JP3897778B2 - 可変分散等化器 - Google Patents

Description

本発明は、超高速光通信システムにおいて分散補償に用いられる可変分散等化器に関する。

光ファイバケーブルを伝送路に用いた光通信システムでは、光ファイバの波長分散（単に分散ともいい、以下、「分散」と称す）により光パルスが歪むため、信号の劣化を生じる。このように光ファイバケーブルを用いた場合に分散を生じる理由について、以下に説明する。一般に光ファイバケーブルを構成する素材において、光パルスの波束の群速度は、波長によって異なり、波束が一定距離を伝搬するのに要する時間、すなわち群遅延時間（単位：ｐｓ）が異なる。この群遅延時間の波長に対する傾きが分散（単位：ｐｓ／ｎｍ）である。通常の光ファイバ伝送路に用いられるシングルモードファイバでは、波長１５５０ｎｍ近辺で伝送路１ｋｍ当りで生じる分散は、約１６ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の値を有する。これは波長が１ｎｍ異なる光パルスが１ｋｍのシングルモードファイバ（ＳＭＦ）を伝搬するのに要する群遅延時間の差が１６ｐｓという意味であり、例えば、波長が１ｎｍ異なる光パルスが１００ｋｍの光ファイバケーブルを伝搬した場合の群遅延時間は、１００倍の１６００ｐｓとなる。

一方、変調された光パルスは、変調方式やビットレートにより決まる幾つかの線スペクトルの広がりを持ち、その包絡線はガウス分布型となる。例えばＲＺ（ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ）変調方式では、ビットレート（伝送速度）１０Ｇｂｉｔ／ｓの場合には、それぞれの線スペクトルの間隔は、０．０８ｎｍであるが、ビットレート４０Ｇｂｉｔ／ｓの場合０．３２ｎｍとなる。すなわち線スペクトルの広がりはビットレートに比例して増大する。また、ＮＲＺ（ｎｏｎ−ｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ）変調方式では、ＲＺ変調方式における線スペクトルの半分の広がりとなる。このようにビットレートが高くなるに従い、光パルスの成分である線スペクトルの間隔が広がるため、光ファイバ伝送路を伝搬したときの群遅延時間の差が大きくなり光パルスの歪みが増大する。また、光パルスが受ける光ファイバ伝送路の分散の影響はビットレートの二乗に比例して大きくなる。このために光ファイバ伝送路の分散を打ち消す分散を有するデバイスを伝送路に挿入し、全体として分散を零に近づける技術が分散補償技術であり、特に４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のビットレートでは伝送路の分散を精密に零に近づける必要がある。また、ビットレート８０Ｇｂｉｔ／ｓ以上では、さらに波長による分散の変化の割合である分散スロープも補償する必要がある。

このような分散を補償するデバイスとしてはチャープグレーティングを用いた可変分散等化器がある。例えば、特開平１０−２２１６５８号公報には、図１９の斜視図に示すように、チャープグレーティングを用いた可変分散等化器が開示されている。このチャープグレーティングであるファイバグレーティング１は、外径が若干大きいファイバ固定用の貫通孔があいた中空のセラミックス等の絶縁物でできたキャピラリ２内に、タングステン、ＮｉＣｒ製等の円筒状の小型厚膜ヒータ３₁，３₂，…，３_N（Ｎは、自然数）がキャピラリ２の貫通孔に対して同心状になるよう配置されている。ここで、各ヒータ３₁，３₂，…，３_Nはキャピラリ２の長手方向に等間隔に配置している。この各ヒータ３₁，３₂，…，３_N毎に電流が一定値だけ増加するように流すと、ファイバグレーティング１は微小区間では階段状ではあるが全体として一定の温度勾配をもって加熱され、ファイバグレーティング１の等価屈折率が印加温度に従って変化し線形のチャープ特性を実現している。なお、等価屈折率は実効屈折率ともいい、光ファイバケーブルを伝搬する光が受ける等価的な屈折率で、コアとクラッドの屈折率と光の伝搬経路との相互作用からなる屈折率である。なお、厳密に言えば温度変化によってファイバグレーティング１のグレーティングピッチも変化するが、等価屈折率の変化に比べ影響が小さいので無視した。

従来、グレーティング近傍に設ける複数のヒータを適切に制御してグレーティングに適切な温度分布を与えるグレーティング用の温度制御装置は存在しなかった。即ち、グレーティング近傍に設ける各ヒータに印加する電力を適切に制御しないと、グレーティングに与える温度分布が不正確なものとなって反射光に付与する分散や分散スロープなどのチャープ特性に悪影響を及ぼす。この場合において、群遅延時間と波長とのほぼ直線的な関係からのずれである群遅延リップルが生じる。一方、たとえ各ヒータからグレーティングに与える温度分布が線形分布をしていてもグレーティング固有の作製上の誤差などに起因する群遅延リップルを生じる場合がある。さらに、従来の可変分散等化器では、グレーティング周辺に設けた複数のヒータによる階段状の温度分布に起因して伝送品質に悪影響を及ぼす群遅延リップルが発生していた。しかも、群遅延リップルの周期はヒータの個数分布に依存しており、一定以上の周期を持つ群遅延リップルの存在は高ビットレートの場合には大きな影響を及ぼしていた。

また、特開平１０−２２１６５８号公報に開示の可変分散等化器では、線形チャープ特性を与える場合等を挙げているが、各ヒータの制御について具体的には示されていない。また、各ヒータを長手方向に等間隔に配置しており、ヒータの個数分布等には考慮しておらず、群遅延リップルの周期についての記載はない。

そこで、本発明の第１の目的は、可変分散等化器を構成するグレーティング近傍に設けたヒータによってグレーティングに与える温度分布を制御して、所定の分散、分散スロープを得ると共に、グレーティング固有の群遅延リップルを抑制できるグレーティング用温度制御装置、温度制御パターンを記憶手段に記憶させる方法及びグレーティング用温度制御装置を自動制御する方法を提供することを目的とする。また、本発明の第２の目的は、群遅延リップルの周期を小さくした可変分散等化器を提供することである。

本発明に係る可変分散等化器は、グレーティングを形成した光導波路と、前記グレーティング近傍に設けられ、独立に温度制御可能な複数の温度可変手段とを備えた可変分散等化器であって、
前記複数の温度可変手段は、前記グレーティングの長手方向における長さｌの関数であるグレーティングピッチΛ（ｌ）と、等価屈折率Ｎ_eff（ｌ）とによって規定される個数分布で配置されてなることを特徴とする。

また、本発明に係る可変分散等化器は、前記可変分散等化器であって、前記複数の温度可変手段は、前記グレーティングピッチΛと前記等価屈折率Ｎ_effの積Λ・Ｎ_effの前記光導波路の長手方向における単位長さにおける差をΔとした場合、前記光導波路の長手方向における単位長さ当りの個数ｎ（個／単位長さ）について、
ｎ≧２Δ／０．１（個／単位長さ）
を満たす個数分布で配置されてなることを特徴とする。

さらに、本発明に係る可変分散等化器は、前記可変分散等化器であって、前記グレーティングは、前記光導波路の長手方向についてグレーティングピッチが変化しているチャープグレーティングであることを特徴とする。

以上、詳述した通り、本発明に係る可変分散等化器によれば、複数の温度可変手段は、可変分散等化器を構成している光導波路のグレーティングの長手方向における長さｌの関数であるグレーティングピッチΛ（ｌ）と等価屈折率Ｎ_eff（ｌ）とによって規定される個数分布で配置されている。これによってヒータによる階段状の温度分布の影響を抑制して、グレーティングによる反射光に生じる群遅延リップルを小さくし、さらに群遅延リップルの周期を小さくできる。

また、本発明に係る可変分散等化器によれば、複数の温度可変手段の個数分布を
ｎ≧２Δ／０．１（個／単位長さ）
を満たすように配置している。これによって、ヒータによる階段状の温度分布の影響を抑制して、グレーティングの群遅延リップルを小さくし、さらに群遅延リップルの周期を小さくできる。

さらに、本発明に係る可変分散等化器によれば、チャープグレーティングを用いているので、複数の温度可変手段によって一次関数の温度分布を付与することなく、グレーティングに所定の分散を付与することができる。

本発明の実施の形態について、発明の理解を容易にするために、以下に添付図面を用いて説明する。なお、添付図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものである。まず、本発明の実施の形態に係るグレーティング用温度制御装置の第１の態様は、可変分散等化器を構成する光導波路のグレーティング近傍に設けられた複数の温度可変手段を制御する制御信号の組み合わせである複数の温度制御パターンを記憶している記憶手段を有する。これによって、グレーティングに様々な分散、分散スロープを簡単に付与することができる。

本発明の実施の形態に係る温度制御パターンを記憶させる方法では、グレーティングに設定しようとする分散に対応する制御信号を各温度可変手段に印加し、実際のグレーティングの分散を測定して設定しようとする分散と比較する。そして、群遅延リップルが生じている波長に相当する場所の温度可変手段の温度を変化させて群遅延リップルを許容値以下として、各温度可変手段への制御信号を記憶手段に記憶させている。これによってあらかじめ様々な分散、分散スロープをグレーティングに与えることができる複数の温度制御パターンを記憶手段に記憶させることができ、各温度可変手段に簡易に温度制御パターンを設定できる。また、グレーティング固有の群遅延リップルをあらかじめ修正しておくことができる。

本発明の実施の形態に係るグレーティング用温度制御装置の第２の態様は、可変分散等化器を構成する光導波路のグレーティング近傍に設けられた複数の温度可変手段に印加する制御信号を設定する２つ以上の制御信号設定手段と、該２つ以上の制御信号を加算する信号加算手段とを有する。これによって、２種類以上の制御信号を加算して同時に付与できる。例えば、グレーティングの分散を制御するとともに、群遅延リップルを解消する制御信号を付与することができる。

本発明の実施の形態に係るグレーティング用温度制御装置の第３の態様は、複数の温度可変手段を制御する制御手段と、グレーティングからの反射光を光電変換する光電変換部と、光電変換後の電気信号を所定値と比較して、該電気信号が所定値以上となるように、各温度可変手段を調整する演算装置とを備えている。これによって、グレーティングの分散等化を自動制御で最適化することができる。

また、本発明の実施の形態に係る可変分散等化器は、可変分散等価器を構成する光導波路のグレーティング近傍に設けられている複数の温度可変手段を、グレーティングピッチΛと等価屈折率Ｎ_effとで規定される個数分布で配置している。これによって、群遅延リップルの周期を光信号に影響のない程度に小さくできる。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係るグレーティング用温度制御装置は、可変分散等化器を構成する光導波路のグレーティング近傍に設けられた複数の温度可変手段を制御する制御信号の組み合わせである複数の温度制御パターンを記憶している記憶手段を有する。この記憶手段から選択した温度制御パターンの制御信号によって制御部において各温度可変手段を制御してグレーティングに所定の温度分布を与えることができる。これによって、様々な分散、分散スロープを簡易にグレーティングに与えることができる。

具体的には、このグレーティング用温度制御装置は、図１のブロック図に示すように、可変分散等化器１を構成する光導波路のグレーティング近傍に設けたヒータ３に電極部５を介して制御信号を印加する制御部であるヒータ制御回路６、各ヒータ３に印加する制御信号の組み合わせである複数の温度制御パターンを記憶しているメモリ７とを備えている。また、メモリ７からどの温度制御パターンを選択するかを伝えるインターフェース回路８を設けている。即ち、このグレーティング用温度制御装置では、設定しようとする分散や分散スロープをインターフェース回路８に入力すると、このインターフェース回路８からの信号に基づいてＲＯＭなどのメモリ７に記憶された複数の温度制御パターンから所定の温度制御パターンが選択される。この温度制御パターンは、グレーティングに各分散や分散スロープを所定の値にできるようにグレーティングに与える温度分布のための温度可変手段であるヒータ３に対する制御信号の組み合わせからなる。この制御信号に基づいてヒータ制御回路６によって各薄膜ヒータ３₁，３₂，…，３_Nにそれぞれ独立に電力を印加して、グレーティングに所定の温度分布を与える。

次に、このグレーティング用温度制御装置の動作について説明する。このグレーティング用温度制御装置を構成するヒータ制御回路６とメモリ７の制御系に関するブロック図を図２に示した。なお、ここで薄膜ヒータ３の数を３２個とし抵抗として表した。例えば、ユーザーがインターフェース回路８から分散や分散スロープを設定すると、インターフェース回路８はその分散や分散スロープを実現するための温度パターン（温度制御パターン）が記録されたメモリ７のアドレスを送る。あらかじめメモリ７内には複数の温度制御パターンが記録されており、使用の際に選択される。図２において“温度パターン１”を選択した場合、インターフェース回路８は温度パターン１が記録されたメモリ７の先頭のアドレス“００００”の出力を指示する。するとメモリ７内のアドレス“００００”〜“００１Ｆ”までの３２個のデータがヒータ制御回路６に送られる。このメモリ７のアドレス”００００”，”０００１”，“０００２”，…，”００１Ｆ”にはそれぞれ、薄膜ヒータ３₁，３₂，３₃，…，３₃₂の温度データが記録されている。この各温度データは、それぞれＤ−Ａ変換器ＤＡ１、ＤＡ２、…，ＤＡ３２でアナログ電圧または電流に変換され、制御信号として薄膜ヒータ３₁，３₂，…，３₃₂に印加され、所定の温度分布をグレーティングに付与する。一方、温度パターン２を設定した場合には、アドレス“００２０”〜“００３Ｆ”のデータが同様にヒータ制御回路６に送られ、各薄膜ヒータ３が所定の温度に設定される。このように複数のヒータ３についてあらかじめ所定の温度パターンになるように各薄膜ヒータ３を制御するデータをメモリ７に記憶させておけば、使用時に面倒な設定をすることなく、簡単に温度制御パターンを変化させることができ、グレーティングの分散や分散スロープを容易に変化させることができる。

ここでインターフェース回路８は、ユーザーが指定する分散や分散スロープをメモリ７に対するアドレスとして変換するための回路である。例えば、アドレスの上位ビット“ＦＦ××”に分散に対応するアドレスを割り当て、下位ビット“××ＦＦ”に分散スロープに対するアドレスを割り当てる場合には、インターフェース回路８としては、アナログ電圧を８ビットのデジタル信号に変換するＡ−Ｄ変換器を２個設けたものを用いることができる。すなわち、分散および分散スロープの値と線形に対応する電圧値の大きさをそれぞれ調整することで、これらがＡ−Ｄ変換されメモリ７のアドレスとしてインターフェース回路８からメモリ７に出力される。このような構成により分散２５６通り、分散スロープ２５６通りの温度パターンをそれぞれ独立に選択することができる。なお、分散や分散スロープの割り振りはこの比率でなく、例えば、分散に４０９６通り、分散スロープに１６通りといった任意の割り振りで行うことができる。

さらに、このグレーティング用温度制御装置によって温度制御する可変分散等化器１の構成について説明する。この可変分散等化器１を構成する光導波路は、図１の（ｂ）の断面図に示すように、コア１０と該コア１０の周囲を覆うクラッド１１とからなる光ファイバ２ａであり、グレーティングピッチが線形に変化するチャープグレーティング１２が形成されており、熱伝導率の低い基板４上に配置されている。この熱伝導率の低い基板４としては、例えば、石英，ガラスなどのセラミックスやポリイミドなどの樹脂からなる基板を用いることができる。また、薄膜ヒータ３₁，３₂、…、３_Nは、この光ファイバ２ａと基板４との間に配置されている。なお、電極部５_1a，５_2a，…，５_Na，５_1b，５_2b，…，５_Nbは、薄膜ヒータ３₁，３₂，…，３_Nと同時に薄膜プロセスにより形成される。この電極部５_1a，５_2a，…，５_Na，５_1b，５_2b，…，５_Nbは、薄膜ヒータと同じ材質であるが線幅を十分広くして抵抗値を小さくしている。そのため、各電極部５では、薄膜ヒータ３に比較し温度上昇は無視できるほど小さい。さらに上部に銅や銀など電気伝導率の高い金属薄膜を形成すればさらに高効率化できる。この電極部５_1a，５_2a，…，５_Naはリード線によってヒータ制御回路６に接続され、一方、電極部５_1b，５_2b，…，５_Nbはリード線によってグランド（ＧＮＤ）に接続される。また、チャープグレーティング１２の一端には光信号入出力部となる光ファイバ９が設けられている。なお、チャープグレーティング１２の上にはチャープグレーティング１２を保護し、薄膜ヒータ３への密着を補助する保護部材（不図示）を設けてもよい。なお、インターフェース回路８、メモリ７、ヒータ制御回路６などの構成や動作はこれに限られるものではない。例えば、メモリ７にはＲＯＭとクロック発振器、バッファ回路などを含んでいてもよく、またヒータ制御回路６では、制御信号をＤ−Ａ変換器によってアナログ電圧や電流に変換することなく、パルス電圧または電流を時間分割でデジタル的に印加してもよい。また、光導波路として、光ファイバではなく平面光波回路（Planar Lightwave Circuit:以下ＰＬＣと称す）を用いた場合においても同様の構成とすることができる。

次に、このグレーティング用温度制御装置によって温度制御される可変分散等化器の分散等化の作用について、図３の概念図を用いて説明する。この可変分散等化器１に光ファイバ９より入力された波長λ_Bの光は、グレーティング１２のグレーティングピッチΛと等価屈折率Ｎ_effが下記数１を満足する場合に反射される。

例えば、図３に示すように、入出力側でグレーティングピッチが広く、入出力側から右に行くほどグレーティングピッチが密になっているチャープグレーティングに入力される光がどのように反射されるかを考えてみる。この場合には、波長の長い光λ_longは、入出力側に近いａ_longの位置で反射され、一方、波長の短い光λ_shortは、入出力側から遠いａ_shortの位置で反射される。このため、波長の短い光λ_shortは波長の長い光λ_longより長い距離を伝搬するため群遅延時間は長くなる。このようにチャープグレーティングでは波長の違いによって群遅延時間が異なり、所定の分散を得ることができる。そこで、光ファイバ伝送路とは逆の符号の分散を伝送路に付与することで分散等化を行うことができる。

しかし、光ファイバ伝送路の分散は距離や温度などの周囲環境によって変化し、一定ではないので、光ファイバ伝送路の分散に応じて分散等化デバイスの分散を変化させる必要がある。このためにグレーティングに温度分布を与えて、等価屈折率Ｎ_effを変化させて各波長の光を反射する位置を変化させて分散を可変にしている。この可変分散等化器１の分散を変化させる例を、図４から図７のそれぞれの（ａ）のグレーティング位置による温度分布と、（ｂ）の波長と群遅延時間との関係に示した。このように、グレーティング近傍に設けたヒータでグレーティングに与える温度分布によって分散は変化する。

具体的には、図４の（ａ）のグレーティング位置による温度分布のグラフにおいて、直線ａは薄膜ヒータ３₁，３₂，…，３_Nの各温度が一定で、チャープグレーティングの等価屈折率Ｎ_effがグレーティングの長手方向に対して一定である場合である。この場合、上記のように温度制御しない場合と同様であり、チャープグレーティングで反射される光の波長は、グレーティングピッチΛに比例する。従って波長の短い光λ_shortは波長の長い光λ_longより長い距離を伝搬するため群遅延時間が長くなる。このときの波長に対する群遅延時間の関係を示すと図４の（ｂ）に示す直線ａのようになる。また、このヒータ３の温度分布を図４の（ａ）の直線ｂに示すように入出力側に近い側で高温にし、入出力側から遠い側で低温にすると、入出力側に近い側の等価屈折率が大きくなり、入出力側から遠い側の等価屈折率が小さくなる。従って波長の長い光λ_longは、図３に示すように、ｂ_longの場所で反射され、一方、波長の短い光λ_shortはｂ_shortの場所で反射されて、波長に対する群遅延時間の関係は図４の（ｂ）の直線ｂのようになる。同様にヒータ３の温度分布を図４の（ａ）の直線ｃのようにすると、波長に対する群遅延時間の関係は図４の（ｂ）の直線ｃのように傾きが大きくなる。分散は群遅延時間の傾き、即ち群遅延時間の波長微分であるので、以上のようにヒータの温度分布を変化することで分散可変を実現することができる。

また、同様の原理により図５の（ａ）のように二次関数的な温度分布を与えると、図５の（ｂ）のような群遅延時間特性が得られる。図５の（ｂ）の曲線ｂ，ｃは中心波長付近では直線ａとほぼ同じ傾きであるため中心波長の分散は同じであるが、群遅延時間の波長に対する二階微分である分散スロープが変化する。すなわち図５の（ｂ１）のようにヒータの温度分布を変化させることで分散スロープ可変を実現することができる。さらに図６の（ａ）や図７の（ａ）のように一次関数の温度分布と二次関数の温度分布を足し合わせた温度分布とすると、図６の（ｂ）や図７の（ｂ）のような群遅延時間特性が得られ、分散と分散スロープの両方を可変にすることができる。

実施の形態２
本発明の実施の形態２に係る温度制御パターンを記憶させる方法では、可変分散等化器に設定しようとする分散に対応する制御信号を各温度可変手段に印加し、可変分散等化器の分散を測定し、設定しようとする分散と比較する。次いで、群遅延リップルが生じている波長に相当する場所の温度可変手段の温度を変化させて群遅延リップルを許容値以下として、各温度可変手段への制御信号を記憶手段に記憶させている。即ち、様々な分散、分散スロープを得ることができる複数の温度制御パターンをあらかじめ記憶手段に記憶させている。これによって各温度可変手段に簡単に温度制御パターンを設定できる。また、グレーティング固有の群遅延リップルをあらかじめ修正しておくことができる。

具体的には、この温度制御パターンを記憶させる方法は、図８のフローチャートに示す手順で行われる。まず、所定の分散、分散スロープを設定する（Ｓ１）。次に、設定する分散、分散スロープに対応した電力を各ヒータに供給する（Ｓ２）。そして実際のグレーティングの分散を分散測定器で測定し、群遅延時間特性を得る（Ｓ３）。次いで、設定した群遅延時間特性と実際の群遅延時間特性との差、すなわち群遅延リップルを計算する（Ｓ４）。この群遅延リップルが許容値以下かどうかを判断する（Ｓ５）。群遅延リップルが許容値以下であれば、各ヒータへの供給電力をメモリに記憶する（Ｓ６）。その後、次の分散、分散スロープを設定するかどうか判断する（Ｓ７）。次の設定がなければメモリからＲＯＭ装置にデータを書き込んで（Ｓ８）、その後、終了する。一方、Ｓ５で群遅延リップルが許容値を超える場合には、Ｆｌａｇに１をたてて（Ｓ９）、群遅延リップルの生じる波長に相当する場所のヒータの温度を所定幅ΔＴとＦｌａｇとの積（Ｆｌａｇ×ΔＴ）だけ上げる（Ｓ１０）。次いで、Ｓ３からＳ５の各手順と同様にして、実際のグレーティングの分散を分散測定器で測定し、群遅延時間特性を得る（Ｓ１１）。次いで、設定した群遅延時間特性と実際の群遅延時間特性との差、すなわち群遅延リップルを計算する（Ｓ１２）。この群遅延リップルが許容値以下かどうかを判断する（Ｓ１３）。群遅延リップルが許容値以下であれば、Ｓ６以下の手順に移行し、一方、群遅延リップルが許容値を超える場合には、次に、群遅延リップルが先にＳ４で測定した場合と比較して小さくなったかどうか判断する（Ｓ１４）。群遅延リップルが前回の測定より大きくなっている場合にはＦｌａｇを反転しておく（Ｓ１５）。さらに、群遅延リップルが許容値以下となるように該当箇所のヒータ温度を（Ｆｌａｇ×ΔＴ）だけ上げることを繰り返す。これによって、設定しようとする分散、分散スロープが得られる各ヒータへの供給電力のデータ、即ち、温度制御パターンをＲＯＭ装置に記憶させることができる。

次に、この温度制御パターンを記憶させる方法において用いるシステムについて、図９のブロック図に示すように、可変分散等化器１を構成する光導波路のチャープグレーティング近傍に薄膜ヒータ３が設けられている。この薄膜ヒータには電極５を介してヒータ制御回路６から電力を供給される。また、このヒータ制御回路６はコンピュータ２３に接続され、コンピュータ２３からの制御信号によって各ヒータ３の電力を独立に制御する。一方、可変分散等化器１の光信号入出力部である光ファイバ９は光サーキュレータ１９を介して分散測定装置２２に接続されている。分散測定装置２２としては、例えば、変調された波長可変レーザーを用いた位相シフト法による測定装置等を使用できる。この分散測定装置２２はコンピュータ２３にＧＰＩＢ等で接続され、分散測定装置２２で測定した可変分散等化器の群遅延時間特性や振幅特性をコンピュータ２３に取り込むことができる。なお、可変分散等化器の特性を分散測定器で測定したが、スペクトルアナライザなど他の測定装置を使用してもよい。この場合は振幅特性を測定するため、分散および分散スロープの直接的な特性ではないが、群遅延特性と振幅特性には相関関係があり、換算することができる。

このシステムにおいて、温度制御パターンを記憶させる方法を具体的に説明する。まず、コンピュータ２３からは可変分散等化器を所定の分散および分散スロープとなるようにヒータ制御回路６に制御信号が送られる（Ｓ１）。次に、ヒータ制御回路６によって各ヒータ３の温度分布が制御され（Ｓ２）、グレーティング１２の温度分布に応じた分散および分散スロープとなる。このときの群遅延時間特性を分散測定装置２２で測定し（Ｓ３）、そのデータをコンピュータ２３に取り込む。この群遅延特性と所望の分散および分散スロープとなる仮想の群遅延特性とをコンピュータ２３で比較し（Ｓ４，Ｓ５）、所望の分散および分散スロープと異なる場合、所望の値となるように各ヒータの温度を所定値だけ変化させる制御信号がヒータ制御回路６に送られる（Ｓ９，Ｓ１０）。さらに群遅延時間特性を分散測定装置２２で測定し（Ｓ１１）、そのデータをコンピュータ２３に取り込む。この群遅延特性と所望の分散および分散スロープとなる仮想の群遅延特性とをコンピュータ２３で比較し（Ｓ１２，Ｓ１３）、この一連の動作を繰り返し行って、所望の分散および分散スロープとなる温度分布を実現できる各ヒータへの供給電力のデータを得る。さらに他の分散および分散スロープとなる温度分布を同様の手順を繰り返して決定する。このようにして複数の温度制御パターンとなるデータを測定して、このデータはＲＯＭ書き込み装置に転送されＲＯＭに記憶される（Ｓ８）。上記手順によって複数のデータをメモリ７に記憶させることができる。この場合において、使用するチャープグレーティングに起因する群遅延リップルなどがあっても、意識することなくこれを修正することができ、所定の分散および分散スロープを実現することができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係るグレーティング用温度制御手段は、可変分散等化器を構成する光導波路のグレーティング近傍に設けられた複数の温度可変手段に印加する制御信号を設定する２つ以上の制御信号設定手段と、該２つ以上の制御信号を加算する信号加算手段とを有する。これによって、２種類以上の制御信号を加算して同時に付与できる。例えば、グレーティングの分散を所定の値とするとともに、群遅延リップルを解消する制御信号を付与することができる。

具体的には、このグレーティング用温度制御装置は、実施の形態１に係るグレーティング用温度制御装置と比較すると、図１０の（ａ）のブロック図に示すように、各ヒータ３に独立に電力を供給するヒータ制御回路６にメモリを介さずインターフェース回路８から直接に制御信号を伝達している点で相違する。また、このグレーティング用温度制御装置によって温度制御する可変分散等化器１を構成する光導波路は、図１０の（ｂ）の断面図に示すように、平面光波回路（Ｐｌａｎａｒ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｃｉｒｃｕｉｔ：以下ＰＬＣと称す）２ｂである点で相違する。この可変分散等化器１は、ＳｉやＳｉＯ₂などの基板４にクラッドおよびコアを形成して光導波路２を形成したＰＬＣ２ｂのコアの上部に対応するクラッド上に薄膜ヒータ３を形成している。なお、光ファイバを用いた場合においても同様の構成とすることができる。

さらに、このヒータ制御回路６は、実施の形態１に係るグレーティング用温度制御装置を構成するヒータ制御回路と比較すると、図１１のブロック図に示すように、３２個の薄膜ヒータに電力を供給するヒータ制御回路６は、各薄膜ヒータ３₁，３₂，…、３₃₂に対応した加算回路１３₁，１３₂，１３₃，…，１３₃₂と、第１可変抵抗群１４、第２可変抵抗群１５とにより構成されている点で相違する。この加算回路１３₁，１３₂，１３₃，…，１３₃₂は、個別の電圧源を介して各薄膜ヒータ３₁，３₂，…，３₃₂に接続されている。なお、電圧源でなく電流源を用いてもよい。また、第１可変抵抗群１４は３２個の可変抵抗が直列に接続されたもので、各可変抵抗の一端と各加算回路の入力端がそれぞれ接続されている。第１可変抵抗群１４の各可変抵抗の抵抗値を調整することで、各加算回路に入力される電圧比を調整することができ、全体の電圧値は第１可変抵抗群１４に印加する電圧Ｖ１を調整することにより変化させることができる。一方、第２可変抵抗群１５は２個の可変抵抗を直列に接続したものを３２個並列に接続し、各２個の可変抵抗間と加算回路１３のもう一方の入力端を接続したものである。この場合も第２可変抵抗群１５の各可変抵抗の抵抗値を調整することで、各加算回路に入力される電圧比を調整することができ、全体の電圧値は第２可変抵抗群１５に印加する電圧Ｖ２を調整することにより変化することができる。なおこのように第１可変抵抗群１４と第２可変抵抗群１５とを異なる構成としたが、第１可変抵抗群１４の代わりに第２可変抵抗群１５を用いても同一の動作を行うことは可能である。

次に、このグレーティング用温度制御装置の動作について説明する。図１１のブロック図より、第１可変抵抗群１４の各抵抗値を等しくすると、単純な直列抵抗による電圧の分圧により、各ヒータに対する各加算回路１３には、図１２の（ａ）に示すように、一次関数的な比率で減少する電圧が入力される。一方、第２可変抵抗群１５は直列に接続された２個の抵抗の抵抗比をそれぞれ任意に調整することで、任意の比率の電圧値が、図１２の（ｂ）に示すように各ヒータに対する各加算回路１３に入力される。これらは各ヒータに対する加算回路１３で加算され、出力される電圧は、図１２の（ｃ）に示すようになる。各加算回路から出力された電圧は、電圧源によって可変分散等化器１の各薄膜ヒータ３₁，３₂，…，３₃₂に図１２の（ｃ）の分布で印加される。これによって、各薄膜ヒータに印加された電力に応じて各薄膜ヒータの温度分布を変化させることができる。この場合において、第１可変抵抗群１４は一次関数的な電圧分布を得るためのものであり、第１可変抵抗群１４の印加電圧Ｖ１を変化させることで、可変分散等化器１の分散を変化することができる。なお、上記のように電圧源でなく、電流源を用いて電流に変換して印加してもよい。

また、各薄膜ヒータの温度は各薄膜ヒータの電力に応じて変化するものであるから、厳密には第１可変抵抗群１４により出力される電圧分布は、平方根的、すなわち電圧の二乗が一次関数的になる方が好ましい。このような電圧分布は電圧源により電圧の二乗が一次関数的になるように変換される。なお、電圧源でなく、電流源を用いて電流の二乗が一次関数的になるように変換してもよい。一方、第２可変抵抗群１５によって群遅延リップルを修正する電圧分布を与えることができる。例えば、ＰＬＣに形成した光導波路のコア幅や屈折率の不均一性や、グレーティング作製時の紫外レーザー光の照射量不均一性によって等価屈折率Ｎ_effの不均一性が生じる。この等価屈折率Ｎ_effの不均一性によって群遅延リップルが生じる。そのため、この群遅延リップルを修正するために、等価屈折率の不均一性を修正する電圧分布を与えることができる。また、第２可変抵抗群１５の出力電圧分布を図５の（ａ）のグラフに示すように、各ヒータの温度分布が二次関数的となる電圧分布とすることで、分散スロープを可変とすることができる。このように第２可変抵抗群１５の印加電圧Ｖ２を可変とすることで、分散スロープを可変とすることができる。第１可変抵抗群１４と第２可変抵抗群１５に印加される電圧Ｖ１，Ｖ２を独立に制御することで、分散、分散スロープを独立に変化させることができる。なお、インターフェース回路８からはユーザーが設定した分散および分散スロープに応じて電圧Ｖ１およびＶ２を制御する信号を送ってもよいし、電圧Ｖ１およびＶ２をインターフェース回路８から直接供給してもよい。さらに、等価屈折率の不均一性を修正するための可変抵抗および印加電圧Ｖ２はあらかじめ調整されて固定されていてもよく、さらに調整できる構成であってもよい。

なお、このグレーティング用温度制御装置では可変抵抗群を第１可変抵抗群１４と第２可変抵抗群１５の２群とし、一方に分散の可変、他方に群遅延リップルの修正あるいは分散スロープの可変という機能を付与したがこれに限られない。また各可変抵抗群の可変抵抗の調整には、上記実施の形態１で示したように分散測定装置２２等の可変分散等化器１の特性測定装置とコンピュータ２３を用いた方法を使用することができる。この場合、ＲＯＭ書き込み装置２４の変わりに各可変抵抗を自動調整する可変抵抗調整装置を用いる。

次に、等価屈折率の不均一性による群遅延リップルの修正を行う原理について説明する。等価屈折率Ｎ_effは前述のように伝搬する光波とコア１０およびクラッド１１の相互作用によって決まるため、光導波路のコア幅の不均一性や、コア１０およびクラッド１１の屈折率の不均一性によって等価屈折率に不均一性を生じ、製造プロセスから光ファイバよりＰＬＣにおいて生じやすい。またグレーティング作製時の紫外光照射量により屈折率変化量が決まるため、グレーティング作製時の紫外光照射量の不均一性によっても等価屈折率の不均一性を生じる。グレーティングで反射される光の波長は、下記数２で表される。なお、この数２は上記数１と同一である。

ここで、グレーティングの長手方向の長さｌでの反射される光の波長λ_B（ｌ）は、Ｎ_eff（ｌ）およびΛ（ｌ）を、それぞれグレーティング１２の場所ｌでの等価屈折率およびグレーティングピッチとすると下記数３で表される。

ここで、等価屈折率Ｎ_eff（ｌ）がグレーティング１２の場所ｌによって不均一性を有している場合、等価屈折率Ｎ_eff（ｌ）は、グレーティング全体に一定な値Ｎ_constと、その値との差ΔＮ_eff（ｌ）としてあらわすことができる。従って、数３は下記数４のように表すことができる。

さて前述のように、等価屈折率は温度によって変化するので、グレーティングの場所ｌに温度変化を設けた場合の等価屈折率の変化をΔＮ_t（ｌ）とすると、数４は下記数５のように表せる。

従って、ΔＮ_eff（ｌ）＋ΔＮ_t（ｌ）＝定数となるような温度分布を設けることで等価屈折率の不均一性を修正し、群遅延リップルを低減することができる。実際には等価屈折率の不均一性を測定し、それを修正する温度分布を付与することは困難なので、チャープグレーティングの群遅延特性を測定しながら、それを修正する温度分布を付与することによって群遅延リップルを修正できる。例えば、図１３の（ａ）に示すような群遅延リップルを（ｂ）に示すように修正することができる。

なお、ここでは、一次関数的な電圧分布、二次関数的な電圧分布、および任意の電圧分布を得る方法として可変抵抗を複数用いた場合に示したが、これに限るものではなく様々な手段を用いることができる。また電圧分布と電圧加算回路を用いたが、これに限られず電流分布と電流加算回路であってもよい。さらに加算回路１３としては演算増幅器（オペアンプ）を用いた加算回路１３を示したが、回路構成はこれに限るものではない。また電圧源や電流源としてはバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、各種アンプなど任意のものを用いてもよい。さらにこれらの回路部品を集積回路とすることで小型化できる。

実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係るグレーティング用温度制御装置は、実施の形態３に係るグレーティングよう温度制御装置と比較すると、さらに、各加算回路の入力端を４個とし、このうち３群の可変抵抗群と１群の定電圧群を設けており、分散、分散スロープの可変、群遅延リップルの修正、さらにバイアスの付加をそれぞれ独立に行うことができる点で相違する。なお、各加算回路の入力端はこのグレーティング用温度制御装置では４個としたが、これに限られず、３個やあるいは５個以上の場合であってもよい。また、可変抵抗群の数は、３群としたが、４群以上設けてもよい。

具体的には、ヒータ制御回路６は、図１４のブロック図に示すように、第１可変抵抗群１４、第２可変抵抗群１５の他に、さらに第３可変抵抗群１６と定電圧群１７を備えている。この定電圧群１７によって同一電圧を各加算回路１３に入力することができる。そのため、全体として均一な温度変化をグレーティングに付与することができ、反射光の波長を全体としてシフトさせるバイアスとして働く。この定電圧群１７によって、光通信システムで必要とされる１０ｐｍ程度の精度について、使用環境の変化に対する調整機構として機能させることができる。

実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係るグレーティング用温度制御装置は、グレーティングからの反射光を光電変換する光電変換部と、光電変換後の電気信号を所定値と比較して、該電気信号が所定値以上となるように、各温度可変手段を調整する演算装置とを備えている。これによって、光ファイバ伝送路の分散等化を自動制御で最適化することができる。

具体的には、このグレーティング用温度制御装置は、実施の形態１に係るグレーティング用温度制御装置と比較すると、図１５のブロック図に示すように、温度制御する可変分散等化器１からの出力光を光電変換する光電変換部であるフォトダイオード２０及びクロック抽出回路２１と、各ヒータへの制御信号を調整する演算装置１８とを備えている。すなわち、このグレーティング用温度制御装置では、実施の形態１のようにヒータ制御回路６をメモリ７からの制御信号により制御するのではなく、グレーティングの反射光を光電変換してクロック電圧を抽出し、このクロック電圧を所定値以上とするように演算装置１８により自動で制御している。

次に、このグレーティング用温度制御装置の演算装置１８及びヒータ制御回路６等の制御系の構成について、図１６のブロック図によって説明する。演算装置１８はマイクロプロセッサやコンピュータなどの演算装置であり、図１６に示すように演算処理部とデータ出力部からなる。各演算出力部はヒータ制御回路６の各Ｄ−Ａ変換器ＤＡ１〜ＤＡ３２に接続され、ヒータ電力を制御するためのデジタルデータＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ３２が出力される。このデジタルデータＤＡＴＡ１〜ＤＡＴＡ３２に基づいて各薄膜ヒータ３の温度分布を制御する。演算装置１８は可変分散等化器１から出力された光信号からクロック抽出器２１によりクロック成分を電圧として抽出しＡ−Ｄ変換されデジタルデータに変換された後、演算装置１８の演算処理部に入力される。このように一つのフィードバック系が形成されている。

ここで、このグレーティング用温度制御装置で温度制御する可変分散等化器１によって分散等化を自動で最適化する手順について説明する。前述の通り、光ファイバ伝送路を伝搬してきた光パルスは、光ファイバ伝送路の分散の影響を受け歪んでいる。この光パルスは光サーキュレータ１９を介して可変分散等化器１に入力され、可変分散等化器１によって分散等化がなされた後、出力される。次いで、出力光は光サーキュレータ１９を介してフォトダイオード２０に入力され光電変換され電気信号とされる。この電気信号からクロック抽出回路２１でクロック成分が電圧として抽出される（Ｓ２３）。この電圧はクロック成分の同期が正しく取れている場合に最大となり、この場合が可変分散等化器１によって分散等化が最適化された場合である。そこで、このクロック電圧が最大となるように演算装置１８によって可変分散等化器１の各薄膜ヒータに印加される電力が制御される（Ｓ２４からＳ２８の手順）。より詳細には、演算装置１８の演算処理部から各ヒータの温度を少しづつ上下させる制御信号をデータ出力部を介して出力する（Ｓ２５）。そしてこの制御信号に基づいて温度分布を与えられた可変分散等化器１を通過した光信号からクロック成分を抽出し（Ｓ２６）、各ヒータの温度を上下させる前と比較する（Ｓ２７）ことで、各薄膜ヒータの最適温度の方向性を決定する。このような一連のフィードバック制御を繰り返すことにより、可変分散等化器１の各薄膜ヒータ３は最適温度に制御される。これによって、各薄膜ヒータによってグレーティングに付与する温度分布を制御することで、分散、分散スロープ、群遅延リップルを特に意識することなく分散等化の最適化を自動制御によって行うことができる。

さらに具体的に、このグレーティング用温度制御装置の自動制御方法を図１７のフローチャートによって説明する。まず、フラグＦｌａｇを１にセットし（Ｓ２１）、次にヒータ番号ｉを１にセットする（Ｓ２２）。次いで、クロック電圧を取りこみ（Ｓ２３）、所定値以上かどうか判断する（Ｓ２４）。もし、クロック電圧が所定値以上であれば可変分散等化器１による分散等化は最適化されているので、特に温度分布を変える必要はなく、Ｓ２３とＳ２４の手順を繰り返す。一方、クロック電圧が所定値未満の場合には、ヒータ番号ｉのヒータ温度を（Ｆｌａｇ×ΔＴ）だけ上げる（Ｓ２５）。その後、クロック電圧を取りこんで（Ｓ２６）、直前のクロック電圧と比較を行う（Ｓ２７）、クロック電圧が直前より上がっている場合にはさらにヒータ番号ｉのヒータ温度を上げる（Ｓ２８）。クロック電圧が直前のクロック電圧より上がっていくかぎり繰り返しヒータ温度を上げていく。この場合において、クロック電圧が直前より下がった場合には直前のヒータ温度に戻しておく（Ｓ２９）。これは各ヒータごとにクロック電圧が最大となるように調整するためである。その後、ヒータ番号ｉをインクリメントして（Ｓ３０）、３２番目のヒータまで同様の手順を繰り返す（Ｓ３１）。３２番目のヒータまで繰り返した場合には、フラグＦｌａｇが−１であるかどうか判断し（Ｓ３２）、フラグＦｌａｇが−１でなければ−１をセットして（Ｓ３３）、１番目のヒータから（Ｓ２２）上記手順を繰り返す。なお、フラグＦｌａｇの意味は、ヒータ温度を高くする方向（Ｆｌａｇ＝１）とヒータ温度を低くする方向（Ｆｌａｇ＝−１）のそれぞれに調整して各ヒータごとにクロック電圧を最大となるように調整するためである。フラグＦｌａｇが−１の場合には、フラグＦｌａｇに１をセットし（Ｓ２１）、上記手順を繰り返す。なお、この手順は自動制御であるので、終了の場合を特に規定していないが、新たな設定を行う場合を判断して適宜に終了に導いてもよい。

なお、この実施の形態では上記のような構成および動作としたが、演算装置１８や演算処理方法、光信号からの抽出成分はこれに限られるものではなく、可変分散等化器１を通過した光信号特性を演算装置により処理し、フィードバックして各ヒータの電力を制御できるものであればよい。

実施の形態６．
本発明の実施の形態６に係る可変分散等化器では、グレーティングの近傍に設ける複数の温度可変手段は、グレーティングの長手方向の長さｌの関数としてのグレーティングピッチΛ（ｌ）と、等価屈折率Ｎ_eff（ｌ）とで規定される個数分布で配置されている。具体的には、グレーティングピッチΛと等価屈折率Ｎ_effとの積Λ・Ｎ_effの単位長さ当りの差Δの２倍であるチャープ量２Δは、下記数６で表わされる。

ここで、Ｎ_{eff long}およびＮ_{eff short}はチャープグレーティングの互いに１ｃｍ離れた２つの地点の等価屈折率であり、Λ_longおよびΛ_shortはチャープグレーティングの互いに１ｃｍ離れた２つの地点のグレーティングピッチである。なお、Ｎ_{eff long}とΛ_longとは同じ地点の値であり、Ｎ_{eff short}とΛ_shortとは同じ地点の値である。すると、複数の温度可変手段は、下記数７の単位長さ当りの個数分布ｎ（個／単位長さ）の条件、

を満たすように配置されている。このような個数分布で配置することによってグレーティングの反射光の群遅延リップルを小さくし、また、群遅延リップルの周期を小さくでき、伝送特性を劣化させない。

具体的には、この可変分散等化器では、構成する光導波路のグレーティング近傍に設けるヒータをグレーティングピッチΛと等価屈折率とで規定される個数分布で配置している点で、上記各実施の形態で用いた可変分散等化器と相違する。即ち、上記各実施の形態で用いた可変分散等化器を構成する光導波路のグレーティング近傍に設けるヒータの個数は３２個に固定していた。このグレーティング近傍に設けるヒータの個数が適切でないと伝送特性を劣化させる群遅延リップルが生じる。例えば、グレーティング近傍に複数のヒータを設けた場合、１個のヒータ内では温度分布はほぼ均一であり、各ヒータごとに異なる温度を与える場合には、この温度分布がそのままグレーティングに伝わる。このため、図２０の（ａ）の従来の可変分散等化器の場合に示すような階段状の温度分布になる。このような階段状の温度分布が存在すると、チャープグレーティングによる等価屈折率の変化も階段状となり、群遅延リップルを生じる。この群遅延リップルには様々な周期のものがあり、使用する光通信システムのビットレートにより影響が異なることが知られている。可変分散等化器を最も必要とする４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のビットレートでは、特に周期が０．１ｎｍ以上の群遅延リップルが大きく影響する。

この群遅延リップルはヒータによる階段状の温度分布に起因することから、グレーティング近傍に設けるヒータの個数分布を変化させると、図１８に示すように、群遅延リップルの周期が変化する。この場合において、グレーティングピッチΛと等価屈折率Ｎ_effとの積Λ・Ｎ_effの単位長さ当りの差Δの２倍であるチャープ量２Δを変化させるとさらに群遅延リップルの周期は変化する。従って、グレーティング近傍にヒータを適切な個数分布で配置することによって、群遅延リップルの周期を影響の小さい周期にすることができる。具体的には、図１９に示すように、グレーティングの１ｃｍあたりのチャープ量２Δをパラメータとすると、群遅延リップルの周期が０．１ｎｍの場合が直線で示される。したがって、この直線より上の領域が群遅延リップルの周期が０．１ｎｍ以下の領域である。これを式で表わすと、下記数８に示される関係が得られる。

そこで、この数８を満たす個数分布でヒータを配置することによって群遅延リップルの周期を小さくし、４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の光信号への影響を抑えることができる。

（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る温度制御装置と可変分散等化器との関係を示すブロック図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。 本発明の実施の形態１に係るグレーティング用温度制御装置の制御系のブロック図である。 グレーティングの分散を変化させた場合の反射波長と反射される位置との関係を示す概念図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態１に係るグレーティング用温度制御装置によるチャープグレーティングにおける一次関数的な温度分布を表わすグラフであり、（ｂ）は、（ａ）によって生じる波長に対する群遅延時間特性の関係を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の実施の形態１に係るグレーティング用温度制御装置によるチャープグレーティングにおける二次関数的な温度分布を表わすグラフであり、（ｂ）は、（ａ）によって生じる波長に対する群遅延時間特性の関係を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の実施の形態１に係るグレーティング用温度制御装置によるチャープグレーティングにおける下に凸形状の二次関数的な温度分布を表わすグラフであり、（ｂ）は、（ａ）によって生じる波長に対する群遅延時間特性の関係を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の実施の形態１に係るグレーティング用温度制御装置によるチャープグレーティングにおける上に凸形状の二次関数的な温度分布を表わすグラフであり、（ｂ）は、（ａ）によって生じる波長に対する群遅延時間特性の関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係るグレーティング用温度制御パターンを記憶させる方法のフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係るグレーティング用温度制御パターンを記憶させる方法において用いられるシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３に係るグレーティング用温度制御装置と可変分散等化器との関係を示すブロック図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。 図１０におけるヒータ制御回路の詳細なブロック図である。 （ａ）は第１可変抵抗群によってヒータに印加する制御電圧分布を示すグラフであり、（ｂ）は第２可変抵抗群によってヒータに印加する制御電圧分布を示すグラフであり、（ｃ）は（ａ）と（ｂ）の制御電圧を加算した後の制御電圧分布を示すグラフである。 （ａ）はグレーティングの群遅延時間特性における群遅延リップルの存在を示すグラフであり、（ｂ）は、本発明の実施の形態３に係るグレーティング用温度制御装置によってグレーティングの群遅延リップル修正後の群遅延時間特性を示すグラフである。 本発明の実施の形態４に係るグレーティング用温度制御装置のヒータ制御回路の詳細なブロック図である。 本発明の実施の形態５に係るグレーティング用温度制御装置の構成を示すブロック図である。 図１５における自動制御系のブロック図である。 本発明の実施の形態５に係るグレーティング用温度制御装置を自動制御する場合のフローチャートである。 可変分散等化器のグレーティング１ｃｍ当りのヒータ個数と群遅延リップルの周期との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態６に係る可変分散等化器のグレーティング１ｃｍ当りに設けるヒータの数の許容範囲を示すグラフである。 （ａ）は、従来のグレーティング周辺に設けるヒータの上面図とこのヒータによってグレーティングに与える温度分布を示すグラフであり、（ｂ）は、（ａ）のヒータの配置を示す斜視図である。

符号の説明

１ 可変分散等化器、 ２ａ 光ファイバ、 ２ｂ 平面光波回路（ＰＬＣ）、 ３ ヒータ、 ４ 基板、 ５ リード線、 ６ ヒータ制御回路、 ７ メモリ、８ インターフェース回路、 ９ 光ファイバ、 １０ コア、 １１ クラッド、 １２ グレーティング、 １３ 加算回路、 １４ 第１可変抵抗群、 １５ 第２可変抵抗群、 １６ 第３可変抵抗群、 １７ 定電圧群、 １８ 演算装置、 １９ 光サーキュレータ、 ２０ フォトダイオード、 ２１ クロック抽出器、 ２２ 分散測定装置、 ２３ コンピュータ、 ２４ ＲＯＭ書き込み装置

Claims (1)

1. グレーティングを形成した光導波路と、前記グレーティング近傍に設けられ、独立に温度制御可能な複数の温度可変手段とを備えた可変分散等化器であって、
   前記グレーティングは、前記光導波路の長手方向についてグレーティングピッチが変化しているチャープグレーティングであり、
   前記複数の温度可変手段は、前記グレーティングピッチΛと前記等価屈折率Ｎ_effの積Λ・Ｎ_effの前記光導波路の長手方向における単位長さにおける差をΔとした場合、その２倍であるチャープ量２Δは下記式で表され、
   ２Δ＝２Ｎ_{ｅｆｆ．ｌｏｎｇ}Λ_ｌｏｎｇ−２Ｎ_{ｅｆｆ．ｓｈｏｒｔ}Λ_{ｓｈｏｒｔ}
   （ここで、Ｎ _{eff long} およびＮ _{eff short} はチャープグレーティングの互いに１ｃｍ離れた２つの地点の等価屈折率であり、Λ _long およびΛ _short はチャープグレーティングの互いに１ｃｍ離れた２つの地点のグレーティングピッチである。なお、Ｎ _{eff long} とΛ _long とは同じ地点の値であり、Ｎ _{eff short} とΛ _short とは同じ地点の値である。）
   前記光導波路の長手方向における単位長さ当りの個数ｎ（個／単位長さ）について、
   ｎ≧２Δ／０．１（個／単位長さ）
   を満たす個数分布で配置されてなることを特徴とする可変分散等化器。

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