JP3924182B2 - Variable dispersion compensator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、群遅延の分散特性を可変に補償することができる可変分散補償器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年のインターネットの普及によって、光通信システムには、大容量化と高速化とが求められており、大容量化と高速化とは波長多重通信方式による波長多重によって実現されている。一方、通信速度は、現在10Gbpsが達成されているが、次世代の光通信システムでは、40Gbpsの実現に向けて開発が進捗している。
【0003】
通信速度が40Gbpsになると、光ファイバ中を伝送する分散を無視することができず、この分散によって信号間干渉が発生し、誤りの増加を招来することになる。ここで、従来、群遅延の分散特性を補償するために、ファイバ型の固定分散補償器が用いられていた。
【0004】
このファイバ型の固定分散補償器では、図16に示す分散補償ファイバ(DCF)102や分散シフトファイバ(DSF)103が、シングルモードファイバ(SMF)101間に挿入され、SMF101で生じたあるいは生じる分散を補償するようにしていた。
【0005】
一方、近年、多重反射(VIPA:Virtually Imaged Phased Array)板を用いた可変分散補償器が提案されている。この可変分散補償器は、VIPA板による干渉効果を利用し、波長による物理的な光路差を利用して分散補償を行おうとするものである。
【0006】
図17は、VIPA板を用いた可変分散補償器の構成を示す図である。図17において、分散補償すべき光信号は光サーキュレータ110を介して集光レンズ系111に入射され、VIPA板112に入力される。光信号は、VIPA板112で多重反射をするが、波長毎の反射方向が異なるようにVIPA板112から出射される。出射された光信号は、反射ミラー113によって反射され、再度VIPA板112に入射するが、VIPA板112では、反射された光信号の入射位置によって多重反射回数が異なり、これによって波長毎の光路差が異なるようにして集光レンズ系に戻すようにしている。この結果、反射ミラー113の反射特性を変化させることによって所望の群遅延特性を得ることができるようにしている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したファイバ型の固定分散補償器では、最適な分散量を得るために、大きさの違う複数の分散補償器を用意し、その都度、接続し直す必要があるとともに、細かな分散補償ができないという問題点があった。
【0008】
一方、VIPA板を用いた可変分散補償器は、構成部品が多く、構造が複雑である上に、挿入損失が大きく、しかも使用帯域内での波長毎の透過特性の大きさが異なるという問題点があった。
【0009】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、柔軟かつ細かな分散補償を可変に行うことができるとともに、挿入損失が小さく使用帯域の透過特性に変化を与えることがない分散補償を可変に行うことができる可変分散補償器を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1にかかる可変分散補償器は、所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似できる第1光学部品と、前記所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似でき、かつ前記第1光学部品が有する群遅延特性と相反する群遅延特性を有する第2光学部品と、前記第1光学部品および前記第2光学部品に対して群遅延補償対象の光信号をそれぞれ入出力接続する第1および第2の入出力ポートと群遅延補償対象の光信号を入力する入力ポートと群遅延補償後の光信号を出力する出力ポートとを有したサーキュレータと、前記第1光学部品あるいは前記第2光学部品の少なくとも一方の群遅延特性を波長に対してシフトさせる波長シフト手段とを備え、前記群遅延補償対象の光信号が、前記入力ポート、前記第1の入出力ポート、第1光学部品、前記第1の入出力ポート、前記第2の入出力ポート、前記第2光学部品、前記第2の入出力ポート、および前記出力ポートを介して形成された光路を経由し、前記波長シフト手段による波長シフトによって設定された前記第1光学部品および前記第2光学部品が有する各群遅延特性が合成されることによって前記光信号の群遅延分散を可変に補償することを特徴とする。
【0011】
請求項1の発明によれば、所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似できる第1光学部品と、前記所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似でき、かつ前記第1光学部品が有する群遅延特性と相反する群遅延特性を有する第2光学部品と、前記第1光学部品および前記第2光学部品に対して群遅延補償対象の光信号をそれぞれ入出力接続する第1および第2の入出力ポートと群遅延補償対象の光信号を入力する入力ポートと群遅延補償後の光信号を出力する出力ポートとを有したサーキュレータとを設け、波長シフト手段が、前記第1光学部品あるいは前記第2光学部品の少なくとも一方の群遅延特性を波長に対してシフトさせ、前記群遅延補償対象の光信号が、前記入力ポート、前記第1の入出力ポート、第1光学部品、前記第1の入出力ポート、前記第2の入出力ポート、前記第2光学部品、前記第2の入出力ポート、および前記出力ポートを介して形成された光路を経由し、前記波長シフト手段による波長シフトによって設定された前記第1光学部品および前記第2光学部品が有する各群遅延特性が合成されることによって前記光信号の群遅延分散を可変に補償するようにしている。
【0012】
また、請求項2にかかる可変分散補償器は、所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似できる第1光学部品と、群遅延補償対象の光信号を導波する第1光ファイバおよび前記第1光学部品から反射した光信号を導波する第2光ファイバを取り付ける第1フェルールと、前記第1フェルールと前記第1光学部品との間に設けられ、前記第1光ファイバおよび前記第2光ファイバから入出射される光信号の光学的結合を行う第1集光レンズとを有した第1分散補償モジュールと、前記所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似でき、かつ前記第1光学部品が有する群遅延特性と相反する群遅延特性を有する第2光学部品と、前記第1分散補償モジュールから出射された光信号を導波する前記第2光ファイバおよび前記第2光学部品から反射した光信号を導波する第3光ファイバを取り付ける第2フェルールと、前記第2フェルールと前記第2光学部品との間に設けられ、前記第2光ファイバおよび前記第3光ファイバから入出射される光信号の光学的結合を行う第2集光レンズとを有した第2分散補償モジュールと、前記第1光学部品あるいは前記第2光学部品の少なくとも一方の群遅延特性を波長に対してシフトさせる波長シフト手段とを備え、前記群遅延補償対象の光信号が、前記第1光ファイバ、前記第1分散補償モジュール、前記第2光ファイバ、前記第2分散補償モジュール、および前記第3光ファイバを介して形成された光路を経由し、前記波長シフト手段による波長シフトによって設定された前記第1光学部品および前記第2光学部品が有する各群遅延特性が合成されることによって前記光信号の群遅延分散を可変に補償することを特徴とする。
【0013】
請求項2の発明によれば、第1分散補償モジュールが、所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似できる第1光学部品と、群遅延補償対象の光信号を導波する第1光ファイバおよび前記第1光学部品から反射した光信号を導波する第2光ファイバを取り付ける第1フェルールと、前記第1フェルールと前記第1光学部品との間に設けられ、前記第1光ファイバおよび前記第2光ファイバから入出射される光信号の光学的結合を行う第1集光レンズとを有し、第2分散補償モジュールが、前記所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似でき、かつ前記第1光学部品が有する群遅延特性と相反する群遅延特性を有する第2光学部品と、前記第1分散補償モジュールから出射された光信号を導波する前記第2光ファイバおよび前記第2光学部品から反射した光信号を導波する第3光ファイバを取り付ける第2フェルールと、前記第2フェルールと前記第2光学部品との間に設けられ、前記第2光ファイバおよび前記第3光ファイバから入出射される光信号の光学的結合を行う第2集光レンズと有し、波長シフト手段が、前記第1光学部品あるいは前記第2光学部品の少なくとも一方の群遅延特性を波長に対してシフトさせ、前記群遅延補償対象の光信号が、前記第1光ファイバ、前記第1分散補償モジュール、前記第2光ファイバ、前記第2分散補償モジュール、および前記第3光ファイバを介して形成された光路を経由し、前記波長シフト手段による波長シフトによって設定された前記第1光学部品および前記第2光学部品が有する各群遅延特性が合成されることによって前記光信号の群遅延分散を可変に補償するようにしている。
【0014】
また、請求項3にかかる可変分散補償器は、所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似できる第1光学部品と、前記所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似でき、かつ前記第1光学部品が有する群遅延特性と相反する群遅延特性を有し、前記第1光学部品から反射された光信号が当該第2光学部品に直接入射されるように前記第1光学部品に対して略対向配置された第2光学部品と、前記第1光学部品に対して略対向配置され、前記第1光学部品に群遅延補償対象の光信号を直接入射する光入力手段と、前記第2光学部品に対して略対向配置され、前記第2光学部品から出力される光信号を直接受光して出力する光出力手段と、前記第1光学部品あるいは前記第2光学部品の少なくとも一方の群遅延特性を波長に対してシフトさせる波長シフト手段とを備え、前記群遅延補償対象の光信号が、前記光入力手段、前記第1光学部品、前記第2光学部品、および前記光出力手段を介して形成された光路を経由し、前記波長シフト手段による波長シフトによって設定された前記第1光学部品および前記第2光学部品が有する各群遅延特性が合成されることによって前記光信号の群遅延分散を可変に補償することを特徴とする。
【0015】
請求項3の発明によれば、所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似できる第1光学部品と、前記所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似でき、かつ前記第1光学部品が有する群遅延特性と相反する群遅延特性を有し、前記第1光学部品から反射された光信号が当該第2光学部品に直接入射されるように前記第1光学部品に対して略対向配置された第2光学部品と、前記第1光学部品に対して略対向配置され、前記第1光学部品に群遅延補償対象の光信号を直接入射する光入力手段と、前記第2光学部品に対して略対向配置され、前記第2光学部品から出力される光信号を直接受光して出力する光出力手段とを設け、波長シフト手段が、前記第1光学部品あるいは前記第2光学部品の少なくとも一方の群遅延特性を波長に対してシフトさせ、前記群遅延補償対象の光信号が、前記光入力手段、前記第1光学部品、前記第2光学部品、および前記光出力手段を介して形成された光路を経由し、前記波長シフト手段による波長シフトによって設定された前記第1光学部品および前記第2光学部品が有する各群遅延特性が合成されることによって前記光信号の群遅延分散を可変に補償するようにしている。
【0016】
また、請求項4にかかる可変分散補償器は、上記の発明において、前記第1光学部品および前記第2光学部品は、オールパスフィルタ機能を有するエタロンであることを特徴とする。
【0017】
請求項4の発明によれば、前記第1光学部品および前記第2光学部品を、オールパスフィルタ機能を有するエタロンによって実現している。
【0018】
また、請求項5にかかる可変分散補償器は、上記の発明において、前記エタロンの一方の面は、98%以上の反射率を有して前記光信号を反射し、前記エタロンの他方の面は、前記光信号が入出射される面であり、前記エタロンの他方の面への入射角度は、4°以内であることを特徴とする。
【0019】
請求項5の発明によれば、前記エタロンの他方の面への入射角度は、4°以内に抑えられ、前記エタロンの他方の面から入射された光信号は、前記エタロンの一方の面における98%以上の反射率で反射し、前記エタロンの一方の面から出射され、これによって光信号に群遅延特性が付与されるようにしている。
【0020】
また、請求項6にかかる可変分散補償器は、上記の発明において、前記エタロンの他方の面において前記エタロンの他方の面から反射された光信号を反射する反射率を変化させ、該エタロンの周期的な群遅延特性を設定することを特徴とする。
【0021】
請求項6の発明によれば、前記エタロンの他方の面において前記エタロンの他方の面から反射された光信号を反射する反射率を変化させ、該エタロンの周期的な群遅延特性を設定し、所定周波数帯域における群遅延特性の2次関数型形状を任意に設定できるようにしている。
【0022】
また、請求項7にかかる可変分散補償器は、上記の発明において、前記第1光学部品および前記第2光学部品の各群遅延特性は、2次関数の2次項の係数の絶対値がほぼ同じで、符号が異なることを特徴とする。
【0023】
請求項7の発明によれば、前記第1光学部品および前記第2光学部品の各群遅延特性の2次関数は、該2次関数の2次項の係数の絶対値をほぼ同じにし、かつ符号が異なるようにし、これによって2次関数が合成された群遅延特性が1次関数型になるようにしている。
【0024】
また、請求項8にかかる可変分散補償器は、上記の発明において、前記波長シフト手段は、前記エタロンに結合されたヒーターと、前記ヒーターへの通電量を制御する制御手段とを備え、前記ヒーターからの加熱によって前記エタロンの間隙を変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせることを特徴とする。
【0025】
請求項8の発明によれば、前記波長シフト手段の制御手段が、ヒーターからの加熱によって前記エタロンの間隙を変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせるようにしている。
【0026】
また、請求項9にかかる可変分散補償器は、上記の発明において、前記波長シフト手段は、前記エタロンに結合されたペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の通電量と通電方向を制御する制御手段とを備え、前記ペルチェ素子から加熱あるいは冷却によって前記エタロンの間隙を変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせることを特徴とする。
【0027】
請求項9の発明によれば、前記波長シフト手段は、前記エタロンに結合されたペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の通電量と通電方向を制御する制御手段と、波長シフト手段の制御手段が、ペルチェ素子から加熱あるいは冷却によって前記エタロンの間隙を変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせるようにしている。
【0028】
また、請求項10にかかる可変分散補償器は、上記の発明において、前記波長シフト手段は、前記エタロンに結合された圧電素子と、前記圧電素子に印加される電圧を制御する制御手段とを備え、前記圧電素子の物理的変化によって前記エタロンの間隙を変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせることを特徴とする。
【0029】
請求項10の発明によれば、波長シフト手段の制御手段が、圧電素子の物理的変化によって前記エタロンの間隙を変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせるようにしている。
【0030】
また、請求項11にかかる可変分散補償器は、上記の発明において、前記波長シフト手段は、前記エタロンの間隙に挿入された平行平板と、前記平行平板の傾斜量を制御する制御手段とを備え、前記平行平板の傾斜によって前記エタロンの間隙の光路差を変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせることを特徴とする。
【0031】
請求項11の発明によれば、波長シフト手段の制御手段が、前記平行平板の傾斜によって前記エタロンの間隙の光路差を変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせるようにしている。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる可変分散補償器について説明する。
【0033】
(実施の形態1)
まず、この発明の実施の形態1について説明する。図1は、この発明の実施の形態1である可変分散補償器の構成を示す図である。図1において、この可変分散補償器は、光サーキュレータ5と、この光サーキュレータに接続された2つのエタロンE1,E2と、エタロンE1に結合したペルチェ素子6と、このペルチェ素子6に電流を通電する電源7と、ペルチェ素子6に対する電流量と通電方向とを制御する温度制御部8とを有する。
【0034】
図1において、入力端子T1から入力された光信号は、光ファイバ1を介して光サーキュレータ5のポートP1に入力され、ポートP2から光路2を介してエタロンE1に出力される。エタロンE1の群遅延特性によって群遅延された光信号は、再び光路2を介してポートP2に戻り、ポートP3から光路3を介してエタロンE2に出力される。エタロンE2の群遅延特性によって群遅延された光信号は、再び光路3を介してポートP3に戻り、ポートP4および光ファイバ4を介して出力端子T2に出力される。
【0035】
ここで、エタロンE1,E2は、平行平板のエタロン板12,15が部分反射膜11,14と全反射膜13,16とによってそれぞれ挟まれた構造を有し、部分反射膜11,14と全反射膜13,16との間で入力された光信号が多重反射する。全反射膜13,16のエネルギー反射率は100%であり、部分反射膜11,14のエネルギー反射率R1,R2は、それぞれ異なり、数%〜数十%程度である。
【0036】
図2に示すように、光信号は、部分反射膜11側から、部分反射膜11に対して垂直に入射され、全反射膜13によって全反射し、反射した一部はエネルギー反射率R1に応じて外部に透過出力され、残りの光信号はさらに全反射膜13によって全反射される。しかし、入力された光信号は、全反射膜13によって必ず全反射するため、その光信号の全てのエネルギーは入力側に戻されることになる。ただし、光信号は、エタロン板12の光学厚みdによって決定される波長周期に対して周期的な位相遅延、すなわち波長に対する群遅延特性をもつことになる。換言すれば、このエタロンE1は、光信号を全て反射させ、位相のみを変化させるオール・パス・フィルタとしての機能を有する。なお、エタロンE2もエタロンE1と同様にオール・パス・フィルタとしての機能を有する。
【0037】
ここで、エタロンE1は、下に凸の二次関数型の群遅延特性を有し、エタロンE2は、上に凸の二次関数型の群遅延特性を有する。そして、光信号はエタロンE1およびエタロンE2によってそれぞれの群遅延特性が与えられ、最終的にエタロンE1,E2の合成群遅延特性が与えられた光信号として出力される。この場合、温度制御部8は電源7を制御することによって、ペルチェ素子6に対する電流量と通電方向とを制御する。これによって、エタロン板12が加熱あるいは冷却され、エタロン板12の光学厚みdが変化し、エタロンE1の群遅延特性が波長方向にシフトする。この結果、エタロンE1,E2の合成群遅延特性が変化し、光信号に対する群遅延を可変できる可変分散補償器が実現される。
【0038】
ここで、上述した2つのエタロンE1,E2を用いた合成群遅延特性の変化について詳細に説明する。まず、所望の群遅延特性を生じさせる光信号の使用波長帯域を、波長λ0を中心とした±aの波長帯域であるとする。また、使用波長帯域内で、−b〜+bの群遅延分散量を有する可変分散補償器を実現するものとする。また、群遅延特性の波長シフトは、エタロンE1に対してのみ行うとともに、波長に対して一方向のみ行い、波長可変量は−s〜+sとする。この場合、エタロンE1,E2に必要な群遅延特性f1(x),f2(x)のそれぞれは、入射される信号光の波長をλとすると、次式(1),(2)に示すようになる。
なお、c1およびc2は、分散特性が式(1),(2)が示す群遅延特性に近くなる値を選ぶ。
【0039】
上述したように全反射膜13,16のエネルギー反射率は100%であり、部分反射膜11,14のエネルギー反射率をそれぞれR1,R2とし、光学厚みをd1,d2とすると、伝達関数Hri(λ)は、次式(3)に示すようになる。なお、iは1または2であり、jは虚数単位である。また、記号「^」は、べき乗を示す。
なお、伝達関数の絶対値の二乗が、エネルギー反射率であり、伝達関数の複素平面上の偏角が、位相応答であり、位相応答の周波数微分の符号を逆にしたものが、群遅延特性である。また、光学厚みd1,d2は、波長λ0で群遅延特性が極値をもつ値とした。
【0040】
ここで、周波数周期間隔FSRと光学厚みdとの関係は次式(4)で示される。
d=c/(2×FSR) (4)
なお、波長λ0で群遅延特性が極値をもつためには、光学厚みdがエタロンE1ではλ0/4の偶数倍であって、エタロンE2ではλ0/4の奇数倍である必要があるため、光学厚みdは、式(4)の計算値の近傍の値とした。
【0041】
この実施の形態1では、波長λ0を1550nmとし、この波長λ0を中心として±0.19nmを使用波長帯域とした。また、エタロンE1の波長シフトは、−0.175〜+0.175nmと設定した場合に、使用波長帯域内で−30〜+30ps/nmの群遅延分散量を有し、周波数周期間隔FSRが100GHzとした可変分散補償器を実現する。その計算結果は、図3および図4に示すプロットとして表現している。
【0042】
また、エタロンE1,E2の部分反射膜11,14の各エネルギー反射率は、群遅延特性が、式(1),(2)に示した群遅延特性との二乗誤差が最小となるように非線形フィッティングによって求めた。エタロンE1の光学厚みd1=967.50λ0、エタロンE2の光学厚みd2=967.75λ0として計算すると、エタロンE1の部分反射膜11のエネルギー反射率R1=7.07%であり、エタロンE2の部分反射膜14のエネルギー反射率R2=1.53%となる。なお、エタロン板12,15は、ガラス板で構成できる。ここで、エタロン板12,15をBK7で構成した場合、波長λ0=1550nmにおける屈折率は、1.5014であるから、エタロン板12,15の物理厚みは、それぞれ998.82μm、999.08μmとなる。
【0043】
図3および図4は、それぞれエタロン板12,15の光学厚みd1,d2を967.50λ0、967.75λ0とした場合であって、波長シフトさせない場合における、波長に対する群遅延特性を示す図である。図3および図4において、図3に示したエタロンE1の群遅延特性と図4に示したエタロンE2の群遅延特性とは、波長λ0において、π位相ずれしており、しかも使用波長帯域において互いに相反する二次関数の群遅延特性を呈している。
【0044】
図5は、図3に示した群遅延特性を波長シフトさせ、図4に示した各群遅延特性を合成した場合における群遅延特性を示す図である。すなわち、波長シフトを行った場合であって、光信号がエタロンE1およびエタロンE2を経由した場合における、波長シフト毎の各群遅延特性を示している。図5では、エタロンE2を波長に対して固定し、エタロンE1の群遅延特性を波長方向に、−0.175nm、−0.070nm、0.000nm、+0.070nm、+0.175nmシフトさせた場合における各エタロンE1,E2の合成群遅延特性を示している。
【0045】
図6は、図5に示した使用波長帯域における各シフト毎の合成群遅延特性の拡大図である。図6において、波長を−0.175nm、−0.070nm、0.000nm、+0.070nm、+0.175nmシフトさせた場合、それぞれ線L11、L12、L13、L14、L15を示し、それぞれ+30ps/nm、+12ps/nm、0ps/nm、−12ps/nm、−30ps/nmの群遅延分散量を与えている。これらの線L11〜L15は、波長に対して、ほぼ直線的な群遅延変化を示している。これは、エタロンE1,E2の使用波長帯域における群遅延特性が互いに相反する二次関数として表されるからである。すなわち、エタロンE1は、下に凸の二次関数として示され、エタロンE2は、上に凸の二次関数として示され、各二次関数を合成した場合に1次関数となるからである。ただし、図3および図4に示した群遅延特性は、理想的な二次関数でないため、合成した群遅延特性は、図6に示すように、やや揺らいだ線L11〜L15となる。
【0046】
なお、エタロンE1,E2は、光サーキュレータ5などの部品によって相互干渉しないように結合される。また、この実施の形態1では、エタロンE1の群遅延特性を波長シフトして最終的な分散補償量を可変しているが、これに限らず、エタロンE1の群遅延特性を波長に対して固定し、エタロンE2の群遅延特性を波長シフトさせるようにしてもよい。さらに、エタロンE1,E2のうちのいずれか一方のみの群遅延特性を波長シフトさせるのではなく、エタロンE1,E2の双方を異なる方向にそれぞれ同量または異なる量、波長シフトさせるようにしてもよし、同じ方向に異なる量、波長シフトさせるようにしてもよい。
【0047】
また、エタロンE1,E2の個数は、2つに限らず、3つ以上の組合せによって所望の群遅延特性を得るようにしてもよい。ただし、互いに相反する群遅延特性をもつことが必要である。
【0048】
さらに、上述したエタロンE1の全反射膜13にはペルチェ素子6が結合されていたが、これに限らず、たとえばヒーターを用いるようにしてもよい。なお、エタロン板12は、線膨張の温度係数が大きいものを使用し、ヒーターに電流をを流して発熱量を温度制御部8によって制御し、エタロン板12の光学厚みを制御する。エタロン板12がBK7を使用する場合、BK7の線膨張係数による波長シフト量は約10pm/Kであるので、上述した−0.175nm〜+0.175nmの波長シフトは、35Kの温度範囲を変化させることによって実現できる。もちろん、ペルチェ素子6を用いた場合も同様である。
【0049】
なお、図1に示した光サーキュレータ5は、4ポート型の光サーキュレータを用いているが、これに限らず、3ポート型の光サーキュレータを用いてもよい。たとえば、図7は、3ポート型の光サーキュレータを用いて光可変分散補償器を実現している。図7において、4ポート型の光サーキュレータ5に代えて3ポート型の光サーキュレータ5a,5bを設け、光サーキュレータ5aの出力用のポートP13と光サーキュレータ5bの入力用のポートP21との間を光ファイバ9で接続している。光サーキュレータ5aの入力用のポートP11には光ファイバ1が接続され、入出力用のポートP12にはエタロンE1が接続される。また、光サーキュレータ5bの入出力用のポートP22にはエタロンE2が接続され、出力用のポートP23には光ファイバ4が接続される。このような構成によって、入力端子T1から入力された光信号は、光サーキュレータ5aを介してエタロンE1による群遅延が与えられ、その後光サーキュレータ5bを介してエタロンE2による群遅延が与えられ、出力端子T2から出力される光信号は、エタロンE1,E2の合成群遅延が付与され、分散補償されることになる。
【0050】
この実施の形態1では、オール・パス・フィルタとしての機能を有したエタロンE1,E2を用いて分散補償するようにしているので、減衰が少ない可変分散補償器を実現することができる。なお、各エタロンE1,E2の減衰量は、0.1dB程度であり、光サーキュレータ5による光入出力の3dB減衰に比較するとほとんど無視できる減衰量である。
【0051】
また、この実施の形態1では、それぞれ二次関数型の群遅延特性であって、互いに相反する群遅延特性をもったエタロンE1,E2を用いて可変分散補償を行っているので、使用波長帯域における群遅延特性の波長依存性をリニアにすることができ、群遅延の二次特性、すなわち三次分散などの発生を抑止した分散補償を行うことができる。
【0052】
なお、上述したエタロンE1,E2は、それぞれ相互に相反する二次関数型の群遅延特性を持たせるようにしたが、この場合、二次関数の二次項の定数は、絶対値が同じで符号が異なることが好ましい。エタロンE1,E2の各群遅延特性を合成した場合に、1次項以下の群遅延特性を呈するからである。この場合における一次関数が使用波長帯域における群遅延特性となる。また、各エタロンE1,E2の群遅延特性は、二次関数型に限らず、3次以上の高次の関数であってもよい。この場合、二次関数型と同様に、各エタロンE1,E2における2次項以上の定数が合成時に相殺されるようにする。
【0053】
また、上述したエタロンE1,E2に入射される光信号は、エタロン板12,15が形成する平面に垂直に入射されるものとしたが、数度程度の入射角であれば、オール・パス・フィルタとしての機能をほぼ発揮するので実用に値する。ただし、この場合、入射角に対応した光学厚みに設定する必要がある。
【0054】
(実施の形態2)
つぎに、この発明の実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、光サーキュレータ5を介して各エタロンE1,E2に光信号が入出射されるようにしていたが、この実施の形態2では、光サーキュレータ5あるいは光サーキュレータ5a,5bを用いずに群遅延補償できるようにしている。
【0055】
図8は、この発明の実施の形態2である可変分散補償器の構成を示す図である。図8において、この可変分散補償器は、実施の形態1に示したエタロンE1,E2がそれぞれ含まれるエタロンモジュールM1,M2を有し、入力端子T1とエタロンモジュールM1との間は、光ファイバ1で接続され、エタロンモジュールM1,M2間は、光ファイバ9で接続され、エタロンモジュールM2と出力端子T2との間は、光ファイバ4で接続される。
【0056】
エタロンモジュールM1,M2は、それぞれフェルール17a,17bと、レンズ18a,18bと、エタロンE1,E2を有する。レンズ18a,18bは、たとえば焦点距離が1.8〜4.0mm程度、好ましくは3.0mmの非球面レンズである。フェルール17a,17bは、光ファイバ1,9あるいは光ファイバ9,4とする2本の光ファイバが取り付けられた2芯フェルールである。このフェルール17a,17bは、合成樹脂、ガラスあるいはジルコニアなどの材質によって形成される。ここで、光ファイバ1,9あるいは光ファイバ9,4は、それぞれエタロンE1,E2への入射角が0度に近づくように、127μmのピッチで配置される。
【0057】
フェルール17a,17bは、図9に示すように円柱形の本体に長手方向に形成された2つのファイバ孔19a,19bを有する。フェルール17a,17bは、レンズ18a,18b側に配置される面において、光ファイバ1,9あるいは光ファイバ9,4からの光信号が入射され、出射されるようになっていればよく、他方の面(光ファイバ1,9あるいは光ファイバ9,4側)は、光ファイバ1,9あるいは光ファイバ9,4を挿入するためのガイド孔などが形成されていてもよい。
【0058】
なお、実施の形態1で示したように、エタロンE1にはペルチェ素子6が設けられ、このペルチェ素子6は、温度制御部8による制御のもとに電源7が制御され、ペルチェ素子6への通電方向および通電量が制御される。これによって、エタロンE1の群遅延特性が可変制御される。
【0059】
ここで、入力端子T1および光ファイバ1を介して光信号がエタロンモジュールM1に入射されると、光信号はフェルール17aの一方のファイバ孔19aを介してレンズ18aに入射され、レンズ18aは、この信号光を集光してエタロンE1に入射する。レンズ18aは、エタロンE1から反射した光信号を再びフェルール17aのファイバ孔19bに集光し、この光信号を光ファイバ9を介してエタロンモジュールM2側に出射する。
【0060】
エタロンモジュールM2側では、エタロンモジュールM1側と同様に、光ファイバ9を介して入射された光信号を、フェルール17bの一方のファイバ孔19aを介してレンズ18bに入射し、レンズ18bは、この信号光を集光してエタロンE2に入射する。レンズ18bは、エタロンE2から反射した光信号を再びフェルール17bのファイバ孔19bに集光し、この光信号を光ファイバ4を介して出力端子T2に出射する。
【0061】
この実施の形態2では、図10に示しように、出射用のファイバ孔19bがフェルール17aの中心に位置し、入射用のファイバ孔19aがファイバ孔19bからオフセット量w分、ずれているが、図11に示すように、フェルール17aの断面の中心から対称に同量のオフセットを持たせ、ファイバ孔19a,19b間がオフセット量w分、離隔させるようにしてもよい。あるいは、図12に示すように、各ファイバ孔19a,19bをそれぞれ断面の中心から非対称にオフセット量w1,w2分ずらし、結果的にファイバ孔19a,19b間がオフセット量wをもつようにしてもよい。なお、ファイバ孔19aに、光信号が入射する光ファイバが取り付けられ、ファイバ孔19bに、エタロンE1,E2からの反射光が入射する光ファイバが取り付けられるようにしたが、これに限らず、入出射する光ファイバを逆にしてもよい。さらに、各エタロンモジュールM1,M2毎に、入出射する光ファイバが取り付けられるファイバ孔19a,19bの選択は任意である。
【0062】
この実施の形態2によれば、光サーキュレータ5あるいは光サーキュレータ5a,5bを用いずに可変分散補償することができ、分散補償対象の光信号が減衰しないので、低損失の可変分散補償器を実現できる。
【0063】
(実施の形態3)
つぎに、この発明の実施の形態3について説明する。上述した実施の形態1では、光サーキュレータ5を介して各エタロンE1,E2に光信号が入出射されるようにしていたが、この実施の形態3では、光サーキュレータ5あるいは光サーキュレータ5a,5bを用いず、エタロンE1,E2と同じ2つのエタロンによって直接、群遅延補償できるようにしている。
【0064】
図13は、この発明の実施の形態3である可変分散補償器の構成を示す図である。図13において、この可変分散補償器は、実施の形態1におけるエタロンE1,E2、エタロンE1に結合したペルチェ素子6、このペルチェ素子6に電流を通電する電源7、およびペルチェ素子6に対する電流量と通電方向とを制御する温度制御部8を有する。ただし、エタロンE1,E2は、光サーキュレータ5に接続されるのではなく、エタロンE1とエタロンE2とが対向配置される。すなわち、エタロンE1の部分反射膜11とエタロンE2の部分反射膜14とが向き合うように配置される。また、エタロンE1,E2は、光入出力の関係上、ずらして配置される。
【0065】
図13において、光ファイバ21から入力された光信号は、光入力部22からエタロンE1に対して入射角θをもって入射される。この入射角θは、4°以内に収めるようにするとよい。実施の形態1でも述べたように、このエタロンE1をオール・パス・フィルタとして機能させるためには、光信号をエタロン板12に対して垂直に入射させる必要があるが、エタロンE1,E2を鏡のように配置すると、光の入出力を行うことができないため、エタロンE1への入射角θを0°から4°以内に若干ずらしている。この結果、エタロンE1は完全なオール・パス・フィルタとして機能しないが、オール・パス・フィルタとほぼ同様な機能をもつことになる。また、この場合、エタロンE1に対して光信号が斜めに入射されるため、実施の形態1におけるエタロン板12の光学厚みによる干渉と同じ効果を得るためには、入射角θに応じてエタロン板12の物理的厚みを大きくする必要がある。
【0066】
エタロンE2は、エタロンE1から出力された光信号が、エタロンE1と同様に入射角θが4°以内で入射される位置に配置される。そして、エタロンE2から反射される光信号が光出力部23に入射され、分散補償された光信号が光ファイバ24に出力される。エタロン板15の物理厚みは、この実施の形態2におけるエタロン板12と同様に、入射角に応じて大きくする必要がある。
【0067】
このような構成において、光信号は、エタロンE1に入射され、エタロンE1による群遅延特性による群遅延が与えられ、この群遅延が与えられた光信号は、さらにエタロンE2に入射され、エタロンE2による群遅延特性による群遅延が与えられ、このエタロンE1,E2による合成群遅延が与えられた光信号が光出力部23を介して光ファイバ24に出力される。
【0068】
この実施の形態3では、エタロンE1,E2に入出力される光信号が斜めに入出力されるため、光出力がやや減衰するものの、光サーキュレータ5あるいは光サーキュレータ5a,5bを用いていないため、全体的な光出力の減衰が少なくて済むとともに、簡易な構成で実現できる。
【0069】
(実施の形態4)
つぎに、この発明の実施の形態4について説明する。上述した実施の形態1〜3ではいずれもペルチェ素子6を用いてエタロンE1のエタロン板12の光学厚みを調整するようにしていたが、この実施の形態4では、ピエゾ素子を用いてエタロン板12の光学厚みを調整するようにしている。
【0070】
図14は、この発明の実施の形態4である可変分散補償器に用いられるエタロンの構成を示す図である。図14に示したエタロン30は、エタロン板12に代えて空気層であるエアギャップ34を用いて光信号の多重反射を行うようにしている。このエタロン30は、エアギャップ34を平行に挟む形態で、光信号入射側に部分反射膜33と設け、光信号反射側に全反射膜35を設けている。この部分反射膜33、エアギャップ34および全反射膜35によってエタロンE1と同様に、オール・パス・フィルタとしての機能を発揮することになる。このエタロン30と、電源7および温度制御部8とを除いた構成は、実施の形態1〜3と同じである。
【0071】
部分反射膜33は、基板32によって固定され、この基板32の光信号入射側には反射防止膜31がコーティングされる。基板32は、部分反射膜33を固定し、光信号を透過させる。反射防止膜31は、部分反射膜33や全反射膜35との多重反射による干渉を防止するためにコーティングされる。一方、全反射膜35は、基板36によって固定され、基板36の他面には、ピエゾ素子37が貼着される。
【0072】
ピエゾ素子37には、電圧付加部38が接続され、この電圧付加部38には電圧制御部39が接続される。電圧制御部39の制御のもとに、電圧付加部38はピエゾ素子37に電圧を印加し、ピエゾ素子37は、圧電効果によって印加された電圧に応じて、光信号の入出射方向、すなわち矢印A方向に変位する。この結果、基板36と全反射膜35とが矢印A方向に移動し、エアギャップ34の間隔が調整され、図3に示すような群遅延特性が設定される。
【0073】
この実施の形態3では、ペルチェ素子6に代えてピエゾ素子37を用いて多重反射の間隔、すなわち光学厚みを変化させるようにしているので、群遅延特性の設定時に、加熱に伴う他の光学素子への影響をなくすことができる。
【0074】
(実施の形態5)
つぎに、この発明の実施の形態5について説明する。上述した実施の形態1〜4では、いずれも電源を用い、ペルチェ素子6あるいはピエゾ素子37に通電し続けることによって光学厚みを設定するようにしていたが、この実施の形態5では光学厚みを機械的に設定するようにしている。
【0075】
図15は、この発明の実施の形態5である可変分散補償器に用いられるエタロンの構成を示す図である。図15に示したエタロン40は、実施の形態3に示したエタロンと同じである。ただし、ピエゾ素子37を取り除き、エアギャップ34間に平行平板41を挿入され、この平行平板41を回転駆動される回転駆動部48および回転駆動部48の制御を行う回転制御部49を有している。この平行平板41の両面には、部分反射膜33や全反射膜35との多重反射による干渉を防止するために、反射防止処理が施されている。エタロン40は、この平行平板41の光学厚みを考慮して、部分反射膜33と全反射膜35との間の物理的厚みが決定され、それぞれ固定配置される。ここで、平行平板41は、矢印B方向に回転可能であり、平行平板41の回転によって光信号の入出射方向に対する光路長が変化し、部分反射膜33と全反射膜35との間の光学厚みが変化する。これによって、所望の群遅延特性を設定することができる。
【0076】
この実施の形態5では、ペルチェ素子6やピエゾ素子37のように電流あるいは電圧を常時印加する必要がなく、一度、光学厚みを設定した後は、大きな経時変化を伴わずに、設定した光学厚みを安定して維持することができる。
【0077】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似できる第1光学部品と、前記所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似でき、かつ前記第1光学部品が有する群遅延特性と相反する群遅延特性を有する第2光学部品と、前記第1光学部品および前記第2光学部品に対して群遅延補償対象の光信号をそれぞれ入出力接続する第1および第2の入出力ポートと群遅延補償対象の光信号を入力する入力ポートと群遅延補償後の光信号を出力する出力ポートとを有したサーキュレータとを設け、波長シフト手段が、前記第1光学部品あるいは前記第2光学部品の少なくとも一方の群遅延特性を波長に対してシフトさせ、前記群遅延補償対象の光信号が、前記入力ポート、前記第1の入出力ポート、第1光学部品、前記第1の入出力ポート、前記第2の入出力ポート、前記第2光学部品、前記第2の入出力ポート、および前記出力ポートを介して形成された光路を経由し、前記波長シフト手段による波長シフトによって設定された前記第1光学部品および前記第2光学部品が有する各群遅延特性が合成されることによって前記光信号の群遅延分散を可変に補償するようにしているので、柔軟かつ細かな分散補償を可変に行うことができるとともに、2次分散の少ない所望の群遅延特性を簡易な構成によって実現することができるという効果を奏する。
【0078】
また、請求項2の発明によれば、第1分散補償モジュールが、所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似できる第1光学部品と、群遅延補償対象の光信号を導波する第1光ファイバおよび前記第1光学部品から反射した光信号を導波する第2光ファイバを取り付ける第1フェルールと、前記第1フェルールと前記第1光学部品との間に設けられ、前記第1光ファイバおよび前記第2光ファイバから入出射される光信号の光学的結合を行う第1集光レンズとを有し、第2分散補償モジュールが、前記所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似でき、かつ前記第1光学部品が有する群遅延特性と相反する群遅延特性を有する第2光学部品と、前記第1分散補償モジュールから出射された光信号を導波する前記第2光ファイバおよび前記第2光学部品から反射した光信号を導波する第3光ファイバを取り付ける第2フェルールと、前記第2フェルールと前記第2光学部品との間に設けられ、前記第2光ファイバおよび前記第3光ファイバから入出射される光信号の光学的結合を行う第2集光レンズと有し、波長シフト手段が、前記第1光学部品あるいは前記第2光学部品の少なくとも一方の群遅延特性を波長に対してシフトさせ、前記群遅延補償対象の光信号が、前記第1光ファイバ、前記第1分散補償モジュール、前記第2光ファイバ、前記第2分散補償モジュール、および前記第3光ファイバを介して形成された光路を経由し、前記波長シフト手段による波長シフトによって設定された前記第1光学部品および前記第2光学部品が有する各群遅延特性が合成されることによって前記光信号の群遅延分散を可変に補償するようにしているので、柔軟かつ細かな分散補償を可変に行うことができるとともに、光サーキュレータを用いないため、低損失の群遅延分散補償を行うことができ、しかも2次分散の少ない所望の群遅延特性を簡易な構成によって実現することができるという効果を奏する。
【0079】
また、請求項3の発明によれば、所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似できる第1光学部品と、前記所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似でき、かつ前記第1光学部品が有する群遅延特性と相反する群遅延特性を有し、前記第1光学部品から反射された光信号が当該第2光学部品に直接入射されるように前記第1光学部品に対して略対向配置された第2光学部品と、前記第1光学部品に対して略対向配置され、前記第1光学部品に群遅延補償対象の光信号を直接入射する光入力手段と、前記第2光学部品に対して略対向配置され、前記第2光学部品から出力される光信号を直接受光して出力する光出力手段とを設け、波長シフト手段が、前記第1光学部品あるいは前記第2光学部品の少なくとも一方の群遅延特性を波長に対してシフトさせ、前記群遅延補償対象の光信号が、前記光入力手段、前記第1光学部品、前記第2光学部品、および前記光出力手段を介して形成された光路を経由し、前記波長シフト手段による波長シフトによって設定された前記第1光学部品および前記第2光学部品が有する各群遅延特性が合成されることによって前記光信号の群遅延分散を可変に補償するようにしているので、柔軟かつ細かな分散補償を可変に行うことができるとともに、光サーキュレータを用いないため、低損失の群遅延補償を行うことができ、しかも2次分散の少ない所望の群遅延特性を一層簡易な構成によって実現することができるという効果を奏する。
【0080】
また、請求項4の発明によれば、前記第1光学部品および前記第2光学部品を、オールパスフィルタ機能を有するエタロンによって実現しているので、柔軟かつ細かな分散補償を可変に行うことができるとともに、挿入損失が小さく使用帯域の透過特性が平坦な分散補償を可変に行うことができるという効果を奏する。
【0081】
また、請求項5の発明によれば、前記エタロンの他方の面への入射角度は、4°以内に抑えられ、前記エタロンの他方の面から入射された光信号は、前記エタロンの一方の面における98%以上の反射率で反射し、前記エタロンの一方の面から出射され、これによって光信号に群遅延特性が付与されるようにしているので、オール・パス・フィルタとしての機能をほぼ十分に発揮し、損失が小さく透過特性が平坦な群遅延を付与することができるという効果を奏する。
【0082】
また、請求項6の発明によれば、前記エタロンの他方の面において前記エタロンの他方の面から反射された光信号を反射する反射率を変化させ、該エタロンの周期的な群遅延特性を設定し、所定周波数帯域における群遅延特性の2次関数型形状を任意に設定できるようにしているので、所望の群遅延特性を柔軟かつ細かに得ることができるという効果を奏する。
【0083】
また、請求項7の発明によれば、前記第1光学部品および前記第2光学部品の各群遅延特性の2次関数は、該2次関数の2次項の係数の絶対値をほぼ同じにし、かつ符号が異なるようにし、これによって2次関数が合成された群遅延特性が1次関数型になるようにしているので、群遅延の二次特性、すなわち三次分散がが小さい良好な群遅延分散補償を可変に行うことができるという効果を奏する。
【0084】
また、請求項8の発明によれば、前記波長シフト手段の制御手段が、ヒーターからの加熱によって前記エタロンの間隙を変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせるようにしているので、簡易な構成で精度の高い分散補償を可変して行うことができるという効果を奏する。
【0085】
また、請求項9の発明によれば、前記波長シフト手段は、前記エタロンに結合されたペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の通電量と通電方向を制御する制御手段と、波長シフト手段の制御手段が、ペルチェ素子から加熱あるいは冷却によって前記エタロンの間隙を変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせるようにしているので、簡易な構成で精度の高い分散補償を可変して行うことができるという効果を奏する。
【0086】
また、請求項10の発明によれば、波長シフト手段の制御手段が、圧電素子の物理的変化によって前記エタロンの間隙を変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせるようにしているので、熱の発生を抑えた簡易な構成で精度の高い分散補償を可変して行うことができるという効果を奏する。
【0087】
また、請求項11の発明によれば、波長シフト手段の制御手段が、前記平行平板の傾斜によって前記エタロンの間隙の光路差を変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせるようにしているので、設定された波長シフトの状態を電源を用いず、機械的設定のみによって維持し、経時変化の少ない可変分散補償器を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1である可変分散補償器の構成を示す図である。
【図2】図1に示したエタロンの動作を示す説明図である。
【図3】図1に示したエタロンの群遅延特性を示す図である。
【図4】図1に示した他のエタロンの群遅延特性を示す図である。
【図5】図3および図4に示した各エタロンの可変合成群遅延特性を示す図である。
【図6】図5に示した使用波長帯域における可変群遅延特性の拡大図である。
【図7】この発明の実施の形態1である可変分散補償器の変形例の構成を示す図である。
【図8】この発明の実施の形態2である可変分散補償器の構成を示す図である。
【図9】図8に示したフェルールの構成を示す斜視図である。
【図10】図8に示したフェルールの一対のファイバ孔の位置関係を示す断面図である。
【図11】図8に示したフェルールの一対のファイバ孔の位置関係の第1変形例を示す断面図である。
【図12】図8に示したフェルールの一対のファイバ孔の位置関係の第2変形例を示す断面図である。
【図13】この発明の実施の形態3である可変分散補償器の構成を示す図である。
【図14】この発明の実施の形態4である可変分散補償器に用いられるエタロンの構成を示す図である。
【図15】この発明の実施の形態5である可変分散補償器に用いられるエタロンの構成を示す図である。
【図16】従来の固定型の分散補償器に用いられるファイバの群遅延特性を示す図である。
【図17】従来のVIPA板を用いた可変分散補償器の構成を示す図である。
【符号の説明】
E1,E1,30,40 エタロン
M1,M2 エタロンモジュール
1,4,9,21,24 光ファイバ
2,3 光路
5,5a,5b 光サーキュレータ
6 ペルチェ素子
7 電源
8 温度制御部
11,14,33 部分反射膜
12,15 エタロン板
13,16,35 全反射膜
17a,17b フェルール
18a,18b レンズ
19a,19b ファイバ孔
22 光入力部
23 光出力部
31 反射防止膜
32,36 基板
34 エアギャップ
37 ピエゾ素子
38 電圧付加部
39 電圧制御部
41 平行平板
48 回転駆動部
49 回転制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a variable dispersion compensator capable of variably compensating for dispersion characteristics of group delay.
[0002]
[Prior art]
With the recent spread of the Internet, optical communication systems are required to have a large capacity and high speed, and the large capacity and high speed are realized by wavelength multiplexing using a wavelength division multiplexing communication system. On the other hand, the communication speed is currently achieved at 10 Gbps, but development is progressing toward the realization of 40 Gbps in the next generation optical communication system.
[0003]
When the communication speed is 40 Gbps, dispersion transmitted in the optical fiber cannot be ignored, and this dispersion causes inter-signal interference, leading to an increase in errors. Here, conventionally, a fiber-type fixed dispersion compensator has been used to compensate for the dispersion characteristics of the group delay.
[0004]
In this fiber type fixed dispersion compensator, the dispersion compensating fiber (DCF) 102 and the dispersion shifted fiber (DSF) 103 shown in FIG. 16 are inserted between the single mode fibers (SMF) 101, and the dispersion generated or generated in the
[0005]
On the other hand, in recent years, a tunable dispersion compensator using a multiple reflection (VIPA: Virtually Imaged Phased Array) plate has been proposed. This variable dispersion compensator uses the interference effect of the VIPA plate and attempts to perform dispersion compensation using a physical optical path difference depending on the wavelength.
[0006]
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration of a tunable dispersion compensator using a VIPA plate. In FIG. 17, the optical signal to be dispersion compensated enters the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described fiber type fixed dispersion compensator, it is necessary to prepare a plurality of dispersion compensators of different sizes and to reconnect each time in order to obtain an optimum dispersion amount, and to perform fine dispersion compensation. There was a problem that could not.
[0008]
On the other hand, a tunable dispersion compensator using a VIPA plate has many components, has a complicated structure, has a large insertion loss, and has different transmission characteristics for each wavelength within the use band. was there.
[0009]
In order to eliminate the above-mentioned problems caused by the prior art, the present invention can variably perform flexible and fine dispersion compensation, and performs dispersion compensation that has a small insertion loss and does not change the transmission characteristics of the used band. An object of the present invention is to provide a tunable dispersion compensator that can be variably performed.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve the object, a tunable dispersion compensator according to
[0011]
According to the first aspect of the invention, the first optical component capable of approximating the group delay characteristic with respect to the wavelength within the predetermined wavelength range by a quadratic function and the group delay characteristic with respect to the wavelength within the predetermined wavelength range can be approximated by the quadratic function. And a second optical component having a group delay characteristic opposite to the group delay characteristic of the first optical component, and an optical signal to be compensated for group delay with respect to the first optical component and the second optical component, respectively. Wavelength shift means provided with first and second input / output ports for output connection, an input port for inputting an optical signal to be subjected to group delay compensation, and an output port for outputting an optical signal after group delay compensation, Shifts the group delay characteristic of at least one of the first optical component or the second optical component with respect to the wavelength, and the optical signal to be compensated for the group delay includes the input port and the first input / output port. Via an optical path formed through the first optical component, the first input / output port, the second input / output port, the second optical component, the second input / output port, and the output port; The group delay dispersion of the optical signal is variably compensated by synthesizing the group delay characteristics of the first optical component and the second optical component set by the wavelength shift by the wavelength shift means. .
[0012]
The tunable dispersion compensator according to claim 2 includes a first optical component that can approximate a group delay characteristic with respect to a wavelength within a predetermined wavelength range by a quadratic function, and a first light that guides an optical signal to be compensated for group delay. A first ferrule to which a second optical fiber for guiding an optical signal reflected from the fiber and the first optical component is attached; and provided between the first ferrule and the first optical component; A first dispersion compensation module having a first condenser lens for optically coupling an optical signal incident / exited from the second optical fiber, and a group delay characteristic with respect to a wavelength within the predetermined wavelength range is a quadratic function; A second optical component that can be approximated and has a group delay characteristic opposite to that of the first optical component, and the second optical fiber that guides the optical signal emitted from the first dispersion compensation module. Yo A second ferrule for attaching a third optical fiber for guiding an optical signal reflected from the second optical component; and a second ferrule provided between the second ferrule and the second optical component; A second dispersion compensation module having a second condenser lens for optically coupling optical signals incident and output from the three optical fibers, and a group delay characteristic of at least one of the first optical component and the second optical component; Wavelength shift means for shifting the wavelength relative to the wavelength, and the optical signal subject to group delay compensation is the first optical fiber, the first dispersion compensation module, the second optical fiber, the second dispersion compensation module, And the first optical component and the second optical component set by wavelength shift by the wavelength shift means via an optical path formed through the third optical fiber Characterized by variably compensate for the group delay dispersion of the optical signal by the group delay characteristics are synthesized to have.
[0013]
According to the second aspect of the invention, the first dispersion compensation module guides the optical signal to be compensated for the group delay and the first optical component whose group delay characteristic with respect to the wavelength within the predetermined wavelength range can be approximated by a quadratic function. A first ferrule for attaching a first optical fiber and a second optical fiber for guiding an optical signal reflected from the first optical component; and a first ferrule between the first ferrule and the first optical component. An optical fiber and a first condensing lens that optically couples optical signals incident and output from the second optical fiber, and the second dispersion compensation module has a group delay characteristic with respect to a wavelength within the predetermined wavelength range. A second optical component that can be approximated by a quadratic function and has a group delay characteristic opposite to that of the first optical component; and the first optical component that guides the optical signal emitted from the first dispersion compensation module. 2 light A second ferrule for attaching a third optical fiber for guiding an optical signal reflected from the optical fiber and the second optical component, and provided between the second ferrule and the second optical component, A second condensing lens that optically couples an optical signal incident / exited from the third optical fiber, and the wavelength shift means has at least one group delay characteristic of the first optical component or the second optical component. Are shifted with respect to the wavelength, and the optical signal to be compensated for the group delay includes the first optical fiber, the first dispersion compensation module, the second optical fiber, the second dispersion compensation module, and the third optical fiber. The group delay characteristics of the first optical component and the second optical component set by the wavelength shift by the wavelength shift means via the optical path formed via And so as to variably compensate for the group delay dispersion of the optical signal by being.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, the variable dispersion compensator includes a first optical component that can approximate a group delay characteristic with respect to a wavelength within a predetermined wavelength range by a quadratic function, and a group delay characteristic with respect to a wavelength within the predetermined wavelength range. A group delay characteristic that can be approximated by a function and that is contrary to the group delay characteristic of the first optical component, so that the optical signal reflected from the first optical component is directly incident on the second optical component. A second optical component disposed substantially opposite to the first optical component, and a light disposed substantially opposite to the first optical component and directly incident on the first optical component with a group delay compensation target optical signal An input means, a light output means that is disposed substantially opposite to the second optical component, directly receives and outputs an optical signal output from the second optical component, and the first optical component or the second optical component. Group delay characteristics of at least one of the parts Wavelength shift means for shifting relative to the wavelength, and the optical signal to be compensated for group delay is formed via the light input means, the first optical component, the second optical component, and the light output means. The group delay dispersion of the optical signal is made variable by synthesizing the group delay characteristics of the first optical component and the second optical component set by the wavelength shift by the wavelength shift means via the optical path. It is characterized by compensating.
[0015]
According to the third aspect of the present invention, the first optical component that can approximate the group delay characteristic with respect to the wavelength within the predetermined wavelength range by a quadratic function and the group delay characteristic with respect to the wavelength within the predetermined wavelength range can be approximated by the quadratic function. And the first optical component has a group delay property that is opposite to the group delay property of the first optical component, and the optical signal reflected from the first optical component is directly incident on the second optical component. A second optical component disposed substantially opposite to the component, a light input means disposed substantially opposite to the first optical component, and directly entering a group delay compensation target optical signal into the first optical component; A light output means that is disposed substantially opposite to the second optical component and that directly receives and outputs an optical signal output from the second optical component, and the wavelength shift means includes the first optical component or the optical component. At least one group of second optical components The optical characteristics of the group delay compensation target optical path formed through the optical input means, the first optical component, the second optical component, and the optical output means. The group delay dispersion of the optical signal is variably compensated by synthesizing the group delay characteristics of the first optical component and the second optical component set by the wavelength shift by the wavelength shift means. I have to.
[0016]
A variable dispersion compensator according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in the above invention, the first optical component and the second optical component are etalons having an all-pass filter function.
[0017]
According to the invention of
[0018]
The variable dispersion compensator according to
[0019]
According to the invention of
[0020]
According to a sixth aspect of the present invention, in the tunable dispersion compensator according to the above invention, the reflectance of the optical signal reflected from the other surface of the etalon is changed on the other surface of the etalon, and the period of the etalon is changed. A characteristic group delay characteristic is set.
[0021]
According to the invention of
[0022]
According to a seventh aspect of the present invention, in the variable dispersion compensator according to the present invention, the group delay characteristics of the first optical component and the second optical component have substantially the same absolute value of the coefficient of the quadratic term of the quadratic function. Thus, the signs are different.
[0023]
According to the invention of
[0024]
The variable dispersion compensator according to
[0025]
According to the invention of
[0026]
According to a ninth aspect of the present invention, in the tunable dispersion compensator according to the above invention, the wavelength shift unit includes: a Peltier element coupled to the etalon; and a control unit that controls an energization amount and an energization direction of the Peltier element. The etalon gap is changed by heating or cooling from the Peltier device, and the group delay characteristic of the etalon is wavelength-shifted.
[0027]
According to a ninth aspect of the present invention, the wavelength shift means includes: a Peltier element coupled to the etalon; a control means for controlling an energization amount and an energization direction of the Peltier element; and a control means for the wavelength shift means. The gap of the etalon is changed by heating or cooling from the element, and the group delay characteristic of the etalon is shifted in wavelength.
[0028]
The variable dispersion compensator according to
[0029]
According to the invention of
[0030]
The variable dispersion compensator according to
[0031]
According to the invention of
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A variable dispersion compensator according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0033]
(Embodiment 1)
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a tunable dispersion compensator according to
[0034]
In FIG. 1, an optical signal input from the input terminal T1 is input to the port P1 of the
[0035]
Here, the etalons E1 and E2 have a structure in which
[0036]
As shown in FIG. 2, the optical signal is incident on the
[0037]
Here, the etalon E1 has a downwardly convex quadratic function type group delay characteristic, and the etalon E2 has an upwardly convex quadratic function type group delay characteristic. Then, the optical signals are given the respective group delay characteristics by the etalon E1 and the etalon E2, and finally output as an optical signal to which the combined group delay characteristics of the etalons E1 and E2 are given. In this case, the
[0038]
Here, a change in the combined group delay characteristic using the two etalons E1 and E2 described above will be described in detail. First, the wavelength band of the optical signal that produces the desired group delay characteristic is changed to the wavelength λ. 0 It is assumed that the wavelength band is ± a centering on. In addition, a tunable dispersion compensator having a group delay dispersion amount of −b to + b within the wavelength band to be used is realized. The wavelength shift of the group delay characteristic is performed only for the etalon E1, and is performed only in one direction with respect to the wavelength, and the wavelength variable amount is set to −s to + s. In this case, the group delay characteristic f required for the etalons E1 and E2 1 (x), f 2 Each of (x) is represented by the following equations (1) and (2), where λ is the wavelength of the incident signal light.
C 1 And c 2 Select a value whose dispersion characteristic is close to the group delay characteristic indicated by the equations (1) and (2).
[0039]
As described above, the energy reflectivity of the
The square of the absolute value of the transfer function is the energy reflectivity, the declination on the complex plane of the transfer function is the phase response, and the reverse of the sign of the frequency derivative of the phase response is the group delay characteristic. It is. Also, the optical thickness d 1 , D 2 Is the wavelength λ 0 Thus, the group delay characteristic has an extreme value.
[0040]
Here, the relationship between the frequency period interval FSR and the optical thickness d is expressed by the following equation (4).
d = c / (2 × FSR) (4)
The wavelength λ 0 In order for the group delay characteristic to have an extreme value, when the optical thickness d is etalon E1, λ 0 / 4 is an even multiple of λ for etalon E2. 0 Since it is necessary to be an odd multiple of / 4, the optical thickness d is set to a value in the vicinity of the calculated value of Expression (4).
[0041]
In the first embodiment, the wavelength λ 0 Is 1550 nm, and this wavelength λ 0 ± 0.19 nm was used as the wavelength band. Further, when the wavelength shift of the etalon E1 is set to −0.175 to +0.175 nm, it has a group delay dispersion amount of −30 to +30 ps / nm within the used wavelength band, and the frequency period interval FSR is 100 GHz. The tunable dispersion compensator is realized. The calculation results are expressed as plots shown in FIGS.
[0042]
Further, the energy reflectivities of the
[0043]
3 and 4 show the optical thickness d of the
[0044]
FIG. 5 is a diagram showing the group delay characteristics when the group delay characteristics shown in FIG. 3 are wavelength-shifted and the group delay characteristics shown in FIG. 4 are combined. That is, each group delay characteristic for each wavelength shift is shown when the wavelength shift is performed and the optical signal passes through the etalon E1 and the etalon E2. In FIG. 5, when the etalon E2 is fixed with respect to the wavelength, the group delay characteristic of the etalon E1 is shifted in the wavelength direction by −0.175 nm, −0.070 nm, 0.000 nm, +0.070 nm, and +0.175 nm. The combined group delay characteristics of each etalon E1, E2 in FIG.
[0045]
FIG. 6 is an enlarged view of a combined group delay characteristic for each shift in the used wavelength band shown in FIG. In FIG. 6, when the wavelength is shifted by −0.175 nm, −0.070 nm, 0.000 nm, +0.070 nm, and +0.175 nm, lines L11, L12, L13, L14, and L15 are shown, respectively, and +30 ps / nm, respectively. , +12 ps / nm, 0 ps / nm, −12 ps / nm, and −30 ps / nm. These lines L11 to L15 show a substantially linear group delay change with respect to the wavelength. This is because the group delay characteristics in the used wavelength band of the etalons E1 and E2 are expressed as quadratic functions that are opposite to each other. That is, the etalon E1 is shown as a downward convex quadratic function, and the etalon E2 is shown as an upward convex quadratic function, and becomes a linear function when the respective quadratic functions are combined. However, since the group delay characteristics shown in FIGS. 3 and 4 are not ideal quadratic functions, the synthesized group delay characteristics are slightly fluctuating lines L11 to L15 as shown in FIG.
[0046]
The etalons E1 and E2 are coupled by components such as the
[0047]
The number of etalons E1 and E2 is not limited to two, and a desired group delay characteristic may be obtained by a combination of three or more. However, it is necessary to have group delay characteristics that are opposite to each other.
[0048]
Further, the
[0049]
The
[0050]
In the first embodiment, since dispersion compensation is performed using the etalons E1 and E2 having a function as an all-pass filter, a variable dispersion compensator with little attenuation can be realized. The attenuation amount of each etalon E1 and E2 is about 0.1 dB, which is almost negligible compared to the 3 dB attenuation of light input / output by the
[0051]
In the first embodiment, the variable dispersion compensation is performed using the etalons E1 and E2 each having a group delay characteristic of a quadratic function type and having mutually opposite group delay characteristics. The wavelength dependency of the group delay characteristic in can be made linear, and dispersion compensation can be performed while suppressing the occurrence of secondary characteristics of the group delay, that is, third-order dispersion.
[0052]
Note that the etalons E1 and E2 described above have a quadratic function type group delay characteristic that is mutually opposite, but in this case, the constant of the quadratic term of the quadratic function has the same absolute value and the sign Are preferably different. This is because, when the group delay characteristics of the etalons E1 and E2 are combined, the group delay characteristics of the first order term or less are exhibited. The linear function in this case is the group delay characteristic in the used wavelength band. Further, the group delay characteristics of the etalons E1 and E2 are not limited to the quadratic function type, but may be a higher order function of the third order or higher. In this case, as in the quadratic function type, constants of quadratic terms or more in each etalon E1, E2 are canceled at the time of synthesis.
[0053]
In addition, the optical signal incident on the etalons E1 and E2 is incident perpendicularly to the plane formed by the
[0054]
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the optical signals are inputted to and outputted from the etalons E1 and E2 via the
[0055]
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a tunable dispersion compensator according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 8, this tunable dispersion compensator has etalon modules M1 and M2 each including the etalons E1 and E2 shown in the first embodiment, and an
[0056]
The etalon modules M1 and M2 include
[0057]
The
[0058]
As shown in the first embodiment, the etalon E1 is provided with the
[0059]
Here, when an optical signal is incident on the etalon module M1 via the input terminal T1 and the
[0060]
On the etalon module M2 side, similarly to the etalon module M1 side, an optical signal incident through the
[0061]
In the second embodiment, as shown in FIG. 10, the
[0062]
According to the second embodiment, the variable dispersion compensation can be performed without using the
[0063]
(Embodiment 3)
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment described above, the optical signals are inputted to and outputted from the etalons E1 and E2 via the
[0064]
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a tunable dispersion compensator according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 13, this tunable dispersion compensator includes the etalons E1 and E2, the
[0065]
In FIG. 13, the optical signal input from the optical fiber 21 is incident on the etalon E1 from the
[0066]
The etalon E2 is disposed at a position where the optical signal output from the etalon E1 is incident within an incident angle θ of 4 ° as in the etalon E1. Then, the optical signal reflected from the etalon E <b> 2 enters the
[0067]
In such a configuration, the optical signal is incident on the etalon E1, is given a group delay due to the group delay characteristic by the etalon E1, and the optical signal to which this group delay is given is further incident on the etalon E2, and is caused by the etalon E2. A group delay due to the group delay characteristic is given, and an optical signal given a combined group delay by the etalons E1 and E2 is output to the
[0068]
In the third embodiment, since the optical signals input to and output from the etalons E1 and E2 are input and output obliquely, the optical output is slightly attenuated, but the
[0069]
(Embodiment 4)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In any of the first to third embodiments described above, the optical thickness of the
[0070]
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an etalon used in the variable dispersion compensator according to the fourth embodiment of the present invention. The
[0071]
The
[0072]
A
[0073]
In this third embodiment, the piezo element 37 is used in place of the
[0074]
(Embodiment 5)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. In the first to fourth embodiments described above, the optical thickness is set by using the power source and continuously energizing the
[0075]
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of an etalon used in the variable dispersion compensator according to the fifth embodiment of the present invention. The etalon 40 shown in FIG. 15 is the same as the etalon shown in the third embodiment. However, the piezoelectric element 37 is removed, a
[0076]
In the fifth embodiment, unlike the
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the first optical component whose group delay characteristic with respect to the wavelength within the predetermined wavelength range can be approximated by a quadratic function, and the group delay characteristic with respect to the wavelength within the predetermined wavelength range. A second optical component that can be approximated by a quadratic function and has a group delay characteristic that is opposite to the group delay characteristic of the first optical component; and a group delay compensation target for the first optical component and the second optical component A circulator having first and second input / output ports for input / output connection of the respective optical signals, an input port for inputting an optical signal subject to group delay compensation, and an output port for outputting the optical signal after group delay compensation; And a wavelength shift means shifts at least one group delay characteristic of the first optical component or the second optical component with respect to the wavelength, and the optical signal to be compensated for the group delay is transmitted to the input port Formed via a first input / output port, a first optical component, the first input / output port, the second input / output port, the second optical component, the second input / output port, and the output port The group delay dispersion of the optical signal is made variable by combining the group delay characteristics of the first optical component and the second optical component set by the wavelength shift by the wavelength shift means via the optical path. Therefore, flexible and fine dispersion compensation can be variably performed, and a desired group delay characteristic with little secondary dispersion can be realized with a simple configuration.
[0078]
According to the invention of claim 2, the first dispersion compensation module introduces the first optical component whose group delay characteristic with respect to the wavelength within the predetermined wavelength range can be approximated by a quadratic function and the optical signal to be subjected to group delay compensation. A first ferrule for attaching a first optical fiber to be waved and a second optical fiber for guiding an optical signal reflected from the first optical component; and provided between the first ferrule and the first optical component, A first condensing lens for optically coupling optical signals incident and output from the first optical fiber and the second optical fiber, wherein the second dispersion compensation module has a group delay with respect to a wavelength within the predetermined wavelength range. A second optical component whose characteristics can be approximated by a quadratic function and having a group delay characteristic opposite to that of the first optical component, and an optical signal emitted from the first dispersion compensation module are guided. Said A second ferrule for mounting an optical fiber and a third optical fiber for guiding an optical signal reflected from the second optical component; and the second optical fiber provided between the second ferrule and the second optical component. And a second condensing lens that optically couples an optical signal incident / exited from the third optical fiber, and the wavelength shift means has a group delay of at least one of the first optical component or the second optical component A characteristic is shifted with respect to the wavelength, and the optical signal to be compensated for the group delay includes the first optical fiber, the first dispersion compensation module, the second optical fiber, the second dispersion compensation module, and the third light. Each group delay characteristic of the first optical component and the second optical component set by the wavelength shift by the wavelength shift means via an optical path formed through the fiber. Since the group delay dispersion of the optical signal is variably compensated by combining the optical signals, flexible and fine dispersion compensation can be variably performed, and the optical circulator is not used, so that the low loss group Delay dispersion compensation can be performed, and desired group delay characteristics with little second order dispersion can be realized with a simple configuration.
[0079]
According to the invention of claim 3, the first optical component capable of approximating the group delay characteristic with respect to the wavelength within the predetermined wavelength range by a quadratic function, and the group delay characteristic with respect to the wavelength within the predetermined wavelength range are expressed by the quadratic function. The first optical component has a group delay characteristic that can be approximated and contradicts the group delay characteristic of the first optical component, and the optical signal reflected from the first optical component is directly incident on the second optical component. A second optical component disposed substantially opposite to one optical component; and an optical input means disposed substantially opposite to the first optical component and directly entering an optical signal subject to group delay compensation into the first optical component. And a light output means that is disposed substantially opposite to the second optical component and directly receives and outputs an optical signal output from the second optical component, and a wavelength shift means is provided for the first optical component. Alternatively, at least one of the second optical components The group delay characteristic is shifted with respect to the wavelength, and the optical signal to be compensated for group delay is formed via the light input means, the first optical component, the second optical component, and the light output means. The group delay dispersion of the optical signal is variably compensated by synthesizing the group delay characteristics of the first optical component and the second optical component set by the wavelength shift by the wavelength shift means via the optical path. Therefore, flexible and fine dispersion compensation can be variably performed, and since an optical circulator is not used, low-loss group delay compensation can be performed, and a desired group with little second order dispersion can be obtained. There is an effect that the delay characteristic can be realized by a simpler configuration.
[0080]
According to the invention of
[0081]
According to the invention of
[0082]
According to the invention of
[0083]
According to the invention of
[0084]
According to the invention of
[0085]
According to a ninth aspect of the present invention, the wavelength shift means includes: a Peltier element coupled to the etalon; a control means for controlling an energization amount and an energization direction of the Peltier element; and a control means for the wavelength shift means. Since the etalon gap is changed by heating or cooling from the Peltier element and the group delay characteristic of the etalon is shifted in wavelength, highly accurate dispersion compensation can be varied with a simple configuration. There is an effect.
[0086]
According to the invention of
[0087]
According to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a tunable dispersion compensator according to a first embodiment of the present invention.
2 is an explanatory diagram showing an operation of the etalon shown in FIG. 1. FIG.
3 is a diagram showing group delay characteristics of the etalon shown in FIG. 1. FIG.
4 is a diagram showing group delay characteristics of another etalon shown in FIG. 1. FIG.
5 is a diagram showing variable synthesis group delay characteristics of each etalon shown in FIGS. 3 and 4. FIG.
6 is an enlarged view of a variable group delay characteristic in the used wavelength band shown in FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a modification of the tunable dispersion compensator that is
FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a tunable dispersion compensator that is Embodiment 2 of the present invention;
9 is a perspective view showing a configuration of the ferrule shown in FIG. 8. FIG.
10 is a cross-sectional view showing the positional relationship between a pair of fiber holes of the ferrule shown in FIG.
11 is a cross-sectional view showing a first modification of the positional relationship between a pair of fiber holes of the ferrule shown in FIG. 8. FIG.
12 is a cross-sectional view showing a second modification of the positional relationship between a pair of fiber holes of the ferrule shown in FIG. 8. FIG.
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a tunable dispersion compensator according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an etalon used in a tunable dispersion compensator that is
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of an etalon used in a tunable dispersion compensator that is
FIG. 16 is a diagram showing a group delay characteristic of a fiber used in a conventional fixed dispersion compensator.
FIG. 17 is a diagram showing a configuration of a tunable dispersion compensator using a conventional VIPA plate.
[Explanation of symbols]
E1, E1, 30, 40 Etalon
M1, M2 etalon module
1, 4, 9, 21, 24 Optical fiber
A few light paths
5,5a, 5b Optical circulator
6 Peltier elements
7 Power supply
8 Temperature controller
11, 14, 33 Partial reflection film
12,15 Etalon plate
13, 16, 35 Total reflection film
17a, 17b Ferrule
18a, 18b lens
19a, 19b Fiber hole
22 Light input section
23 Light output section
31 Antireflection film
32, 36 substrates
34 Air gap
37 Piezo elements
38 Voltage adding section
39 Voltage controller
41 Parallel plate
48 Rotation drive
49 Rotation controller
Claims (11)
前記所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似でき、かつ前記第1光学部品が有する群遅延特性とは2次関数の2次項の係数の符号が異なる群遅延特性を有する第2光学部品と、
前記第1光学部品および前記第2光学部品に対して群遅延補償対象の光信号をそれぞれ入出力接続する第1および第2の入出力ポートと群遅延補償対象の光信号を入力する入力ポートと群遅延補償後の光信号を出力する出力ポートとを有したサーキュレータと、
前記第1光学部品あるいは前記第2光学部品の少なくとも一方の群遅延特性を波長に対してシフトさせる波長シフト手段と、
を備え、前記群遅延補償対象の光信号が、前記入力ポート、前記第1の入出力ポート、第1光学部品、前記第1の入出力ポート、前記第2の入出力ポート、前記第2光学部品、前記第2の入出力ポート、および前記出力ポートを介して形成された光路を経由し、前記波長シフト手段による波長シフトによって設定された前記第1光学部品および前記第2光学部品が有する各群遅延特性が合成されることによって前記光信号の群遅延分散を可変に補償することを特徴とする可変分散補償器。A first optical component capable of approximating a group delay characteristic with respect to a wavelength within a predetermined wavelength range by a quadratic function;
A group delay characteristic with respect to a wavelength within the predetermined wavelength range can be approximated by a quadratic function, and the first optical component has a group delay characteristic having a sign of a coefficient of a quadratic term of the quadratic function different from the group delay characteristic of the first optical component. Two optical components,
First and second input / output ports for input / output connection of optical signals subject to group delay compensation to the first optical component and the second optical component, and input ports for inputting optical signals subject to group delay compensation, respectively A circulator having an output port for outputting an optical signal after group delay compensation;
Wavelength shifting means for shifting the group delay characteristic of at least one of the first optical component or the second optical component with respect to the wavelength;
And the optical signal to be compensated for group delay includes the input port, the first input / output port, the first optical component, the first input / output port, the second input / output port, and the second optical Each of the first optical component and the second optical component set by the wavelength shift by the wavelength shift means via the optical path formed through the component, the second input / output port, and the output port A variable dispersion compensator characterized in that group delay dispersion of the optical signal is variably compensated by combining group delay characteristics.
群遅延補償対象の光信号を導波する第1光ファイバおよび前記第1光学部品から反射した光信号を導波する第2光ファイバを取り付ける第1フェルールと、
前記第1フェルールと前記第1光学部品との間に設けられ、前記第1光ファイバおよび前記第2光ファイバから入出射される光信号の光学的結合を行う第1集光レンズと、
を有した第1分散補償モジュールと、
前記所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似でき、かつ前記第1光学部品が有する群遅延特性とは2次関数の2次項の係数の符号が異なる群遅延特性を有する第2光学部品と、
前記第1分散補償モジュールから出射された光信号を導波する前記第2光ファイバおよび前記第2光学部品から反射した光信号を導波する第3光ファイバを取り付ける第2フェルールと、
前記第2フェルールと前記第2光学部品との間に設けられ、前記第2光ファイバおよび前記第3光ファイバから入出射される光信号の光学的結合を行う第2集光レンズと、
を有した第2分散補償モジュールと、
前記第1光学部品あるいは前記第2光学部品の少なくとも一方の群遅延特性を波長に対してシフトさせる波長シフト手段と、
を備え、前記群遅延補償対象の光信号が、前記第1光ファイバ、前記第1分散補償モジュール、前記第2光ファイバ、前記第2分散補償モジュール、および前記第3光ファイバを介して形成された光路を経由し、前記波長シフト手段による波長シフトによって設定された前記第1光学部品および前記第2光学部品が有する各群遅延特性が合成されることによって前記光信号の群遅延分散を可変に補償することを特徴とする可変分散補償器。A first optical component capable of approximating a group delay characteristic with respect to a wavelength within a predetermined wavelength range by a quadratic function;
A first ferrule for mounting a first optical fiber for guiding an optical signal to be compensated for group delay and a second optical fiber for guiding an optical signal reflected from the first optical component;
A first condenser lens that is provided between the first ferrule and the first optical component and optically couples an optical signal that enters and exits the first optical fiber and the second optical fiber;
A first dispersion compensation module having
A group delay characteristic with respect to a wavelength within the predetermined wavelength range can be approximated by a quadratic function, and the first optical component has a group delay characteristic having a sign of a coefficient of a quadratic term of the quadratic function different from the group delay characteristic of the first optical component. Two optical components,
A second ferrule for attaching the second optical fiber that guides the optical signal emitted from the first dispersion compensation module and the third optical fiber that guides the optical signal reflected from the second optical component;
A second condenser lens that is provided between the second ferrule and the second optical component and optically couples optical signals incident and output from the second optical fiber and the third optical fiber;
A second dispersion compensation module having
Wavelength shifting means for shifting the group delay characteristic of at least one of the first optical component or the second optical component with respect to the wavelength;
The optical signal to be compensated for group delay is formed through the first optical fiber, the first dispersion compensation module, the second optical fiber, the second dispersion compensation module, and the third optical fiber. The group delay dispersion of the optical signal is made variable by synthesizing the group delay characteristics of the first optical component and the second optical component set by the wavelength shift by the wavelength shift means via the optical path. A variable dispersion compensator characterized by compensating.
前記所定波長範囲内の波長に対する群遅延特性が2次関数で近似でき、かつ前記第1光学部品が有する群遅延特性とは2次関数の2次項の係数の符号が異なる群遅延特性を有し、前記第1光学部品から反射された光信号が当該第2光学部品に直接入射されるように前記第1光学部品に対して略対向配置された第2光学部品と、
前記第1光学部品に対して略対向配置され、前記第1光学部品に群遅延補償対象の光信号を直接入射する光入力手段と、
前記第2光学部品に対して略対向配置され、前記第2光学部品から出力される光信号を直接受光して出力する光出力手段と、
前記第1光学部品あるいは前記第2光学部品の少なくとも一方の群遅延特性を波長に対してシフトさせる波長シフト手段と、
を備え、前記群遅延補償対象の光信号が、前記光入力手段、前記第1光学部品、前記第2光学部品、および前記光出力手段を介して形成された光路を経由し、前記波長シフト手段による波長シフトによって設定された前記第1光学部品および前記第2光学部品が有する各群遅延特性が合成されることによって前記光信号の群遅延分散を可変に補償することを特徴とする可変分散補償器。A first optical component capable of approximating a group delay characteristic with respect to a wavelength within a predetermined wavelength range by a quadratic function;
The group delay characteristic for a wavelength within the predetermined wavelength range can be approximated by a quadratic function, and the first optical component has a group delay characteristic in which the sign of the coefficient of the quadratic term of the quadratic function is different. A second optical component disposed substantially opposite to the first optical component so that an optical signal reflected from the first optical component is directly incident on the second optical component;
A light input means that is disposed substantially opposite to the first optical component and directly enters an optical signal subject to group delay compensation into the first optical component;
A light output means that is disposed substantially opposite to the second optical component and directly receives and outputs an optical signal output from the second optical component;
Wavelength shifting means for shifting the group delay characteristic of at least one of the first optical component or the second optical component with respect to the wavelength;
And the wavelength shift means passes through an optical path formed through the optical input means, the first optical component, the second optical component, and the optical output means. Variable dispersion compensation, wherein the group delay dispersion of the optical signal is variably compensated by combining the group delay characteristics of the first optical component and the second optical component set by the wavelength shift by vessel.
オールパスフィルタ機能を有するエタロンであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の可変分散補償器。The first optical component and the second optical component are:
The tunable dispersion compensator according to any one of claims 1 to 4 , wherein the tunable dispersion compensator is an etalon having an all-pass filter function.
前記エタロンの他方の面は、前記光信号が入出射される面であり、
前記エタロンの他方の面への入射角度は、4°以内であることを特徴とする請求項5に記載の可変分散補償器。One surface of the etalon reflects the optical signal with a reflectance of 98% or more,
The other surface of the etalon is a surface on which the optical signal enters and exits,
6. The variable dispersion compensator according to claim 5 , wherein an incident angle of the etalon on the other surface is within 4 [deg.].
前記エタロンに結合されたヒーターと、
前記ヒーターへの通電量を制御する制御手段と、
を備え、前記ヒーターからの加熱によって前記エタロンの光学厚みを変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせることを特徴とする請求項5〜7のいずれか一つに記載の可変分散補償器。The wavelength shift means includes
A heater coupled to the etalon;
Control means for controlling the energization amount to the heater;
A variable dispersion compensator according to any one of claims 5 to 7, wherein the optical thickness of the etalon is changed by heating from the heater to shift the wavelength of the group delay characteristic of the etalon. .
前記エタロンに結合されたペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子の通電量と通電方向を制御する制御手段と、
を備え、前記ペルチェ素子から加熱あるいは冷却によって前記エタロンの光学厚みを変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせることを特徴とする請求項5〜7のいずれか一つに記載の可変分散補償器。The wavelength shift means includes
A Peltier element coupled to the etalon;
Control means for controlling the energization amount and energization direction of the Peltier element;
The optical dispersion of the etalon is changed by heating or cooling from the Peltier element, and the group delay characteristic of the etalon is wavelength-shifted, The variable dispersion according to any one of claims 5 to 7 Compensator.
前記エタロンに結合された圧電素子と、
前記圧電素子に印加される電圧を制御する制御手段と、
を備え、前記圧電素子の物理的変化によって前記エタロンの光学厚みを変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせることを特徴とする請求項5〜7のいずれか一つに記載の可変分散補償器。The wavelength shift means includes
A piezoelectric element coupled to the etalon;
Control means for controlling the voltage applied to the piezoelectric element;
8. The variable dispersion according to claim 5 , wherein the optical thickness of the etalon is changed by a physical change of the piezoelectric element, and the group delay characteristic of the etalon is shifted in wavelength. Compensator.
前記エタロンの間隙に挿入された平行平板と、
前記平行平板の傾斜量を制御する制御手段と、
を備え、前記平行平板の傾斜によって前記エタロンの間隙の光路差を変化させ、該エタロンの群遅延特性を波長シフトさせることを特徴とする請求項5〜7のいずれか一つに記載の可変分散補償器。The wavelength shift means includes
A parallel plate inserted in the gap of the etalon;
Control means for controlling the amount of inclination of the parallel plate;
The variable dispersion according to any one of claims 5 to 7, wherein an optical path difference of the gap of the etalon is changed by the inclination of the parallel plate, and a group delay characteristic of the etalon is shifted in wavelength. Compensator.
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