JP3907531B2 - 可変分散補償器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高速光通信システムにおける分散補償技術に関し、特にチャープグレーティングのチャープ率を変化させて群遅延時間を制御する可変分散補償器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバケーブルを信号伝送路に用いた光通信システムでは、光ファイバ伝送路の波長分散（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。これは波長の異なる光パルスの波束の群速度が異なるためで、光パルスの波束がある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）が異なるためである。この群遅延時間の波長に対する割合が分散（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（ＳＭＦ）では、波長１５５０ｎｍ近辺で光ファイバ伝送路１ｋｍあたりの分散は、約１６ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の値を有する。これは波長が１ｎｍ異なる光パルスが長さ１ｋｍのシングルモードファイバを伝搬するのに要する群遅延時間の差が１６ｐｓという意味である。例えば、波長が１ｎｍ異なる光パルスが１００ｋｍの光ファイバを伝搬した場合の群遅延時間は１００倍の１６００ｐｓとなる。
【０００３】
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、それぞれの線スペクトルの間隔は、ビットレート（伝送速度）が１０Ｇｂｉｔ／ｓの場合には０．０８ｎｍであるが、ビットレート４０Ｇｂｉｔ／ｓの場合には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（ｎｏｎｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ）変調方式では、ＲＺ変調方式の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って、光パルスの成分である線スペクトルの間隔は広がる。そのため、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。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。
【０００４】
このような分散を補償するデバイスとして、チャープグレーティングを用いた可変分散補償器がある。例えばＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．１３，ＮＯ．８，８２７頁〜８２９頁（２００１年８月発行）において発明者らが提案した可変分散補償器がある。これはチャープグレーティングを３２個の薄膜ヒータ上に設置し、３２個の薄膜ヒータの温度をそれぞれ独立に制御することにより、チャープグレーティングに直線的な温度勾配を印加して、チャープグレーティングの分散を可変させるものである。本発明者等は、一次関数的に変化する０〜６０℃の温度勾配を設け、分散可変幅が１００ｐｓ／ｎｍ以上の可変分散等化器を実現し、４０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号伝送を行っている。また、グレーティング長４０ｍｍのチャープグレーティングを使用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、チャープグレーティングに所定の関数に基づいて変化する温度分布を付与し、その温度分布を制御することにより群遅延時間を制御する可変分散補償器は、簡単に分散を可変制御できるデバイスとして有用である。上記可変分散補償器では、温度が１次関数的に変化し、両端で温度差が６０℃の温度分布をグレーティング全域に渡って印加し、１００ｐｓ／ｎｍの分散可変幅を実現している。
【０００６】
しかし、チャープグレーティング全体にわたって同一の温度分布関数に基づく温度分布を付与すると消費電力が高くなってしまうといった問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、光信号特性の劣化を抑制しながら、消費電力を低減させた可変分散補償器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る可変分散補償器は、グレーティングの長手方向に沿ってブラッグ波長を変化させたチャープグレーティングを有する光導波路と、
前記チャープグレーティングの温度を制御して、前記ブラッグ波長がグレーティングの長手方向に沿って変化する割合を制御する温度制御装置と
を備え、
前記温度制御装置は、前記チャープグレーティングの長手方向に沿って前記チャープグレーティングの一方の端部からの距離ｘが前記チャープグレーティングの長さの２０％〜８０％の範囲として定義される中央部には、前記距離ｘの第１関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与し、前記チャープグレーティングの両端からそれぞれ前記チャープグレーティングの長さの２０％以内として定義される両端部には、前記距離ｘの第２及び第３関数Ｔ２（ｘ）、Ｔ３（ｘ）に基づく温度分布をそれぞれ付与し、
前記第２及び第３関数Ｔ２（ｘ）、Ｔ３（ｘ）のうち少なくとも一方は、前記第１関数Ｔ１（ｘ）と距離依存性が異なることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記温度制御装置は、前記グレーティングの長手方向に沿って前記チャープグレーティングの一端からの距離ｘが前記チャープグレーティングの長さの０％と２０％の箇所の温度を同一温度に制御し、前記距離ｘが前記チャープグレーティングの長さの８０％と１００％の箇所の温度を同一温度に制御することを特徴とする。
【００１１】
またさらに、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記温度制御装置は、
前記中央部に第１ピッチの間隔で設けられた複数の第１ヒータと、
前記両端部に前記第１ピッチより大きな第２ピッチの間隔で設けられた複数の第２及び第３ヒータと
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記温度制御装置は、
前記中央部に第１ピッチの間隔で設けられた複数の第１ヒータと、
前記両端部にそれぞれ一つづつ設けられた第２及び第３ヒータと
を備えることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記可変分散補償器は、さらに基板を備え、前記チャープグレーティングを有する光導波路は前記基板の第１面上に配置され、
前記温度制御装置は、前記基板の第２面に設けられた熱源を備えることを特徴とする。
【００１４】
またさらに、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記温度制御装置は、前記基板の第２面の２箇所に設けられた２つの熱源を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記２つの熱源は、前記チャープグレーティング長さの６０％以上の間隔を空けて設けられていることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記温度制御装置は、前記基板の第２面の３箇所に設けられた３つの熱源を備えることを特徴とする。
【００１７】
またさらに、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記温度制御装置は、前記基板の第２面の４箇所以上に設けられた４つ以上の熱源を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記第１関数Ｔ１（ｘ）は、前記距離ｘの１次関数又は２次関数で表されることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る偏波モード分散補償器は、光を互いに異なる２つの直線偏光の第１偏光と第２偏光に分離し、又は、前記第１及び第２偏光を合成する偏波分離合成器と、
前記第１偏光を入力光とし、グレーティングの長手方向に沿ってブラッグ波長を変化させた第１チャープグレーティングを有する第１光導波路と、
前記第１チャープグレーティングの温度を制御して、前記ブラッグ波長がグレーティングの長手方向に沿って変化する割合を制御する第１温度制御装置と、
前記第２偏光を入力光とし、グレーティングの長手方向に沿ってブラッグ波長を変化させた第２チャープグレーティングを有する第２光導波路と、
前記第２チャープグレーティングの温度を制御して、前記ブラッグ波長がグレーティングの長手方向に沿って変化する割合を制御する第２温度制御装置と、
を備え、
前記第１温度制御装置は、前記第１チャープグレーティングの長手方向に沿って前記第１チャープグレーティングの一方の端部からの距離ｘが前記第１チャープグレーティングの長さの２０％〜８０％の範囲として定義される中央部には、前記距離ｘの第１関数Ｔ １ （ｘ）に基づく温度分布を付与し、前記第１チャープグレーティングの両端からそれぞれ前記第１チャープグレーティングの長さの２０％以内として定義される両端部には、前記距離ｘの第２及び第３関数Ｔ ２ （ｘ）、Ｔ ３ （ｘ）に基づく温度分布をそれぞれ付与し、
前記第２及び第３関数Ｔ ２ （ｘ）、Ｔ ３ （ｘ）のうち少なくとも一方は、前記第１関数Ｔ １ （ｘ）と距離依存性が異なり、
前記第２温度制御装置は、前記第２チャープグレーティングの長手方向に沿って前記第２チャープグレーティングの一方の端部からの距離ｘが前記第２チャープグレーティングの長さの２０％〜８０％の範囲として定義される中央部には、前記距離ｘの第４関数Ｔ ４ （ｘ）に基づく温度分布を付与し、前記第２チャープグレーティングの両端からそれぞれ前記第２チャープグレーティングの長さの２０％以内として定義される両端部には、前記距離ｘの第５及び第６関数Ｔ ５ （ｘ）、Ｔ ６ （ｘ）に基づく温度分布をそれぞれ付与し、
前記第５及び第６関数Ｔ ５ （ｘ）、Ｔ ６ （ｘ）のうち少なくとも一方は、前記第４関数Ｔ ４ （ｘ）と距離依存性が異なることを特徴とする偏波モード分散補償器。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る可変分散補償器について、添付図面を用いて説明する。なお、実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００２２】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器について図１から図７を用いて説明する。図１の（ａ）は、この可変分散補償器の構成を示す概略図である。また図１の（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。この可変分散補償器１は、図１に示すように、チャープグレーティング２を有する光導波路８と、チャープグレーティング２の温度を制御する温度制御装置３、５、６、７とを備える。
【００２３】
この可変分散補償器１は、チャープグレーティング２の一端からの距離ｘがチャープグレーティング長さＬの２０％〜８０％の範囲で定義される中央部には、該距離ｘの第１温度分布関数（以下、第１関数という）Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与する。また、チャープグレーティング２の他端からチャープグレーティング長さの２０％以内で定義される端部には第３温度分布関数（以下、第３関数という）Ｔ３（ｘ）に基づく温度分布を付与する。第３関数Ｔ３（ｘ）は第１関数Ｔ１（ｘ）とは距離依存性が異なる。例えば、図４の実線で示す温度分布のように、高温側の端部でより低い温度に制御できる。この場合にも、例えば、図５に示すようにチャープグレーティング２全体にわたって同一の温度分布関数に基づく温度分布を付与した場合と比べて、光信号特性のアイ開口ペナルティが同程度に抑えられる。これによって、光信号特性のアイ開口ペナルティの劣化を抑制すると共に、消費電力を低減することができる。
【００２４】
この可変分散補償器では、チャープグレーティングの中央部と両端部とで距離依存性の異なる温度分布関数による温度分布を付与することを特徴とする。これは、次の知見によって思い至ったものである。まず、可変分散補償器に光信号を通した場合の光信号特性劣化の許容範囲には一定の幅がある。例えば、光信号特性の一つであるアイ開口ペナルティとして約１ｄＢ確保できればよいことを考慮すると、必ずしもチャープグレーティング全体にわたって同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与する必要はないと考えられる。そこで、この可変分散補償器に思い至ったものである。
【００２５】
まず、この可変分散補償器１を構成するチャープグレーティング２を有する光導波路８の構成について説明する。この光導波路８は、図１の（ｂ）の断面図に示すように、コア１１と該コア１１の周囲を覆うクラッド１２とからなる光ファイバである。また、図１の（ａ）に示すように、グレーティングの長手方向に沿って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２が形成されている。この光導波路８は、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。
【００２６】
次に、この可変分散補償器１の温度制御装置の構成について説明する。この温度制御装置によって、光導波路のチャープグレーティング近傍に設けられた複数のヒータを制御し、ブラッグ波長を変化させてチャープグレーティングの分散を制御する。具体的には、この温度制御装置は、チャープグレーティングに温度分布を付与するヒータ３、電極５及びその制御回路６、７等で構成される。即ち、この温度制御装置は、図１のブロック図に示すように、チャープグレーティング近傍に設けた薄膜ヒータ３１，３２，…，３Ｎと、該薄膜ヒータ３１，３２，…，３Ｎ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と、インターフェース回路７とからなる。このインターフェース回路７からの制御信号に基づいてヒータ制御回路６を介して各薄膜ヒータ３１，３２，…，３Ｎにそれぞれ独立に電力を印加して、グレーティングの各部分に所定の温度分布を付与することができる。
【００２７】
さらに、温度制御装置の各構成要素の詳細について説明する。まず、薄膜ヒータ３１，３２、…、３Ｎは、この光ファイバ２ａと基板４との間に配置されている。薄膜ヒータ３１，３２、…、３Ｎの両端には、各ヒータごとの電極部５１ａ，５２ａ，…，５Ｎａと、全てのヒータに共通する共通電極５ｂとを形成している。なお、電極部５１ａ，５２ａ，…，５Ｎａと、共通電極５ｂとは、薄膜ヒータ３１，３２，…，３Ｎと同時に薄膜プロセスにより形成される。この電極部５１ａ，５２ａ，…，５Ｎａと共通電極５ｂとは、薄膜ヒータと同じ材質からな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５１ａ，５２ａ，…，５Ｎａはリード線によってヒータ制御回路６に接続され、一方、共通電極部５ｂ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２の一端には光信号入出力部となる光ファイバ８が設けられている。なお、チャープグレーティング２の上にはチャープグレーティング２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。また、ヒータ制御回路６、インターフェース回路７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、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。
【００２８】
次に、この可変分散補償器の動作について図２及び図３を用いて説明する。図２はチャープグレーティングを有する可変分散補償器の動作について説明する概略図であり、図３は可変分散補償器を構成する温度制御装置のヒータの温度分布と群遅延時間の関係を示す図である。光ファイバ８より入力された波長λＢの光は、チャープグレーティング２のグレーティングピッチΛと等価屈折率Ｎｅｆｆが次式（１）を満足する場合に反射される。
λＢ＝２・Ｎｅｆｆ・Λ （１）
【００２９】
そこで、図２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２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λｌｏｎｇは、入出力側に近いａｌｏｎｇの位置で反射され、一方、波長の短い光λｓｈｏｒｔは、入出力側から遠いａｓｈｏｒｔの位置で反射される。このため、波長の短い光λｓｈｏｒｔは波長の長い光λｌｏｎｇに比べて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補償を行うことができる。
【００３０】
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可変分散補償器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Ｎｅｆｆ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。この可変分散補償器の分散を変化させる例を、図３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。
【００３１】
具体的には、図３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，…，３Ｎ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Ｎｅｆｆ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λshortは波長の長い光λlong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３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３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λlongは、図２に示すように、ｂlongの場所で反射され、一方、波長の短い光λshortはｂshort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３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３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３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。
【００３２】
つまり、図３（ｂ）の群遅延時間の波長依存性は、図３（ａ）の直線ａの様に温度勾配を与えない場合、式（２）
群遅延時間＝Ａλ＋Ｂ（Ａ，Ｂは任意） （２）
に示すように波長λについて一次関数で変化する。この傾きＡが分散値となる。そこで、この分散値Ａを図３（ｂ）の直線ｂ、ｃのように変化させるには、グレーティング全体にわたって、図３（ａ）に示す温度分布ｂ、ｃを付与する。例えば、下記式（３）
Ｔ（ｘ）＝Ｃｘ＋Ｄ（Ｃ，Ｄは任意） （３）
で与えられる温度分布関数Ｔ（ｘ）はＣ，Ｄを変化させることで変化する。そこで、所望のＣ、Ｄを有する温度分布関数Ｔ（ｘ）による温度分布をグレーティング全体にわたって付与し、群遅延時間の波長依存性を変化させる。これによって分散値Ａを制御することができる。
【００３３】
また、この可変分散補償器１は、チャープグレーティングの一端からの距離ｘがグレーティング長さＬの２０％〜８０％の範囲で定義される中央部には、式（４）
Ｔ１（ｘ）＝０．７５ｘ＋Ｄ （４）
に基づき、温度が距離ｘの一次関数として変化する温度分布を付与する。一方、チャープグレーティング２の両端からチャープグレーティング長さＬの２０％以内で定義される両端部のうち、高温側の端部には、上記式（４）に基づく温度より低い温度分布を付与する。この場合、高温側で最大５℃低温側にずらせている。つまり、グレーティング長さの８０％の範囲にわたって上記式（４）で表される同一の１次関数に基づく温度分布を付与している。この場合、グレーティング長さの全体について同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）の温度分布を付与した場合と比較して、図５に示すように、アイ開口ペナルティはほぼ同等である。この場合、アイ開口ペナルティは約１ｄＢ以下が得られた。
【００３４】
図５は、この可変分散補償器を用いて４３Ｇｂｉｔ／ｓのＮＲＺ変調された光信号を伝送したときのアイ開口ペナルティ（Eye Opening Penalty）を示したものである。アイ開口ペナルティとは、伝送後の光信号の品質を評価する方法の一つであり、アイパターンの開口度として測定される。このアイ開口ペナルティが小さいほど伝送後の光信号に品質劣化が生じていないことを表す。図５には、従来のチャープグレーティングの長手方向全域に、温度が１次関数的に変化する温度分布を付与した場合を実線で示した。また、この可変分散補償器の温度制御装置によりチャープグレーティングの少なくとも中央部に同一の１次関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与し、両端部の少なくとも一方の端部には上記１次関数Ｔ１（ｘ）からずれた温度分布を付与した場合のアイ開口ペナルティを点線で示した。図５でそれぞれを比較すると、両者の温度分布によるアイ開口ペナルティの差はほとんど無いことがわかる。
【００３５】
さらに、同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与するチャープグレーティング２の範囲について図６を用いて説明する。図６は、図１で示した可変分散補償器の複数のヒータ３のうち一つのヒータのみを約５℃高く設定した場合のアイ開口ペナルティの波長依存性を示したグラフである。この可変分散補償器には、チャープグレーティング２の一端から他端までを３２等分し、順にＮｏ．０からＮｏ．３２のヒータ３１、３２、…３３２の合計３３個のヒータが配置されている。図６には、このうち、Ｎｏ．０、Ｎｏ．５、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１５、Ｎｏ．２１、Ｎｏ，２６、Ｎｏ．３０又はＮｏ．３２のいずれかのヒータを約５℃高く設定した場合のアイ開口ペナルティの波長依存性が示されている。この図６から、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１５やＮｏ．２１のヒータ３を温度分布関数Ｔ１（ｘ）からずらせると中心波長を含むほぼ全域でアイ開口ペナルティが大きく劣化することがわかる。一方、Ｎｏ．５やＮｏ．２６のヒータ３についてはアイ開口ペナルティの劣化はほとんどない。この結果から、およそＮｏ．６〜Ｎｏ．２５のヒータによって同一温度分布に基づく温度分布を付与すればよいことがわかる。このチャープグレーティングの範囲は、一端からチャープグレーティング長さの２０％〜８０％の範囲である。そこで、グレーテイング長さＬの６０％〜９０％の範囲に、同一の一次関数的に変化する温度分布を付与することが好ましい。そこで、チャープグレーティング２の両端からチャープグレーティング長さＬの２０％以内の両端部の温度を、中央部の１次関数的な温度分布から所定温度範囲だけずらせてもアイ開口ペナルティを低く抑えることができる。さらに、高温側の端部で設定温度を低温側に低くずらせることができるので、ヒータの消費電力を低減できる。なお、ここではグレーティング長さに対して、高温側の端部を除くグレーティング長さの８０％の領域に温度が一次関数的に変化する温度分布を付与した。さらに、低温側の端部のグレーティング長さの２０％の領域についてもこの温度分布からずらせてもよい。
【００３６】
次に、同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布の許容範囲について図７を用いて説明する。図７は、３３個のヒータ３のうち、真中のヒータ３（例えば、Ｎｏ．１６）の設定温度をずらせた場合において、帯域内での最大のアイ開口ペナルティと温度のずれとの関係を示すグラフである。図７から、アイ開口ペナルティを約１ｄＢ以下に抑えるには温度のずれを±２．５℃以内にすることが必要であることがわかる。
【００３７】
なお、同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布の領域がチャープグレーティング長さＬの６０％より狭い領域になると、上述の通りアイ開口ペナルティは劣化してしまう。一方、グレーティング長さの９０％以上にわたって同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与する場合、高温側での消費電力低減の効果はわずかに約０．５％以下となってしまう。これは、例えば、ヒーター電力が２Ｗの場合で消費電力低減の効果はわずかに０．０１Ｗ低減となるので無視できる。そこで、同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与する範囲は、グレーティング長さの６０％〜９０％の範囲が好ましい。
【００３８】
さらに、今回は、最大ずれ量を−５℃としたが、最大温度差６０℃の場合、その２０％の±１２℃のずれ量の場合でもアイ開口ペナルティ劣化は抑制できる。また、±２．５℃未満のずれ量を考慮した場合、最大温度傾斜６０℃では消費電力低減の効果は、約１．３％となり無視できる。そこで、チャープグレーティングの両端部で上記１次関数の温度分布からずらせる温度範囲としては、±２．５℃〜±１２℃の範囲が好ましい。
【００３９】
また、ここでは実質的にチャープグレーティング２の中央部にのみ所定の傾きを有する温度分布を付与できる。したがって、チャープグレーティング２の中央部での温度傾斜をより大きくすることができるので、群遅延時間の傾斜変動量を大きくできる。さらに、ここではチャープグレーティングに付与する温度分布を制御して群遅延時間を変化させる場合について述べたが、群遅延時間を変化させる方法はこれに限られない。例えば、チャープグレーティング２に応力を付与して群遅延時間を変化させてもよい。この場合、少なくともチャープグレーティング２の一端からグレーティング長さに対して２０％〜８０％の範囲で定義される中央部、即ち、グレーティング長さＬの６０％の範囲に応力を印加すればよい。さらに、応力を印加する範囲は、グレーティング長さの６０％〜９０％以下の範囲が好ましい。また、チャープグレーティングに電気光学効果を用いて群遅延時間を変化させてもよい。この場合には、同様にグレーティング長さに対して２０％〜８０％の範囲で定義される中央部の電気光学効果を用いれば同様の効果が得られる。さらに、電気光学効果を用いる範囲は、グレーティング長さの６０％〜９０％以下の範囲が好ましい。
【００４０】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る可変分散補償器について図８を用いて説明する。図８は、チャープグレーティング２に付与する温度分布の一例を示すグラフである。点線は、温度がグレーティング位置ｘに対して２次関数として変化する２次曲線の第１温度分布関数Ｔ１（ｘ）である。実線はチャープグレーティングに付与される温度分布を示す。実線のうち、チャープグレーティング２の両端部で点線から外れる部分はそれぞれ第２温度分布関数Ｔ２（ｘ）、第３温度分布関数Ｔ３（ｘ）である。チャープグレーティングの中央部には、第１関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布が付与され、両端部には第２及び第３関数Ｔ２（ｘ）、Ｔ３（ｘ）に基づく温度分布が付与される。即ち、この可変分散補償器は、チャープグレーティング２に図８に示すような温度が２次曲線的に変化する温度分布を付与することができる。これによって、分散が波長に対して１次関数となる場合にも補償することができる。
【００４１】
ここで、分散が波長に対して１次関数となる場合について説明する。光パルスは、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もっている。光ファイバ伝送路の分散特性に対してこの広がりが小さい場合は分散のみの補償でよい。しかし、ビットレートが高くなり（比例して線スペクトルの広がりも大きくなる）、線スペクトルの広がりが大きくなった場合、ファイバの分散特性を一次関数として補償する必要がある。この分散の波長に対する傾きは分散スロープと呼ばれる。この場合も、光ファイバ伝送路の分散スロープを打ち消す分散スロープ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、即ち、分散スロープ補償技術が必要である。特に８０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のビットレートでは伝送路の分散スロープを精密に零に近づける必要がある。分散が波長に対して一次関数となるとき群遅延時間は２次関数となる。そのため、例えば、チャープグレーティング２の中央部に、下記の式（５）、
Ｔ１（ｘ）＝Ｅ（ｘ−Ｌ／２）２＋Ｆ （５）
（Ｅ，Ｆは任意、Ｌはグレーティング長）
に基づいて、温度が距離ｘの２次関数として変化する温度分布を付与することによって、波長に対して１次関数となる分散を補償することができる。
【００４２】
図８の温度分布の具体的な条件について説明する。２次曲線の第１関数Ｔ１（ｘ）は、グレーティング位置ｘ（ｍｍ）と、相対温度Ｔ１（ｘ）（℃）との間の式（６）、
Ｔ１（ｘ）＝Ｅ（ｘ−４０／２）２、（Ｅは任意） （６）
として表される。ここで、グレーティング長さＬは４０ｍｍ、Ｅは、−１．７５、Ｆは２５である。このＥの値を変化させることで、分散スロープを制御することができる。チャープグレーティングの中央部にこの第１関数Ｔ１（ｘ）に基づいて温度が２次関数的に変化する温度分布を付与する。チャープグレーティングの両端部には、第１関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度から最大５℃低い温度分布を付与する。上記温度分布を用いた場合でも、アイ開口ペナルティの劣化はほとんど無い。そこで、グレーティングの両端部の温度を降下させることができるので、消費電力を低くすることができる。
【００４３】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る可変分散補償器について図９から図１１を用いて説明する。この可変分散補償器は、実施の形態１に係る可変分散補償器と比較すると、図９に示すように、チャープグレーティングの両端部の近傍にそれぞれヒータ２１、２２が設けられている点で相違する。即ち、この可変分散補償器の温度制御装置では、図９に示すように、チャープグレーティング２の中央部には複数のヒータを設けられ、それぞれの端部には単一のヒータ２１、２２が設けられている。この可変分散補償器では、図１０に示すように、チャープグレーティング２の中央部には、複数のヒータによって、例えば、温度が距離ｘの一次関数として変化する温度分布を付与することができる。また、チャープグレーティング２の両端部には、それぞれ単一のヒータ２１、２２によってほぼ一定温度の温度分布を付与できる。さらに、両端部のヒータ２１、２２は、簡易に作製することができる。また、ここでは、両端部には単一のヒータ２１、２２を用いているが、複数のヒータを用いても良い。その場合には、両端部の複数のヒータを設けるピッチを中央部に設ける複数のヒータのピッチより大きくしても良い。
【００４４】
図１０は、この可変分散補償器の温度制御装置によってチャープグレーティング２に付与する温度分布の一例である。グレーティング長４０ｍｍに対して２０％〜８０％の範囲として定義される中央部には、関数ｙ＝０．７５ｘ＋Ｄに基づいて温度が距離ｘの一次関数として変化する温度分布を付与する。一方、チャープグレーティングの両端からグレーティング長さＬの２０％以内として定義される両端部のうち、高温側の端部では、ほぼ均一な温度分布を付与する。この場合、チャープグレーティングの一端からグレーティング長さＬの８０％と、１００％の箇所の温度をほぼ同等の温度とする。また、低温側の端部ではヒータ２１の電力を０Ｗとする（図１０）。一方、外気温が中央部の設定温度を越える場合には高温側の端部のヒータ２２の電力を０Ｗとする（図１１）。
【００４５】
上記図１０又は図１１に示すような温度分布を採用することで上記実施の形態１と同様の効果が得られる。すなわち、高温側の端部又は低温側の端部の温度を大きく下げることができるので、温度制御装置におけるヒータ全体の消費電力を約８％低減できる。また、この単一のヒータ２１、２２を採用することによって、この可変分散補償器の製造を簡易化できる。なお、ここではチャープグレーティング２に温度が一次関数的に変化する温度分布を付与する場合について述べたがこれに限定されない。例えば、チャープグレーティングに温度が距離ｘの２次関数として変化する温度分布を付与する場合も、両端部での温度を下げることによって同様に消費電力を低減させることができる。
【００４６】
また、ここではチャープグレーティング２の両端部はそれぞれほぼ一定温度の温度分布を付与している。そこで、実質的にチャープグレーティング２の中央部にのみ所定の傾きを有する温度分布を付与できる。したがって、チャープグレーティング２の中央部での温度傾斜をより大きくすることができるので、群遅延時間の傾斜変動量を大きくできる。
【００４７】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る可変分散補償器について図１２から図１４を用いて説明する。この可変分散補償器は、図１２の側面図に示すように、シリコン基板３４の第１面の上にチャープグレーティング２が配置されている。またシリコン基板３４の第２面には、２つのペルティエ３３ａ、３３ｂがチャープグレーティング長さＬの間隔を空けて設けられている。なお、２つのペルティエ３３ａ，３３ｂは、少なくともチャープグレーティング長さの６０％以上の間隔を空けて配置することが好ましい。２つのペルティエ３３ａ、３３ｂによって、シリコン基板３４の裏面から伝導熱によって間接的にチャープグレーティング２に温度分布を付与することができる。また、２つのペルティエ３３ａ，３３ｂを少なくともチャープグレーティング長さＬの６０％以上の間隔を空けて配置することによって、図１３に示すように、チャープグレーティング２の一端からグレーティング長さＬの２０％〜８０％で定義される中央部に、温度が距離ｘの一次関数として変化する温度分布を付与することができる。また、チャープグレーティング２の両端部においては、図１３に示すように、それぞれほぼ一定温度となる温度分布を付与することができる。
【００４８】
この可変分散補償器のさらに詳細な構成について説明する。２つのペルティエ３３ａ，３３ｂのうち、低温側のペルチェ３３ａは３０℃、高温側のペルチェ３３ｂは８０℃に設定する。２つのペルチェ３３ａ、３３ｂの間隔は、グレーティング長さ４０ｍｍに対して、少なくとも６０％以上、即ち２４ｍｍ以上の間隔を空けて配置する。また、グレーティング２の長手方向の中心部とペルチェ３３ａ，３３ｂの間隔の中心を一致させている。シリコン基板３４のペルチェ３３ａ、３３ｂに接する箇所は、一定温度となる。その一方、シリコン基板３４の熱伝導性が良いため、チャープグレーティング２の中央部では一次関数的に温度が変化する。グレーティング２全体で温度を１次関数的に変化させた時の温度からのずれは、最大１２℃である。なお、今回は、シリコン基板３４を用いたが、他の熱伝導性の良い材料からなる基板を用いてもよい。この場合にも同様に、距離ｘの１次関数として温度が変化する温度分布を付与することができる。また、熱伝導性の良くない材料を基板として用いることにより、チャープグレーティング２に温度が２次関数的に変化する温度分布を付与することもできる。さらに、図１４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、両端のペルチェ３３ａ、３３ｂの他に中央にペルチェ３３ｃ、３３ｄ、３３ｅを設置することで、チャープグレーティング２に温度が距離ｘの２次関数として変化する温度分布を付与することもできる。
【００４９】
このようにシリコン基板３４の第２面、すなわち裏面にペルティエ３３ａ、３３ｂを配置し、図１３に示す温度分布をチャープグレーティング２に付与することによって、この可変分散補償器における消費電力を低減させることができる。また、ヒーターおよびヒーター電極が必要なくなるため、製造が容易になる利点もある。なお、ここではチャープグレーティング２に、温度が距離ｘの一次関数として変化する温度分布を付与する場合について述べたがこれに限定されない。例えば、チャープグレーティングに温度が距離ｘの２次関数として変化する温度分布を付与する場合においても、両端部での温度を下げることによって同様に消費電力を低減させることができる。
【００５０】
また、ここではチャープグレーティング２の両端部はそれぞれほぼ一定温度の温度分布を付与している。そこで、実質的にチャープグレーティング２の中央部にのみ所定の傾きを有する温度分布を付与できる。したがって、チャープグレーティング２の中央部での温度傾斜をより大きくすることができるので、群遅延時間の傾斜変動量を大きくできる。
【００５１】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る可変分散補償器の一つである偏波モード分散補償器について図１５から図１８を用いて説明する。図１５は、この偏波モード分散補償器の構成を示す概略図である。この偏波モード分散補償器は、図１５に示すように、偏波制御器４１と、偏波分離合成器４２と、それぞれの偏光用のチャープグレーティング４４、４６と温度制御装置４３、４５とからなる。上記各部品は光ファイバ８により接続されている。この偏波モード分散補償器の機能について説明する。まず、入力光は、偏波制御器４１に入力される。偏波制御器４１では、制御信号により入力光の偏波軸を回転させて、偏波分離合成器４２の軸に合わせる。次いで、偏波分離合成器４２により、入力光は直線偏光のＴＭ光とＴＥ光とに分離される。それぞれの偏光はそれぞれのチャープグレーティング４４、４６により反射された後、偏波分離合成器４２により合成され、出力される。この場合、この温度制御装置４３、４５によりチャープグレーティング４４、４６全体の温度をそれぞれ異なる温度に設定し、所定の温度差を設ける。この所定の温度差によって、それぞれのチャープグレーティング４４、４５の中心波長を互いにシフトさせる。これによって、例えば、図１６に示すようなＴＭ光の群遅延特性とＴＥ光の群遅延特性との差が一定の１次の偏波モード分散（Polarization mode dispersion：ＰＭＤ）を設けることができる。一方、入力光の各偏光が図１６に示すような１次の偏波モード分散を有する場合には、各チャープグレーティングに付与する温度分布を調節してそれぞれの中心波長を入力光とは逆に互いにシフトさせる。これによってＴＭ光とＴＥ光の偏波モード分散を補償することができる。そこで、この偏波モード分散補償器によって偏波モード分散を制御することができる。
【００５２】
図１７は、チャープグレーティング４４、４６の中心波長をシフトさせる場合に、温度制御装置４３、４５がチャープグレーティング４４、４６に付与する温度分布の一例を示すグラフである。このようにチャープグレーティング４４、４６全体にわたって互いに異なる温度に設定し、所定の温度差を設けることでチャープグレーティング４４、４６の反射中心波長を互いにシフトさせることができる。そこで、各偏光について中心波長を互いにシフトさせることで、各偏光の群遅延時間特性は図１６に示すようにシフトする。これにより、１次の偏波モード分散の制御が可能となる。この場合、図１７の実線に示すように、各偏光用のチャープグレーティングについて、グレーティングの長手方向のグレーティング長さの２０％〜８０％の範囲で定義される中央部を、ほぼ均一に温度上昇又は温度降下させて偏波モード分散の制御を行うことができる。なお、グレーティングの両端からグレーティング長さの２０％以内で定義される両端部の温度は、中央部の温度より降下させている。このような温度分布によっても、上記と同様の効果が得られると共に消費電力を低減することができる。
【００５３】
また、図１８は、ＴＭ光とＴＥ光の群遅延時間特性の波長に対する傾きが異なる場合、すなわち、ＴＭ光とＴＥ光とが２次の偏波モード分散を有する場合を示すグラフである。この２次の偏波モード分散を制御する場合には、上記実施の形態と同様にして、温度制御装置４３、４５によりチャープグレーティング４４、４６に付与する温度分布の温度勾配を制御することによって、ＴＭ光とＴＥ光の群遅延時間特性の波長に対する傾きを合致させることができる。これによって、２次の偏波モード分散の補償を行うことができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係る可変分散補償器によれば、チャープグレーティングの一端からの距離ｘがチャープグレーティング長さの２０％〜８０％の範囲で定義される中央部には、距離ｘの第１関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与する。また、チャープグレーティングの両端からチャープグレーティング長さの２０％以内で定義される両端部には、距離ｘの第２及び３関数Ｔ２（ｘ）、Ｔ３（ｘ）に基づく温度分布を付与する。第２及び３関数Ｔ２（ｘ）、Ｔ３（ｘ）の少なくとも一方は第１関数Ｔ１（ｘ）とは距離依存性が異なる。例えば、高温側の端部でより低い温度に制御できる。この場合にも、チャープグレーティング全体にわたって同一の温度分布関数に基づく温度分布を付与した場合と比べて同程度のアイ開口ペナルティが得られる。これによって、アイ開口ペナルティを同程度に保持しながら消費電力を低減することができる。
【００５６】
さらに、本発明に係る可変分散補償器によれば、チャープグレーティングの一端からグレーティングの長手方向に沿ってチャープグレーティングの長さの０％と２０％の箇所を同一温度に制御し、８０％と１００％の箇所を同一温度に制御する。これによって、実質的にチャープグレーティングの中央部にのみ所定の傾きを有する温度分布を付与できる。したがって、チャープグレーティングの中央部での温度傾斜をより大きくすることができるので、群遅延時間の傾斜変動量を大きくできる。
【００５７】
またさらに、本発明に係る可変分散補償器によれば、チャープグレーティングの中央部には第１ピッチの間隔で設けられた複数の第１ヒータを備える。また、両端部には第１ピッチより大きな第２ピッチの間隔で設けられた複数の第２及び第３ヒータを備える。これによって、両端部の第２及び第３ヒータをより簡易に作製することができる。
【００５８】
また、本発明に係る可変分散補償器によれば、両端部にはそれぞれひとつづつ設けられた第２及び第３ヒータを備える。これによって、両端部の第２及び第３ヒータをより簡易に作製することができ、チャープグレーティングの両端部にほぼ一定温度の温度分布を付与できる。
【００５９】
さらに、本発明に係る可変分散補償器によれば、基板を備え、該基板の第１面にチャープグレーティングを有する光導波路が配置され、該基板の第２面に温度制御装置の熱源が配置される。これによって基板の裏面から間接的に伝導熱によってチャープグレーティングに温度分布を付与することができる。
【００６０】
またさらに、本発明に係る可変分散補償器によれば、温度制御装置は基板の第２面に設けられた２つの熱源を有する。これによって、チャープグレーティングに距離ｘの一次関数として温度が変化する温度分布を付与することができる。
【００６１】
また、本発明に係る可変分散補償器によれば、２つのペルティエを少なくともチャープグレーティング長さの６０％以上の間隔を空けて配置している。これによって、チャープグレーティングの一端からグレーティング長さの２０％〜８０％で定義される中央部に、一次関数的に温度が変化する温度分布を付与することができる。また、チャープグレーティングの両端部においては、それぞれほぼ一定温度となる温度分布を付与することができる。
【００６２】
さらに、本発明に係る可変分散補償器によれば、基板の第２面に３つの熱源を備える。このように両端の熱源の他に中央にも熱源を設けることで、チャープグレーティングに温度が距離ｘの２次関数として変化する温度分布を付与することができる。
【００６３】
またさらに、本発明に係る可変分散補償器によれば、基板の第２面に４つの熱源を備える。このように両端の熱源の他に中央にも複数の熱源を設けることで、チャープグレーティングに温度が距離ｘの２次関数として変化する温度分布を付与することができる。
【００６４】
また、本発明に係る可変分散補償器によれば、第１関数Ｔ１（ｘ）は、距離ｘの１次関数又は２次関数で表される。これによって、チャープグレーティングに温度が距離ｘの１次関数又は２次関数として変化する温度分布を付与することができる。
【００６５】
本発明に係る偏波モード分散補償器によれば、偏波分離合成器と、それぞれの偏光用のチャープグレーティングと温度制御装置とを備える。偏波分離合成器により、入力光は直線偏光のＴＭ光とＴＥ光とに分離され、それぞれの偏光はそれぞれのチャープグレーティングにより反射された後、偏波分離合成器により合成され、出力される。この温度制御装置により、例えば一方の偏光について、一方のグレーティング長手方向に沿って一端からの距離ｘがグレーティング長さの２０％〜８０％の範囲で定義される中央部には、距離ｘの第１関数Ｔ １ （ｘ）に基づく温度分布を付与する。一方、グレーティングの両端からグレーティング長さの２０％以内で定義される両端部には、第１関数Ｔ １ （ｘ）とは距離依存性が異なる距離ｘの第２又は第３関数Ｔ ２ （ｘ）、Ｔ ３ （ｘ）に基づく温度分布を付与する。また、他方の偏光について、他方のグレーティング長手方向に沿って一端からの距離ｘがグレーティング長さの２０％〜８０％の範囲で定義される中央部には、距離ｘの第４関数Ｔ ４ （ｘ）に基づく温度分布を付与する。一方、グレーティングの両端からグレーティング長さの２０％以内で定義される両端部には、第４関数Ｔ ４ （ｘ）とは距離依存性が異なる距離ｘの第５又は第６関数Ｔ ５ （ｘ）、Ｔ ６ （ｘ）に基づく温度分布を付与する。これによって、ＴＭ光の群遅延特性とＴＥ光の群遅延特性との差である偏波モード分散を制御でき、さらに、高温側の端部で温度を降下させることができ、消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は、本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器の構成を示す概略図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器の動作について説明する概略図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器のヒータの温度分布（ａ）と群遅延時間の関係（ｂ）を示すグラフである。
【図４】 本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器の温度制御装置によって、チャープグレーティングに付与する温度分布を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器を用いて、図４の温度分布を付与しておき、４３Ｇｂｉｔ／ｓのＮＲＺ変調された光信号を伝送させた場合のアイ開口ペナルティ（Ｅｙｅ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｐｅｎａｌｔｙ）を示す図である。
【図６】 本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器の複数のヒータのうち、一つのヒータを設定温度から５℃高くした場合のアイ開口ペナルティの波長との関係を示すグラフである。
【図７】 本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器の複数のヒータのうち、真中のヒータを設定温度からずらせた場合の、帯域内での最大アイ開口ペナルティとずれ温度との関係を示すグラフである。
【図８】 本発明の実施の形態２に係る可変分散補償器の温度制御装置によって付与する温度分布を示すグラフである。
【図９】 本発明の実施の形態３に係る可変分散補償器の構成を示す概略図である。
【図１０】 本発明の実施の形態３に係る可変分散補償器の温度制御装置によって付与する温度分布を示す図である。
【図１１】 本発明の実施の形態３に係る可変分散補償器の温度制御装置によって付与する別の温度分布を示す図である。
【図１２】 本発明の実施の形態４に係る可変分散補償器の構成を示す概略図である。
【図１３】 本発明の実施の形態４に係る可変分散補償器の温度制御装置によって付与する温度分布を示す図である。
【図１４】 （ａ）は、３個のペルティエを設けた場合の概略図であり、（ｂ）は、４個のペルティエを設けた場合の概略図である。
【図１５】 本発明の実施の形態５に係る偏波モード分散補償器の構成図である。
【図１６】 入力光のＴＭ光とＴＥ光とに存在する１次の偏波モード分散を示す図である。
【図１７】 本発明の実施の形態５に係る偏波モード分散補償器によって１次の偏波モード分散を補償する場合に、一方のチャープグレーティングに付与する温度分布を示す図である。
【図１８】 入力光のＴＭ光とＴＥ光とに存在する２次の偏波モード分散を示す図である。
【符号の説明】
Ｌ チャープグレーティング長、ｄ 第１温度分布関数領域、１ 可変分散補償器、２ チャープグレーティング、３ ヒータ、４ 基板、５ 電極、６ ヒータ制御回路、７ インターフェース回路、８ 光ファイバ、２１、２２ 両端部用ヒータ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ ペルティエ、３４ 基板、４１ 偏波制御器、４２ 偏波分離合成器、４３、４５ 温度制御装置、４４、４６ チャープグレーティング
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高速光通信システムにおける分散補償技術に関し、特にチャープグレーティングのチャープ率を変化させて群遅延時間を制御する可変分散補償器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバケーブルを信号伝送路に用いた光通信システムでは、光ファイバ伝送路の波長分散（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。これは波長の異なる光パルスの波束の群速度が異なるためで、光パルスの波束がある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）が異なるためである。この群遅延時間の波長に対する割合が分散（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（ＳＭＦ）では、波長１５５０ｎｍ近辺で光ファイバ伝送路１ｋｍあたりの分散は、約１６ｐｓ／（ｎｍ・ｋｍ）の値を有する。これは波長が１ｎｍ異なる光パルスが長さ１ｋｍのシングルモードファイバを伝搬するのに要する群遅延時間の差が１６ｐｓという意味である。例えば、波長が１ｎｍ異なる光パルスが１００ｋｍの光ファイバを伝搬した場合の群遅延時間は１００倍の１６００ｐｓとなる。
【０００３】
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、それぞれの線スペクトルの間隔は、ビットレート（伝送速度）が１０Ｇｂｉｔ／ｓの場合には０．０８ｎｍであるが、ビットレート４０Ｇｂｉｔ／ｓの場合には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（ｎｏｎｒｅｔｕｒｎ−ｔｏ−ｚｅｒｏ）変調方式では、ＲＺ変調方式の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って、光パルスの成分である線スペクトルの間隔は広がる。そのため、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。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。
【０００４】
このような分散を補償するデバイスとして、チャープグレーティングを用いた可変分散補償器がある。例えばＩＥＥＥ ＰＨＯＴＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＬＥＴＴＥＲＳ，ＶＯＬ．１３，ＮＯ．８，８２７頁〜８２９頁（２００１年８月発行）において発明者らが提案した可変分散補償器がある。これはチャープグレーティングを３２個の薄膜ヒータ上に設置し、３２個の薄膜ヒータの温度をそれぞれ独立に制御することにより、チャープグレーティングに直線的な温度勾配を印加して、チャープグレーティングの分散を可変させるものである。本発明者等は、一次関数的に変化する０〜６０℃の温度勾配を設け、分散可変幅が１００ｐｓ／ｎｍ以上の可変分散等化器を実現し、４０Ｇｂｉｔ／ｓの光信号伝送を行っている。また、グレーティング長４０ｍｍのチャープグレーティングを使用している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、チャープグレーティングに所定の関数に基づいて変化する温度分布を付与し、その温度分布を制御することにより群遅延時間を制御する可変分散補償器は、簡単に分散を可変制御できるデバイスとして有用である。上記可変分散補償器では、温度が１次関数的に変化し、両端で温度差が６０℃の温度分布をグレーティング全域に渡って印加し、１００ｐｓ／ｎｍの分散可変幅を実現している。
【０００６】
しかし、チャープグレーティング全体にわたって同一の温度分布関数に基づく温度分布を付与すると消費電力が高くなってしまうといった問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、光信号特性の劣化を抑制しながら、消費電力を低減させた可変分散補償器を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る可変分散補償器は、グレーティングの長手方向に沿ってブラッグ波長を変化させたチャープグレーティングを有する光導波路と、
前記チャープグレーティングの温度を制御して、前記ブラッグ波長がグレーティングの長手方向に沿って変化する割合を制御する温度制御装置と
を備え、
前記温度制御装置は、前記チャープグレーティングの長手方向に沿って前記チャープグレーティングの一方の端部からの距離ｘが前記チャープグレーティングの長さの２０％〜８０％の範囲として定義される中央部には、前記距離ｘの第１関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与し、前記チャープグレーティングの両端からそれぞれ前記チャープグレーティングの長さの２０％以内として定義される両端部には、前記距離ｘの第２及び第３関数Ｔ２（ｘ）、Ｔ３（ｘ）に基づく温度分布をそれぞれ付与し、
前記第２及び第３関数Ｔ２（ｘ）、Ｔ３（ｘ）のうち少なくとも一方は、前記第１関数Ｔ１（ｘ）と距離依存性が異なることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記温度制御装置は、前記グレーティングの長手方向に沿って前記チャープグレーティングの一端からの距離ｘが前記チャープグレーティングの長さの０％と２０％の箇所の温度を同一温度に制御し、前記距離ｘが前記チャープグレーティングの長さの８０％と１００％の箇所の温度を同一温度に制御することを特徴とする。
【００１１】
またさらに、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記温度制御装置は、
前記中央部に第１ピッチの間隔で設けられた複数の第１ヒータと、
前記両端部に前記第１ピッチより大きな第２ピッチの間隔で設けられた複数の第２及び第３ヒータと
を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記温度制御装置は、
前記中央部に第１ピッチの間隔で設けられた複数の第１ヒータと、
前記両端部にそれぞれ一つづつ設けられた第２及び第３ヒータと
を備えることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記可変分散補償器は、さらに基板を備え、前記チャープグレーティングを有する光導波路は前記基板の第１面上に配置され、
前記温度制御装置は、前記基板の第２面に設けられた熱源を備えることを特徴とする。
【００１４】
またさらに、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記温度制御装置は、前記基板の第２面の２箇所に設けられた２つの熱源を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記２つの熱源は、前記チャープグレーティング長さの６０％以上の間隔を空けて設けられていることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記温度制御装置は、前記基板の第２面の３箇所に設けられた３つの熱源を備えることを特徴とする。
【００１７】
またさらに、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記温度制御装置は、前記基板の第２面の４箇所以上に設けられた４つ以上の熱源を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る可変分散補償器は、前記可変分散補償器であって、前記第１関数Ｔ１（ｘ）は、前記距離ｘの１次関数又は２次関数で表されることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る偏波モード分散補償器は、光を互いに異なる２つの直線偏光の第１偏光と第２偏光に分離し、又は、前記第１及び第２偏光を合成する偏波分離合成器と、
前記第１偏光を入力光とし、グレーティングの長手方向に沿ってブラッグ波長を変化させた第１チャープグレーティングを有する第１光導波路と、
前記第１チャープグレーティングの温度を制御して、前記ブラッグ波長がグレーティングの長手方向に沿って変化する割合を制御する第１温度制御装置と、
前記第２偏光を入力光とし、グレーティングの長手方向に沿ってブラッグ波長を変化させた第２チャープグレーティングを有する第２光導波路と、
前記第２チャープグレーティングの温度を制御して、前記ブラッグ波長がグレーティングの長手方向に沿って変化する割合を制御する第２温度制御装置と、
を備え、
前記第１温度制御装置は、前記第１チャープグレーティングの長手方向に沿って前記第１チャープグレーティングの一方の端部からの距離ｘが前記第１チャープグレーティングの長さの２０％〜８０％の範囲として定義される中央部には、前記距離ｘの第１関数Ｔ １ （ｘ）に基づく温度分布を付与し、前記第１チャープグレーティングの両端からそれぞれ前記第１チャープグレーティングの長さの２０％以内として定義される両端部には、前記距離ｘの第２及び第３関数Ｔ ２ （ｘ）、Ｔ ３ （ｘ）に基づく温度分布をそれぞれ付与し、
前記第２及び第３関数Ｔ ２ （ｘ）、Ｔ ３ （ｘ）のうち少なくとも一方は、前記第１関数Ｔ １ （ｘ）と距離依存性が異なり、
前記第２温度制御装置は、前記第２チャープグレーティングの長手方向に沿って前記第２チャープグレーティングの一方の端部からの距離ｘが前記第２チャープグレーティングの長さの２０％〜８０％の範囲として定義される中央部には、前記距離ｘの第４関数Ｔ ４ （ｘ）に基づく温度分布を付与し、前記第２チャープグレーティングの両端からそれぞれ前記第２チャープグレーティングの長さの２０％以内として定義される両端部には、前記距離ｘの第５及び第６関数Ｔ ５ （ｘ）、Ｔ ６ （ｘ）に基づく温度分布をそれぞれ付与し、
前記第５及び第６関数Ｔ ５ （ｘ）、Ｔ ６ （ｘ）のうち少なくとも一方は、前記第４関数Ｔ ４ （ｘ）と距離依存性が異なることを特徴とする偏波モード分散補償器。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る可変分散補償器について、添付図面を用いて説明する。なお、実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【００２２】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器について図１から図７を用いて説明する。図１の（ａ）は、この可変分散補償器の構成を示す概略図である。また図１の（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。この可変分散補償器１は、図１に示すように、チャープグレーティング２を有する光導波路８と、チャープグレーティング２の温度を制御する温度制御装置３、５、６、７とを備える。
【００２３】
この可変分散補償器１は、チャープグレーティング２の一端からの距離ｘがチャープグレーティング長さＬの２０％〜８０％の範囲で定義される中央部には、該距離ｘの第１温度分布関数（以下、第１関数という）Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与する。また、チャープグレーティング２の他端からチャープグレーティング長さの２０％以内で定義される端部には第３温度分布関数（以下、第３関数という）Ｔ３（ｘ）に基づく温度分布を付与する。第３関数Ｔ３（ｘ）は第１関数Ｔ１（ｘ）とは距離依存性が異なる。例えば、図４の実線で示す温度分布のように、高温側の端部でより低い温度に制御できる。この場合にも、例えば、図５に示すようにチャープグレーティング２全体にわたって同一の温度分布関数に基づく温度分布を付与した場合と比べて、光信号特性のアイ開口ペナルティが同程度に抑えられる。これによって、光信号特性のアイ開口ペナルティの劣化を抑制すると共に、消費電力を低減することができる。
【００２４】
この可変分散補償器では、チャープグレーティングの中央部と両端部とで距離依存性の異なる温度分布関数による温度分布を付与することを特徴とする。これは、次の知見によって思い至ったものである。まず、可変分散補償器に光信号を通した場合の光信号特性劣化の許容範囲には一定の幅がある。例えば、光信号特性の一つであるアイ開口ペナルティとして約１ｄＢ確保できればよいことを考慮すると、必ずしもチャープグレーティング全体にわたって同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与する必要はないと考えられる。そこで、この可変分散補償器に思い至ったものである。
【００２５】
まず、この可変分散補償器１を構成するチャープグレーティング２を有する光導波路８の構成について説明する。この光導波路８は、図１の（ｂ）の断面図に示すように、コア１１と該コア１１の周囲を覆うクラッド１２とからなる光ファイバである。また、図１の（ａ）に示すように、グレーティングの長手方向に沿って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２が形成されている。この光導波路８は、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。
【００２６】
次に、この可変分散補償器１の温度制御装置の構成について説明する。この温度制御装置によって、光導波路のチャープグレーティング近傍に設けられた複数のヒータを制御し、ブラッグ波長を変化させてチャープグレーティングの分散を制御する。具体的には、この温度制御装置は、チャープグレーティングに温度分布を付与するヒータ３、電極５及びその制御回路６、７等で構成される。即ち、この温度制御装置は、図１のブロック図に示すように、チャープグレーティング近傍に設けた薄膜ヒータ３１，３２，…，３Ｎと、該薄膜ヒータ３１，３２，…，３Ｎ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と、インターフェース回路７とからなる。このインターフェース回路７からの制御信号に基づいてヒータ制御回路６を介して各薄膜ヒータ３１，３２，…，３Ｎにそれぞれ独立に電力を印加して、グレーティングの各部分に所定の温度分布を付与することができる。
【００２７】
さらに、温度制御装置の各構成要素の詳細について説明する。まず、薄膜ヒータ３１，３２、…、３Ｎは、この光ファイバ２ａと基板４との間に配置されている。薄膜ヒータ３１，３２、…、３Ｎの両端には、各ヒータごとの電極部５１ａ，５２ａ，…，５Ｎａと、全てのヒータに共通する共通電極５ｂとを形成している。なお、電極部５１ａ，５２ａ，…，５Ｎａと、共通電極５ｂとは、薄膜ヒータ３１，３２，…，３Ｎと同時に薄膜プロセスにより形成される。この電極部５１ａ，５２ａ，…，５Ｎａと共通電極５ｂとは、薄膜ヒータと同じ材質からな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５１ａ，５２ａ，…，５Ｎａはリード線によってヒータ制御回路６に接続され、一方、共通電極部５ｂ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２の一端には光信号入出力部となる光ファイバ８が設けられている。なお、チャープグレーティング２の上にはチャープグレーティング２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。また、ヒータ制御回路６、インターフェース回路７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、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。
【００２８】
次に、この可変分散補償器の動作について図２及び図３を用いて説明する。図２はチャープグレーティングを有する可変分散補償器の動作について説明する概略図であり、図３は可変分散補償器を構成する温度制御装置のヒータの温度分布と群遅延時間の関係を示す図である。光ファイバ８より入力された波長λＢの光は、チャープグレーティング２のグレーティングピッチΛと等価屈折率Ｎｅｆｆが次式（１）を満足する場合に反射される。
λＢ＝２・Ｎｅｆｆ・Λ （１）
【００２９】
そこで、図２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２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λｌｏｎｇは、入出力側に近いａｌｏｎｇの位置で反射され、一方、波長の短い光λｓｈｏｒｔは、入出力側から遠いａｓｈｏｒｔの位置で反射される。このため、波長の短い光λｓｈｏｒｔは波長の長い光λｌｏｎｇに比べて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補償を行うことができる。
【００３０】
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可変分散補償器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Ｎｅｆｆ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。この可変分散補償器の分散を変化させる例を、図３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。
【００３１】
具体的には、図３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，…，３Ｎ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Ｎｅｆｆ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λshortは波長の長い光λlong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３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３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λlongは、図２に示すように、ｂlongの場所で反射され、一方、波長の短い光λshortはｂshort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３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３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３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。
【００３２】
つまり、図３（ｂ）の群遅延時間の波長依存性は、図３（ａ）の直線ａの様に温度勾配を与えない場合、式（２）
群遅延時間＝Ａλ＋Ｂ（Ａ，Ｂは任意） （２）
に示すように波長λについて一次関数で変化する。この傾きＡが分散値となる。そこで、この分散値Ａを図３（ｂ）の直線ｂ、ｃのように変化させるには、グレーティング全体にわたって、図３（ａ）に示す温度分布ｂ、ｃを付与する。例えば、下記式（３）
Ｔ（ｘ）＝Ｃｘ＋Ｄ（Ｃ，Ｄは任意） （３）
で与えられる温度分布関数Ｔ（ｘ）はＣ，Ｄを変化させることで変化する。そこで、所望のＣ、Ｄを有する温度分布関数Ｔ（ｘ）による温度分布をグレーティング全体にわたって付与し、群遅延時間の波長依存性を変化させる。これによって分散値Ａを制御することができる。
【００３３】
また、この可変分散補償器１は、チャープグレーティングの一端からの距離ｘがグレーティング長さＬの２０％〜８０％の範囲で定義される中央部には、式（４）
Ｔ１（ｘ）＝０．７５ｘ＋Ｄ （４）
に基づき、温度が距離ｘの一次関数として変化する温度分布を付与する。一方、チャープグレーティング２の両端からチャープグレーティング長さＬの２０％以内で定義される両端部のうち、高温側の端部には、上記式（４）に基づく温度より低い温度分布を付与する。この場合、高温側で最大５℃低温側にずらせている。つまり、グレーティング長さの８０％の範囲にわたって上記式（４）で表される同一の１次関数に基づく温度分布を付与している。この場合、グレーティング長さの全体について同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）の温度分布を付与した場合と比較して、図５に示すように、アイ開口ペナルティはほぼ同等である。この場合、アイ開口ペナルティは約１ｄＢ以下が得られた。
【００３４】
図５は、この可変分散補償器を用いて４３Ｇｂｉｔ／ｓのＮＲＺ変調された光信号を伝送したときのアイ開口ペナルティ（Eye Opening Penalty）を示したものである。アイ開口ペナルティとは、伝送後の光信号の品質を評価する方法の一つであり、アイパターンの開口度として測定される。このアイ開口ペナルティが小さいほど伝送後の光信号に品質劣化が生じていないことを表す。図５には、従来のチャープグレーティングの長手方向全域に、温度が１次関数的に変化する温度分布を付与した場合を実線で示した。また、この可変分散補償器の温度制御装置によりチャープグレーティングの少なくとも中央部に同一の１次関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与し、両端部の少なくとも一方の端部には上記１次関数Ｔ１（ｘ）からずれた温度分布を付与した場合のアイ開口ペナルティを点線で示した。図５でそれぞれを比較すると、両者の温度分布によるアイ開口ペナルティの差はほとんど無いことがわかる。
【００３５】
さらに、同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与するチャープグレーティング２の範囲について図６を用いて説明する。図６は、図１で示した可変分散補償器の複数のヒータ３のうち一つのヒータのみを約５℃高く設定した場合のアイ開口ペナルティの波長依存性を示したグラフである。この可変分散補償器には、チャープグレーティング２の一端から他端までを３２等分し、順にＮｏ．０からＮｏ．３２のヒータ３１、３２、…３３２の合計３３個のヒータが配置されている。図６には、このうち、Ｎｏ．０、Ｎｏ．５、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１５、Ｎｏ．２１、Ｎｏ，２６、Ｎｏ．３０又はＮｏ．３２のいずれかのヒータを約５℃高く設定した場合のアイ開口ペナルティの波長依存性が示されている。この図６から、Ｎｏ．１０、Ｎｏ．１５やＮｏ．２１のヒータ３を温度分布関数Ｔ１（ｘ）からずらせると中心波長を含むほぼ全域でアイ開口ペナルティが大きく劣化することがわかる。一方、Ｎｏ．５やＮｏ．２６のヒータ３についてはアイ開口ペナルティの劣化はほとんどない。この結果から、およそＮｏ．６〜Ｎｏ．２５のヒータによって同一温度分布に基づく温度分布を付与すればよいことがわかる。このチャープグレーティングの範囲は、一端からチャープグレーティング長さの２０％〜８０％の範囲である。そこで、グレーテイング長さＬの６０％〜９０％の範囲に、同一の一次関数的に変化する温度分布を付与することが好ましい。そこで、チャープグレーティング２の両端からチャープグレーティング長さＬの２０％以内の両端部の温度を、中央部の１次関数的な温度分布から所定温度範囲だけずらせてもアイ開口ペナルティを低く抑えることができる。さらに、高温側の端部で設定温度を低温側に低くずらせることができるので、ヒータの消費電力を低減できる。なお、ここではグレーティング長さに対して、高温側の端部を除くグレーティング長さの８０％の領域に温度が一次関数的に変化する温度分布を付与した。さらに、低温側の端部のグレーティング長さの２０％の領域についてもこの温度分布からずらせてもよい。
【００３６】
次に、同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布の許容範囲について図７を用いて説明する。図７は、３３個のヒータ３のうち、真中のヒータ３（例えば、Ｎｏ．１６）の設定温度をずらせた場合において、帯域内での最大のアイ開口ペナルティと温度のずれとの関係を示すグラフである。図７から、アイ開口ペナルティを約１ｄＢ以下に抑えるには温度のずれを±２．５℃以内にすることが必要であることがわかる。
【００３７】
なお、同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布の領域がチャープグレーティング長さＬの６０％より狭い領域になると、上述の通りアイ開口ペナルティは劣化してしまう。一方、グレーティング長さの９０％以上にわたって同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与する場合、高温側での消費電力低減の効果はわずかに約０．５％以下となってしまう。これは、例えば、ヒーター電力が２Ｗの場合で消費電力低減の効果はわずかに０．０１Ｗ低減となるので無視できる。そこで、同一の温度分布関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与する範囲は、グレーティング長さの６０％〜９０％の範囲が好ましい。
【００３８】
さらに、今回は、最大ずれ量を−５℃としたが、最大温度差６０℃の場合、その２０％の±１２℃のずれ量の場合でもアイ開口ペナルティ劣化は抑制できる。また、±２．５℃未満のずれ量を考慮した場合、最大温度傾斜６０℃では消費電力低減の効果は、約１．３％となり無視できる。そこで、チャープグレーティングの両端部で上記１次関数の温度分布からずらせる温度範囲としては、±２．５℃〜±１２℃の範囲が好ましい。
【００３９】
また、ここでは実質的にチャープグレーティング２の中央部にのみ所定の傾きを有する温度分布を付与できる。したがって、チャープグレーティング２の中央部での温度傾斜をより大きくすることができるので、群遅延時間の傾斜変動量を大きくできる。さらに、ここではチャープグレーティングに付与する温度分布を制御して群遅延時間を変化させる場合について述べたが、群遅延時間を変化させる方法はこれに限られない。例えば、チャープグレーティング２に応力を付与して群遅延時間を変化させてもよい。この場合、少なくともチャープグレーティング２の一端からグレーティング長さに対して２０％〜８０％の範囲で定義される中央部、即ち、グレーティング長さＬの６０％の範囲に応力を印加すればよい。さらに、応力を印加する範囲は、グレーティング長さの６０％〜９０％以下の範囲が好ましい。また、チャープグレーティングに電気光学効果を用いて群遅延時間を変化させてもよい。この場合には、同様にグレーティング長さに対して２０％〜８０％の範囲で定義される中央部の電気光学効果を用いれば同様の効果が得られる。さらに、電気光学効果を用いる範囲は、グレーティング長さの６０％〜９０％以下の範囲が好ましい。
【００４０】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る可変分散補償器について図８を用いて説明する。図８は、チャープグレーティング２に付与する温度分布の一例を示すグラフである。点線は、温度がグレーティング位置ｘに対して２次関数として変化する２次曲線の第１温度分布関数Ｔ１（ｘ）である。実線はチャープグレーティングに付与される温度分布を示す。実線のうち、チャープグレーティング２の両端部で点線から外れる部分はそれぞれ第２温度分布関数Ｔ２（ｘ）、第３温度分布関数Ｔ３（ｘ）である。チャープグレーティングの中央部には、第１関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布が付与され、両端部には第２及び第３関数Ｔ２（ｘ）、Ｔ３（ｘ）に基づく温度分布が付与される。即ち、この可変分散補償器は、チャープグレーティング２に図８に示すような温度が２次曲線的に変化する温度分布を付与することができる。これによって、分散が波長に対して１次関数となる場合にも補償することができる。
【００４１】
ここで、分散が波長に対して１次関数となる場合について説明する。光パルスは、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もっている。光ファイバ伝送路の分散特性に対してこの広がりが小さい場合は分散のみの補償でよい。しかし、ビットレートが高くなり（比例して線スペクトルの広がりも大きくなる）、線スペクトルの広がりが大きくなった場合、ファイバの分散特性を一次関数として補償する必要がある。この分散の波長に対する傾きは分散スロープと呼ばれる。この場合も、光ファイバ伝送路の分散スロープを打ち消す分散スロープ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、即ち、分散スロープ補償技術が必要である。特に８０Ｇｂｉｔ／ｓ以上のビットレートでは伝送路の分散スロープを精密に零に近づける必要がある。分散が波長に対して一次関数となるとき群遅延時間は２次関数となる。そのため、例えば、チャープグレーティング２の中央部に、下記の式（５）、
Ｔ１（ｘ）＝Ｅ（ｘ−Ｌ／２）２＋Ｆ （５）
（Ｅ，Ｆは任意、Ｌはグレーティング長）
に基づいて、温度が距離ｘの２次関数として変化する温度分布を付与することによって、波長に対して１次関数となる分散を補償することができる。
【００４２】
図８の温度分布の具体的な条件について説明する。２次曲線の第１関数Ｔ１（ｘ）は、グレーティング位置ｘ（ｍｍ）と、相対温度Ｔ１（ｘ）（℃）との間の式（６）、
Ｔ１（ｘ）＝Ｅ（ｘ−４０／２）２、（Ｅは任意） （６）
として表される。ここで、グレーティング長さＬは４０ｍｍ、Ｅは、−１．７５、Ｆは２５である。このＥの値を変化させることで、分散スロープを制御することができる。チャープグレーティングの中央部にこの第１関数Ｔ１（ｘ）に基づいて温度が２次関数的に変化する温度分布を付与する。チャープグレーティングの両端部には、第１関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度から最大５℃低い温度分布を付与する。上記温度分布を用いた場合でも、アイ開口ペナルティの劣化はほとんど無い。そこで、グレーティングの両端部の温度を降下させることができるので、消費電力を低くすることができる。
【００４３】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る可変分散補償器について図９から図１１を用いて説明する。この可変分散補償器は、実施の形態１に係る可変分散補償器と比較すると、図９に示すように、チャープグレーティングの両端部の近傍にそれぞれヒータ２１、２２が設けられている点で相違する。即ち、この可変分散補償器の温度制御装置では、図９に示すように、チャープグレーティング２の中央部には複数のヒータを設けられ、それぞれの端部には単一のヒータ２１、２２が設けられている。この可変分散補償器では、図１０に示すように、チャープグレーティング２の中央部には、複数のヒータによって、例えば、温度が距離ｘの一次関数として変化する温度分布を付与することができる。また、チャープグレーティング２の両端部には、それぞれ単一のヒータ２１、２２によってほぼ一定温度の温度分布を付与できる。さらに、両端部のヒータ２１、２２は、簡易に作製することができる。また、ここでは、両端部には単一のヒータ２１、２２を用いているが、複数のヒータを用いても良い。その場合には、両端部の複数のヒータを設けるピッチを中央部に設ける複数のヒータのピッチより大きくしても良い。
【００４４】
図１０は、この可変分散補償器の温度制御装置によってチャープグレーティング２に付与する温度分布の一例である。グレーティング長４０ｍｍに対して２０％〜８０％の範囲として定義される中央部には、関数ｙ＝０．７５ｘ＋Ｄに基づいて温度が距離ｘの一次関数として変化する温度分布を付与する。一方、チャープグレーティングの両端からグレーティング長さＬの２０％以内として定義される両端部のうち、高温側の端部では、ほぼ均一な温度分布を付与する。この場合、チャープグレーティングの一端からグレーティング長さＬの８０％と、１００％の箇所の温度をほぼ同等の温度とする。また、低温側の端部ではヒータ２１の電力を０Ｗとする（図１０）。一方、外気温が中央部の設定温度を越える場合には高温側の端部のヒータ２２の電力を０Ｗとする（図１１）。
【００４５】
上記図１０又は図１１に示すような温度分布を採用することで上記実施の形態１と同様の効果が得られる。すなわち、高温側の端部又は低温側の端部の温度を大きく下げることができるので、温度制御装置におけるヒータ全体の消費電力を約８％低減できる。また、この単一のヒータ２１、２２を採用することによって、この可変分散補償器の製造を簡易化できる。なお、ここではチャープグレーティング２に温度が一次関数的に変化する温度分布を付与する場合について述べたがこれに限定されない。例えば、チャープグレーティングに温度が距離ｘの２次関数として変化する温度分布を付与する場合も、両端部での温度を下げることによって同様に消費電力を低減させることができる。
【００４６】
また、ここではチャープグレーティング２の両端部はそれぞれほぼ一定温度の温度分布を付与している。そこで、実質的にチャープグレーティング２の中央部にのみ所定の傾きを有する温度分布を付与できる。したがって、チャープグレーティング２の中央部での温度傾斜をより大きくすることができるので、群遅延時間の傾斜変動量を大きくできる。
【００４７】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る可変分散補償器について図１２から図１４を用いて説明する。この可変分散補償器は、図１２の側面図に示すように、シリコン基板３４の第１面の上にチャープグレーティング２が配置されている。またシリコン基板３４の第２面には、２つのペルティエ３３ａ、３３ｂがチャープグレーティング長さＬの間隔を空けて設けられている。なお、２つのペルティエ３３ａ，３３ｂは、少なくともチャープグレーティング長さの６０％以上の間隔を空けて配置することが好ましい。２つのペルティエ３３ａ、３３ｂによって、シリコン基板３４の裏面から伝導熱によって間接的にチャープグレーティング２に温度分布を付与することができる。また、２つのペルティエ３３ａ，３３ｂを少なくともチャープグレーティング長さＬの６０％以上の間隔を空けて配置することによって、図１３に示すように、チャープグレーティング２の一端からグレーティング長さＬの２０％〜８０％で定義される中央部に、温度が距離ｘの一次関数として変化する温度分布を付与することができる。また、チャープグレーティング２の両端部においては、図１３に示すように、それぞれほぼ一定温度となる温度分布を付与することができる。
【００４８】
この可変分散補償器のさらに詳細な構成について説明する。２つのペルティエ３３ａ，３３ｂのうち、低温側のペルチェ３３ａは３０℃、高温側のペルチェ３３ｂは８０℃に設定する。２つのペルチェ３３ａ、３３ｂの間隔は、グレーティング長さ４０ｍｍに対して、少なくとも６０％以上、即ち２４ｍｍ以上の間隔を空けて配置する。また、グレーティング２の長手方向の中心部とペルチェ３３ａ，３３ｂの間隔の中心を一致させている。シリコン基板３４のペルチェ３３ａ、３３ｂに接する箇所は、一定温度となる。その一方、シリコン基板３４の熱伝導性が良いため、チャープグレーティング２の中央部では一次関数的に温度が変化する。グレーティング２全体で温度を１次関数的に変化させた時の温度からのずれは、最大１２℃である。なお、今回は、シリコン基板３４を用いたが、他の熱伝導性の良い材料からなる基板を用いてもよい。この場合にも同様に、距離ｘの１次関数として温度が変化する温度分布を付与することができる。また、熱伝導性の良くない材料を基板として用いることにより、チャープグレーティング２に温度が２次関数的に変化する温度分布を付与することもできる。さらに、図１４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、両端のペルチェ３３ａ、３３ｂの他に中央にペルチェ３３ｃ、３３ｄ、３３ｅを設置することで、チャープグレーティング２に温度が距離ｘの２次関数として変化する温度分布を付与することもできる。
【００４９】
このようにシリコン基板３４の第２面、すなわち裏面にペルティエ３３ａ、３３ｂを配置し、図１３に示す温度分布をチャープグレーティング２に付与することによって、この可変分散補償器における消費電力を低減させることができる。また、ヒーターおよびヒーター電極が必要なくなるため、製造が容易になる利点もある。なお、ここではチャープグレーティング２に、温度が距離ｘの一次関数として変化する温度分布を付与する場合について述べたがこれに限定されない。例えば、チャープグレーティングに温度が距離ｘの２次関数として変化する温度分布を付与する場合においても、両端部での温度を下げることによって同様に消費電力を低減させることができる。
【００５０】
また、ここではチャープグレーティング２の両端部はそれぞれほぼ一定温度の温度分布を付与している。そこで、実質的にチャープグレーティング２の中央部にのみ所定の傾きを有する温度分布を付与できる。したがって、チャープグレーティング２の中央部での温度傾斜をより大きくすることができるので、群遅延時間の傾斜変動量を大きくできる。
【００５１】
実施の形態５．
本発明の実施の形態５に係る可変分散補償器の一つである偏波モード分散補償器について図１５から図１８を用いて説明する。図１５は、この偏波モード分散補償器の構成を示す概略図である。この偏波モード分散補償器は、図１５に示すように、偏波制御器４１と、偏波分離合成器４２と、それぞれの偏光用のチャープグレーティング４４、４６と温度制御装置４３、４５とからなる。上記各部品は光ファイバ８により接続されている。この偏波モード分散補償器の機能について説明する。まず、入力光は、偏波制御器４１に入力される。偏波制御器４１では、制御信号により入力光の偏波軸を回転させて、偏波分離合成器４２の軸に合わせる。次いで、偏波分離合成器４２により、入力光は直線偏光のＴＭ光とＴＥ光とに分離される。それぞれの偏光はそれぞれのチャープグレーティング４４、４６により反射された後、偏波分離合成器４２により合成され、出力される。この場合、この温度制御装置４３、４５によりチャープグレーティング４４、４６全体の温度をそれぞれ異なる温度に設定し、所定の温度差を設ける。この所定の温度差によって、それぞれのチャープグレーティング４４、４５の中心波長を互いにシフトさせる。これによって、例えば、図１６に示すようなＴＭ光の群遅延特性とＴＥ光の群遅延特性との差が一定の１次の偏波モード分散（Polarization mode dispersion：ＰＭＤ）を設けることができる。一方、入力光の各偏光が図１６に示すような１次の偏波モード分散を有する場合には、各チャープグレーティングに付与する温度分布を調節してそれぞれの中心波長を入力光とは逆に互いにシフトさせる。これによってＴＭ光とＴＥ光の偏波モード分散を補償することができる。そこで、この偏波モード分散補償器によって偏波モード分散を制御することができる。
【００５２】
図１７は、チャープグレーティング４４、４６の中心波長をシフトさせる場合に、温度制御装置４３、４５がチャープグレーティング４４、４６に付与する温度分布の一例を示すグラフである。このようにチャープグレーティング４４、４６全体にわたって互いに異なる温度に設定し、所定の温度差を設けることでチャープグレーティング４４、４６の反射中心波長を互いにシフトさせることができる。そこで、各偏光について中心波長を互いにシフトさせることで、各偏光の群遅延時間特性は図１６に示すようにシフトする。これにより、１次の偏波モード分散の制御が可能となる。この場合、図１７の実線に示すように、各偏光用のチャープグレーティングについて、グレーティングの長手方向のグレーティング長さの２０％〜８０％の範囲で定義される中央部を、ほぼ均一に温度上昇又は温度降下させて偏波モード分散の制御を行うことができる。なお、グレーティングの両端からグレーティング長さの２０％以内で定義される両端部の温度は、中央部の温度より降下させている。このような温度分布によっても、上記と同様の効果が得られると共に消費電力を低減することができる。
【００５３】
また、図１８は、ＴＭ光とＴＥ光の群遅延時間特性の波長に対する傾きが異なる場合、すなわち、ＴＭ光とＴＥ光とが２次の偏波モード分散を有する場合を示すグラフである。この２次の偏波モード分散を制御する場合には、上記実施の形態と同様にして、温度制御装置４３、４５によりチャープグレーティング４４、４６に付与する温度分布の温度勾配を制御することによって、ＴＭ光とＴＥ光の群遅延時間特性の波長に対する傾きを合致させることができる。これによって、２次の偏波モード分散の補償を行うことができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明に係る可変分散補償器によれば、チャープグレーティングの一端からの距離ｘがチャープグレーティング長さの２０％〜８０％の範囲で定義される中央部には、距離ｘの第１関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与する。また、チャープグレーティングの両端からチャープグレーティング長さの２０％以内で定義される両端部には、距離ｘの第２及び３関数Ｔ２（ｘ）、Ｔ３（ｘ）に基づく温度分布を付与する。第２及び３関数Ｔ２（ｘ）、Ｔ３（ｘ）の少なくとも一方は第１関数Ｔ１（ｘ）とは距離依存性が異なる。例えば、高温側の端部でより低い温度に制御できる。この場合にも、チャープグレーティング全体にわたって同一の温度分布関数に基づく温度分布を付与した場合と比べて同程度のアイ開口ペナルティが得られる。これによって、アイ開口ペナルティを同程度に保持しながら消費電力を低減することができる。
【００５６】
さらに、本発明に係る可変分散補償器によれば、チャープグレーティングの一端からグレーティングの長手方向に沿ってチャープグレーティングの長さの０％と２０％の箇所を同一温度に制御し、８０％と１００％の箇所を同一温度に制御する。これによって、実質的にチャープグレーティングの中央部にのみ所定の傾きを有する温度分布を付与できる。したがって、チャープグレーティングの中央部での温度傾斜をより大きくすることができるので、群遅延時間の傾斜変動量を大きくできる。
【００５７】
またさらに、本発明に係る可変分散補償器によれば、チャープグレーティングの中央部には第１ピッチの間隔で設けられた複数の第１ヒータを備える。また、両端部には第１ピッチより大きな第２ピッチの間隔で設けられた複数の第２及び第３ヒータを備える。これによって、両端部の第２及び第３ヒータをより簡易に作製することができる。
【００５８】
また、本発明に係る可変分散補償器によれば、両端部にはそれぞれひとつづつ設けられた第２及び第３ヒータを備える。これによって、両端部の第２及び第３ヒータをより簡易に作製することができ、チャープグレーティングの両端部にほぼ一定温度の温度分布を付与できる。
【００５９】
さらに、本発明に係る可変分散補償器によれば、基板を備え、該基板の第１面にチャープグレーティングを有する光導波路が配置され、該基板の第２面に温度制御装置の熱源が配置される。これによって基板の裏面から間接的に伝導熱によってチャープグレーティングに温度分布を付与することができる。
【００６０】
またさらに、本発明に係る可変分散補償器によれば、温度制御装置は基板の第２面に設けられた２つの熱源を有する。これによって、チャープグレーティングに距離ｘの一次関数として温度が変化する温度分布を付与することができる。
【００６１】
また、本発明に係る可変分散補償器によれば、２つのペルティエを少なくともチャープグレーティング長さの６０％以上の間隔を空けて配置している。これによって、チャープグレーティングの一端からグレーティング長さの２０％〜８０％で定義される中央部に、一次関数的に温度が変化する温度分布を付与することができる。また、チャープグレーティングの両端部においては、それぞれほぼ一定温度となる温度分布を付与することができる。
【００６２】
さらに、本発明に係る可変分散補償器によれば、基板の第２面に３つの熱源を備える。このように両端の熱源の他に中央にも熱源を設けることで、チャープグレーティングに温度が距離ｘの２次関数として変化する温度分布を付与することができる。
【００６３】
またさらに、本発明に係る可変分散補償器によれば、基板の第２面に４つの熱源を備える。このように両端の熱源の他に中央にも複数の熱源を設けることで、チャープグレーティングに温度が距離ｘの２次関数として変化する温度分布を付与することができる。
【００６４】
また、本発明に係る可変分散補償器によれば、第１関数Ｔ１（ｘ）は、距離ｘの１次関数又は２次関数で表される。これによって、チャープグレーティングに温度が距離ｘの１次関数又は２次関数として変化する温度分布を付与することができる。
【００６５】
本発明に係る偏波モード分散補償器によれば、偏波分離合成器と、それぞれの偏光用のチャープグレーティングと温度制御装置とを備える。偏波分離合成器により、入力光は直線偏光のＴＭ光とＴＥ光とに分離され、それぞれの偏光はそれぞれのチャープグレーティングにより反射された後、偏波分離合成器により合成され、出力される。この温度制御装置により、例えば一方の偏光について、一方のグレーティング長手方向に沿って一端からの距離ｘがグレーティング長さの２０％〜８０％の範囲で定義される中央部には、距離ｘの第１関数Ｔ １ （ｘ）に基づく温度分布を付与する。一方、グレーティングの両端からグレーティング長さの２０％以内で定義される両端部には、第１関数Ｔ １ （ｘ）とは距離依存性が異なる距離ｘの第２又は第３関数Ｔ ２ （ｘ）、Ｔ ３ （ｘ）に基づく温度分布を付与する。また、他方の偏光について、他方のグレーティング長手方向に沿って一端からの距離ｘがグレーティング長さの２０％〜８０％の範囲で定義される中央部には、距離ｘの第４関数Ｔ ４ （ｘ）に基づく温度分布を付与する。一方、グレーティングの両端からグレーティング長さの２０％以内で定義される両端部には、第４関数Ｔ ４ （ｘ）とは距離依存性が異なる距離ｘの第５又は第６関数Ｔ ５ （ｘ）、Ｔ ６ （ｘ）に基づく温度分布を付与する。これによって、ＴＭ光の群遅延特性とＴＥ光の群遅延特性との差である偏波モード分散を制御でき、さらに、高温側の端部で温度を降下させることができ、消費電力を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は、本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器の構成を示す概略図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器の動作について説明する概略図である。
【図３】 本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器のヒータの温度分布（ａ）と群遅延時間の関係（ｂ）を示すグラフである。
【図４】 本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器の温度制御装置によって、チャープグレーティングに付与する温度分布を示す図である。
【図５】 本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器を用いて、図４の温度分布を付与しておき、４３Ｇｂｉｔ／ｓのＮＲＺ変調された光信号を伝送させた場合のアイ開口ペナルティ（Ｅｙｅ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｐｅｎａｌｔｙ）を示す図である。
【図６】 本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器の複数のヒータのうち、一つのヒータを設定温度から５℃高くした場合のアイ開口ペナルティの波長との関係を示すグラフである。
【図７】 本発明の実施の形態１に係る可変分散補償器の複数のヒータのうち、真中のヒータを設定温度からずらせた場合の、帯域内での最大アイ開口ペナルティとずれ温度との関係を示すグラフである。
【図８】 本発明の実施の形態２に係る可変分散補償器の温度制御装置によって付与する温度分布を示すグラフである。
【図９】 本発明の実施の形態３に係る可変分散補償器の構成を示す概略図である。
【図１０】 本発明の実施の形態３に係る可変分散補償器の温度制御装置によって付与する温度分布を示す図である。
【図１１】 本発明の実施の形態３に係る可変分散補償器の温度制御装置によって付与する別の温度分布を示す図である。
【図１２】 本発明の実施の形態４に係る可変分散補償器の構成を示す概略図である。
【図１３】 本発明の実施の形態４に係る可変分散補償器の温度制御装置によって付与する温度分布を示す図である。
【図１４】 （ａ）は、３個のペルティエを設けた場合の概略図であり、（ｂ）は、４個のペルティエを設けた場合の概略図である。
【図１５】 本発明の実施の形態５に係る偏波モード分散補償器の構成図である。
【図１６】 入力光のＴＭ光とＴＥ光とに存在する１次の偏波モード分散を示す図である。
【図１７】 本発明の実施の形態５に係る偏波モード分散補償器によって１次の偏波モード分散を補償する場合に、一方のチャープグレーティングに付与する温度分布を示す図である。
【図１８】 入力光のＴＭ光とＴＥ光とに存在する２次の偏波モード分散を示す図である。
【符号の説明】
Ｌ チャープグレーティング長、ｄ 第１温度分布関数領域、１ 可変分散補償器、２ チャープグレーティング、３ ヒータ、４ 基板、５ 電極、６ ヒータ制御回路、７ インターフェース回路、８ 光ファイバ、２１、２２ 両端部用ヒータ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ ペルティエ、３４ 基板、４１ 偏波制御器、４２ 偏波分離合成器、４３、４５ 温度制御装置、４４、４６ チャープグレーティング
Claims (11)
- グレーティングの長手方向に沿ってブラッグ波長を変化させたチャープグレーティングを有する光導波路と、
前記チャープグレーティングの温度を制御して、前記ブラッグ波長がグレーティングの長手方向に沿って変化する割合を制御する温度制御装置と
を備え、
前記温度制御装置は、前記チャープグレーティングの長手方向に沿って前記チャープグレーティングの一方の端部からの距離ｘが前記チャープグレーティングの長さの２０％〜８０％の範囲として定義される中央部には、前記距離ｘの第１関数Ｔ１（ｘ）に基づく温度分布を付与し、前記チャープグレーティングの両端からそれぞれ前記チャープグレーティングの長さの２０％以内として定義される両端部には、前記距離ｘの第２及び第３関数Ｔ ２ （ｘ）、Ｔ ３ （ｘ）に基づく温度分布をそれぞれ付与し、
前記第２及び第３関数Ｔ２（ｘ）、Ｔ３（ｘ）のうち少なくとも一方は、前記第１関数Ｔ１（ｘ）と距離依存性が異なることを特徴とする可変分散補償器。 - 前記温度制御装置は、前記グレーティングの長手方向に沿って前記チャープグレーティングの一端からの距離ｘが前記チャープグレーティングの長さの０％と２０％の箇所の温度を同一温度に制御し、前記距離ｘが前記チャープグレーティングの長さの８０％と１００％の箇所の温度を同一温度に制御することを特徴とする請求項１に記載の可変分散補償器。
- 前記温度制御装置は、
前記中央部に第１ピッチの間隔で設けられた複数の第１ヒータと、
前記両端部に前記第１ピッチより大きな第２ピッチの間隔で設けられた複数の第２及び第３ヒータと
を備えることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の可変分散補償器。 - 前記温度制御装置は、
前記中央部に第１ピッチの間隔で設けられた複数の第１ヒータと、
前記両端部にそれぞれ一つづつ設けられた第２及び第３ヒータと
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変分散補償器。 - 前記可変分散補償器は、さらに基板を備え、前記チャープグレーティングを有する光導波路は前記基板の第１面上に配置され、
前記温度制御装置は、前記基板の第２面に設けられた熱源を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変分散補償器。 - 前記温度制御装置は、前記基板の第２面の２箇所に設けられた２つの熱源を備えることを特徴とする請求項５に記載の可変分散補償器。
- 前記２つの熱源は、前記チャープグレーティング長さの６０％以上の間隔を空けて設けられていることを特徴とする請求項６に記載の可変分散補償器。
- 前記温度制御装置は、前記基板の第２面の３箇所に設けられた３つの熱源を備えることを特徴とする請求項５に記載の可変分散補償器。
- 前記温度制御装置は、前記基板の第２面の４箇所以上に設けられた４つ以上の熱源を備えることを特徴とする請求項５に記載の可変分散補償器。
- 前記第１関数Ｔ１（ｘ）は、前記距離ｘの１次関数又は２次関数で表されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の可変分散補償器。
- 光を互いに異なる２つの直線偏光の第１偏光と第２偏光に分離し、又は、前記第１及び第２偏光を合成する偏波分離合成器と、
前記第１偏光を入力光とし、グレーティングの長手方向に沿ってブラッグ波長を変化させた第１チャープグレーティングを有する第１光導波路と、
前記第１チャープグレーティングの温度を制御して、前記ブラッグ波長がグレーティングの長手方向に沿って変化する割合を制御する第１温度制御装置と、
前記第２偏光を入力光とし、グレーティングの長手方向に沿ってブラッグ波長を変化させた第２チャープグレーティングを有する第２光導波路と、
前記第２チャープグレーティングの温度を制御して、前記ブラッグ波長がグレーティングの長手方向に沿って変化する割合を制御する第２温度制御装置と、
を備え、
前記第１温度制御装置は、前記第１チャープグレーティングの長手方向に沿って前記第１チャープグレーティングの一方の端部からの距離ｘが前記第１チャープグレーティングの長さの２０％〜８０％の範囲として定義される中央部には、前記距離ｘの第１関数Ｔ １ （ｘ）に基づく温度分布を付与し、前記第１チャープグレーティングの両端からそれぞれ前記第１チャープグレーティングの長さの２０％以内として定義される両端部には、前記距離ｘの第２及び第３関数Ｔ ２ （ｘ）、Ｔ ３ （ｘ）に基づく温度分布をそれぞれ付与し、
前記第２及び第３関数Ｔ ２ （ｘ）、Ｔ ３ （ｘ）のうち少なくとも一方は、前記第１関数Ｔ １ （ｘ）と距離依存性が異なり、
前記第２温度制御装置は、前記第２チャープグレーティングの長手方向に沿って前記第２チャープグレーティングの一方の端部からの距離ｘが前記第２チャープグレーティングの長さの２０％〜８０％の範囲として定義される中央部には、前記距離ｘの第４関数Ｔ ４ （ｘ）に基づく温度分布を付与し、前記第２チャープグレーティングの両端からそれぞれ前記第２チャープグレーティングの長さの２０％以内として定義される両端部には、前記距離ｘの第５及び第６関数Ｔ ５ （ｘ）、Ｔ ６ （ｘ）に基づく温度分布をそれぞれ付与し、
前記第５及び第６関数Ｔ ５ （ｘ）、Ｔ ６ （ｘ）のうち少なくとも一方は、前記第４関数Ｔ ４ （ｘ）と距離依存性が異なることを特徴とする偏波モード分散補償器。
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