JP3966057B2

JP3966057B2 - VIPA chromatic dispersion compensator

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Publication number: JP3966057B2
Application number: JP2002114776A
Authority: JP
Inventors: 裕司阪田; 英夫岡田; 伸一若菜
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2007-08-29
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: JP2003309521A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＶＩＰＡ（Virtually Imaged Phased Array の頭文字による略語で、複数の波長の合成である光信号を波長毎に分岐するものを指す。以降、上記略語を使用する。）波長分散補償器に係り、特に、温度変動によるＶＩＰＡ波長分散補償器を構成する非球面ミラーの膨張／収縮を含む移動があっても、又、温度変動によるＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリからの出射光の角度の変動があっても、正確に波長分散補償を行なうことが可能なＶＩＰＡ波長分散補償器に関する。
【０００２】
光ファイバを伝送媒体とした光伝送システムは、耐電気雑音特性が優れていること、高速なデジタル信号によって連続光信号を変調する電気−光変換素子と変調を受けた光信号から高速デジタル信号を復調する光−電気変換素子に恵まれていること、伝送速度が高速化されても光ファイバ伝送路が低伝送損失であることによる長距離伝送又は長スパン伝送に適していること、及び、既敷設の光ファイバ伝送路を使用して波長多重方式を採用することにより容易に伝送容量を増加させ得ることなど多くの理由によって、１９５０年代前半の実用化以来世界中で基幹デジタル伝送システムとして適用されており、技術的にも更に発展を続けている。
【０００３】
さて、電気信号を伝送する場合には、伝送される電気信号に歪みを与える主たる原因として伝送システムの損失の周波数特性（損失歪み）と群遅延時間の周波数特性（群遅延歪み又は位相歪み）が存在しており、損失歪みと群遅延歪みの双方を補償する必要があった。
一方、光信号を伝送する場合にも、電気信号を伝送する場合に比較して比較的低速では影響が少ないという利点はあるものの、高速化が進むほど損失歪みと群遅延歪みの影響を無視できなくなることは電気信号を伝送する場合と同様である。
【０００４】
特に、高速光伝送を行なう光伝送システムにおいては群遅延歪みと等価な現象である波長分散による波形劣化の影響が顕著になり、波長多重伝送方式のように広い波長帯を使う光伝送システムにおいては波長分散による波形劣化が更に顕著になる。
従って、種々の原理による波長分散補償器によって波長分散を補償するようになっているが、光ファイバ伝送路長の温度特性や伝送路切り替えによる伝送経路の変化に順応できる波長分散補償器を適用することが望ましい。
【０００５】
又、その波長分散補償器が設置される光伝送装置内部の温度範囲は、０℃から７０℃という広範囲に及ぶので、温度変動による波長分散補償量の誤差が少ない波長分散補償器を適用することが必要になってくる。
【０００６】
【従来の技術】
図５は、波長分散の補償を示す図である。
図５において、１０１は電気信号で変調された光信号を送信する送信機、１０２は光伝送路を形成する光ファイバ、１０３は光ファイバ１０２中で生じた波長分散を補償する波長分散補償器（図では、「ＶＩＰＡ」と略記している。）、１０４は波長分散を補償された光信号を復調して電気信号を再生する受信機である。
【０００７】
最も基本的には送信機１０１、光ファイバ伝送路１０２及び受信機１０４によって光伝送システムが構成されるが、光ファイバ伝送路の波長分散特性を無視しえないような光ファイバ伝送路を使用する場合や高速光伝送を行なう場合には、図５の如く波長分散補償器１０３を挿入する。
図５の構成による波長分散補償は下記のように行なわれる。即ち、送信機１０１から送信される１ビットの送信波形は図５▲１▼の如きもので、光ファイバ伝送路の波長分散の影響を受けていないものである。
【０００８】
一般に、光ファイバ伝送路１０２を通過した受信波形は、光ファイバ伝送路１０２の波長分散の影響を受けて、図５▲２▼の如く半値幅が広がって、光ファイバ伝送路に損失がなくてもピーク値が小さくなる。
図５の構成では、光ファイバ伝送路１０２とは逆の波長分散特性を有する波長分散補償器１０３を挿入しているので、波長分散補償器１０３を通過して受信機１０４に入力される補償された波形▲３▼は、送信波形▲１▼と同じ波形になる。即ち、半値幅とピーク値が送信波形▲１▼と同じになる。
【０００９】
この波長分散を補償された波形を受けて受信機１０４において光信号を電気信号に変換して、変換して得られた電気信号を識別して元のデジタル信号を再生するので、送信機１０１において連続光信号を強度変調したデジタル信号を正確に再生することができる。
尚、図５では、波長分散補償器１０３を光ファイバ伝送路１０２と受信機１０４の接続点に挿入する例を示しているが、波長分散補償器１０３を送信機１０１と光ファイバ伝送路１０２の接続点に挿入してもよい。前者を波長分散の等化といい、後者を波長分散の予等化という。
【００１０】
さて、通常用いられる波長分散補償器を構成する技術としては、２つの代表的な技術がある。
その第一は、光ファイバ伝送路の波長分散特性と逆の波長分散特性を有する分散補償ファイバを光ファイバ伝送路の入力又は出力にタンデムに挿入するものである。
【００１１】
しかし、光ファイバ伝送路の波長分散特性と逆の波長分散特性を有する分散補償ファイバを光ファイバ伝送路にタンデムに挿入する方式では、光ファイバ伝送路の波長分散特性が温度によって変化する場合や、障害などによって伝送路切り替えが行なわれて光ファイバ伝送路の経路が変わった場合における波長分散特性の変化に柔軟に追随できないという不利な点がある。
【００１２】
そこで開発されたのが、ＶＩＰＡと非球面ミラーとを組み合わせて、分岐された異なる波長毎に異なる長さの経路を経由させて光ファイバ伝送路の波長分散の逆特性を実現するＶＩＰＡ波長分散補償器である。
図６は、ＶＩＰＡ波長分散補償器である。
図６において、１はＶＩＰＡアセンブリ、２は非球面ミラー、３は非球面ミラー２を搭載して移動させる移動ステージである。
【００１３】
尚、非球面ミラー２は移動ステージ３上に搭載され、非球面ミラーの中心位置で移動ステージに固定されており、ＶＩＰＡアセンブリ１は移動ステージ３を内部に実装する金属ケース（図示を省略）に固定されている。
ここで、ＶＩＰＡアセンブリ１は、下記のように構成されている。
即ち、受信光をＶＩＰＡアセンブリ１内に出射し、ＶＩＰＡアセンブリ１内で異なる波長毎に異なる経路を通ってきた光を受ける光ファイバ１−１、光ファイバ１−１から出射される光を平行光に変換して出射し、逆方向から入射される光を光ファイバ１−１の端面に集束するコリメート・レンズ１−２、コリメート・レンズ１−２から出射される平行光をＶＩＰＡに集束し、ＶＩＰＡから出射されてくる光を平行光に変換するコリメート・レンズ１−３、コリメート・レンズ１−３から入射される光を多重反射させて異なる波長毎に分岐し、反対側から入射される光を多重反射させて合成してコリメート・レンズ１−３に出射するＶＩＰＡ１−４、ＶＩＰＡ１−４が異なる波長毎に出射した光を波長毎に非球面ミラー２上のの異なる位置に集束し、非球面ミラー２で反射して戻ってくる光を平行光化するコリメート・レンズ１−５を備えている。
【００１４】
さて、ＶＩＰＡアセンブリ１の光軸は３次元座標のｚ軸方向、コリメート・レンズ１−５が異なる波長の光を非球面ミラー２上に集束させる方向はｙ軸方向、移動ステージの移動方向はｘ軸方向であるものとする。
図７は、非球面ミラーの役割を説明するための図である。
図７（イ）において、２は非球面ミラー、３は移動ステージである。
【００１５】
図７（イ）では、異なる波長の光λ₁、λ₂及びλ₃の３波が非球面ミラー２の特定のｘ座標においてｙ軸方向の異なる位置に集束されているものとして示しているが、実際には移動ステージ３の上面に対する垂直方向（ｙ方向）に連続的に直線状に集光される。
そして、非球面ミラー２はｘ座標によって異なる断面形状を有している。この断面形状を示したのが図７の（ロ）乃至（ニ）であり、図７（ロ）は、図７（イ）において▲１▼によって示したｘ座標における非球面ミラー２の断面図、図７（ハ）は、図７（イ）において▲２▼によって示したｘ座標における非球面ミラー２の断面図、図７（ニ）は、図７（イ）において▲３▼によって示したｘ座標における非球面ミラー２の断面図である。
【００１６】
即ち、非球面ミラー２の断面形状は、ｘ座標が▲１▼近傍では凹面鏡、ｘ座標が▲２▼近傍では平面鏡に近い鏡、ｘ座標が▲３▼近傍では凸面鏡となっており、ｘ座標の▲１▼から▲３▼方向への変化に対応して連続的に曲面の形状が変化している。
図７（ハ）のみに、図７（イ）の波長がそれぞれλ₁、λ₂及びλ₃の入射光と反射光を示しているが、非球面ミラー２の中心軸上に入射した波長λ₂の光は入射光軸と同じ光軸方向に反射してゆく。
【００１７】
ここで、非球面ミラーに入射した光が入射光軸と同じ光軸方向に反射する点を結んだ線を非球面ミラーの中心軸と呼ぶことにする。即ち、該中心軸は非球面ミラーの表面上で直線である。
これに対して、波長λ₂の光よりｙ軸方向高い位置に入射した波長λ₁の光は入射光軸より若干上方向に反射し、波長λ₂の光よりｙ軸方向低い位置に入射した波長λ₃の光は入射光軸より若干下方向に反射してゆく。
【００１８】
これに対して、図７（ニ）の凸面鏡に図７（イ）のλ₁、λ₂及びλ₃の光が、それぞれ、図７（イ）と同じｙ座標の位置に入射された場合には、波長λ₂の光は入射光軸と同じ光軸方向に反射し、波長λ₁の光は図７（ハ）の場合より上方向に反射し、波長λ₃の光は図７（ハ）の場合より下方向に反射してゆく。
又、図７（ロ）の凹面鏡に図７（イ）のλ₁、λ₂及びλ₃の光が図７（イ）と同じｙ座標の位置に入射された場合には、波長λ₂の光は入射光軸と同じ光軸方向に反射し、波長λ₁の光は入射方向より下方向に反射し、波長λ₃の光は入射方向より上方向に反射してゆく。
【００１９】
上記の如く、非球面ミラーにおいて反射した光は図６のコリメート・レンズ１−５、ＶＩＰＡ１−４、コリメート・レンズ１−３及びコリメート・レンズ１−２を介して光ファイバ１−１の端面に入射される。そして、光ファイバ１−１の端面を出射されてから光ファイバ１−１の端面に入射されるまでに異なる波長の光は異なる長さの経路を通ってくる。
【００２０】
例えば、図７（ニ）の凸面鏡で反射した場合には波長λ₁の光が最長の経路を通り、波長λ₃の光が最短の経路を通って光ファイバ１−１の端面に戻り、図７（ロ）の凹面鏡で反射した場合には波長λ₃の光が最長の経路を通り、波長λ₁の光が最短の経路を通って光ファイバ１−１の端面に戻ってくる。
即ち、非球面ミラー２のｘ座標のいずれの位置で反射するかによって異なる波長毎の経路長が異なって光ファイバ１−１の端面に戻ってくるので、移動ステージ３をｘ軸方向に移動することによってＶＩＰＡ波長分散補償器における波長分散特性を制御することができる。
【００２１】
実際には、波長分散補償量を外部から設定して、該波長分散補償量を非球面ミラー上で波長が異なる光が集光する位置情報に変換し、該位置情報が示すところまでモータによって移動ステージを移動させることによって、ＶＩＰＡ波長分散補償器における波長分散特性を制御している。
図８は、非球面ミラーの断面形状とパルス波形を示す図である。
【００２２】
図８（イ）は受信波形で、光ファイバ伝送路の波長分散の影響を受けて波形が劣化している。
これに対して、図７（ハ）に示した▲２▼の位置での断面で反射した場合に、波長λ₂の光に対して波長λ₃の光が若干短い経路を通り、波長λ₁の光が若干長い経路を通って戻る結果、波長分散が適度に補償されるものとすると、図７（ロ）に示した▲１▼の位置での断面で反射した場合には、波長λ₂の光に対して波長λ₃の光が長い経路を通り、波長λ₁の光が短い経路を通って戻る結果、光ファイバ伝送路の波長分散特性と同じ波長分散が加えられることになり、波形は更に広がることになる。
【００２３】
逆に、図７（ニ）に示した▲３▼の位置での断面で反射した場合に、波長λ₂の光に対して波長λ₃の光が非常に短い経路を通り、波長λ₁の光が非常に長い経路を通って戻る結果、過補償の状態になり、波形は最適波形に比較して半値幅が狭くなる。
一方、更に大きな波長分散の影響を受けて図８（イ）に示した波形より半値幅が広がって受信された波形に対しては、異なる波長毎に分岐された光を図７（ニ）の断面▲３▼において反射させると波長分散の影響が取り除かれ、逆に、過補償の状態で受信された波形に対しては、図７（ロ）の断面▲１▼において反射させると波長分散の影響が取り除かれる。
【００２４】
即ち、波長分散の影響による波形劣化の度合いに応じて非球面ミラーの最適な断面形状の箇所において異なる波長に分解された光を反射させることによって波長分散による波形劣化を補償することができる。従って、図６に示したＶＩＰＡ波長分散補償器において、移動ステージ３をｘ軸方向に移動させて、非球面ミラーの最適な断面形状において反射させることによって波長分散による波形劣化を補償することができる。
【００２５】
上記の如く、波長分散補償量を外部から設定して、該波長分散補償量を非球面ミラー上で波長が異なる光が集光する位置情報に変換し、該位置情報が示すところまでモータによって移動ステージを移動させることによって、ＶＩＰＡ波長分散補償器における波長分散特性を制御しているので、光ファイバ伝送路の波長分散特性が温度によって変化しても、障害などによって伝送路切り替えが行なわれることによって光ファイバ伝送路の経路が変わっても、変化した波長分散特性を把握していれば柔軟に波長分散特性を補償することができる。従って、図６に示したＶＩＰＡ波長分散補償器は分散補償ファイバより優れた波長分散補償性能を発揮することができる。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＶＩＰＡ波長分散補償器自体に温度変動があると、波長分散補償特性を安定に保つことができなくなる。
第一の問題は下記の通りである。
即ち、精密加工する必要があるためガラス又はプラスチックを成形したミラー体の非球面をなす表面に反射膜を形成して非球面ミラーを構成し、該非球面ミラーを図７のｘ軸方向の中心位置で移動ステージに固定する。このため、該非球面ミラーは、該非球面ミラーと該移動ステージとを固定するｘ座標を基準として、温度上昇に伴ってｘ軸方向の長さが伸びる。
【００２７】
従って、ＶＩＰＡアセンブリが直線状の光を出射するｘ軸の座標と、該非球面ミラーと該移動ステージとを固定するｘ座標とを一致させてｘ座標の原点とする時、該非球面ミラーの伸びの分だけＶＩＰＡアセンブリが出射する直線状の光が集光される該非球面ミラー上のｘ座標が誤差を持つことになる。
具体的にいうと、該非球面ミラーの伸びの分だけＶＩＰＡアセンブリが出射する直線状の光が集光される該非球面ミラー上のｘ座標の絶対値は、正しいｘ座標の絶対値より小さくなる。即ち、該非球面ミラー上の特定の曲率となるｘ座標に集光されるべきが、該特定の曲率より小さな曲率となるｘ座標に集光されることになる。
【００２８】
第二の問題は下記の通りである。
即ち、温度変動による非球面ミラーの伸び以外に、ＶＩＰＡアセンブリにおける光の出射角の変動もある。これは、該ＶＩＰＡアセンブリ内における構成要素間の熱膨張係数の不一致や、接合点において生ずる熱的なねじれによって、ＶＩＰＡや複数のコリメート・レンズの光軸の方向がずれるために生ずるものである。
【００２９】
この出射角変動によって、当然、ＶＩＰＡアセンブリが出射する直線状の光が集光される該非球面ミラー上のｘ座標は誤差を持つことになる。
本発明は、かかる問題点に鑑み、ＶＩＰＡ波長分散補償器に係り、特に、温度変動によるＶＩＰＡ波長分散補償器を構成する非球面ミラーの膨張／収縮を含む移動があっても、又、温度変動によるＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリからの出射光の角度の変動があっても、正確に波長分散補償を行なうことが可能なＶＩＰＡ波長分散補償器を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
第一の発明は、上記第一の問題を解決することを目的とするもので、ＶＩＰＡアセンブリによって光信号を波長毎に分岐して非球面ミラーに入射し、該非球面ミラーによる反射によって波長毎の伝播距離を制御して波長分散を補償するＶＩＰＡ波長分散補償器であって、温度センサが検出した温度に対応する該非球面ミラーによる波長分散補償量の誤差を求め、該誤差を補正した波長分散補償量を該非球面ミラーの位置に変換し、該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させることを特徴とするＶＩＰＡ波長分散補償器である。
【００３１】
第一の発明によれば、温度センサが検出した温度に対応する該非球面ミラーの膨張量を知ることができるために温度センサが検出した温度に対応する該非球面ミラーによる波長分散補償量の誤差を求めることができ、該誤差を補正した波長分散補償量を該非球面ミラーの位置に変換して該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させるので、該非球面ミラーを温度変動を加味した正しい位置に移動させることができ、温度変動があっても正しく波長分散補償を行なうことができる。
【００３２】
第二の発明は、上記第一の問題を解決することを目的とするもので、ＶＩＰＡアセンブリによって光信号を波長毎に分岐して非球面ミラーに入射し、該非球面ミラーによる反射によって波長毎の伝播距離を制御して波長分散を補償するＶＩＰＡ波長分散補償器であって、該非球面ミラーを構成する透明なミラー部材上にスケールを形成し、該非球面ミラーを搭載して移動する移動ステージ上に該スケールを読み取るセンサを配置することを特徴とするＶＩＰＡ波長分散補償器である。
【００３３】
第二の発明によれば、該非球面ミラーを構成する透明なミラー部材上に所定の間隔で反射しない部位と反射する部位、即ち、透明、不透明を繰り返すスケールを形成し、該非球面ミラーを搭載して移動する移動ステージ上に該スケールを読み取るセンサを配置するので、該非球面ミラーが温度変動に伴って膨張した場合にも、その膨張量を正確に把握することができる。
【００３４】
第三の発明は、上記第二の問題を解決することを目的とするもので、第二の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器であって、上記ＶＩＰＡアセンブリが出射する光のうち、上記非球面ミラーでは反射させない高次の回折光を光源とし、上記センサに光学センサを適用して上記スケールを読み取ることを特徴とするＶＩＰＡ波長分散補償器である。
【００３５】
第三の発明によれば、第二の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器において、ＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリが出射する光のうち、上記非球面ミラーでは反射させない高次の回折光を光源として上記センサによって上記スケールを読み取るので、該非球面ミラーが温度変動に伴って膨張した場合にも、該センサによる該スケールの読み取りによって該非球面ミラーの膨張量を求めることができる上に、特別な光源を必要とせずに該非球面ミラーの膨張量を求めることができる。
【００３６】
第四の発明は、第二の発明又は第三の発明のいずれかのＶＩＰＡ波長分散補償器において、上記センサが検出した上記非球面ミラーの温度変動に伴う移動量によって該非球面ミラーに設定される座標を補正し、該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させることを特徴とするＶＩＰＡ波長分散補償器である。
第四の発明によれば、第二の発明又は第三の発明のいずれかのＶＩＰＡ波長分散補償器でおいて、上記センサが検出した上記非球面ミラーの膨張量によって該非球面ミラーに設定される座標を補正し、該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させるので、該非球面ミラーを温度変動を加味した正しい位置に移動させることができ、温度変動があっても正しく波長分散補償を行なうことができる。
【００３７】
特に、第二の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器に上記機能を付加した場合には、該非球面ミラーの膨張を含む移動量を補償して正しく波長分散補償を行なうことができ、第三の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器に上記機能を付加した場合には、ＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリからの光の出射角の変動を補償して正しく波長分散補償を行なうことができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以降、図面も併用して本発明の技術を詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態で、図１（イ）にＶＩＰＡ波長分散補償部の構成を、図１（ロ）に制御部の構成を示している。
図１（イ）において、１はＶＩＰＡアセンブリ、２は非球面ミラーである。
【００３９】
又、３は移動ステージで、駆動モータ３−１及び温度センサ３−２を備えている。そして、温度センサ３−２の出力は後述する制御部に供給され、駆動モータ３−１には該制御部から駆動信号が供給される。
図１（ロ）において、４−１は温度センサ３−２の出力と外部から設定される波長分散補償量とを参照して温度変動に伴う波長分散補償量の誤差を求める温度・補償誤差変換手段、４−２は外部から設定される波長分散補償量と温度・補償誤差変換手段４−１が出力する温度変動に伴う波長分散補償量の誤差との差分を求める加算手段、４−３は加算手段４−２が出力する波長分散補償量を非球面ミラーの移動先の位置に変換する分散補償量・位置変換手段、４−４は分散補償量・位置変換手段４−３の出力によって移動ステージを移動させる駆動信号を出力して駆動モータ３−１に供給するモータ駆動手段である。
【００４０】
ここで、図１においては温度センサ３−２の出力を直接温度・補償誤差変換手段４−１に供給するように図示しているが、実際には、温度センサ３−２が出力する温度依存性がある電流値を温度情報に変換し、該温度情報をデジタル化して温度・補償誤差変換手段４−１に供給するという処理が必要である。
しかし、上記処理は通常行なわれている技術でよく、又、上記処理が本発明の本質ではないので、温度センサ３−２と温度・補償誤差変換手段４−１との間に上記処理を行なうものがあって、それが図示を省略されているものと御理解戴きたい。
【００４１】
さて、波長分散補償量によってＶＩＰＡアセンブリ１から出射される光が非球面ミラー上に入射するｘ座標（入射ｘ座標）が異なり、該入射ｘ座標が異なれば同じ温度変動に対しても該入射ｘ座標の温度変動による移動量が異なる。
従って、温度・補償誤差変換手段４−１は、設定される波長分散補償量毎に温度情報をアドレスとして該入射ｘ座標の温度変動による移動量に対応する波長分散補償量の誤差を格納した複数のテーブルを備えている。そして、外部から設定される波長分散補償量によって該複数のテーブルの中から１つのテーブルを選択し、選択されたテーブル上で温度センサからの温度情報に該当するアドレスに書き込まれている該入射ｘ座標の温度変動による移動量に対応する波長分散補償量の誤差を求めればよい。
【００４２】
尚、外部から設定されている波長分散補償量に正確に一致するテーブルがなかったり、１つのテーブル内で温度センサからの温度情報に正確に一致するアドレスがない場合には一次近似による内挿演算を行なえばよい。
又は、外部から設定される波長分散補償量と温度センサ３−２から供給される温度情報とを用いて該入射ｘ座標の温度変動による移動量に対応する波長分散補償量の誤差を求める変換式を決定して格納しておき、個々の状態において入力される波長分散補償量と温度情報を代入して該入射ｘ座標の温度変動による移動量に対応する波長分散補償量の誤差を求めることもできる。そして、この場合には内挿演算をする必要性は生じない。
【００４３】
さて、温度センサとしては、所謂サーミスタを用いることができる。先の、温度依存性がある電流値温度情報に変換し云々の記載はサーミスタを意識したものである。しかし、サーミスタに限定される訳ではなく、熱・電気変換系の温度センサでもよい。そして、重要なことは、移動ステージや該移動ステージを実装する金属ケースなどに容易にはりつけることができることである。
【００４４】
又、分散補償量・位置変換手段４−３は、分散補償量をアドレスとして非球面ミラーの位置を格納するテーブルであってもよいし、分散補償量から非球面ミラーの位置を求める計算式であってもよい。
更に、モータ駆動手段４−４は非球面ミラーの移動量に対応する数のパルスを出力し、駆動モータ３−１は１パルスによって所定の角度回転するタイプであれば、オープン・ループで非球面ミラー２の位置を制御することができるので、ＶＩＰＡ波長分散補償器の構成を簡易にすることができる。
【００４５】
図２は、本発明の第二の実施の形態で、図２（イ）にＶＩＰＡ波長分散補償部の構成を、図２（ロ）に制御部の構成を示している。
図２（イ）において、１はＶＩＰＡアセンブリである。
又、２は非球面ミラーで、ミラー部材２−１、反射膜２−２及びスケール２−３を備えている。
【００４６】
又、３は移動ステージで、駆動モータ３−１、スケール２−３の移動量を計測する光学センサ３−３を備えている。そして、光学センサ３−３の出力は後述する制御部に供給され、駆動モータ３−１には該制御部から駆動信号が供給される。
図２（ロ）において、４−３は波長分散補償量を非球面ミラーの移動先の位置に変換する分散補償量・位置変換手段、４−５は光学センサ３−３の出力から非球面ミラーの温度による移動量を求めるセンサ出力・位置変換手段、４−２は分散補償量・位置変換手段４−３の出力からセンサ出力・位置変換手段４−５の出力を減産する加算手段、４−４は加算手段４−２の出力によって移動ステージを移動させる駆動信号を出力して駆動モータ３−１に供給するモータ駆動手段である。
【００４７】
ここで、図２の構成では、スケール２−３は非球面ミラー２を構成する透明なミラー部材２−１の、反射膜２−２が形成されていない光が透過可能な部分に配置されており、光学センサ３−３は移動ステージ３を実装するベースに固定し、スケール２−３に近接させて配置する。
そして、スケール２−３は、非球面ミラー２の膨張の影響を受けやすいことが必要なので、樹脂フィルムを用いて該樹脂フィルムに窓をあけてスリットとし、該受信フィルムにあけた窓以外には反射膜を形成して非球面ミラーにはりつけるか、非球面ミラーの表面に反射膜だけを縞状に形成する。
【００４８】
又、光学センサ３−３は、実際には光源とセンサ部材とから構成され、光源から出力されてスケール２−３の反射膜で反射されて戻った光をセンサ部材で受けるようにしておく。
図３は、光学センサによる位置読み取り原理を説明する図である。
このうち、図３（イ）にはセンサ部材の形状例を示している。
【００４９】
図３（イ）において、×印と○印を記載してある矩形は、それぞれ、独立なセンサ部材で、互いに半幅だけずらされて形成されている。尚、センサ部材としては一般的な光・電気変換機能を有する部材、典型的には、フォト・ダイオードを用いればよい。
又、図３（ロ）にはスケールとその移動の様子を示している。
【００５０】
図３（ロ）において示しているスケールは帯状の反射膜を形成したフィルムに窓をあける形式のものであるが、先に記載した如く、反射膜を非球面ミラーの表面に縞状に形成してもよい。
又、図３（ロ）において縦方向にアルファベットを付記しているのはスケールの温度変動に伴う移動を示すためであり、左側の列（ａ乃至ｉ）はスケールが右側へ移動する場合であり、右側の列（ａ及びｐ乃至ｗ）はスケールが左側へ移動する場合である。
【００５１】
今、センサ部材側から、２つのセンサ部材の幅に等しい幅の光ビームが出力され、そのうちスケールの反射膜で反射された光がセンサ部材に戻って、各々のセンサ部材で電気変換される。例えば、図３（ロ）のａにおいては、×印を記載したセンサ部材はスリット＃３とスリット＃４の間の反射膜で反射された光のうち半分を受け、○印を記載したセンサ部材はスリット＃３とスリット＃４の間の反射膜で反射された光の全てを受ける。
【００５２】
そして、図３（ロ）の如くスケールが右に移動すると、×印を記載したセンサ部材はスリット＃３とスリット＃４の間の反射膜で反射されうる光の１／４を受け、○印を記載したセンサ部材はスリット＃３とスリット＃４の間の反射膜で反射されうる光の３／４を受ける。
図３（ハ）は、センサ部材の出力を示しており、×で示したのが×印を記載したセンサ部材の出力、点で示したのが○印を記載したセンサ部材の出力である。
【００５３】
スケールがａの状態を初期状態として右側に移動してゆくと、ａ乃至ｃでは○印を記載したセンサ部材の出力の方が×印を記載したセンサ部材の出力より大きい状態で、双方のセンサ部材の出力が低下してゆく。ついで、ｃ以降では×印を記載したセンサ部材の出力が増加に転じ、ｃ乃至ｅでは○印を記載したセンサ部材の出力は減少し続け、ｅ以降増加に転ずる。そして、双方の出力が増加している間は、×印を記載したセンサ部材の出力の方が○印を記載したセンサ部材の出力より大きい。
【００５４】
一方、スケールがａの状態を初期状態として左側に移動してゆく場合には、双方の出力が減少している間は×印を記載したセンサ部材の出力の方が○印を記載したセンサ部材の出力より大きく、双方の出力が増加している間は×印を記載したセンサ部材の出力の方が○印を記載したセンサ部材の出力より小さい。
即ち、スケールが右側へ移動する場合とは逆の関係になっていることが判る。従って、双方のセンサ部材の出力の大小関係と増減方向とによってスケールの移動方向を検出することができる。
【００５５】
又、スケールがスリットの１ビッチだけ左右に移動すると、双方のセンサ部材の出力は元の状態における出力と同じになる（図３（ロ）のａとｉの状態）。従って、元の状態における出力になった回数をカウントすれば移動したピッチ数を知ることができる。更に、ピッチの整数倍移動しなかった場合には、移動量と出力の関係が判るので（図３に示した例では三角波の関係になることが容易に判る。）１ピッチのうちどれほど移動したかを計算することは容易である。
【００５６】
上記の如く、光学センサ３−３を用いる場合には、スケール２−３における光の透過と反射によって非球面ミラー２の移動量を取得するので、スケール２−３を非球面ミラー２を構成する透明なミラー部材２−１の、反射膜２−２が形成されていない光が透過可能な部分に配置して、光学センサ３−３をスケール２−３に近接させて配置する必要がある訳である。
【００５７】
尚、図２の構成ではスケール２−３を非球面ミラー２の反射膜２−２とは反対側に配置する例を説明したが、非球面ミラー２の反射膜２−２と同じ側に配置することも可能である。
図２のセンサ出力・位置変換手段４−５は、上記の如くして光学センサ３−３が取得した非球面ミラー２の移動量から非球面ミラー２の温度変動による移動量を求める。
【００５８】
従って、図２（ロ）の制御部では、必要な波長分散補償量から決まる非球面ミラーの位置を上記の如くして求めた非球面ミラーの温度変動による移動量で補正して駆動モータを制御することができる。
このように、非球面ミラーの温度変動による移動量を直接計測して駆動モータを駆動するので、非球面ミラーの膨張以外の要因も加わった場合にも、非球面ミラーに対するＶＩＰＡアセンブリからの出射光の集光位置を正確に制御することができる。
【００５９】
さて、上では、光源と、実質的に縞状に形成された反射膜よりなるスケールとセンサ部材とで非球面ミラーの移動量を計測する技術を説明したが、スケールを磁性体で縞状に形成し、センサ部材を磁気センサで構成する技術も可能である。この場合にも、センサ部材を２つの独立なセンサ部材を半幅だけずらして組み合わせる技術が有効である。
【００６０】
尚、この場合には、スケールを形成する位置を非球面ミラー２を構成する透明なミラー部材２−１の、反射膜２−２が形成されていない光が透過可能な部分に限定する必要はなく、反射膜２−２の裏側にスケールを配置してもよい。
即ち、図２の構成の本質は、「ＶＩＰＡアセンブリによって光信号を波長毎に分岐して非球面ミラーに入射し、該非球面ミラーによる反射によって波長毎の伝播距離を制御して波長分散を補償するＶＩＰＡ波長分散補償器において、該非球面ミラーを構成する透明なミラー部材上に縞状のスケールを形成し、該非球面ミラーを搭載して移動する移動ステージ上に該スケールを読み取るセンサを配置する。」ことである。
【００６１】
図４は、本発明の第三の実施の形態で、図４（イ）にＶＩＰＡ波長分散補償部の構成を、図４（ロ）に制御部の構成を示している。
図４（イ）において、１はＶＩＰＡアセンブリである。
又、２は非球面ミラーで、ミラー部材２−１、反射膜２−２及びスケール２−３を備えている。
【００６２】
又、３は移動ステージで、駆動モータ３−１、スケール２−３の移動量を計測する光学センサ３−３ａを備えている。そして、光学センサ３−３ａの出力は後述する制御部に供給され、駆動モータ３−１には該制御部から駆動信号が供給される。
図４（ロ）において、４−３は波長分散補償量を非球面ミラーの移動先の位置に変換する分散補償量・位置変換手段、４−５は光学センサ３−３の出力から非球面ミラーの温度による移動量を求めるセンサ出力・位置変換手段、４−２は分散補償量・位置変換手段４−３の出力からセンサ出力・位置変換手段４−５の出力を減産する加算手段、４−４は加算手段４−２の出力によって移動ステージを移動させる駆動信号を出力して駆動モータ３−１に供給するモータ駆動手段である。
【００６３】
ここで、図４の構成では、スケール２−３は非球面ミラー２を構成する透明なミラー部材２−１の、反射膜２−２が形成されている側の光が透過可能な部分に配置されており、光学センサ３−３は移動ステージ３を実装するベースに固定しする。
そして、スケール２−３は、非球面ミラー２の膨張の影響を受けやすいことが必要なので、樹脂フィルムを用い、該樹脂フィルムに窓をあけてスリットとし、該樹脂フィルムにあけた窓以外には反射膜を形成しておく。この場合には、光源としてＶＩＰＡアセンブリ１から出射される、非球面ミラー２には集光しない高次の回折光を用いるので、反射膜２−２はスケール２−３のＶＩＰＡアセンブリ１側に形成するのがよい。これは、反射膜２−２をスケール２−３の光学センサ３−３ａ側に形成しておくと、本来は光学センサ３−３ａに入射させたくない角度の光がミラー部材２−１中で屈折してスケール２−３のスリットを通って光学センサ３−３ａに入射するのを防止するためである。
【００６４】
又、この場合にはＶＩＰＡアセンブリ１の高次の回折光を光源とするので光学センサ自体には光源を備えておらず、センサ部材のみで構成される。そのセンサ部材は、図３において説明したのと同じ構成にする。
ここで、光学センサ３−３ａによる非球面ミラー２の移動量を取得する原理は図３で説明したのと同じであるので、改めて説明することは割愛したい。又、制御部の構成と作用も図２の場合と同じである。
【００６５】
ここで、図２の構成と図４の構成の違いは、センサとして光学センサを用いる場合において、光学センサ自体が光源を持っていて非球面ミラー２の移動量を取得するか、高次の回折光を光源として光学センサが非球面ミラー２の移動量を取得するかにある。前者によると、非球面ミラー２の膨張も含めた移動量が計測されるのに対して、後者によれば、高次の回折光を光源として移動量を計測するので、非球面ミラー２の膨張も含めた移動量とＶＩＰＡアセンブリ１自体の出力光の温度変動に伴う角度変動による非球面ミラー２への集光位置の移動量とを含んだ移動量が計測できる。
【００６６】
ＶＩＰＡ波長分散補償器において波長分散補償量を決定するのはＶＩＰＡアセンブリ１からの出射光の非球面ミラー２への集光位置であるから、ＶＩＰＡアセンブリ１自体の出力光の温度変動に伴う角度変動による非球面ミラー２への集光位置の移動量を含んだ移動量を計測できる図３の構成は、より正確に波長分散補償量を決定することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明により、温度変動によるＶＩＰＡ波長分散補償器を構成する非球面ミラーの膨張／収縮を含む移動があっても、又、温度変動によるＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリからの出射光の角度の変動があっても、正確に波長分散補償を行なうことが可能なＶＩＰＡ波長分散補償器を実現することができる。
【００６８】
即ち、第一の発明によれば、温度センサが検出した温度に対応する非球面ミラーの膨張量を知ることができるために該温度センサが検出した温度に対応する該非球面ミラーによる波長分散補償量の誤差を求めることができ、該誤差を補正した波長分散補償量を該非球面ミラーの位置に変換して該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させるので、該非球面ミラーを温度変動を加味した正しい位置に移動させることができ、温度変動があっても正しく波長分散補償を行なうことができる。
【００６９】
又、第二の発明によれば、該非球面ミラーを構成する透明なミラー部材上に所定の間隔で反射しない部位と反射する部位、即ち、透明、不透明を繰り返すスケールを形成し、該非球面ミラーを搭載して移動する移動ステージ上に該スケールを読み取るセンサを配置するので、該非球面ミラーが温度変動に伴って膨張した場合にも正確にその膨張量を把握することができる。
【００７０】
又、第三の発明によれば、第二の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器において、ＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリが出射する光のうち、上記非球面ミラーでは反射させない高次の回折光を光源として上記センサによって上記スケールを読み取るので、該非球面ミラーが温度変動に伴って膨張した場合にも、該センサによる該スケールの読み取りによって該非球面ミラーの膨張量を求めることができる上に、特別な光源を必要とせずに該非球面ミラーの膨張量を求めることができる。
【００７１】
更に、第四の発明によれば、第二の発明又は第三の発明のいずれかのＶＩＰＡ波長分散補償器でおいて、上記センサが検出した上記非球面ミラーの膨張量によって該非球面ミラーに設定される座標を補正し、該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させるので、該非球面ミラーを温度変動を加味した正しい位置に移動させることができ、温度変動があっても正しく波長分散補償を行なうことができる。
【００７２】
特に、第二の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器に上記機能を付加した場合には、該非球面ミラーの膨張を含む移動量を補償して正しく波長分散補償を行なうことができ、第三の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器に上記機能を付加した場合には、ＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリからの光の出射角の変動を補償して正しく波長分散補償を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態。
【図２】本発明の第二の実施の形態。
【図３】光センサによる位置読み取りの原理。
【図４】本発明の第三の実施の形態。
【図５】波長分散の補償。
【図６】ＶＩＰＡ波長分散補償器。
【図７】非球面ミラーの役割。
【図８】非球面ミラーの断面形状とパルス波形。
【符号の説明】
１ＶＩＰＡアセンブリ
１−１光ファイバ
１−２コリメート・レンズ
１−３コリメート・レンズ
１−４ＶＩＰＡ
１−５コリメート・レンズ
２非球面ミラー
２−１ミラー部材
２−２反射膜
２−３スケール
３移動ステージ
３−１駆動モータ
３−２温度センサ
３−３光学センサ
３−３ａ光学センサ
４−１温度・補償誤差変換手段
４−２加算手段
４−３分散補償量・位置変換手段
４−４モータ駆動手段
４−５センサ出力・位置変換手段
１０１送信機
１０２光ファイバ
１０３波長分散補償器
１０４受信機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention refers to a VIPA (abbreviation of Virtually Imaged Phased Array, which branches an optical signal, which is a combination of a plurality of wavelengths, for each wavelength. Hereinafter, the abbreviation is used) in a chromatic dispersion compensator. In particular, even if there is a movement including expansion / contraction of the aspherical mirror constituting the VIPA chromatic dispersion compensator due to temperature fluctuations, the light emitted from the VIPA assembly constituting the VIPA chromatic dispersion compensator due to temperature fluctuations is also affected. The present invention relates to a VIPA chromatic dispersion compensator capable of accurately performing chromatic dispersion compensation even when there is a change in angle.
[0002]
An optical transmission system using an optical fiber as a transmission medium has excellent electrical noise resistance, an electro-optical conversion element that modulates a continuous optical signal with a high-speed digital signal, and a high-speed digital signal from the modulated optical signal. Better demodulating opto-electrical conversion element, suitable for long distance transmission or long span transmission due to low transmission loss of optical fiber transmission line even if transmission speed is increased, and existing installation It has been applied as a backbone digital transmission system around the world since its practical use in the first half of the 1950s due to many reasons such as the fact that the transmission capacity can be easily increased by adopting the wavelength multiplexing method using the optical fiber transmission line of The technology continues to develop further.
[0003]
When transmitting an electrical signal, the main causes of distortion in the transmitted electrical signal are the frequency characteristic of the transmission system (loss distortion) and the frequency characteristic of the group delay time (group delay distortion or phase distortion). It was necessary to compensate for both loss distortion and group delay distortion.
On the other hand, when transmitting an optical signal, there is an advantage that the influence is less at a relatively low speed compared to the case of transmitting an electrical signal, but the influence of loss distortion and group delay distortion can be ignored as the speed increases. The disappearance is the same as in the case of transmitting an electrical signal.
[0004]
In particular, in optical transmission systems that perform high-speed optical transmission, the effect of waveform degradation due to wavelength dispersion, which is a phenomenon equivalent to group delay distortion, becomes significant. In optical transmission systems that use a wide wavelength band, such as wavelength division multiplexing, Waveform deterioration due to chromatic dispersion becomes more prominent.
Therefore, although chromatic dispersion is compensated by chromatic dispersion compensators based on various principles, a chromatic dispersion compensator that can adapt to temperature characteristics of the optical fiber transmission path length and transmission path changes due to transmission path switching is applied. It is desirable.
[0005]
In addition, since the temperature range inside the optical transmission apparatus in which the chromatic dispersion compensator is installed ranges from 0 ° C. to 70 ° C., a chromatic dispersion compensator with little error in the chromatic dispersion compensation amount due to temperature variation should be applied. Will be needed.
[0006]
[Prior art]
FIG. 5 is a diagram illustrating compensation for chromatic dispersion.
In FIG. 5, 101 is a transmitter that transmits an optical signal modulated with an electric signal, 102 is an optical fiber that forms an optical transmission line, and 103 is a chromatic dispersion compensator (103) that compensates for chromatic dispersion generated in the optical fiber 102. In the figure, abbreviated as “VIPA”), 104 is a receiver that demodulates an optical signal compensated for chromatic dispersion and regenerates an electrical signal.
[0007]
Most basically, the transmitter 101, the optical fiber transmission line 102, and the receiver 104 constitute an optical transmission system, but an optical fiber transmission line that cannot ignore the wavelength dispersion characteristic of the optical fiber transmission line is used. In this case or when performing high-speed optical transmission, a chromatic dispersion compensator 103 is inserted as shown in FIG.
The chromatic dispersion compensation by the configuration of FIG. 5 is performed as follows. That is, the 1-bit transmission waveform transmitted from the transmitter 101 is as shown in FIG. 5 (1), and is not affected by the chromatic dispersion of the optical fiber transmission line.
[0008]
In general, the received waveform that has passed through the optical fiber transmission line 102 is affected by the chromatic dispersion of the optical fiber transmission line 102, and its half-value width is widened as shown in FIG. The peak value becomes smaller.
In the configuration of FIG. 5, the chromatic dispersion compensator 103 having the chromatic dispersion characteristic opposite to that of the optical fiber transmission line 102 is inserted, so that the compensated input to the receiver 104 through the chromatic dispersion compensator 103 is made. The waveform {circle around (3)} is the same as the transmission waveform {circle around (1)}. That is, the half width and the peak value are the same as the transmission waveform (1).
[0009]
In response to the waveform compensated for the chromatic dispersion, the receiver 104 converts the optical signal into an electrical signal, identifies the electrical signal obtained by the conversion, and reproduces the original digital signal. A digital signal obtained by intensity-modulating a continuous optical signal can be accurately reproduced.
5 shows an example in which the chromatic dispersion compensator 103 is inserted at the connection point between the optical fiber transmission line 102 and the receiver 104. However, the chromatic dispersion compensator 103 is connected between the transmitter 101 and the optical fiber transmission line 102. It may be inserted at the connection point. The former is called chromatic dispersion equalization, and the latter is called chromatic dispersion pre-equalization.
[0010]
There are two typical techniques for constructing a normally used chromatic dispersion compensator.
The first is to insert a dispersion compensating fiber having a wavelength dispersion characteristic opposite to the wavelength dispersion characteristic of the optical fiber transmission line in tandem at the input or output of the optical fiber transmission line.
[0011]
However, in a method in which a dispersion compensation fiber having a chromatic dispersion characteristic opposite to the chromatic dispersion characteristic of the optical fiber transmission line is inserted in tandem into the optical fiber transmission line, when the chromatic dispersion characteristic of the optical fiber transmission line changes with temperature, There is a disadvantage that it is not possible to flexibly follow a change in chromatic dispersion characteristics when a transmission path is switched due to a failure or the like and the path of the optical fiber transmission path is changed.
[0012]
Therefore, a VIPA chromatic dispersion compensation was developed that combines the VIPA and an aspherical mirror to achieve the reverse characteristics of the chromatic dispersion of the optical fiber transmission line via different length paths for each of the branched wavelengths. It is a vessel.
FIG. 6 shows a VIPA chromatic dispersion compensator.
In FIG. 6, 1 is a VIPA assembly, 2 is an aspherical mirror, and 3 is a moving stage on which the aspherical mirror 2 is mounted and moved.
[0013]
The aspherical mirror 2 is mounted on the moving stage 3 and fixed to the moving stage at the center position of the aspherical mirror. The VIPA assembly 1 is mounted on a metal case (not shown) for mounting the moving stage 3 therein. It is fixed.
Here, the VIPA assembly 1 is configured as follows.
That is, the received light is emitted into the VIPA assembly 1 and the light emitted from the optical fiber 1-1 is received as parallel light. The collimating lens 1-2 that converges the light incident from the opposite direction onto the end face of the optical fiber 1-1, the collimated light emitted from the collimating lens 1-2 is focused on the VIPA, Collimating lens 1-3 that converts light emitted from VIPA into parallel light, light that is incident from collimating lens 1-3 is multiple-reflected and branched at different wavelengths, and is incident from the opposite side The light beams emitted from the VIPA1-4 and VIPA1-4 emitted from the VIPA1-4 to the collimating lens 1-3 are reflected at the different positions on the aspherical mirror 2 for each wavelength. And flux, the light reflected back by the aspherical mirror 2 and a collimating lens 1-5 to parallel light.
[0014]
Now, the optical axis of the VIPA assembly 1 is the z-axis direction of the three-dimensional coordinates, the collimating lens 1-5 focuses the light of different wavelengths on the aspherical mirror 2, the y-axis direction, and the moving direction of the moving stage is x. It shall be an axial direction.
FIG. 7 is a diagram for explaining the role of the aspherical mirror.
In FIG. 7A, 2 is an aspherical mirror and 3 is a moving stage.
[0015]
In FIG. 7 (a), light λ of different wavelengths ₁ , Λ ₂ And λ _Three 3 are shown as being focused at different positions in the y-axis direction at a specific x-coordinate of the aspherical mirror 2, but are actually continuous in the direction perpendicular to the upper surface of the moving stage 3 (y-direction). The light is collected in a straight line.
The aspherical mirror 2 has a different cross-sectional shape depending on the x coordinate. FIGS. 7B to 7D show the cross-sectional shapes, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the aspherical mirror 2 at the x coordinate indicated by (1) in FIG. 7C is a cross-sectional view of the aspherical mirror 2 at the x-coordinate indicated by (2) in FIG. 7 (A), and FIG. 7 (D) is indicated by (3) in FIG. 7 (A). It is sectional drawing of the aspherical mirror 2 in x coordinate.
[0016]
That is, the cross-sectional shape of the aspherical mirror 2 is a concave mirror when the x coordinate is near (1), a mirror close to a plane mirror when the x coordinate is near (2), and a convex mirror when the x coordinate is near (3). The shape of the curved surface continuously changes corresponding to the change from (1) to (3).
Only in FIG. 7C, the wavelength of FIG. ₁ , Λ ₂ And λ _Three The incident light and the reflected light are shown, but the wavelength λ incident on the central axis of the aspherical mirror 2 is shown. ₂ Is reflected in the same optical axis direction as the incident optical axis.
[0017]
Here, a line connecting points where light incident on the aspherical mirror is reflected in the same optical axis direction as the incident optical axis is referred to as a central axis of the aspherical mirror. That is, the central axis is a straight line on the surface of the aspherical mirror.
In contrast, the wavelength λ ₂ Wavelength λ incident at a position higher in the y-axis direction than the light of ₁ Light is reflected slightly above the incident optical axis and has a wavelength of λ ₂ Wavelength λ incident at a position lower in the y-axis direction than the light of _Three Is reflected slightly below the incident optical axis.
[0018]
On the other hand, the convex mirror in FIG. ₁ , Λ ₂ And λ _Three Are incident on the same y-coordinate position as in FIG. ₂ Is reflected in the same optical axis direction as the incident optical axis, and the wavelength λ ₁ Is reflected upward from the case of FIG. _Three Is reflected downward from the case of FIG.
In addition, the concave mirror shown in FIG. ₁ , Λ ₂ And λ _Three Is incident on the same y-coordinate position as in FIG. ₂ Is reflected in the same optical axis direction as the incident optical axis, and the wavelength λ ₁ Light is reflected downward from the incident direction, and the wavelength λ _Three Is reflected upward from the incident direction.
[0019]
As described above, the light reflected by the aspherical mirror is incident on the end face of the optical fiber 1-1 through the collimating lens 1-5, VIPA 1-4, collimating lens 1-3, and collimating lens 1-2 in FIG. Incident. Then, light having different wavelengths passes through paths having different lengths from when it is emitted from the end face of the optical fiber 1-1 to when it enters the end face of the optical fiber 1-1.
[0020]
For example, when the light is reflected by the convex mirror in FIG. ₁ Of light passes through the longest path, wavelength λ _Three Is returned to the end face of the optical fiber 1-1 through the shortest path and reflected by the concave mirror of FIG. _Three Of light passes through the longest path, wavelength λ ₁ Of light returns to the end face of the optical fiber 1-1 through the shortest path.
That is, the path length for each different wavelength differs depending on which position of the aspherical mirror 2 is reflected on the x coordinate and returns to the end face of the optical fiber 1-1, so that the moving stage 3 is moved in the x-axis direction. Thus, the chromatic dispersion characteristic in the VIPA chromatic dispersion compensator can be controlled.
[0021]
Actually, the chromatic dispersion compensation amount is set from the outside, and the chromatic dispersion compensation amount is converted into position information on which light having a different wavelength is collected on the aspherical mirror, and moved to the position indicated by the position information by a motor. The chromatic dispersion characteristics in the VIPA chromatic dispersion compensator are controlled by moving the stage.
FIG. 8 is a diagram showing the cross-sectional shape and pulse waveform of the aspherical mirror.
[0022]
FIG. 8A shows a received waveform, which is deteriorated due to the influence of chromatic dispersion in the optical fiber transmission line.
On the other hand, when the light is reflected by the cross section at the position (2) shown in FIG. ₂ Wavelength λ for light _Three Of light passes through a slightly shorter path, wavelength λ ₁ As a result of the return of the light beam through a slightly long path, if the wavelength dispersion is moderately compensated, the wavelength λ is reflected when reflected by the cross section at the position (1) shown in FIG. ₂ Wavelength λ for light _Three Wavelength of light λ ₁ As a result, the same wavelength dispersion as the chromatic dispersion characteristic of the optical fiber transmission line is added, and the waveform further expands.
[0023]
On the other hand, when the light is reflected by the cross section at the position (3) shown in FIG. ₂ Wavelength λ for light _Three Of light through a very short path, wavelength λ ₁ As a result, the light returns through a very long path, resulting in an overcompensation state, and the waveform has a narrower half width than the optimum waveform.
On the other hand, with respect to the received waveform having a half-value width wider than the waveform shown in FIG. 8A due to the influence of the larger chromatic dispersion, the light branched for each different wavelength is shown in FIG. Reflecting in the section (3) removes the influence of chromatic dispersion. Conversely, if the waveform received in the overcompensated state is reflected in the section (1) in FIG. The effect is removed.
[0024]
That is, the waveform degradation due to chromatic dispersion can be compensated by reflecting the light decomposed into different wavelengths at the location of the optimum cross-sectional shape of the aspherical mirror according to the degree of waveform degradation due to the influence of chromatic dispersion. Therefore, in the VIPA chromatic dispersion compensator shown in FIG. 6, the waveform stage due to the chromatic dispersion can be compensated by moving the moving stage 3 in the x-axis direction and reflecting it in the optimum cross-sectional shape of the aspherical mirror. .
[0025]
As described above, the chromatic dispersion compensation amount is set from the outside, and the chromatic dispersion compensation amount is converted into position information on which light having a different wavelength is collected on the aspherical mirror, and moved to the position indicated by the position information by the motor. Since the chromatic dispersion characteristic in the VIPA chromatic dispersion compensator is controlled by moving the stage, even if the chromatic dispersion characteristic of the optical fiber transmission line changes with temperature, the transmission line is switched due to a failure or the like. Even if the path of the optical fiber transmission line changes, the chromatic dispersion characteristic can be flexibly compensated if the changed chromatic dispersion characteristic is grasped. Therefore, the VIPA chromatic dispersion compensator shown in FIG. 6 can exhibit chromatic dispersion compensation performance superior to the dispersion compensating fiber.
[0026]
[Problems to be solved by the invention]
However, if the VIPA chromatic dispersion compensator itself has a temperature variation, the chromatic dispersion compensation characteristic cannot be kept stable.
The first problem is as follows.
That is, since it is necessary to perform precision processing, a reflecting film is formed on the aspherical surface of a mirror body formed of glass or plastic to form an aspherical mirror, and the aspherical mirror is positioned at the center position in the x-axis direction of FIG. To fix to the moving stage. Therefore, the length of the aspherical mirror increases as the temperature rises with reference to the x coordinate that fixes the aspherical mirror and the moving stage.
[0027]
Therefore, when the x-axis coordinate where the VIPA assembly emits linear light and the x-coordinate which fixes the aspherical mirror and the moving stage coincide with each other as the origin of the x-coordinate, the extension of the aspherical mirror The x coordinate on the aspherical mirror where the linear light emitted from the VIPA assembly is collected has an error.
Specifically, the absolute value of the x coordinate on the aspherical mirror on which the linear light emitted from the VIPA assembly is collected by the extension of the aspherical mirror is smaller than the correct absolute value of the x coordinate. That is, the light beam should be focused on the x coordinate having a specific curvature on the aspherical mirror, but is focused on the x coordinate having a smaller curvature than the specific curvature.
[0028]
The second problem is as follows.
That is, in addition to the extension of the aspherical mirror due to temperature fluctuations, there are also fluctuations in the light emission angle in the VIPA assembly. This occurs because the direction of the optical axes of the VIPA and the plurality of collimating lenses is deviated due to a mismatch in thermal expansion coefficient between components in the VIPA assembly or a thermal twist occurring at the junction.
[0029]
As a result, the x-coordinate on the aspherical mirror on which the linear light emitted from the VIPA assembly is collected has an error due to the variation in the emission angle.
In view of such problems, the present invention relates to a VIPA chromatic dispersion compensator, and in particular, even if there is a movement including expansion / contraction of an aspherical mirror constituting a VIPA chromatic dispersion compensator due to temperature fluctuation, An object of the present invention is to provide a VIPA chromatic dispersion compensator capable of accurately performing chromatic dispersion compensation even when there is a variation in the angle of light emitted from a VIPA assembly constituting the VIPA chromatic dispersion compensator.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
The first invention aims to solve the above first problem. The VIPA assembly splits an optical signal for each wavelength, enters the aspherical mirror, and reflects it by the aspherical mirror for each wavelength. A VIPA chromatic dispersion compensator that compensates for chromatic dispersion by controlling the propagation distance, and obtains an error of the chromatic dispersion compensation amount by the aspherical mirror corresponding to the temperature detected by the temperature sensor, and corrects the error. A VIPA chromatic dispersion compensator characterized by converting a quantity into a position of the aspherical mirror and moving a moving stage on which the aspherical mirror is mounted.
[0031]
According to the first invention, since the amount of expansion of the aspherical mirror corresponding to the temperature detected by the temperature sensor can be known, the error of the chromatic dispersion compensation amount by the aspherical mirror corresponding to the temperature detected by the temperature sensor is reduced. Since the chromatic dispersion compensation amount corrected for the error can be converted into the position of the aspherical mirror and the moving stage on which the aspherical mirror is mounted is moved, the aspherical mirror is moved to the correct position taking temperature fluctuation into account. Therefore, even if there is a temperature variation, correct chromatic dispersion compensation can be performed.
[0032]
The second invention aims to solve the first problem described above. An optical signal is branched for each wavelength by a VIPA assembly and incident on an aspherical mirror, and reflected by the aspherical mirror for each wavelength. A VIPA chromatic dispersion compensator that compensates for chromatic dispersion by controlling a propagation distance, wherein a scale is formed on a transparent mirror member constituting the aspherical mirror, and the movable stage is mounted on the moving stage. A VIPA chromatic dispersion compensator is characterized in that a sensor for reading the scale is arranged.
[0033]
According to the second invention, on the transparent mirror member constituting the aspherical mirror, a portion that does not reflect at a predetermined interval and a portion that reflects, that is, a scale that repeats transparent and opaque, is formed, and the aspherical mirror is mounted. Since the sensor for reading the scale is disposed on the moving stage that moves in this manner, even when the aspherical mirror expands due to temperature fluctuation, the amount of expansion can be accurately grasped.
[0034]
A third invention aims to solve the second problem, and is a VIPA chromatic dispersion compensator according to the second invention, wherein the aspherical mirror out of the light emitted from the VIPA assembly. In the VIPA chromatic dispersion compensator, high-order diffracted light that is not reflected is used as a light source, and the scale is read by applying an optical sensor to the sensor.
[0035]
According to the third invention, in the VIPA chromatic dispersion compensator according to the second invention, among the light emitted from the VIPA assembly constituting the VIPA chromatic dispersion compensator, high-order diffracted light that is not reflected by the aspherical mirror is reflected. Since the scale is read by the sensor as a light source, the amount of expansion of the aspherical mirror can be obtained by reading the scale by the sensor even when the aspherical mirror expands with temperature fluctuation. The amount of expansion of the aspherical mirror can be obtained without requiring a light source.
[0036]
A fourth aspect of the invention is the VIPA chromatic dispersion compensator according to the second aspect of the invention or the third aspect of the invention, wherein the aspherical mirror is set according to the amount of movement of the aspherical mirror detected by the sensor according to the temperature variation. The VIPA chromatic dispersion compensator is characterized in that coordinates are corrected and a moving stage on which the aspherical mirror is mounted is moved.
According to the fourth invention, in the VIPA chromatic dispersion compensator according to the second invention or the third invention, the aspheric mirror is set by the expansion amount of the aspheric mirror detected by the sensor. Since the coordinate stage is corrected and the moving stage on which the aspherical mirror is mounted is moved, the aspherical mirror can be moved to a correct position in consideration of temperature fluctuation, and chromatic dispersion compensation can be performed correctly even if there is a temperature fluctuation. it can.
[0037]
In particular, when the above function is added to the VIPA chromatic dispersion compensator according to the second invention, the amount of movement including expansion of the aspherical mirror can be compensated for correctly performing chromatic dispersion compensation. When the above-described function is added to the VIPA chromatic dispersion compensator, it is possible to correctly perform chromatic dispersion compensation by compensating for the variation in the light exit angle from the VIPA assembly constituting the VIPA chromatic dispersion compensator.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the technique of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows the configuration of the VIPA chromatic dispersion compensator in FIG. 1 (a) and FIG. 1 (b) shows the configuration of the controller in the first embodiment of the present invention.
In FIG. 1A, 1 is a VIPA assembly, and 2 is an aspherical mirror.
[0039]
A moving stage 3 includes a drive motor 3-1 and a temperature sensor 3-2. And the output of the temperature sensor 3-2 is supplied to the control part mentioned later, and a drive signal is supplied to the drive motor 3-1 from this control part.
In FIG. 1B, reference numeral 4-1 denotes a temperature / compensation error conversion for obtaining an error of a chromatic dispersion compensation amount accompanying a temperature variation with reference to an output of the temperature sensor 3-2 and a chromatic dispersion compensation amount set from the outside. Means 4-2, addition means for obtaining a difference between the chromatic dispersion compensation amount set from the outside and the error of the chromatic dispersion compensation amount accompanying the temperature fluctuation output from the temperature / compensation error conversion means 4-1, and 4-3 Dispersion compensation amount / position conversion means for converting the chromatic dispersion compensation amount output by the adding means 4-2 into the position of the movement destination of the aspherical mirror, and 4-4 is moved by the output of the dispersion compensation amount / position conversion means 4-3. This is motor driving means for outputting a driving signal for moving the stage and supplying the driving signal to the driving motor 3-1.
[0040]
Here, in FIG. 1, the output of the temperature sensor 3-2 is shown to be directly supplied to the temperature / compensation error conversion means 4-1, but in reality, the temperature dependence output by the temperature sensor 3-2 is shown. It is necessary to convert the current value having temperature into temperature information, digitize the temperature information, and supply it to the temperature / compensation error converting means 4-1.
However, the above process may be a technique that is normally performed, and since the above process is not the essence of the present invention, the above process is performed between the temperature sensor 3-2 and the temperature / compensation error converting means 4-1. Please understand that there is something and that is not shown.
[0041]
Now, the x-coordinate (incidence x-coordinate) at which the light emitted from the VIPA assembly 1 is incident on the aspherical mirror differs depending on the chromatic dispersion compensation amount. The amount of movement due to temperature fluctuations of coordinates is different.
Accordingly, the temperature / compensation error converting means 4-1 stores a plurality of errors of the chromatic dispersion compensation amount corresponding to the movement amount due to the temperature variation of the incident x coordinate with the temperature information as an address for each set chromatic dispersion compensation amount. It has a table. Then, one table is selected from the plurality of tables according to the chromatic dispersion compensation amount set from the outside, and the incident x written in the address corresponding to the temperature information from the temperature sensor on the selected table. What is necessary is just to obtain | require the error of the chromatic dispersion compensation amount corresponding to the movement amount by the temperature fluctuation of a coordinate.
[0042]
If there is no table that exactly matches the chromatic dispersion compensation amount set from the outside, or there is no address that exactly matches the temperature information from the temperature sensor in one table, interpolation calculation by linear approximation is performed. Should be done.
Alternatively, a conversion equation for obtaining an error of the chromatic dispersion compensation amount corresponding to the movement amount due to the temperature variation of the incident x coordinate using the chromatic dispersion compensation amount set from the outside and the temperature information supplied from the temperature sensor 3-2. The chromatic dispersion compensation amount and the temperature information input in each state are substituted, and the error of the chromatic dispersion compensation amount corresponding to the movement amount due to the temperature variation of the incident x coordinate can be obtained. it can. In this case, it is not necessary to perform an interpolation operation.
[0043]
A so-called thermistor can be used as the temperature sensor. The above description of conversion into current value temperature information having temperature dependence is intended for the thermistor. However, the temperature sensor is not limited to a thermistor, and may be a thermal / electric conversion temperature sensor. What is important is that it can be easily attached to a moving stage or a metal case on which the moving stage is mounted.
[0044]
Further, the dispersion compensation amount / position converting means 4-3 may be a table for storing the position of the aspherical mirror using the dispersion compensation amount as an address, or a calculation formula for obtaining the position of the aspherical mirror from the dispersion compensation amount. There may be.
Further, if the motor driving means 4-4 outputs a number of pulses corresponding to the amount of movement of the aspherical mirror, and the driving motor 3-1 is a type that rotates by a predetermined angle by one pulse, it is an open loop aspherical surface. Since the position of the mirror 2 can be controlled, the configuration of the VIPA chromatic dispersion compensator can be simplified.
[0045]
FIG. 2 shows the configuration of the VIPA chromatic dispersion compensator in FIG. 2 (a), and FIG. 2 (b) shows the configuration of the controller in the second embodiment of the present invention.
In FIG. 2A, 1 is a VIPA assembly.
An aspherical mirror 2 includes a mirror member 2-1, a reflective film 2-2, and a scale 2-3.
[0046]
A moving stage 3 includes an optical sensor 3-3 that measures the amount of movement of the drive motor 3-1 and the scale 2-3. The output of the optical sensor 3-3 is supplied to a control unit described later, and a drive signal is supplied from the control unit to the drive motor 3-1.
In FIG. 2 (b), 4-3 is a dispersion compensation amount / position converting means for converting the chromatic dispersion compensation amount into the position to which the aspherical mirror is moved. Sensor output / position converting means for obtaining the amount of movement according to the temperature of the sensor, 4-2 is an adding means for reducing the output of the sensor output / position converting means 4-5 from the output of the dispersion compensation amount / position converting means 4-3, 4- Reference numeral 4 denotes motor driving means for outputting a driving signal for moving the moving stage by the output of the adding means 4-2 and supplying the driving signal to the driving motor 3-1.
[0047]
Here, in the configuration of FIG. 2, the scale 2-3 is disposed on a portion of the transparent mirror member 2-1 that constitutes the aspherical mirror 2 where light that does not have the reflective film 2-2 can be transmitted. The optical sensor 3-3 is fixed to the base on which the moving stage 3 is mounted, and is arranged close to the scale 2-3.
And since the scale 2-3 needs to be easily affected by the expansion of the aspherical mirror 2, a window is formed in the resin film using a resin film as a slit, and other than the window opened in the reception film A reflective film is formed and attached to the aspherical mirror, or only the reflective film is formed in a striped pattern on the surface of the aspherical mirror.
[0048]
The optical sensor 3-3 is actually composed of a light source and a sensor member, and receives the light output from the light source, reflected by the reflective film of the scale 2-3, and returned by the sensor member.
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of position reading by the optical sensor.
Among these, FIG. 3A shows an example of the shape of the sensor member.
[0049]
In FIG. 3 (a), the rectangles marked with “X” and “O” are formed by independent sensor members and are shifted from each other by a half width. As the sensor member, a member having a general optical / electrical conversion function, typically, a photodiode may be used.
FIG. 3B shows the scale and how it moves.
[0050]
The scale shown in FIG. 3 (b) is of a type in which a window is opened in a film on which a strip-shaped reflective film is formed. As described above, the reflective film is formed in a striped pattern on the surface of the aspherical mirror. May be.
In FIG. 3B, the alphabetical letters are added in the vertical direction to show the movement of the scale due to temperature fluctuation, and the left column (a to i) shows the case where the scale moves to the right. The right column (a and p to w) is when the scale moves to the left.
[0051]
Now, a light beam having a width equal to the width of the two sensor members is output from the sensor member side, and the light reflected by the reflective film of the scale returns to the sensor member and is electrically converted by each sensor member. For example, in a of FIG. 3 (b), the sensor member described with a cross mark receives half of the light reflected by the reflective film between the slit # 3 and the slit # 4, and the sensor member described with a circle mark Receives all of the light reflected by the reflective film between slit # 3 and slit # 4.
[0052]
Then, when the scale moves to the right as shown in FIG. 3 (b), the sensor member marked with x receives ¼ of the light that can be reflected by the reflective film between slit # 3 and slit # 4. The sensor member described above receives 3/4 of the light that can be reflected by the reflective film between the slit # 3 and the slit # 4.
FIG. 3 (c) shows the output of the sensor member, where x indicates the output of the sensor member with the x mark, and dot indicates the output of the sensor member with the o mark.
[0053]
When the scale is moved to the right side with the state of a as the initial state, in both a and c, the output of the sensor member marked with ◯ is larger than the output of the sensor member marked with x, and both sensors The output of the member decreases. Then, after c, the output of the sensor member indicated by x is increased, and from c to e, the output of the sensor member indicated by o is continuously decreased, and after e, the output is increased. And while both outputs are increasing, the output of the sensor member which described x mark is larger than the output of the sensor member which described o mark.
[0054]
On the other hand, when the scale moves to the left side with the state of a as the initial state, the sensor member output with the x mark indicates that the output of the sensor member indicates the circle while the outputs of both are decreasing. While both outputs are increasing, the output of the sensor member marked with x is smaller than the output of the sensor member marked with ◯.
That is, it can be seen that the scale is opposite to the case where the scale moves to the right. Therefore, the moving direction of the scale can be detected based on the magnitude relationship between the outputs of both sensor members and the increasing / decreasing direction.
[0055]
When the scale moves left and right by one bit of the slit, the outputs of both sensor members are the same as the outputs in the original state (states a and i in FIG. 3B). Therefore, the number of pitches moved can be known by counting the number of times of output in the original state. Further, when the movement is not an integral multiple of the pitch, the relationship between the movement amount and the output can be known (in the example shown in FIG. 3, it is easily understood that the relationship is a triangular wave). It is easy to calculate.
[0056]
As described above, when the optical sensor 3-3 is used, the amount of movement of the aspherical mirror 2 is acquired by transmission and reflection of light through the scale 2-3. It is necessary to dispose the optical sensor 3-3 close to the scale 2-3 by disposing the transparent mirror member 2-1 in a portion where the light that is not formed with the reflective film 2-2 can be transmitted. It is.
[0057]
In the configuration of FIG. 2, the example in which the scale 2-3 is disposed on the side opposite to the reflective film 2-2 of the aspherical mirror 2 has been described. However, the scale 2-3 is disposed on the same side as the reflective film 2-2 of the aspherical mirror 2. It is also possible to do.
The sensor output / position converting means 4-5 in FIG. 2 obtains the amount of movement of the aspherical mirror 2 due to temperature fluctuations from the amount of movement of the aspherical mirror 2 acquired by the optical sensor 3-3 as described above.
[0058]
Therefore, the control unit in FIG. 2 (b) controls the drive motor by correcting the position of the aspherical mirror determined from the required amount of chromatic dispersion compensation by the amount of movement of the aspherical mirror determined as described above. can do.
In this way, since the drive motor is driven by directly measuring the amount of movement of the aspherical mirror due to temperature fluctuations, the light emitted from the VIPA assembly with respect to the aspherical mirror is added even when factors other than the expansion of the aspherical mirror are added. It is possible to accurately control the light collecting position.
[0059]
In the above, the technique for measuring the amount of movement of the aspherical mirror with the light source, the scale composed of the reflective film formed in a substantially striped pattern, and the sensor member has been described, but the scale is striped with a magnetic material. A technique of forming and configuring the sensor member with a magnetic sensor is also possible. Also in this case, a technique in which two independent sensor members are combined by shifting by half a width is effective.
[0060]
In this case, it is necessary to limit the position where the scale is formed to a portion of the transparent mirror member 2-1 constituting the aspherical mirror 2 through which the light that does not have the reflective film 2-2 can pass. Alternatively, a scale may be arranged on the back side of the reflective film 2-2.
That is, the essence of the configuration of FIG. 2 is that "the optical signal is branched for each wavelength by the VIPA assembly and is incident on the aspherical mirror, and the propagation distance for each wavelength is controlled by the reflection by the aspherical mirror to compensate the chromatic dispersion. In the VIPA chromatic dispersion compensator, a striped scale is formed on a transparent mirror member constituting the aspherical mirror, and a sensor for reading the scale is disposed on a moving stage on which the aspherical mirror is mounted. " That is.
[0061]
FIG. 4 shows the configuration of the VIPA chromatic dispersion compensator in FIG. 4 (a) and FIG. 4 (b) shows the configuration of the controller in the third embodiment of the present invention.
In FIG. 4A, reference numeral 1 denotes a VIPA assembly.
An aspherical mirror 2 includes a mirror member 2-1, a reflective film 2-2, and a scale 2-3.
[0062]
Reference numeral 3 denotes a moving stage, which includes an optical sensor 3-3a that measures the amount of movement of the drive motor 3-1 and the scale 2-3. The output of the optical sensor 3-3a is supplied to a control unit described later, and a drive signal is supplied from the control unit to the drive motor 3-1.
In FIG. 4B, 4-3 is a dispersion compensation amount / position converting means for converting the chromatic dispersion compensation amount into the position to which the aspherical mirror is moved, and 4-5 is the aspherical mirror from the output of the optical sensor 3-3. Sensor output / position converting means for obtaining the amount of movement according to the temperature of the sensor, 4-2 is an adding means for reducing the output of the sensor output / position converting means 4-5 from the output of the dispersion compensation amount / position converting means 4-3, 4- Reference numeral 4 denotes motor driving means for outputting a driving signal for moving the moving stage by the output of the adding means 4-2 and supplying the driving signal to the driving motor 3-1.
[0063]
Here, in the configuration of FIG. 4, the scale 2-3 is arranged in a portion of the transparent mirror member 2-1 constituting the aspherical mirror 2 where light on the side where the reflective film 2-2 is formed can be transmitted. The optical sensor 3-3 is fixed to a base on which the moving stage 3 is mounted.
And since the scale 2-3 needs to be easily affected by the expansion of the aspherical mirror 2, a resin film is used, a window is formed in the resin film to form a slit, and other than the window opened in the resin film A reflective film is formed. In this case, high-order diffracted light that is emitted from the VIPA assembly 1 and is not condensed on the aspherical mirror 2 is used as a light source. Therefore, the reflective film 2-2 is formed on the VIPA assembly 1 side of the scale 2-3. It is good to do. This is because if the reflective film 2-2 is formed on the optical sensor 3-3a side of the scale 2-3, light at an angle that is not desired to be incident on the optical sensor 3-3a originally is incident on the mirror member 2-1. This is to prevent the light from being refracted and entering the optical sensor 3-3a through the slit of the scale 2-3.
[0064]
In this case, since the high-order diffracted light of the VIPA assembly 1 is used as a light source, the optical sensor itself is not provided with a light source, and is constituted only by a sensor member. The sensor member has the same configuration as described in FIG.
Here, the principle of acquiring the amount of movement of the aspherical mirror 2 by the optical sensor 3-3a is the same as that described with reference to FIG. 3, so it will be omitted from the description again. Also, the configuration and operation of the control unit are the same as in the case of FIG.
[0065]
Here, the difference between the configuration of FIG. 2 and the configuration of FIG. 4 is that when an optical sensor is used as the sensor, the optical sensor itself has a light source and acquires the amount of movement of the aspherical mirror 2 or higher-order diffraction. The optical sensor obtains the amount of movement of the aspherical mirror 2 using light as a light source. According to the former, the amount of movement including the expansion of the aspherical mirror 2 is measured, whereas according to the latter, the amount of movement is measured using high-order diffracted light as a light source. The amount of movement including the amount of movement of the condensing position on the aspherical mirror 2 due to the change in the angle of the output light of the VIPA assembly 1 itself due to the temperature change can be measured.
[0066]
In the VIPA chromatic dispersion compensator, the amount of chromatic dispersion compensation is determined by the condensing position of the emitted light from the VIPA assembly 1 on the aspherical mirror 2, and therefore the angular variation accompanying the temperature variation of the output light from the VIPA assembly 1 itself. 3 that can measure the amount of movement including the amount of movement of the condensing position on the aspherical mirror 2 by the above can determine the chromatic dispersion compensation amount more accurately.
[0067]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, even if there is a movement including expansion / contraction of the aspherical mirror constituting the VIPA chromatic dispersion compensator due to temperature fluctuation, the VIPA constituting the VIPA chromatic dispersion compensator due to temperature fluctuation is also provided. It is possible to realize a VIPA chromatic dispersion compensator capable of accurately performing chromatic dispersion compensation even if the angle of light emitted from the assembly varies.
[0068]
That is, according to the first invention, since the amount of expansion of the aspherical mirror corresponding to the temperature detected by the temperature sensor can be known, the amount of chromatic dispersion compensation by the aspherical mirror corresponding to the temperature detected by the temperature sensor. Since the chromatic dispersion compensation amount corrected for the error is converted into the position of the aspherical mirror and the moving stage on which the aspherical mirror is mounted is moved, the aspherical mirror is corrected correctly considering the temperature fluctuation. It can be moved to a position, and chromatic dispersion compensation can be performed correctly even if there is a temperature variation.
[0069]
According to the second invention, on the transparent mirror member constituting the aspherical mirror, a part that does not reflect at a predetermined interval and a part that reflects, that is, a scale that repeats transparency and opaqueness, are formed, and the aspherical mirror is formed. Since the sensor for reading the scale is disposed on the moving stage that is mounted and moved, even when the aspherical mirror expands due to temperature fluctuation, the expansion amount can be accurately grasped.
[0070]
According to the third invention, in the VIPA chromatic dispersion compensator according to the second invention, of the light emitted from the VIPA assembly constituting the VIPA chromatic dispersion compensator, higher-order diffraction that is not reflected by the aspherical mirror. Since the scale is read by the sensor using light as a light source, the expansion amount of the aspherical mirror can be obtained by reading the scale by the sensor even when the aspherical mirror expands with temperature fluctuations. The amount of expansion of the aspherical mirror can be obtained without requiring a special light source.
[0071]
Further, according to the fourth invention, in the VIPA chromatic dispersion compensator according to the second invention or the third invention, the aspheric mirror is set according to the expansion amount of the aspheric mirror detected by the sensor. Is corrected, and the moving stage on which the aspherical mirror is mounted is moved, so that the aspherical mirror can be moved to a correct position taking temperature fluctuation into account, and chromatic dispersion compensation is correctly performed even if there is temperature fluctuation. be able to.
[0072]
In particular, when the above function is added to the VIPA chromatic dispersion compensator according to the second invention, the amount of movement including expansion of the aspherical mirror can be compensated for correctly performing chromatic dispersion compensation. When the above-described function is added to the VIPA chromatic dispersion compensator, it is possible to correctly perform chromatic dispersion compensation by compensating for the variation in the light exit angle from the VIPA assembly constituting the VIPA chromatic dispersion compensator.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 shows the principle of position reading by an optical sensor.
FIG. 4 is a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows chromatic dispersion compensation.
FIG. 6 shows a VIPA chromatic dispersion compensator.
FIG. 7 shows the role of an aspherical mirror.
FIG. 8 shows a cross-sectional shape and a pulse waveform of an aspherical mirror.
[Explanation of symbols]
1 VIPA assembly
1-1 Optical fiber
1-2 Collimating lens
1-3 Collimating lens
1-4 VIPA
1-5 Collimating lens
2 Aspherical mirror
2-1 Mirror member
2-2 Reflective film
2-3 Scale
3 Moving stage
3-1 Drive motor
3-2 Temperature sensor
3-3 Optical sensor
3-3a Optical sensor
4-1 Temperature / compensation error conversion means
4-2 Addition means
4-3 Dispersion compensation amount / position conversion means
4-4 Motor drive means
4-5 Sensor output / position conversion means
101 transmitter
102 Optical fiber
103 chromatic dispersion compensator
104 Receiver

Claims

A VIPA chromatic dispersion compensator that compensates for chromatic dispersion by branching an optical signal for each wavelength by a VIPA (Virtually Imaged Phased Array) assembly and entering the aspherical mirror, and controlling the propagation distance for each wavelength by reflection by the aspherical mirror Because
Finding the error of the chromatic dispersion compensation amount by the aspherical mirror corresponding to the temperature detected by the temperature sensor,
Converting the chromatic dispersion compensation amount corrected for the error into the position of the aspherical mirror,
A VIPA chromatic dispersion compensator characterized by moving a moving stage on which the aspherical mirror is mounted.

A VIPA chromatic dispersion compensator for branching an optical signal for each wavelength by a VIPA assembly to be incident on an aspherical mirror and controlling a propagation distance for each wavelength by reflection by the aspherical mirror to compensate for chromatic dispersion,
Forming a striped scale on a transparent mirror member constituting the aspherical mirror;
A VIPA chromatic dispersion compensator, characterized in that a sensor for reading the scale is disposed on a moving stage on which the aspherical mirror is mounted and moved.

The VIPA chromatic dispersion compensator according to claim 2,
Of the light emitted from the VIPA assembly, a high-order diffracted light that is not reflected by the aspherical mirror is used as a light source.
A VIPA chromatic dispersion compensator, wherein an optical sensor is applied to the sensor to read the scale.

In the VIPA chromatic dispersion compensator according to claim 2 or 3,
Correcting the coordinates set on the aspherical mirror by the amount of movement of the aspherical mirror detected by the sensor according to the temperature variation;
A VIPA chromatic dispersion compensator characterized by moving a moving stage on which the aspherical mirror is mounted.