長手方向分布をより滑らかに変
化させることにより、さらに低減することができる。具
体的には、長手方向の分布を示す関数をより高次の微分
が長手方向に連続となるように設定する。一般に、グレ
ーティング端部(比屈折率差が0)と中央部(比屈折率
差が一定)の間の、比屈折率差が連続的に変化する領域
内およびその両端部において、比屈折率差のn階以下の
微分が連続となり、x2n+1より低次の項のみで構成され
る関数では以下の数1の式のように表される。 【0029】 【数1】 【0030】ただし、xはグレーティング端部からの位
置、Λはグレーティング端部から比屈折率差が一定値と
なる位置までの距離、d0は一定値となった位置におけ
る比屈折率差である。前記の領域の比屈折率差をこの関
数に従って変化させることにより、波形歪みのない分散
補償回路が実現できる。この分散補償回路の製造方法
は、公知の技術を用いるので、ここではその説明は省略
する。 【0031】(実施形態2)図6は本実施形態2に沿っ
た分散補償回路(比屈折率差が前記の関数においてn=
2とした場合に従うファイバグレーティングを用いた分
散補償回路)の反射率及び反射光の群遅延時間、波長分
散量を示す図であり、Aは反射率曲線、Bは反射光の群
遅延時間曲線、Cは波長分散量(値)曲線である。この
場合、前記の関数は以下の数2の式のように表される。 【0032】 【数2】 【0033】この関数はx5以下の次数の項のみで構成
され、x=0およびx=Λの位置における比屈折率差の
2階以下の微分係数を0とし、それらの位置で2階以下
の微分を連続とする。また、図7にグレーティングの比
屈折率差を示し、図8にグレーティングピッチの長手方
向分布を示す。この図7及び図8に示す通り、d0は0.
0005、Λはグレーティング40000層に相当する
長さである。図6の分散値のグラフは、図1に比べてさ
らに波長に対する振動が抑制されており、前記のような
厳しい条件における波形劣化をより一層抑圧できると考
えられる。 【0034】この分散補償回路を100回通過した、波
長1550nm、変調に伴うチャープ係数1の光信号の
アイパターンを図9に示す。回路の通過に伴うアイパタ
ーンの劣化はほとんど観測されず、本実施形態2の分散
補償回路が、前記のような厳しい条件においても波形劣
化を引き起こさないことがわかる。 【0035】本実施形態1,2の説明では、図に示した
パラメータで設計したファイバグレーティングに特定し
た検討結果を記述しているが、本発明は、前述の数1及
び数2の式に適合するすべての比屈折率差の分布を含ん
でおり、特定のn,d0あるいはΛの値に限定されるも
のではない。また、本実施形態1,2の分散補償回路は
公知の製造技術を用いて実現することができる。 【0036】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。 【0037】 【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。 【0038】本発明によれば、光ファイバの波長分散に
よる伝播光の波形歪みを補正し、かつそれ以外の付加歪
み伝播光に与えない分散補償回路を得ることができる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a dispersion compensation circuit for correcting a waveform distortion of propagating light due to chromatic dispersion of an optical fiber in a communication system using an optical fiber. . 2. Description of the Related Art Generally, a normal 1.3 μm band zero dispersion optical fiber has a minimum refractive index around a wavelength of 1.3 μm.
For light with a longer wavelength, the longer the wavelength, the higher the refractive index. Therefore, the 1.5 μm wavelength optical signal propagated through the ordinary dispersion optical fiber is subject to a large group delay as the wavelength component becomes longer due to the influence of the chromatic dispersion of the optical fiber, and a larger waveform as the signal with a higher bit rate is transmitted. Subject to distortion. In order to correct such wavelength distortion, a chromatic dispersion compensating circuit that gives a smaller group delay to long-wavelength light, which is the opposite of the above-described chromatic dispersion, is inserted to reduce the chromatic dispersion of the entire transmission system. A method for reducing this is conceivable. It has been known that an element for compensating waveform distortion of a transmission optical signal due to chromatic dispersion can be realized by changing the period of change in the refractive index of a fiber grating in the longitudinal direction. FIG. 10 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional example of a chromatic dispersion compensating circuit constituted by using the above-described chirped fiber grating, wherein 1 is a chirped fiber grating, 2 is an optical circulator, and 3 is a signal. An input optical fiber 4 for inputting light is an output optical fiber for outputting signal light. As shown in FIG. 11, the distribution of the grating pitch in the chirped fiber grating 1 in the longitudinal direction is λ 1 / x at both ends (x = 0, x = L).
The pitch becomes 2n, λ 2 / 2n, and changes continuously and linearly with x in the middle. Here, n is the average refractive index of the grating forming portion of the optical fiber. Generally, the grating pitch is λ / 2n
Is a light wavelength filter that reflects only light in a very narrow wavelength range of the center wavelength λ. Accordingly, a chirped fiber grating as shown in FIG. 11 is equivalently configured as shown in FIG. 12 in which a fiber grating having a constant pitch whose reflection wavelength is gradually shifted to the short wavelength side is connected in series in the longitudinal direction. You can see. For this reason, in FIG. 10, an optical signal incident on the chirped fiber grating 1 from the input optical fiber 3 via the optical circulator 2 is reflected at a position closer to the incident end of the grating as the wavelength component becomes longer. Output. Accordingly, the dispersion compensating circuit shown in FIG. 10 has a wavelength dispersion characteristic opposite to that of the ordinary dispersion optical fiber, and has an effect of reducing the influence of the wavelength dispersion on the optical signal propagated through the ordinary dispersion optical fiber. Understand. Further, in the dispersion compensating circuit of this configuration, by adjusting the amount of change in the grating pitch per unit length of the chirped fiber grating 1, the amount of dispersion of the compensating circuit itself can be adjusted. For this reason,
It is possible to easily realize a compensation circuit corresponding to the amount of chromatic dispersion to be corrected. In fiber gratings,
When viewed in the longitudinal direction, the refractive index changes in a cycle of the wavelength order, and the width of the change is called a relative refractive index difference. As described above, it is possible to realize a dispersion compensating circuit by using the chirped fiber grating 1. At this time, the high refractive index portion and the low refractive index portion of the grating inside the optical fiber are used. If the longitudinal distribution of the relative refractive index difference is used without optimization, the obtained dispersion compensation characteristics may be significantly deteriorated. FIG. 13 shows the result of precisely calculating the reflectance, the group delay time of reflected light, and the amount of chromatic dispersion (value) of a chirped fiber grating in which the relative refractive index difference takes a constant value over the entire grating. In FIG. 13, A is a reflectance curve, B is a group delay time curve of reflected light, and C is a chromatic dispersion amount (value) curve. FIG. 14 shows the relative refractive index difference of this grating, and FIG. 15 shows the longitudinal distribution of the grating pitch. At this time, the dispersion compensation amount of the chirped fiber grating calculated from the change rate of the grating pitch per unit length is 172 ps / nm.
However, as apparent from FIG. 13, according to the calculation result, the amount of group delay time decreases while vibrating finely in the reflection wavelength region. Along with this, the amount of dispersion vibrates sharply with an amplitude of ± 10000 ps / nm or more with respect to the wavelength. Thus, the waveform of the transmitted optical signal is greatly distorted by the oscillation of the dispersion value far exceeding the amount of dispersion to be compensated. FIG. 16 shows an original waveform of an optical signal modulated by a random pattern of 10 Gb / s, and FIG. 17 shows an eye pattern after passing through a dispersion compensation circuit using the chirped fiber grating four times. It is assumed that the wavelength of the signal light is 1550 nm and no chirp due to the modulation has been received. The chromatic dispersion amount of the dispersion compensation circuit itself is corrected. As apparent from FIGS. 16 and 17, the optical signal that has passed through the dispersion compensating circuit is greatly distorted, and the eye opening is greatly degraded. Understand. As described above, when a chirped fiber grating in which the relative refractive index difference of the grating is uniform in the longitudinal direction is used for the dispersion compensating circuit, there is a problem in that the waveform of the passing optical signal is greatly deteriorated. An object of the present invention is to provide a dispersion compensating circuit for correcting a waveform distortion of propagating light due to chromatic dispersion of an optical fiber in a communication system using an optical fiber and not giving it to other additional distortion propagating light. Is to do. The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings. The following is a brief description of an outline of typical inventions disclosed in the present application. (1) As a medium for giving wavelength dispersion to an optical signal, a waveguide grating formed by giving a minute and periodic change in refractive index in an optical fiber or an optical waveguide is used, and the waveguide grating is used. In the chromatic dispersion compensating circuit, which is a chirped fiber grating in which the period of change of the refractive index changes at a constant rate with respect to the longitudinal direction of the grating, the chirped fiber grating is formed at its end and inside the grating. The width of the obtained refractive index change has a region that gradually changes in the longitudinal direction from 0 to the value of the refractive index change in the central portion of the grating in the longitudinal direction. (2) In the chromatic dispersion compensating circuit according to (1), the change in the refractive index in a region where the width of the change in the refractive index gradually changes in the longitudinal direction is a function of the position in the longitudinal direction of the fiber grating. And the function
Is represented by the following equation (Equation 1) . (Equation 1) In the equation of [Equation 1], x is the distance from the end of the grating.
Position and Λ are constant values of relative refractive index difference from grating edge
And d 0 is the distance to the position where
Relative refractive index difference. According to the above-mentioned means, a distribution is provided to the relative refractive index difference of the grating at the light incident end of the chirped fiber grating, and the difference is continuously changed from both ends of the grating toward the center. It is greatly improved. That is, the present invention corrects the waveform distortion of the propagating light due to the chromatic dispersion of the optical fiber and also applies the relative refraction of the chirped fiber grating to be applied to the dispersion compensating circuit which does not give the additional distortion propagating light. This is clearly different from the prior art in that the longitudinal distribution of the rate difference is specifically defined. Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, parts having identical functions are given same symbols and their repeated explanation is omitted. (Embodiment 1) As shown in FIG. 10, a chromatic dispersion compensating circuit according to Embodiment 1 of the present invention is used as a medium for giving chromatic dispersion to an optical signal, in an optical fiber or an optical waveguide. The chirped fiber grating 1 uses a waveguide grating formed by giving a refractive index change, and the period of the refractive index change of the waveguide grating changes at a constant rate in the longitudinal direction of the grating. In a chromatic dispersion compensating circuit, the width of the refractive index change formed inside the chirped fiber grating 1 at the end thereof and the inside of the grating ranges from 0 to the value of the refractive index change at the center in the longitudinal direction of the grating. , Which have regions that gradually change in the longitudinal direction. FIG. 1 shows the reflection of a chirped fiber grating having a region where the relative refractive index difference linearly increases toward the center of the grating at both ends of the grating in the chromatic dispersion compensation circuit of the first embodiment. rate,
It is a figure which shows the result of having calculated the group delay time of reflected light, and the amount of chromatic dispersion precisely, A is a reflectance curve, B is a group delay time curve of reflected light, and C is a chromatic dispersion amount (value) curve. . FIG. 2 shows the relative refractive index difference of the grating in the chromatic dispersion compensating circuit of the first embodiment, and FIG. 3 shows the distribution of the grating pitch in the longitudinal direction. Here, when FIG. 1 of the first embodiment is compared with FIG. 13 of the conventional example, no oscillation of the graph of the group delay time of the reflected light is observed within the reflection wavelength region. Also,
Accordingly, the amplitude of the oscillation of the chromatic dispersion amount is suppressed to 1/100 or less. By suppressing the chromatic dispersion vibration, waveform distortion given to a passing optical signal can be largely suppressed. FIG. 4 shows an eye pattern of an optical signal of 10 Gb / s after passing through the dispersion compensating circuit using the grating four times. It is assumed that the wavelength of the signal light is 1550 nm and no chirp due to the modulation has been received. The chromatic dispersion amount of the dispersion compensation circuit itself is corrected. As is clear from the comparison between FIG. 4 and FIG. 16 of the conventional example,
The waveform deterioration of the signal light due to the insertion of the dispersion compensation circuit is suppressed to such an extent that it is hardly observed. On the other hand, under more severe conditions, a slight waveform deterioration may be observed in the dispersion compensation circuit of this embodiment. FIG. 5 shows an eye pattern of an optical signal that has passed through the dispersion compensation circuit 100 times. The wavelength of the signal light is 1550
It is assumed that a chirp with a chirp coefficient of 1 has been received with modulation in nm. As is clear from FIG. 5, under such severe conditions, a certain degree of waveform distortion and accompanying deterioration of the eye are observed. The waveform distortion generated under such severe conditions can be further reduced by changing the longitudinal distribution of the grating relative refractive index difference at both ends of the chirped fiber grating more smoothly. Specifically, a function indicating the distribution in the longitudinal direction is set so that higher-order derivatives are continuous in the longitudinal direction. In general, in the region where the relative refractive index difference continuously changes between the end portion of the grating (the relative refractive index difference is 0) and the center portion (the relative refractive index difference is constant) and at both ends thereof, the relative refractive index difference is obtained. The derivative of the nth order or less becomes continuous, and a function composed of only terms of lower order than x 2n + 1 is expressed by the following equation (1). ## EQU1 ## Where x is the position from the end of the grating, Λ is the distance from the end of the grating to a position where the relative refractive index difference has a constant value, and d 0 is the relative refractive index difference at the position where the relative value has a constant value. . By changing the relative refractive index difference in the region according to this function, a dispersion compensation circuit without waveform distortion can be realized. Since a known technique is used for the method of manufacturing the dispersion compensating circuit, the description thereof is omitted here. (Embodiment 2) FIG. 6 shows a dispersion compensating circuit according to Embodiment 2 (where the relative refractive index difference is n =
2 is a diagram showing the reflectance, the group delay time of reflected light, and the amount of chromatic dispersion of a dispersion compensating circuit using a fiber grating according to the case of 2, where A is a reflectance curve, B is a group delay time curve of reflected light, C is a wavelength dispersion amount (value) curve. In this case, the above function is represented by the following equation (2). [Mathematical formula-see original document] This function is composed only of terms of order less than or equal to x 5, and the second order or lower derivative of the relative refractive index difference at the positions of x = 0 and x = Λ is set to 0, and at that position the second order or less is obtained. Let the derivative of be continuous. FIG. 7 shows the relative refractive index difference of the grating, and FIG. 8 shows the distribution of the grating pitch in the longitudinal direction. As shown in FIGS. 7 and 8, d 0 is 0.
Λ and Λ are lengths corresponding to 40000 grating layers. In the dispersion value graph of FIG. 6, the oscillation with respect to the wavelength is further suppressed as compared with FIG. 1, and it is considered that the waveform deterioration under the severe conditions as described above can be further suppressed. FIG. 9 shows an eye pattern of an optical signal having a wavelength of 1550 nm and a chirp coefficient of 1 due to modulation that has passed through the dispersion compensation circuit 100 times. Almost no deterioration of the eye pattern due to the passage of the circuit is observed, and it can be seen that the dispersion compensating circuit of the second embodiment does not cause waveform deterioration even under such severe conditions. In the description of the first and second embodiments, the examination results specified for the fiber grating designed with the parameters shown in the figure are described. However, the present invention conforms to the above-mentioned equations (1) and (2). , And is not limited to a particular value of n, d 0 or Λ. Further, the dispersion compensation circuits of the first and second embodiments can be realized by using a known manufacturing technique. As described above, the invention made by the present inventor is:
Although specifically described based on the embodiment, the present invention
It is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the scope of the invention. The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. According to the present invention, it is possible to obtain a dispersion compensating circuit that corrects waveform distortion of propagating light due to chromatic dispersion of an optical fiber and does not apply the additional distortion propagating light.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施形態1に沿ったチャープトファイ
バグレーティングの反射率および反射光の群遅延時間、
波長分散量の計算結果を示す図である。 【図2】本実施形態1のグレーティングの比屈折率差の
長手方向分布を示す図である。 【図3】本実施形態1のグレーティングピッチの長手方
向分布を示す図である。 【図4】10Gb/sの光信号が、本実施形態1に沿っ
た分散補償回路を4回通過した後に観測されるアイパタ
ーンを示す図である。 【図5】チャープ係数1のチャープを受けた10Gb/
sの光信号が本実施形態1に沿った分散補償回路を10
0回通過した後に観測されるアイパターンを示す図であ
る。 【図6】本発明の実施形態2に沿った分散補償回路の反
射率および反射光の群遅延時間、波長分散量の計算結果
を示す図である。 【図7】本実施形態1のグレーティングの比屈折率差の
長手方向分布を示す図である。 【図8】本実施形態2のグレーティングピッチの長手方
向分布である。 【図9】チャープ係数1のチャープを受けた10Gb/
sの光信号が、本実施形態2に沿った分散補償回路を1
00回通過した後に観測されるアイパターンである。 【図10】従来のチャープトファイバグレーティングを
用いて構成された波長分散補償回路の概略構成を示す模
式図である。 【図11】図10に示すチャープトファイバグレーティ
ングの構造の概略を示す図である。 【図12】図10に示すチャープトファイバグレーティ
ングによる分散補償効果の原理を示す図である。 【図13】図11のチャープトファイバグレーティング
の比屈折率差がグレーティング全体で一定値をとるチャ
ープトファイバグレーティングの反射率および反射光の
群遅延時間、波長分散量の計算結果である。 【図14】図11のチャープトファイバグレーティング
のグレーティングの比屈折率差の長手方向分布を示す図
である。 【図15】図11のチャープトファイバグレーティング
のグレーティングピッチの長手方向分布を示す図であ
る。 【図16】10Gb/sのランダムパターンで変調され
た光信号の元の波形のアイパターンである。 【図17】10Gb/sのランダムパターンで変調され
た光信号が、従来の分散補償回路を4回通過した際に観
測されるアイパターンを示す図である。 【符号の説明】 1…チャープトファイバグレーティング、2…光サーキ
ュレータ、3…入力光ファイバ、4…出力光ファイバ。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 shows the reflectance and group delay time of reflected light of a chirped fiber grating according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 9 is a diagram illustrating a calculation result of a chromatic dispersion amount. FIG. 2 is a diagram illustrating a longitudinal distribution of a relative refractive index difference of the grating according to the first embodiment. FIG. 3 is a diagram showing a longitudinal distribution of a grating pitch in the first embodiment. FIG. 4 is a diagram showing an eye pattern observed after a 10 Gb / s optical signal has passed through a dispersion compensation circuit four times according to the first embodiment. FIG. 5: 10 Gb / chirped with a chirp of 1
The optical signal of s is set to 10 by the dispersion compensation circuit according to the first embodiment.
It is a figure showing an eye pattern observed after passing 0 times. FIG. 6 is a diagram illustrating calculation results of the reflectance, the group delay time of reflected light, and the amount of chromatic dispersion of the dispersion compensation circuit according to the second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating a longitudinal distribution of a relative refractive index difference of the grating according to the first embodiment. FIG. 8 is a longitudinal distribution of a grating pitch in the second embodiment. FIG. 9: 10 Gb / Chirp with a chirp of 1
s is the optical signal of the dispersion compensating circuit according to the second embodiment.
It is an eye pattern observed after passing through 00 times. FIG. 10 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a chromatic dispersion compensating circuit configured using a conventional chirped fiber grating. 11 is a diagram schematically showing the structure of a chirped fiber grating shown in FIG. 12 is a diagram illustrating the principle of the dispersion compensation effect by the chirped fiber grating shown in FIG. 13 is a calculation result of the reflectance, the group delay time of reflected light, and the amount of chromatic dispersion of a chirped fiber grating in which the relative refractive index difference of the chirped fiber grating of FIG. 11 takes a constant value over the entire grating. FIG. 14 is a diagram illustrating a longitudinal distribution of a relative refractive index difference of the grating of the chirped fiber grating of FIG. 11; FIG. 15 is a diagram showing a longitudinal distribution of a grating pitch of the chirped fiber grating of FIG. 11; FIG. 16 is an eye pattern of an original waveform of an optical signal modulated by a random pattern of 10 Gb / s. FIG. 17 is a diagram showing an eye pattern observed when an optical signal modulated with a random pattern of 10 Gb / s passes through a conventional dispersion compensation circuit four times. [Description of Signs] 1 ... Chirped fiber grating, 2 ... Optical circulator, 3 ... Input optical fiber, 4 ... Output optical fiber.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−338919(JP,A) 特公 平5−7683(JP,B2) 国際公開96/036895(WO,A1) KASHYAP,R et al,S imple technique fo r apodising chirpe d and unchirped fi bre Bragg grating s,ELECTRONICS LETT ERS,英国,IEE,1996年 6月20 日,Vol.32 No.13,pp.1226 −1228 小向 哲郎 外3名,ファイバグレー ティングのスペクトルフィルタリングへ の応用,電子情報通信学会論文誌C− I,日本,電子情報通信学会,1997年 1月25日,Vol.J80−C−I N o.1,pp.32−40 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 6/00 - 6/02 G02B 6/10 G02B 6/16 - 6/22 G02B 6/44 Continuation of the front page (56) References JP-A-8-338919 (JP, A) JP-B-5-7683 (JP, B2) WO 96/036895 (WO, A1) KASHYAP, R et al, Simple technique For apodizing chirp d and unchirped fibre Bragg gratings, ELECTRONICS LETTERS, UK, IEEE, June 20, 1996, Vol. 32 No. 13, pp. 1226-1228 Tetsuro Komukai and 3 others, Fiber grating applied to spectral filtering, IEICE Transactions on Communications CI, Japan, IEICE, January 25, 1997, Vol. J80-CINO. 1, pp. 32-40 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 6/00-6/02 G02B 6/10 G02B 6/16-6/22 G02B 6/44

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】光信号に波長分散を与える媒体として、光
ファイバあるいは光導波路中に微少かつ周期的な屈折率
変化を与えることによって形成される導波路グレーティ
ングを用い、かつ、前記導波路グレーティングの屈折率
変化の周期が、当該グレーティングの長手方向に対して
一定の割合で変化するチャープトファイバグレーティン
グである波長分散補償回路において、前記チャープトフ
ァイバグレーティングがその端部に、当該グレーティン
グ内部に形成された屈折率変化の幅が、0から当該グレ
ーティングの長手方向の中心部の屈折率変化の値まで、
長手方向に徐々に変化する領域を有し、前記屈折率変化
の幅が長手方向に徐々に変化する領域における屈折率変
化を、前記ファイバグレーティングの長手方向における
位置の関数とし、当該関数が下記の[数1]の式で表さ
れることを特徴とする波長分散補償回路。【数1】 [数1]の式において、xはグレーティング端部からの
位置、Λはグレーティング端部から比屈折率差が一定値
となる位置までの距離、d 0 は一定値となった位置にお
ける比屈折率差である。
(57) [Claim 1] A waveguide grating formed by giving a minute and periodic refractive index change in an optical fiber or an optical waveguide as a medium for giving wavelength dispersion to an optical signal. In a chromatic dispersion compensating circuit that is a chirped fiber grating that is used, and in which the refractive index change period of the waveguide grating changes at a constant rate in the longitudinal direction of the grating, the chirped fiber grating has an end. Portion, the width of the change in the refractive index formed inside the grating, from 0 to the value of the change in the refractive index of the central portion in the longitudinal direction of the grating,
Having a region that changes gradually in the longitudinal direction, the refractive index change
Index change in the region where the width of
In the longitudinal direction of the fiber grating.
It is a function of position, and the function is expressed by the following [Equation 1].
Chromatic dispersion compensation circuit which is characterized in that. (Equation 1) In the equation of [Equation 1], x is the distance from the end of the grating.
Position and Λ are constant values of relative refractive index difference from grating edge
And d 0 is the distance to the position where
Relative refractive index difference.
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KASHYAP,R et al,Simple technique for apodising chirped and unchirped fibre Bragg gratings,ELECTRONICS LETTERS,英国,IEE,1996年 6月20日,Vol.32 No.13,pp.1226−1228
小向 哲郎 外3名,ファイバグレーティングのスペクトルフィルタリングへの応用,電子情報通信学会論文誌C−I,日本,電子情報通信学会,1997年 1月25日,Vol.J80−C−I No.1,pp.32−40

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