JP4130136B2 - 波長分散補償器および波長分散補償方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は波長分散補償器および波長分散補償方法に関し、特に分散量を任意に設定可能な波長分散補償器および波長分散補償方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムでは、光パルスが光ファイバ上を長距離伝送することで信号劣化(波長分散)が発生する。そこで、波長分散を修正し、元の光信号に戻す必要が生じる。
【０００３】
一般的には、分散補償ファイバを用いて波長分散の修正が行われる。分散補償ファイバは、分散量が固定である。ところが、伝送路上での光パルスの波長分散量は、温度変化等に応じて経時的に変化する。そのため、分散補償ファイバでは、厳密な分散補償を行うことが難しい。しかも、今日の光通信システムの大容量化に伴い、非常に厳しい分散補償技術が求められており、分散補償ファイバではその要求に応えることが困難である。
【０００４】
そこで、分散量を任意に設定可能な波長分散補償器が考え出されている。以下、このような分散補償器をＶＩＰＡ（Virtually Imaged Phased Array)分散補償器と呼ぶこととする。
【０００５】
図１７は、従来のＶＩＰＡ分散補償器の例を示す図である。ＶＩＰＡ分散補償器は、光サーキュレータ９１１、光ファイバ９１２、コリメートレンズ９１３、ラインフォーカスレンズ９１４、分光部９１５、ラインフォーカスレンズ９１６、および反射ミラー部９１７で構成される。
【０００６】
分光部９１５は、ガラスプレートに対して、光の入射部を除いたところを１００％の反射膜、出射部に高反射率の反射膜をコーティングしたものである（たとえば、特許文献１参照）。この分光部９１５は、ラインフォーカスレンズ９１４からの光の入射方向に対してわずかに傾けられている。反射ミラー部９１７は、凹面から凸面に滑らかに変化する曲面を有するミラーである。図中、奥側が凹面鏡を構成し、手前側が凸面鏡を構成している。
【０００７】
光サーキュレータ９１１で光ファイバ９１２に入射した光が光ファイバ９１２から出射すると、コリメートレンズ９１３で平行光にされる。その後、平行光がラインフォーカスレンズ９１４によって集光され、分光部９１５に入射する。
【０００８】
入射された光は分光部９１５内で多重反射しながら出射していく。この様子は、回折格子から出射した光と同じ振る舞いである。そのことから出射した光は回折光として出射する。この回折格子は実際にあるものではなく、仮想的な回折格子であることからバーチャリ・イメージド・フェイズドアレイ（ＶＩＰＡ）と呼ばれる。
【０００９】
ここで、回折光はさまざまな回折次数の光が出射するが、必要な次数のみに着眼する（以下回折光）。回折光はラインフォーカスレンズ９１６によって反射ミラー部９１７に集光される。このとき反射ミラー部９１７では波長ごとに異なる位置に集光されることになる。集光された光は反射ミラー部９１７によってさまざま方向に反射させられ、ラインフォーカスレンズ９１６を通過し、再度分光部９１５に到達する。分光部９１５への光の到達位置は、波長ごとに異なる。そのため、分光部９１５内で多重反射し再度入射部の窓に戻るまで時間差が生じる。その結果、群遅延時間を発生する。
【００１０】
ここで、反射ミラー部９１７をＸ軸方向に移動させることで、反射光の分光部９１５への入射位置を調節できる。すなわち、群遅延時間の調節が可能となる（たとえば、特許文献２、非特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平９−４３０５７号公報
【特許文献２】
特開２００３−１５０７６号公報
【非特許文献１】
泉裕友、山内康寛、川幡雄一著「ＶＩＰＡ型可変分散補償器シミュレータの設計」電子情報通信学会論文誌 Ｃ Vol.J85-C No.10 PP.898-905 2002年10月
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の分散補償器では分光器の役割と遅延器の役割を１つの分光部が担っているため、光学調整するときには分光機能と遅延機能の両者のバランスを考えて調整している。このことは２つのパラメータをひとつのパラメータで調整していることから必ずしも両者の特性を最良に調節しているという保証はない。すなわち、所望の分光機能を得るために光学系を調整すると、遅延機能が所望の値からずれる虞がある。同様に、所望の遅延機能を得るために光学系を調整すると、分光機能が所望の値からずれる虞がある。このように、従来の分散補償器では、分光機能と遅延機能とを共通の光学系で実現しているため、分散補償機能としての最良の性能を得るのが難しかった。
【００１３】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、分光量と群遅延時間との調整を容易に行うことができる波長分散補償器および波長分散補償方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような波長分散補償器が提供される。本発明に係る波長分散補償器は、波長分散を補償するものであり、以下の要素で構成される。
【００１５】
分光器１０は、入射光を波長毎に分光する。透過レンズ１は、分光器１０で分光された波長毎の光の光路上に配置され、波長毎の光の入射位置に応じて、波長毎の光を異なる屈折角で屈折させると、群遅延発生器２０は、透過レンズ１で屈折された波長毎の光の光路上に配置され、波長毎の光に対し入射位置に応じた時間の伝搬遅延を発生させ、波長毎の光を纏めて出射する。
【００１６】
このような波長分散補償器によれば、入射光が分光器１０で分光される。分光された光は、透過レンズ１に入射し、波長毎に異なる屈折角で屈折する。屈折した波長毎の光は、群遅延発生器２０により、入射位置に応じた時間だけ遅延して伝搬し、波長毎の光が纏めて出射される。
【００１７】
また、本発明では上記課題を解決するために、波長分散を補償するための波長分散補償方法において、入射光を波長毎に分光し、分光された波長毎の光の光路上に配置された透過レンズにより、前記波長毎の光の入射位置に応じて、前記波長毎の光を異なる屈折角で屈折させ、前記波長毎の光に対して、前記透過レンズによる屈折角に応じた時間の伝搬遅延を発生させる、ことを特徴とする波長分散補償方法が提供される。
【００１８】
このような波長分散補償方法によれば、入射光が分光される。分光された光は、透過レンズで、波長毎に異なる屈折角で屈折される。屈折した波長毎の光は、入射位置に応じた時間だけ遅延して伝搬し、波長毎の光が纏めて出射される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成を示す図である。第１の実施の形態のＶＩＰＡ型可変分散補償器では、分光器１０と群遅延発生器２０とを用意し、透過レンズ１を基準にして鏡面対象となるように分光器１０と群遅延発生器２０との構成要素が配置されている。これは、従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器の反射ミラー部を透過レンズ１に置き換え、透過レンズ１を挟んで、２つの分光器１０と群遅延発生器２０を配置したものである。
【００２０】
分光器１０、透過レンズ１、および群遅延発生器２０は、ＶＩＰＡ型可変分散補償器への入射光の光軸に沿って配置されている。なお、図１では、紙面奥から手前の向きをＸ軸、下から上をＹ軸、左から右をＺ軸とする。このとき、入射光は、Ｚ軸の負の方向から正の方向に向かって入射される。
【００２１】
具体的には、分光器１０は、光ファイバ２側から透過レンズ１側へ、第１コリメートレンズ１１、第１ラインフォーカスレンズ１２、分光部１３および第１集光レンズ１４が順に配置されている。第１コリメートレンズ１１は、光ファイバ２から出射する光をコリメートする（平行光の束にすること）。第１ラインフォーカスレンズ１２は、コリメートされた光を分光部１３の入射窓内の線分上に集光する。第１コリメートレンズ１１と第１ラインフォーカスレンズ１２とにより、コリメートレンズ部が構成される。
【００２２】
分光部１３は、ガラス板等の透明な平行平板に対して、光の入射面に設けられた入射窓を除いたところを１００％の反射膜をコーティングし、出射部に高反射率（たとえば、９５〜９８％程度）の反射膜をコーティングしたものである。なお、平行辺板は、ＶＩＰＡ型可変分散補償器を使用する波長帯域の光に対して透明であればよい。また、第１コリメートレンズ１１、第１ラインフォーカスレンズ１２、および第１集光レンズ１４は、光の入射面が入射光の光軸方向（Ｚ軸と平行）に対してほぼ垂直に配置されているが、分光部１３は傾けられている。
【００２３】
第１集光レンズ１４は、分光部１３から出射した回折光を、透過レンズ１が配置された位置の直線（Ｙ軸に平行な直線）上に集光する。
透過レンズ１は、使用波長の帯域で透明な材質の非球面レンズである。この透過レンズ１は、分光器１０側から入射した光が、従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器で用いられた反射ミラーと同じ角度（Ｚ軸方向の正負は逆）で出射するように、光を屈折させる光学特性を有している。
【００２４】
たとえば、透過レンズ１は、光の入射位置のＹ軸座標値が一定のままＸ軸方向にずれたときに、屈折角が連続的（または段階的）変化するような光学特性を有している。すなわち、図１において、透過レンズ１の手前側は発散レンズ（凹レンズ）と同様の光学特性の断面形状を有し、奥側は収斂レンズ（凸レンズ）と同様の光学特性の断面形状を有する。このような形状の透過レンズ１を、Ｘ軸方向に移動させることで、透過レンズ１の入射面上の入射位置を変更できる。その結果、入射された光の発散または収斂の度合いを制御することができる。すなわち、透過レンズ１に対し、従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器の反射ミラーの役割を担わせることができる。
【００２５】
群遅延発生器２０は、透過レンズ１側から光ファイバ３側へ、第２集光レンズ２１、遅延部２２、第２ラインフォーカスレンズ２３、および第２コリメートレンズ２４が、順に配置されている。第２集光レンズ２１は、透過レンズ１から出射した波長毎の複数の回折光を、平行光にする。
【００２６】
遅延部２２は、ガラス板等の使用波長の帯域で透明な平行平板に対して、入射面に高反射率（たとえば、９５〜９８％程度）の反射膜をコーティングし、光の出射面の出射窓を除いたところを１００％の反射膜をコーティングしたものである。第２集光レンズ２１、第２ラインフォーカスレンズ２３、および第２コリメートレンズ２４、光の入射面が入射光の光軸方向（Ｚ軸と平行）に対してほぼ垂直に配置されているが、遅延部２２は傾けられている。
【００２７】
第２ラインフォーカスレンズ２３は、遅延部２２から出射した光を平行光にする。第２コリメートレンズ２４は、コリメートされた光を光ファイバ３のコア部に集光する。第２コリメートレンズ２４と第２ラインフォーカスレンズ２３とにより、コリメートレンズ部が構成される。
【００２８】
このような構成のＶＩＰＡ型可変分散補償器において、分光器１０に光ファイバ２を介して光が入射される。分光器１０において、入射された光の波長分散が行われ、透過レンズ１の位置のＹ軸に平行な直線上に集光される。このとき、各波長の光の集光位置（干渉縞の「明」の部分を生じさせる位置）は、光の波長に応じてＹ軸方向にずれる。
【００２９】
具体的には、コリメートレンズ部によって分光部１３に集光された光は分光部１３の入射側の入射窓以外のところは１００％の反射率、出射側を高反射率の非対称な反射率にコートしてあるため、入射側には光が漏れずに出射側のみに光を放つ。このとき分光部１３内では多重反射をしながら少しずつ光を出射することからその振舞いは回折格子と同じとなる。分光部１３から出射される光には出射方向に毎に干渉条件がある。この干渉条件を満たす光が、その方向に分光されて出射することになる。分光部１３の厚みはＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)光通信システムで用いる波長間隔にＦＳＲ(Free Spectral Range)を合わせて設計するので、必要な光は透過することになる。
【００３０】
分光部１３から出射した光は波長ごとに異なる角度で第１集光レンズ１４に入射し、第１集光レンズ１４で集光される。この集光面では光軸に対して垂直な方向（Ｙ軸方向）の直線上の異なる位置に、波長毎の光が集光される。波長毎の光が集光される直線上に透過レンズ１が配置されることで、集光された波長毎の光が、透過レンズ１の異なる位置に入射する。
【００３１】
透過レンズ１は、入力された光を屈折させ、群遅延発生器２０に入射させる。Ｙ軸に平行な直線上に集光された光は、その集光位置に応じた屈折角で屈折する。この屈折角は、最終的な群遅延時間特性が一次関数となるように設計されている。
【００３２】
このとき、光が透過レンズ１のＸ軸方向のどの位置に入射したかにより、レンズ特性（屈折角）が異なる。光が発散レンズの光学特性を有する位置に入射した場合、波長毎の群遅延発生器２０への入射位置の差が大きくなる。光が収斂レンズの光学特性を有する位置に入射した場合、波長毎の群遅延発生器２０への入射位置の差が小さくなる。収斂度が強くなると、波長毎の光の群遅延発生器２０への入射位置のＹ軸方向の配列が逆転する。さらに収斂度が強くなると、波長毎の入射位置の差が大きくなる。
【００３３】
群遅延発生器２０では、入射した光に対し、その入射位置に応じた群遅延を生じさせ、光ファイバ３へ出射する。すなわち、波長毎の入射位置の差が大きいほど、波長毎の群遅延時間の差が大きくなる。群遅延発生器２０への入射位置は、透過レンズ１での屈折角に依存するため、透過レンズ１における屈折角に応じた伝搬遅延が各波長の光に生じることになる。
【００３４】
具体的には、透過レンズ１で光軸に水平に屈折された光は、第２集光レンズ２１に向かう。第２集光レンズ２１を通過した光は遅延部２２に向かうときには平行光となる。遅延部２２は分光部１３から出射される光の干渉条件を満たしている。そのため、遅延部２２に入射した光は、遅延部２２内で多重反射をして、出射窓内の線分から出射される。この多重反射の回数は波長によって異なる。そのため、光の波長毎に遅延部２２の出射窓に到達するまでの時間差が生じる。これによって波長分散を発生させることができる。
【００３５】
以上の構成をとることによって分光、遅延線の役割を従来のＶＩＰＡ型分散補償器ではひとつの分光部にしていた調整を、分光部と遅延部で単独に調整することができ、特性が改善できる。すなわち、分光部１３で分光を行い、遅延部２２で群遅延を生じさせて伝搬させることで、個別の調整が可能となっている。たとえば、分光部１３で分光機能が最良になるように分光部の厚みや入射角を調整したのち、遅延部２２で分光機能の劣化を考えることなく遅延時間の調整（板の厚みや入射角）を行うことができる。分光機能と遅延機能との調整を個別に行えることで、特性の調整が容易になる。
【００３６】
次に、ＶＩＰＡ型可変分散補償器に入力された光の動きを詳細に説明する。
図２は、入射光の分光部までの伝搬状況を示す図である。なお、分光部１３は、平行平板１３ａの入射面（図２中の左側の面）の上方に反射膜１３ｂが施されている。反射膜１３ｂは、ほぼ１００％の反射率を有する。入射面の反射膜１３ｂの下は入射窓であり、反射率がほぼ０％で光を透過させる反射防止膜１３ｃが施されている。反射防止膜１３ｃとしては、たとえばＡＲコート(Anti Reflection Coat)がある。反射膜１３ｂと反射防止膜１３ｃとの境界部分は直線である。また、平行平板１３ａの出射面（図２中の右側の面）には、若干の光のみを透過させる高反射率（たとえば９５〜９８％）の反射膜が施されている。
【００３７】
光ファイバ２から出射された入射光３１は、第１コリメートレンズ１１に入射する。入射光３１は、第１コリメートレンズ１１で平行光にされ、第１ラインフォーカスレンズ１２に入射する。平行光化された入射光３１は、第１ラインフォーカスレンズ１２によって、分光部１３表面の反射防止膜１３ｃ上の反射膜１３ｂと反射防止膜１３ｃとの境界付近に、直線状に集光される。
【００３８】
図３は、分光部１３内の光の伝搬を示す図である。前述のように、分光部１３は、平行平板１３ａ（厚さをｔとする）、反射膜１３ｂ、反射防止膜１３ｃ、および反射膜１３ｄで構成される。
【００３９】
入射面側の反射膜１３ｂと反射防止膜１３ｃとの境界付近（反射防止膜１３ｃ上）に入射光３１が集光されると、その入射光３１が平行平板１３ａ内を広がりながら透過する。そして、一部の光３２ａ，３２ｂが反射膜１３ｄを透過して出射される。他の光は、反射膜１３ｄで反射される。反射された光は反射膜１３ｂで反射され、再度、反射膜１３ｄに達する。すると、一部の光３３ａ，３３ｂが反射膜１３ｄを透過して出射され、他の光は反射膜１３ｄで反射される。反射された光は、平行平板１３ａ内を往復し、一部の光３４ａ，３４ｂが反射膜１３ｄを透過して出射される。
【００４０】
なお、図３では、反射膜１３ｄに光が到達する度に出射される光として、２方向（第１の方向、第２の方向）の光の束（光束）を示しているが、実際には図示した光を含む所定角度内の各方向に光束が出射される。
【００４１】
図３に示すように、平行平板１３ａ内で入射光３１を多重反射させながら光を出射させることで、分光部１３に回折格子と同様の分光機能を生じさせることができる。すなわち、無限遠に波長毎の干渉縞（スペクトル）が生成される。
【００４２】
波長毎の干渉光の出射角度は、平行平板１３ａ内を往復することによる光路差で決まる。たとえば、出射される光３２ａと光３３ａ（第１の方向の光）は、平行平板１３ａ内を１往復した分だけ、光３３ａの方が光路が長い。その光路差が入射光３１に含まれる何れかの光の波長の整数倍であれば、光３２ａ，３３ａを凸レンズ（集光レンズ１４）で集光したとき、集光された位置が干渉縞の明点となる。この明点には、干渉条件を満たす波長の光のみが集光される。
【００４３】
また、出射される光３２ｂと光３３ｂ（第２の方向の光）においても、干渉光が生成される。このとき、光３２ｂは、光３２ａよりも、反射面１３ｄに対する入射角（入射光線が反射膜１３ｄに立てた法線に対して成す角）が大きい。そのため、光３２ａと光３３ａ（第１の方向の光）間の光路差よりも、光３２ｂと光３３ｂ（第２の方向の光）間の光路差の方が小さくなる。従って、第２の方向の光は、第１の方向の光と異なる波長の干渉光を生じさせる。このように、出射される光の方向毎に光路差が異なり、干渉光（明点）を生じさせる光の波長も異なる。その結果、波長分散が生じる。分散した光は、透過レンズ１を介して群遅延発生器２０に伝えられる。
【００４４】
図４は、分光光学系から群遅延光学系への光の伝搬状況を示す図である。図４では、分光部１３から出射された光を、出射方向毎の光束４１〜４３で示している。出射された光束４１〜４３は、第１集光レンズ１４で透過レンズ１上へ集光される。
【００４５】
光束４１は斜め上方向（Ｙ軸正、Ｚ軸正の方向）に伝搬し第１集光レンズ１４に入射するため、第１集光レンズ１４で収斂され、光束４１ａとして透過レンズ１の上方に集光される。光束４２は、水平（Ｚ軸と平行）に伝搬し第１集光レンズ１４に入射するため、第１集光レンズ１４で収斂され、光束４２ａとして透過レンズ１の中央に集光される。光束４３は斜め下方向（Ｙ軸負、Ｚ軸正の方向）に伝搬し第１集光レンズ１４に入射するため、第１集光レンズ１４で収斂され、光束４３ａとして透過レンズ１の下方に集光される。
【００４６】
各光束４１〜４３に含まれる複数の波長の光は、伝搬しながら干渉し合う。そのため、それぞれの光束４１〜４３では、干渉条件を満たした波長の光のみが、明るさを強め、それ以外の波長の光は暗くなる。その結果、各光束４１ａ，４２ａ，４３ａが透過レンズ１に集光されたとき、明点の干渉条件を満たす波長の光のみが集光位置で明るくなる。以後、各光束４１ａ〜４３ｂは、干渉条件を満たす波長の光として伝搬する。
【００４７】
透過レンズ１に集光された各光束４１ａ，４２ａ，４３ａは、透過レンズ１で発散または収斂され、光束４１ｂ，４２ｂ，４３ｂとして第２集光レンズ２１に入射する。透過レンズ１における発散の度合いが大きい（あるいは収斂の度合いが小さい）ほど、光束４１ｂは上方に入射し、光束４３ｂは下方に入射する。また、透過レンズ１における発散の度合いが小さい（あるいは収斂の度合いが大きい）ほど、光束４１ｂは下方に入射し、光束４３ｂは上方に入射する。
【００４８】
第２集光レンズ２１に入射した各光束４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、第２集光レンズ２１で平行光の光束４１ｃ，４２ｃ，４３ｃにされ、遅延部２２に入射する。
【００４９】
図５は、遅延部での光の伝搬状況を示す図である。遅延部２２は、分光部１３と同様の構成であるが、入射面と出射面とが逆である。すなわち、平行平板２２ａの出射面の上方に反射率１００％の反射膜２２ｂが施されており、その下の出射窓に、光を透過する反射防止膜２２ｃが施されている。入射面には、若干の光のみを透過させる高反射率（たとえば９５〜９８％）の反射膜２２ｄが施されている。
【００５０】
また、遅延部２２は、入射される光束５１，５２の波長に対する干渉条件を満たしている。分光部１３の傾きと遅延部２２の傾きが同じ（傾斜方向は逆）であれば、遅延部２２の厚みＤは、ｔ若しくは、２×Ｎ×ｔとなる。Ｎは、１以上の整数である。ｔは、分光部１３の厚みである。たとえば、分光部１３を１００ＧＨｚのＦＳＲとしたときは、遅延部２２が５０ＧＨｚ、２５ＧＨｚのＦＳＲであれば、出力光の干渉条件を満たすこととなる。
【００５１】
遅延部２２は、反射膜２２ｂが施されている上方部分に入射した光が、出射窓である下方の反射防止膜２２ｃの方へ伝搬するように、光の入射方向に対して傾けて配置されている。
【００５２】
遅延部２２に対しては、波長の異なる複数の光束５１，５２が入射する。図５の例では、光束５１の方が光束５２よりも上に入射している。入射した光束５１，５２は、反射膜２２ｂと反射膜２２ｄとの間で多重反射をしながら平行平板２２ａ内を伝搬する。光束５１，５２が反射防止膜２２ｃの位置に達すると、反射防止膜２２ｃから出射される。出射された光５３は、複数の波長の光を含んでいる。
【００５３】
このとき、光束５１と光束５２とでは、入射位置が異なることから出射位置に達するまでに伝搬する距離も異なる。この距離の差により伝搬遅延が発生し、波長毎の群遅延時間を生じさせる。
【００５４】
出射された光５３は、第２ラインフォーカスレンズ２３に入射し、平行光となる。その後、平行光となった光５３は、第２コリメートレンズ２４で集光され光ファイバ３に入射する。
【００５５】
以上のように、分光器１０と群遅延発生器２０とを分けたことにより、波長分散特性の調整と群遅延時間特性の調整を個別に行うことができる。その結果、最長の波長分散特性および群遅延時間特性とが得られるように、ＶＩＰＡ型可変分散補償器を容易に調整できる。
【００５６】
たとえば、分光器１０において、光の分散特性を精密に調整することで、伝搬させる光の所望の次数の干渉縞を明瞭に発生させることができる。また、群遅延時間を考慮せずに分散特性を設定できるため、分散能（波長λの変化に対する分散角（回折角）の変化の割合）を非常に大きくしたり、逆に小さくしたりすることも容易である。
【００５７】
群遅延発生器２０においては、入力された光の群遅延時間のみを考慮して調整すればよいため、非常に大きな群遅延時間を発生させるような特性を持たせることもできる。たとえば、遅延部２２は、分光部１３と異なる厚さでもよいため、遅延部２２の厚みを増すことにより、群遅延時間を増大させることができる。なお、遅延部２２は、出力光の干渉条件を満たしている必要がある。そのため、遅延部２２の厚さは、分光部１３の厚さｔと同じか、若しくはｔの２ｎ倍であることが求められる。
【００５８】
また、上記のＶＩＰＡ型可変分散補償器における群遅延時間の量は、中央に配置された透明の透過レンズ１のＸ軸方向の位置を変えることで調整することができる。どの程度の群遅延時間を必要とするのかは、ＶＩＰＡ型可変分散補償器に入力されるまでの光の伝送路に依存する。そのため、伝送路上にＶＩＰＡ型可変分散補償器を設置したとき、設置作業者が透過レンズ１のＸ軸方向の位置を調節し、所望の群遅延時間を発生させる。
【００５９】
次に、群遅延時間を制御可能な透過レンズ１の設計方法について説明する。なお、透過レンズ１の入射位置毎の屈折率は、波長毎に生じさせる群遅延時間特性に応じて決定される（たとえば、群遅延時間特性が一次関数になるようにする）。そのため、透過レンズ１の光学特性は、１つの点に焦点を有するような単純なものではない。以下に、透過レンズ１の設計方法については詳述する。
【００６０】
まず、分光部１３での光の振る舞いを考える。
図６は、分光部内での光の振る舞いを示す図である。ここで、分光部１３に光が入射するときの入射角度をΘ、分光部１３内の平行平板１３ａの屈折率をｎとする。出射角度θとすると、スネルの法則より、
【００６１】
【数１】
【００６２】
という関係が成り立つ。入射角度は小さいので一次近似をすると
【００６３】
【数２】
【００６４】
となる。
光は、分光部１３内を、ビーム径を広げながら多重反射を繰り返す。この光の挙動は、透過型の階段状回折格子から出射した光の挙動と等価である。そのため分光器として作用する。よって分光部１３から出射した光は異なる波長ごとに出射される。
【００６５】
ここで、出射時の光の振る舞いを考える。Φを分光部１３から出た時の角度、φを分光部１３内から出射するときの反射膜１３ｄへの入射角とすると、スネルの法則により、
【００６６】
【数３】
【００６７】
となる。これを式（２）と同様に近似すると、
【００６８】
【数４】
【００６９】
となる。
次に、バーチャリ・イメージド・フェイズドアレイ（仮想的な回折格子）の２点について着目する。
【００７０】
図７は、仮想的な回折格子の原理を示す図である。図７では、一度も反射せずに出力される光５４と、分光部１３内で１往復分反射して出力される光５５とを比較する。このとき、出射面側から光５４を観察した場合、入射位置に配置された光源６１から放出された光と同等である。また、光５５は、分光部１３内を１往復余分に伝搬している。そのため、出射面側から光５５を観察した場合、平行平板の２枚分の厚さだけ奥に配置された光源６２から放出された光と同等である。ここで、光５４と光５５との伝搬経路の距離の差は、２ｔcosφである。
【００７１】
そこで、２つの光５４，５５が無限遠で強め合う条件は、光５４，５５の波長をλとし、生成される干渉縞の次数をｍとしたとき、平行平板１３ａの屈折率ｎを考慮して、
【００７２】
【数５】
【００７３】
となる。式（５）の左辺が光路差、右辺が干渉条件（明点となる条件）を示している。ここで、波長の異なる複数の光を同じ次数で比較すると、波長が長いほどφが小さくなる。
【００７４】
図８は、波長毎の角度の違いを示す図である。図８に示すように、光５６よりも短い波長の光５６ａはφが大きくなり、長い波長の光５６ｂはφが小さくなる。
【００７５】
ここで、式（５）を用いて、分光部１３の分光性能である角度分散を求めることができる。すなわち、φの角度が一次近似の範囲であれば、
【００７６】
【数６】
【００７７】
が成り立つ。さらに、式（４）を用いることで、
【００７８】
【数７】
【００７９】
となる。
ここで、従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器で使用されている反射ミラーで反射される光の進行方向について考察する。
【００８０】
反射ミラーのカーブをＣ（ｙ）とするとミラーの傾きｈ（ｙ）は、
【００８１】
【数８】
【００８２】
である。なお、反射ミラーのカーブを示す関数Ｃ（ｙ）は、群遅延時間特性（波長の差に対する群遅延時間の差）が一次関数となるように定める。
次に、分光部１３から出射したひとつの波長について着目し、反射ミラーで反射されるまでの光線追跡を行うことにより、光の反射角度を求める。
【００８３】
図９は、反射角度を説明する図である。集光レンズ１４の中心点を通るＹ軸に平行な線５７ｂと分光部１３との交点から光５７が出射されているものとする。光５７は、集光レンズ１４を通り、反射ミラー９０１に達する。なお、集光レンズ１４の中心を通る点線は、集光レンズ１４に入射する以前の光５７と平行な補助線５７ａである。
【００８４】
集光レンズ１４の中心を光が通過したときには屈折しない。しかし、集光レンズ１４の中心以外の個所を通過するときには、光５７が屈折して反射ミラー９０１上に集光される。このように、互いに平行な光は、同じ個所に集光される。
【００８５】
ここで、分光部１３から集光レンズ１４までの距離をａ、集光レンズ１４から反射ミラー９０１までの距離をｆとする。すると、光５７が集光レンズ１４に入射する位置と集光レンズ１４とのＹ軸方向の差Ｈ１は、
【００８６】
【数９】
【００８７】
となる。また、光５７の集光レンズ１４の出射位置と反射ミラー９０１への入射位置とのＹ軸方向の差Ｈ２は、
【００８８】
【数１０】
【００８９】
となる。
次に、反射ミラー９０１で反射された光の振る舞いを考える。
図１０は、反射ミラーに反射した光の角度の関係を示す図である。集光レンズ１４から出射した光５７のＺ軸に対する傾きをβとする。また、光５７が入射した位置の反射ミラー９０１の表面のＹ軸に対する傾きをγとする。ここで、γは以下の式で表せる。
【００９０】
【数１１】
【００９１】
さらに、βは以下の式で表せる。
【００９２】
【数１２】
【００９３】
これにより、反射ミラー９０１で反射した光５７の反射角度が求まる。反射ミラー９０１を本発明に係る透過レンズ１に置き換えたとき、反射ミラー９０１による反射角度と同様の角度（Ｚ軸方向の正負は逆）で光５７が出射されるように、透過レンズ１の形状を設計すればよい。
【００９４】
ここで、透過レンズ１の屈折率をｎ１とする。そして、この透過レンズ１に光５７が入射したときに屈折することで屈折角が光軸と平行（Ｚ軸に平行）になるような入射面形状Ｚ（ｙ）を求める。
【００９５】
図１１は、透過レンズの入射面側の光の屈折状況を示す図である。図１１の光５７の進行方向は、図１０と同様である。ここで、屈折角（屈折光線と入射位置の法線との成す角）をζとすると、スネルの法則より
【００９６】
【数１３】
【００９７】
となる。ところで角度は十分小さいことから１次近似をして
【００９８】
【数１４】
【００９９】
とすることができる。
この式をｙ＝ｆ（Φ−Θ）および式（１４）を用いてｙの変数にすると
【０１００】
【数１５】
【０１０１】
となる。ここでＺ（ｙ）の微分量は近似的にζとした。式（１５）について解くと
【０１０２】
【数１６】
【０１０３】
となる。これにより、透過レンズ１に入射した光５７を光軸と平行にするための入射側の面形状を求めることができた。
次に、透過レンズ１の出射側の面形状を光軸から時計回りの角度を＋に設定したとき、図１１より
【０１０４】
【数１７】
【０１０５】
の方向に出射する必要がある。ここで、出射面に対して光がＺ軸に平行に入射してきたときのモデルを考える。
図１２は、透過レンズの出射面側の光の屈折状況を示す図である。透過レンズ１内を通過した光５７は、出射面側で屈折する。このとき、式（１７）方向に光が出射する必要がある。そのためには出射面の透明材質の屈折率をｎ１、入射角をδとすると、
【０１０６】
【数１８】
【０１０７】
が成り立たたなくてはならない。
ところで図１２のδは、光軸からδの傾きを持った透過レンズ１の傾きにも相当するので、この透明材質の出射光側の形状をＸ（ｙ）としたときには
【０１０８】
【数１９】
【０１０９】
である。ｙ＝ｆ（Φ−Θ）の関係、および反射ミラー形状Ｃ（ｙ）を微分した結果がｈ（ｙ）であることを用いることによって式（１８）は
【０１１０】
【数２０】
【０１１１】
と還元できる。これを解くことによって、
【０１１２】
【数２１】
【０１１３】
となる。出射面側の形状を式（２１）を満たすように定めれば良い。
以上が透過材質の設計の考え方である。ここで、反射ミラー形状Ｃ（ｙ）は、群遅延時間特性が一次関数（横軸に波長の差、縦軸に群遅延時間の差を取った表の上で、群遅延時間特性が直線で表される）となるように定められている。そのため、式（２１）に従って出射面側の形状を定めれば、本実施の形態に係るＶＩＰＡ型可変分散補償器の群遅延時間特性も、一次関数で表される。
【０１１４】
なお、上記の例は、透過レンズ１内を光軸に対して平行に光が伝搬するように設計したものであるが、透過レンズ１からの出射光の方向を任意に設定することが本質であるため、上記以外の形状をとってもよいことは明らかである。
【０１１５】
このように、透過レンズ１の出射側の形状によって分散量を制御できる。このことから、Ｃ（ｙ）で表された形状関数の係数部を、透過レンズ１のＸ軸方向に連続的に変えることで、透過レンズ１から出射した光の屈折角度を光の当たる位置によって調節することができる。たとえば、透過レンズ１のＸ軸方向の位置に応じて、その位置で生じる屈折角に基づく群遅延時間特性を示す一次関数の傾き（単位波長差当たりの群遅延時間の変化量）が連続的に変化するようにする。
【０１１６】
図１３は、透過レンズに対する光の入射位置に応じた屈折角度の例を示す図である。図１３（Ａ）は透過レンズの斜視図であり、図１３（Ｂ）は透過レンズの側面図である。
【０１１７】
図１３（Ａ）には、透過レンズ１に入射する光の３通りの光軸５８ａ，５８ｂ，５８ｃを示している。これらの光軸５８ａ，５８ｂ，５８ｃは、透過レンズ１への入射位置が互いにＸ軸方向にずれている。光軸５８ａ，５８ｂ，５８ｃの進行方向や、透過レンズ１への入射位置のＹ軸方向の位置は同じである。これらの光軸５８ａ，５８ｂ，５８ｃは、Ｘ軸方向の入射位置のずれに基づいて、出射した光の進行方向が異なる。
【０１１８】
図１３（Ｂ）に示す透過レンズ１では、図中の奥側（Ｘ軸の負の側）が発散レンズの光学特性を有しており、手前に向かって発散の強さが弱くなり、最も手前（Ｘ軸の正の側）では収束レンズの光学特性を有している。この場合、透過レンズ１のＸ軸の負の側に入射した光軸５８ａは、透過レンズ１内を水平（Ｚ軸に平行）に伝搬した後、Ｙ軸の正の方向へ屈折する。透過レンズ１の中央付近に入射した光軸５８ｂは、透過レンズ１内を水平（Ｚ軸に平行）に伝搬した後、屈折せずに出射する。透過レンズ１のＸ軸の正の側に入射した光軸５８ｃは、透過レンズ１内を水平（Ｚ軸に平行）に伝搬した後、Ｙ軸の負の方向へ屈折する。
【０１１９】
このような設計の透過レンズ１をＶＩＰＡ型可変分散補償器内でＸ軸方向に移動させることで、光が透過レンズ１を出射したときの発散量（あるいは収斂量）を調整することができる。
【０１２０】
図１４は、透過レンズの位置に応じた光の分散状況を示す図である。図１４（Ａ）は、透過レンズのＸ軸方向の中央に光が入射するように透過レンズを配置した図である。図１４（Ｂ）は、透過レンズのＸ軸方向の奥側に光が入射するように透過レンズを配置した図である。図１４（Ｃ）は、透過レンズのＸ軸方向の手前側に光が入射するように透過レンズを配置した図である。なお、図１４において、透過レンズ１のＹ軸方向の中央付近に入射する光７１を実線で示し、透過レンズ１のＹ軸方向の中央より上に入射する光７２を点線で示している。
【０１２１】
図１４（Ａ）に示すように、透過レンズ１に入射された光７１，７２は、透過レンズ１から所定の角度で出射され、第２集光レンズ２１で平行光にされた後、遅延部２２に入射する。
【０１２２】
ここで、図１４（Ｂ）に示すように透過レンズ１を手前（Ｘ軸の正の方向）に移動すると、光７２は図１３（Ａ）の光軸５８ａと同様の位置に入射する。この場合、光７２の遅延部２２への入射位置は、透過レンズ１の移動前に比べて上にずれる。従って、光７２は遅延部２２から出射されるまでの光路が長くなり、群遅延時間が増加する。
【０１２３】
また、図１４（Ｃ）に示すように、透過レンズ１を奥（Ｘ軸の負の方向）に移動すると、光７２は図１３（Ａ）の光軸５８ｃと同様の位置に入射する。この場合、光７２の遅延部２２への入射位置は、透過レンズ１の移動前に比べて下にずれる。従って、光７２は遅延部２２から出射されるまでの光路が短くなり、群遅延時間が減少する。
【０１２４】
このようにして、透過レンズ１を移動させることで群遅延時間の調整が可能となる。ＶＩＰＡ型可変分散補償器を光ファイバに接続した場合、その光ファイバから出射される光の伝送経路等に応じて波長分散の度合いが異なる。そこで、ＶＩＰＡ型可変分散補償器の設置作業者は、透過レンズ１のＸ軸方向の位置を調節して群遅延時間を調整し、波長分散補償を行う。
【０１２５】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、透過レンズの別の形状例を示すものである。
第１の実施の形態では、透過レンズ１内をＶＩＰＡ型可変分散補償器への入射光の光軸に対して水平に光が伝搬するように透過材質を設計したが、従来例で示した反射ミラーと同等な方向（Ｚ軸の正負が逆である）に光が屈折して出射することが本質である。したがって、透過レンズは、入射光の光軸に対して垂直でない光が屈折により反射ミラーと同等な方向に光が出射するように設計されていれば、他の形状であってもよい。
【０１２６】
図１５は、透過レンズの形状例を示す図である。図１５に示す透過レンズ８０は、入射面８１と出射面８２とは非球面である。
入射面８１は、Ｘ軸の負の方向の端が凹面形状であり、Ｘ軸の正の方向の端に近づくのに従い徐々に直線に近づき、凸面に移行する。そして、入射面８１のＸ軸の正の方向の端では、凸面となっている。
【０１２７】
出射面８２は、Ｘ軸の負の方向の端が凸面形状であり、Ｘ軸の正の方向の端に近づくのに従い徐々に直線に近づき、凹面に移行する。そして、出射面８２のＸ軸の正の方向の端では、凹面となっている。
【０１２８】
このように、Ｘ軸方向（透過レンズの移動方向）に沿って、レンズ表面形状を変化させることで、光のＸ軸方向の入射位置に応じた発散、または収斂度の設定が可能となる。
【０１２９】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、透過レンズを稼働モータで移動できるようにしたものである。
【０１３０】
第１の実施の形態では、透過レンズ１が可動であることのみを示しているが、この透過レンズ１をモータ等によって移動させることで、外部からの信号入力による群遅延時間の制御が可能となる。
【０１３１】
図１６は、第３の実施の形態に係るＶＩＰＡ型可変分散補償器を示す図である。図１６（Ａ）は全体構成図であり、図１６（Ｂ）は透過レンズ稼働部の拡大図である。第３の実施の形態のＶＩＰＡ型可変分散補償器は、図１に示したＶＩＰＡ型可変分散補償器とほぼ同じであるため、同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１３２】
第３の実施の形態では、透過レンズ１に対して、透過レンズ１を移動させるための稼働モータ９１が接続されている。稼働モータ９１は、軸９２によって透過レンズ１のＸ軸方向の側面に接続されている。稼働モータ９１は、外部からの入力信号に応じて軸９２をＸ軸方向に移動させる。軸９２の移動に応じて透過レンズ１がＸ軸方向に移動し、光９３の入射位置が変わる。
【０１３３】
このように、透過レンズ１に稼働モータ９１を装着することによって、ＶＩＰＡ型可変分散補償器に入射する光の分散が経時的に変化する場合にも、その分散に追随して群遅延時間を制御することが可能となる。すなわち、透過レンズ１による屈折角度がＸ軸方向の入射位置に応じて連続的に可変するため、透過レンズ１のＸ軸方向の移動制御を外部からの信号入力で行うことで、リアルタイムの群遅延時間制御が可能となる。
【０１３４】
以上説明したように、本発明の各実施の形態では、分光機能と遅延機能とを異なる光学系で実現しているため、それぞれの機能の調整が容易である。すなわち、分光器１０を調整することで所望の分光機能が得られるようにし、群遅延発生器２０を調整することで、所望の群遅延機能が得られるようにすることができる。その結果、設計通りの分散補償機能を発揮できるＶＩＰＡ型可変分散補償器を容易に製造できる。
【０１３５】
しかも、分光機能を単独で調節できるため、設定できる分光機能の自由度が高くなる。たとえば、高次数の干渉縞を生じさせることにより、非常に高い分散能（波長の変化に対する回折角の変化の割合）を得ることができる。
【０１３６】
同様に、遅延機能を単独で調節できるため、設定できる群遅延時間の自由度が増す。たとえば、遅延部２２の厚みを増せば、群遅延時間を増加させることができる。
【０１３７】
また、透過レンズ１は、分光される方向と垂直な方向（Ｘ軸方向）に、入射した光の屈折角が連続的（あるいは段階的）に変化するようにしたため、透過レンズ１をＸ軸方向に移動させることで、群遅延時間特性を変化させることができる。たとえば、一次関数で示される群遅延時間特性の、一次関数の傾きを連続的（あるいは段階的）に変化させることができる。
【０１３８】
しかも、透過レンズ１を稼働モータで移動させることで、外部からの信号入力により、群遅延時間特性を制御することができる。
さらに、分光器１０、透過レンズ１、および群遅延発生器２０がＶＩＰＡ型可変分散補償器への入射光の光軸に沿って配置されている。これにより、入射光の光軸に平行な光が透過レンズ１に入射する。このように、直線上に各要素が配置される構成にすれば、装置全体の小型化が図れる。
【０１３９】
なお、上記の実施の形態は、本発明を実施するための一例にすぎない。従って、当業者は本発明の原理に基づいて、請求項に定義された範囲およびその等価物の範囲内で、変更を加えることができるのは言うまでもない。
【０１４０】
（付記１） 波長分散を補償する波長分散補償器において、
入射光を波長毎に分光する分光器と、
前記分光器で分光された波長毎の光の光路上に配置され、前記波長毎の光の入射位置に応じて、前記波長毎の光を異なる屈折角で屈折させる透過レンズと、
前記透過レンズで屈折された前記波長毎の光の光路上に配置され、前記波長毎の光に対し入射位置に応じた時間の伝搬遅延を発生させ、前記波長毎の光を纏めて出射する群遅延発生器と、
を有することを特徴とする波長分散補償器。
【０１４１】
（付記２） 前記分光器は、
前記入射光を所定の線分に集光させるコリメートレンズ部と、
前記線分に入射窓が配置され、前記入射窓に入射した光を、前記線分に垂直方向に分光する分光手段と、
前記分光手段で分光された光を集光する集光レンズと、
を有することを特徴とする付記１記載の波長分散補償器。
【０１４２】
（付記３） 前記分光器の前記分光手段は、相対する第１および第２の互いに平行な反射面を持ち、前記第１および第２の反射面の何れか一方の面上もしくはその近傍の面に平行に設定される前記線分からその線分に垂直方向に放射状に広がる光線を、前記第１および第２の反射面に入射させ、多重反射の度に前記第１および第２の反射面のいずれか一方の反射面を透過して光を出力し、それらの干渉の結果、進行方向が光の波長により異なる光束を形成することを特徴とする付記２記載の波長分散補償器。
【０１４３】
（付記４） 前記群遅延発生器は、
前記透過レンズで屈折された前記波長毎の光を平行光にする集光レンズと、
前記集光レンズで平行光にされた前記波長毎の光の光路上に配置され、前記波長毎の光の入射位置から出射窓までの光路長の違いにより伝搬遅延を発生させ、前記出射窓から前記波長毎の光を纏めて出射する遅延手段と、
前記遅延手段から出射された光を光ファイバのコアに集光させるコリメートレンズ部と、
を有することを特徴とする付記１記載の波長分散補償器。
【０１４４】
（付記５） 前記群遅延発生器の前記遅延手段は、相対する第１および第２の互いに平行な反射面を持ち、前記波長毎の光を前記第１および第２の反射面のいずれか一方を透過して入射させ、入射した光を多重反射させながら前記第１および第２の反射面の何れか一方の面上もしくはその近傍の面に設定される出射窓に伝搬させ、前記出射窓から前記波長毎の光を纏めて出射することを特徴とする付記４記載の波長分散補償器。
【０１４５】
（付記６） 前記分光器は、前記波長毎の光を直線上に集光させ、
前記透過レンズは、前記直線上に配置され、前記波長毎の光を前記直線上の位置毎に所定の屈折角に屈折させる光学特性を有していることを特徴とする付記１記載の波長分散補償器。
【０１４６】
（付記７） 前記透過レンズは、群遅延時間特性が一次関数となる位置に前記波長毎の光の屈折光を導くように、前記波長毎の光の前記直線上の位置毎の屈折角が設計されていることを特徴とする付記６記載の波長分散補償器。
【０１４７】
（付記８） 前記透過レンズは、前記直線上の任意の点に集光する光に関し、前記直線に直交する方向の入射位置毎に異なる屈折角となることを特徴とする付記６記載の波長分散補償器。
【０１４８】
（付記９） 前記透過レンズは、前記直線に直交する方向の入射位置毎に、発生させる群遅延時間特性を示す一次関数の傾きが異なることを特徴とする付記８記載の波長分散補償器。
【０１４９】
（付記１０） 前記透過レンズは、前記波長毎の光を集光させる前記直線に直交する方向に移動可能であることを特徴とする付記８記載の波長分散補償器。
（付記１１） 外部からの信号入力に応じて、前記波長毎の光を集光させる前記直線に直交する方向に前記透過レンズを移動させる稼働モータを有することを特徴とする付記１０記載の波長分散補償器。
【０１５０】
（付記１２） 波長分散を補償するための波長分散補償方法において、
入射光を波長毎に分光し、
分光された波長毎の光の光路上に配置された透過レンズにより、前記波長毎の光の入射位置に応じて、前記波長毎の光を異なる屈折角で屈折させ、
前記波長毎の光に対して、前記透過レンズによる屈折角に応じた時間の伝搬遅延を発生させる、
ことを特徴とする波長分散補償方法。
【０１５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、入射光の分光機能と、分光された波長毎の光に伝搬遅延を生じさせる群遅延発生機能とを分け、その間に設けた透過レンズにより発生する群遅延時間を調整できるようにしたため、分光量の調整と群遅延時間の調整とを個別に行うことができ、所望の特性を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成を示す図である。
【図２】入射光の分光部までの伝搬状況を示す図である。
【図３】分光部１３内の光の伝搬を示す図である。
【図４】分光光学系から群遅延光学系への光の伝搬状況を示す図である。
【図５】遅延部での光の伝搬状況を示す図である。
【図６】分光部内での光の振る舞いを示す図である。
【図７】仮想的な回折格子の原理を示す図である。
【図８】波長毎の角度の違いを示す図である。
【図９】反射角度を説明する図である。
【図１０】反射ミラーに反射した光の角度の関係を示す図である。
【図１１】透過レンズの入射面側の光の屈折状況を示す図である。
【図１２】透過レンズの出射面側の光の屈折状況を示す図である。
【図１３】透過レンズに対する光の入射位置に応じた屈折角度の例を示す図である。（Ａ）は透過レンズの斜視図であり、（Ｂ）は透過レンズの側面図である。
【図１４】透過レンズの位置に応じた光の分散状況を示す図である。（Ａ）は、透過レンズのＸ軸方向の中央に光が入射するように透過レンズを配置した図である。（Ｂ）は、透過レンズのＸ軸方向の奥側に光が入射するように透過レンズを配置した図である。（Ｃ）は、透過レンズのＸ軸方向の手前側に光が入射するように透過レンズを配置した図である。
【図１５】透過レンズの形状例を示す図である。
【図１６】第３の実施の形態に係るＶＩＰＡ型可変分散補償器を示す図である。（Ａ）は全体構成図であり、（Ｂ）は透過レンズ稼働部の拡大図である。
【図１７】従来のＶＩＰＡ分散補償器の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 透過レンズ
２，３ 光ファイバ
１０ 分光器
１１ 第１コリメートレンズ
１２ 第１ラインフォーカスレンズ
１３ 分光部
１４ 第１集光レンズ
２０ 群遅延発生器
２１ 第２集光レンズ
２２ 遅延部
２３ 第２ラインフォーカスレンズ
２４ 第２コリメートレンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は波長分散補償器および波長分散補償方法に関し、特に分散量を任意に設定可能な波長分散補償器および波長分散補償方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムでは、光パルスが光ファイバ上を長距離伝送することで信号劣化(波長分散)が発生する。そこで、波長分散を修正し、元の光信号に戻す必要が生じる。
【０００３】
一般的には、分散補償ファイバを用いて波長分散の修正が行われる。分散補償ファイバは、分散量が固定である。ところが、伝送路上での光パルスの波長分散量は、温度変化等に応じて経時的に変化する。そのため、分散補償ファイバでは、厳密な分散補償を行うことが難しい。しかも、今日の光通信システムの大容量化に伴い、非常に厳しい分散補償技術が求められており、分散補償ファイバではその要求に応えることが困難である。
【０００４】
そこで、分散量を任意に設定可能な波長分散補償器が考え出されている。以下、このような分散補償器をＶＩＰＡ（Virtually Imaged Phased Array)分散補償器と呼ぶこととする。
【０００５】
図１７は、従来のＶＩＰＡ分散補償器の例を示す図である。ＶＩＰＡ分散補償器は、光サーキュレータ９１１、光ファイバ９１２、コリメートレンズ９１３、ラインフォーカスレンズ９１４、分光部９１５、ラインフォーカスレンズ９１６、および反射ミラー部９１７で構成される。
【０００６】
分光部９１５は、ガラスプレートに対して、光の入射部を除いたところを１００％の反射膜、出射部に高反射率の反射膜をコーティングしたものである（たとえば、特許文献１参照）。この分光部９１５は、ラインフォーカスレンズ９１４からの光の入射方向に対してわずかに傾けられている。反射ミラー部９１７は、凹面から凸面に滑らかに変化する曲面を有するミラーである。図中、奥側が凹面鏡を構成し、手前側が凸面鏡を構成している。
【０００７】
光サーキュレータ９１１で光ファイバ９１２に入射した光が光ファイバ９１２から出射すると、コリメートレンズ９１３で平行光にされる。その後、平行光がラインフォーカスレンズ９１４によって集光され、分光部９１５に入射する。
【０００８】
入射された光は分光部９１５内で多重反射しながら出射していく。この様子は、回折格子から出射した光と同じ振る舞いである。そのことから出射した光は回折光として出射する。この回折格子は実際にあるものではなく、仮想的な回折格子であることからバーチャリ・イメージド・フェイズドアレイ（ＶＩＰＡ）と呼ばれる。
【０００９】
ここで、回折光はさまざまな回折次数の光が出射するが、必要な次数のみに着眼する（以下回折光）。回折光はラインフォーカスレンズ９１６によって反射ミラー部９１７に集光される。このとき反射ミラー部９１７では波長ごとに異なる位置に集光されることになる。集光された光は反射ミラー部９１７によってさまざま方向に反射させられ、ラインフォーカスレンズ９１６を通過し、再度分光部９１５に到達する。分光部９１５への光の到達位置は、波長ごとに異なる。そのため、分光部９１５内で多重反射し再度入射部の窓に戻るまで時間差が生じる。その結果、群遅延時間を発生する。
【００１０】
ここで、反射ミラー部９１７をＸ軸方向に移動させることで、反射光の分光部９１５への入射位置を調節できる。すなわち、群遅延時間の調節が可能となる（たとえば、特許文献２、非特許文献１参照）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平９−４３０５７号公報
【特許文献２】
特開２００３−１５０７６号公報
【非特許文献１】
泉裕友、山内康寛、川幡雄一著「ＶＩＰＡ型可変分散補償器シミュレータの設計」電子情報通信学会論文誌 Ｃ Vol.J85-C No.10 PP.898-905 2002年10月
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の分散補償器では分光器の役割と遅延器の役割を１つの分光部が担っているため、光学調整するときには分光機能と遅延機能の両者のバランスを考えて調整している。このことは２つのパラメータをひとつのパラメータで調整していることから必ずしも両者の特性を最良に調節しているという保証はない。すなわち、所望の分光機能を得るために光学系を調整すると、遅延機能が所望の値からずれる虞がある。同様に、所望の遅延機能を得るために光学系を調整すると、分光機能が所望の値からずれる虞がある。このように、従来の分散補償器では、分光機能と遅延機能とを共通の光学系で実現しているため、分散補償機能としての最良の性能を得るのが難しかった。
【００１３】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、分光量と群遅延時間との調整を容易に行うことができる波長分散補償器および波長分散補償方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すような波長分散補償器が提供される。本発明に係る波長分散補償器は、波長分散を補償するものであり、以下の要素で構成される。
【００１５】
分光器１０は、入射光を波長毎に分光する。透過レンズ１は、分光器１０で分光された波長毎の光の光路上に配置され、波長毎の光の入射位置に応じて、波長毎の光を異なる屈折角で屈折させると、群遅延発生器２０は、透過レンズ１で屈折された波長毎の光の光路上に配置され、波長毎の光に対し入射位置に応じた時間の伝搬遅延を発生させ、波長毎の光を纏めて出射する。
【００１６】
このような波長分散補償器によれば、入射光が分光器１０で分光される。分光された光は、透過レンズ１に入射し、波長毎に異なる屈折角で屈折する。屈折した波長毎の光は、群遅延発生器２０により、入射位置に応じた時間だけ遅延して伝搬し、波長毎の光が纏めて出射される。
【００１７】
また、本発明では上記課題を解決するために、波長分散を補償するための波長分散補償方法において、入射光を波長毎に分光し、分光された波長毎の光の光路上に配置された透過レンズにより、前記波長毎の光の入射位置に応じて、前記波長毎の光を異なる屈折角で屈折させ、前記波長毎の光に対して、前記透過レンズによる屈折角に応じた時間の伝搬遅延を発生させる、ことを特徴とする波長分散補償方法が提供される。
【００１８】
このような波長分散補償方法によれば、入射光が分光される。分光された光は、透過レンズで、波長毎に異なる屈折角で屈折される。屈折した波長毎の光は、入射位置に応じた時間だけ遅延して伝搬し、波長毎の光が纏めて出射される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成を示す図である。第１の実施の形態のＶＩＰＡ型可変分散補償器では、分光器１０と群遅延発生器２０とを用意し、透過レンズ１を基準にして鏡面対象となるように分光器１０と群遅延発生器２０との構成要素が配置されている。これは、従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器の反射ミラー部を透過レンズ１に置き換え、透過レンズ１を挟んで、２つの分光器１０と群遅延発生器２０を配置したものである。
【００２０】
分光器１０、透過レンズ１、および群遅延発生器２０は、ＶＩＰＡ型可変分散補償器への入射光の光軸に沿って配置されている。なお、図１では、紙面奥から手前の向きをＸ軸、下から上をＹ軸、左から右をＺ軸とする。このとき、入射光は、Ｚ軸の負の方向から正の方向に向かって入射される。
【００２１】
具体的には、分光器１０は、光ファイバ２側から透過レンズ１側へ、第１コリメートレンズ１１、第１ラインフォーカスレンズ１２、分光部１３および第１集光レンズ１４が順に配置されている。第１コリメートレンズ１１は、光ファイバ２から出射する光をコリメートする（平行光の束にすること）。第１ラインフォーカスレンズ１２は、コリメートされた光を分光部１３の入射窓内の線分上に集光する。第１コリメートレンズ１１と第１ラインフォーカスレンズ１２とにより、コリメートレンズ部が構成される。
【００２２】
分光部１３は、ガラス板等の透明な平行平板に対して、光の入射面に設けられた入射窓を除いたところを１００％の反射膜をコーティングし、出射部に高反射率（たとえば、９５〜９８％程度）の反射膜をコーティングしたものである。なお、平行辺板は、ＶＩＰＡ型可変分散補償器を使用する波長帯域の光に対して透明であればよい。また、第１コリメートレンズ１１、第１ラインフォーカスレンズ１２、および第１集光レンズ１４は、光の入射面が入射光の光軸方向（Ｚ軸と平行）に対してほぼ垂直に配置されているが、分光部１３は傾けられている。
【００２３】
第１集光レンズ１４は、分光部１３から出射した回折光を、透過レンズ１が配置された位置の直線（Ｙ軸に平行な直線）上に集光する。
透過レンズ１は、使用波長の帯域で透明な材質の非球面レンズである。この透過レンズ１は、分光器１０側から入射した光が、従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器で用いられた反射ミラーと同じ角度（Ｚ軸方向の正負は逆）で出射するように、光を屈折させる光学特性を有している。
【００２４】
たとえば、透過レンズ１は、光の入射位置のＹ軸座標値が一定のままＸ軸方向にずれたときに、屈折角が連続的（または段階的）変化するような光学特性を有している。すなわち、図１において、透過レンズ１の手前側は発散レンズ（凹レンズ）と同様の光学特性の断面形状を有し、奥側は収斂レンズ（凸レンズ）と同様の光学特性の断面形状を有する。このような形状の透過レンズ１を、Ｘ軸方向に移動させることで、透過レンズ１の入射面上の入射位置を変更できる。その結果、入射された光の発散または収斂の度合いを制御することができる。すなわち、透過レンズ１に対し、従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器の反射ミラーの役割を担わせることができる。
【００２５】
群遅延発生器２０は、透過レンズ１側から光ファイバ３側へ、第２集光レンズ２１、遅延部２２、第２ラインフォーカスレンズ２３、および第２コリメートレンズ２４が、順に配置されている。第２集光レンズ２１は、透過レンズ１から出射した波長毎の複数の回折光を、平行光にする。
【００２６】
遅延部２２は、ガラス板等の使用波長の帯域で透明な平行平板に対して、入射面に高反射率（たとえば、９５〜９８％程度）の反射膜をコーティングし、光の出射面の出射窓を除いたところを１００％の反射膜をコーティングしたものである。第２集光レンズ２１、第２ラインフォーカスレンズ２３、および第２コリメートレンズ２４、光の入射面が入射光の光軸方向（Ｚ軸と平行）に対してほぼ垂直に配置されているが、遅延部２２は傾けられている。
【００２７】
第２ラインフォーカスレンズ２３は、遅延部２２から出射した光を平行光にする。第２コリメートレンズ２４は、コリメートされた光を光ファイバ３のコア部に集光する。第２コリメートレンズ２４と第２ラインフォーカスレンズ２３とにより、コリメートレンズ部が構成される。
【００２８】
このような構成のＶＩＰＡ型可変分散補償器において、分光器１０に光ファイバ２を介して光が入射される。分光器１０において、入射された光の波長分散が行われ、透過レンズ１の位置のＹ軸に平行な直線上に集光される。このとき、各波長の光の集光位置（干渉縞の「明」の部分を生じさせる位置）は、光の波長に応じてＹ軸方向にずれる。
【００２９】
具体的には、コリメートレンズ部によって分光部１３に集光された光は分光部１３の入射側の入射窓以外のところは１００％の反射率、出射側を高反射率の非対称な反射率にコートしてあるため、入射側には光が漏れずに出射側のみに光を放つ。このとき分光部１３内では多重反射をしながら少しずつ光を出射することからその振舞いは回折格子と同じとなる。分光部１３から出射される光には出射方向に毎に干渉条件がある。この干渉条件を満たす光が、その方向に分光されて出射することになる。分光部１３の厚みはＷＤＭ(Wavelength Division Multiplexing)光通信システムで用いる波長間隔にＦＳＲ(Free Spectral Range)を合わせて設計するので、必要な光は透過することになる。
【００３０】
分光部１３から出射した光は波長ごとに異なる角度で第１集光レンズ１４に入射し、第１集光レンズ１４で集光される。この集光面では光軸に対して垂直な方向（Ｙ軸方向）の直線上の異なる位置に、波長毎の光が集光される。波長毎の光が集光される直線上に透過レンズ１が配置されることで、集光された波長毎の光が、透過レンズ１の異なる位置に入射する。
【００３１】
透過レンズ１は、入力された光を屈折させ、群遅延発生器２０に入射させる。Ｙ軸に平行な直線上に集光された光は、その集光位置に応じた屈折角で屈折する。この屈折角は、最終的な群遅延時間特性が一次関数となるように設計されている。
【００３２】
このとき、光が透過レンズ１のＸ軸方向のどの位置に入射したかにより、レンズ特性（屈折角）が異なる。光が発散レンズの光学特性を有する位置に入射した場合、波長毎の群遅延発生器２０への入射位置の差が大きくなる。光が収斂レンズの光学特性を有する位置に入射した場合、波長毎の群遅延発生器２０への入射位置の差が小さくなる。収斂度が強くなると、波長毎の光の群遅延発生器２０への入射位置のＹ軸方向の配列が逆転する。さらに収斂度が強くなると、波長毎の入射位置の差が大きくなる。
【００３３】
群遅延発生器２０では、入射した光に対し、その入射位置に応じた群遅延を生じさせ、光ファイバ３へ出射する。すなわち、波長毎の入射位置の差が大きいほど、波長毎の群遅延時間の差が大きくなる。群遅延発生器２０への入射位置は、透過レンズ１での屈折角に依存するため、透過レンズ１における屈折角に応じた伝搬遅延が各波長の光に生じることになる。
【００３４】
具体的には、透過レンズ１で光軸に水平に屈折された光は、第２集光レンズ２１に向かう。第２集光レンズ２１を通過した光は遅延部２２に向かうときには平行光となる。遅延部２２は分光部１３から出射される光の干渉条件を満たしている。そのため、遅延部２２に入射した光は、遅延部２２内で多重反射をして、出射窓内の線分から出射される。この多重反射の回数は波長によって異なる。そのため、光の波長毎に遅延部２２の出射窓に到達するまでの時間差が生じる。これによって波長分散を発生させることができる。
【００３５】
以上の構成をとることによって分光、遅延線の役割を従来のＶＩＰＡ型分散補償器ではひとつの分光部にしていた調整を、分光部と遅延部で単独に調整することができ、特性が改善できる。すなわち、分光部１３で分光を行い、遅延部２２で群遅延を生じさせて伝搬させることで、個別の調整が可能となっている。たとえば、分光部１３で分光機能が最良になるように分光部の厚みや入射角を調整したのち、遅延部２２で分光機能の劣化を考えることなく遅延時間の調整（板の厚みや入射角）を行うことができる。分光機能と遅延機能との調整を個別に行えることで、特性の調整が容易になる。
【００３６】
次に、ＶＩＰＡ型可変分散補償器に入力された光の動きを詳細に説明する。
図２は、入射光の分光部までの伝搬状況を示す図である。なお、分光部１３は、平行平板１３ａの入射面（図２中の左側の面）の上方に反射膜１３ｂが施されている。反射膜１３ｂは、ほぼ１００％の反射率を有する。入射面の反射膜１３ｂの下は入射窓であり、反射率がほぼ０％で光を透過させる反射防止膜１３ｃが施されている。反射防止膜１３ｃとしては、たとえばＡＲコート(Anti Reflection Coat)がある。反射膜１３ｂと反射防止膜１３ｃとの境界部分は直線である。また、平行平板１３ａの出射面（図２中の右側の面）には、若干の光のみを透過させる高反射率（たとえば９５〜９８％）の反射膜が施されている。
【００３７】
光ファイバ２から出射された入射光３１は、第１コリメートレンズ１１に入射する。入射光３１は、第１コリメートレンズ１１で平行光にされ、第１ラインフォーカスレンズ１２に入射する。平行光化された入射光３１は、第１ラインフォーカスレンズ１２によって、分光部１３表面の反射防止膜１３ｃ上の反射膜１３ｂと反射防止膜１３ｃとの境界付近に、直線状に集光される。
【００３８】
図３は、分光部１３内の光の伝搬を示す図である。前述のように、分光部１３は、平行平板１３ａ（厚さをｔとする）、反射膜１３ｂ、反射防止膜１３ｃ、および反射膜１３ｄで構成される。
【００３９】
入射面側の反射膜１３ｂと反射防止膜１３ｃとの境界付近（反射防止膜１３ｃ上）に入射光３１が集光されると、その入射光３１が平行平板１３ａ内を広がりながら透過する。そして、一部の光３２ａ，３２ｂが反射膜１３ｄを透過して出射される。他の光は、反射膜１３ｄで反射される。反射された光は反射膜１３ｂで反射され、再度、反射膜１３ｄに達する。すると、一部の光３３ａ，３３ｂが反射膜１３ｄを透過して出射され、他の光は反射膜１３ｄで反射される。反射された光は、平行平板１３ａ内を往復し、一部の光３４ａ，３４ｂが反射膜１３ｄを透過して出射される。
【００４０】
なお、図３では、反射膜１３ｄに光が到達する度に出射される光として、２方向（第１の方向、第２の方向）の光の束（光束）を示しているが、実際には図示した光を含む所定角度内の各方向に光束が出射される。
【００４１】
図３に示すように、平行平板１３ａ内で入射光３１を多重反射させながら光を出射させることで、分光部１３に回折格子と同様の分光機能を生じさせることができる。すなわち、無限遠に波長毎の干渉縞（スペクトル）が生成される。
【００４２】
波長毎の干渉光の出射角度は、平行平板１３ａ内を往復することによる光路差で決まる。たとえば、出射される光３２ａと光３３ａ（第１の方向の光）は、平行平板１３ａ内を１往復した分だけ、光３３ａの方が光路が長い。その光路差が入射光３１に含まれる何れかの光の波長の整数倍であれば、光３２ａ，３３ａを凸レンズ（集光レンズ１４）で集光したとき、集光された位置が干渉縞の明点となる。この明点には、干渉条件を満たす波長の光のみが集光される。
【００４３】
また、出射される光３２ｂと光３３ｂ（第２の方向の光）においても、干渉光が生成される。このとき、光３２ｂは、光３２ａよりも、反射面１３ｄに対する入射角（入射光線が反射膜１３ｄに立てた法線に対して成す角）が大きい。そのため、光３２ａと光３３ａ（第１の方向の光）間の光路差よりも、光３２ｂと光３３ｂ（第２の方向の光）間の光路差の方が小さくなる。従って、第２の方向の光は、第１の方向の光と異なる波長の干渉光を生じさせる。このように、出射される光の方向毎に光路差が異なり、干渉光（明点）を生じさせる光の波長も異なる。その結果、波長分散が生じる。分散した光は、透過レンズ１を介して群遅延発生器２０に伝えられる。
【００４４】
図４は、分光光学系から群遅延光学系への光の伝搬状況を示す図である。図４では、分光部１３から出射された光を、出射方向毎の光束４１〜４３で示している。出射された光束４１〜４３は、第１集光レンズ１４で透過レンズ１上へ集光される。
【００４５】
光束４１は斜め上方向（Ｙ軸正、Ｚ軸正の方向）に伝搬し第１集光レンズ１４に入射するため、第１集光レンズ１４で収斂され、光束４１ａとして透過レンズ１の上方に集光される。光束４２は、水平（Ｚ軸と平行）に伝搬し第１集光レンズ１４に入射するため、第１集光レンズ１４で収斂され、光束４２ａとして透過レンズ１の中央に集光される。光束４３は斜め下方向（Ｙ軸負、Ｚ軸正の方向）に伝搬し第１集光レンズ１４に入射するため、第１集光レンズ１４で収斂され、光束４３ａとして透過レンズ１の下方に集光される。
【００４６】
各光束４１〜４３に含まれる複数の波長の光は、伝搬しながら干渉し合う。そのため、それぞれの光束４１〜４３では、干渉条件を満たした波長の光のみが、明るさを強め、それ以外の波長の光は暗くなる。その結果、各光束４１ａ，４２ａ，４３ａが透過レンズ１に集光されたとき、明点の干渉条件を満たす波長の光のみが集光位置で明るくなる。以後、各光束４１ａ〜４３ｂは、干渉条件を満たす波長の光として伝搬する。
【００４７】
透過レンズ１に集光された各光束４１ａ，４２ａ，４３ａは、透過レンズ１で発散または収斂され、光束４１ｂ，４２ｂ，４３ｂとして第２集光レンズ２１に入射する。透過レンズ１における発散の度合いが大きい（あるいは収斂の度合いが小さい）ほど、光束４１ｂは上方に入射し、光束４３ｂは下方に入射する。また、透過レンズ１における発散の度合いが小さい（あるいは収斂の度合いが大きい）ほど、光束４１ｂは下方に入射し、光束４３ｂは上方に入射する。
【００４８】
第２集光レンズ２１に入射した各光束４１ｂ，４２ｂ，４３ｂは、第２集光レンズ２１で平行光の光束４１ｃ，４２ｃ，４３ｃにされ、遅延部２２に入射する。
【００４９】
図５は、遅延部での光の伝搬状況を示す図である。遅延部２２は、分光部１３と同様の構成であるが、入射面と出射面とが逆である。すなわち、平行平板２２ａの出射面の上方に反射率１００％の反射膜２２ｂが施されており、その下の出射窓に、光を透過する反射防止膜２２ｃが施されている。入射面には、若干の光のみを透過させる高反射率（たとえば９５〜９８％）の反射膜２２ｄが施されている。
【００５０】
また、遅延部２２は、入射される光束５１，５２の波長に対する干渉条件を満たしている。分光部１３の傾きと遅延部２２の傾きが同じ（傾斜方向は逆）であれば、遅延部２２の厚みＤは、ｔ若しくは、２×Ｎ×ｔとなる。Ｎは、１以上の整数である。ｔは、分光部１３の厚みである。たとえば、分光部１３を１００ＧＨｚのＦＳＲとしたときは、遅延部２２が５０ＧＨｚ、２５ＧＨｚのＦＳＲであれば、出力光の干渉条件を満たすこととなる。
【００５１】
遅延部２２は、反射膜２２ｂが施されている上方部分に入射した光が、出射窓である下方の反射防止膜２２ｃの方へ伝搬するように、光の入射方向に対して傾けて配置されている。
【００５２】
遅延部２２に対しては、波長の異なる複数の光束５１，５２が入射する。図５の例では、光束５１の方が光束５２よりも上に入射している。入射した光束５１，５２は、反射膜２２ｂと反射膜２２ｄとの間で多重反射をしながら平行平板２２ａ内を伝搬する。光束５１，５２が反射防止膜２２ｃの位置に達すると、反射防止膜２２ｃから出射される。出射された光５３は、複数の波長の光を含んでいる。
【００５３】
このとき、光束５１と光束５２とでは、入射位置が異なることから出射位置に達するまでに伝搬する距離も異なる。この距離の差により伝搬遅延が発生し、波長毎の群遅延時間を生じさせる。
【００５４】
出射された光５３は、第２ラインフォーカスレンズ２３に入射し、平行光となる。その後、平行光となった光５３は、第２コリメートレンズ２４で集光され光ファイバ３に入射する。
【００５５】
以上のように、分光器１０と群遅延発生器２０とを分けたことにより、波長分散特性の調整と群遅延時間特性の調整を個別に行うことができる。その結果、最長の波長分散特性および群遅延時間特性とが得られるように、ＶＩＰＡ型可変分散補償器を容易に調整できる。
【００５６】
たとえば、分光器１０において、光の分散特性を精密に調整することで、伝搬させる光の所望の次数の干渉縞を明瞭に発生させることができる。また、群遅延時間を考慮せずに分散特性を設定できるため、分散能（波長λの変化に対する分散角（回折角）の変化の割合）を非常に大きくしたり、逆に小さくしたりすることも容易である。
【００５７】
群遅延発生器２０においては、入力された光の群遅延時間のみを考慮して調整すればよいため、非常に大きな群遅延時間を発生させるような特性を持たせることもできる。たとえば、遅延部２２は、分光部１３と異なる厚さでもよいため、遅延部２２の厚みを増すことにより、群遅延時間を増大させることができる。なお、遅延部２２は、出力光の干渉条件を満たしている必要がある。そのため、遅延部２２の厚さは、分光部１３の厚さｔと同じか、若しくはｔの２ｎ倍であることが求められる。
【００５８】
また、上記のＶＩＰＡ型可変分散補償器における群遅延時間の量は、中央に配置された透明の透過レンズ１のＸ軸方向の位置を変えることで調整することができる。どの程度の群遅延時間を必要とするのかは、ＶＩＰＡ型可変分散補償器に入力されるまでの光の伝送路に依存する。そのため、伝送路上にＶＩＰＡ型可変分散補償器を設置したとき、設置作業者が透過レンズ１のＸ軸方向の位置を調節し、所望の群遅延時間を発生させる。
【００５９】
次に、群遅延時間を制御可能な透過レンズ１の設計方法について説明する。なお、透過レンズ１の入射位置毎の屈折率は、波長毎に生じさせる群遅延時間特性に応じて決定される（たとえば、群遅延時間特性が一次関数になるようにする）。そのため、透過レンズ１の光学特性は、１つの点に焦点を有するような単純なものではない。以下に、透過レンズ１の設計方法については詳述する。
【００６０】
まず、分光部１３での光の振る舞いを考える。
図６は、分光部内での光の振る舞いを示す図である。ここで、分光部１３に光が入射するときの入射角度をΘ、分光部１３内の平行平板１３ａの屈折率をｎとする。出射角度θとすると、スネルの法則より、
【００６１】
【数１】
という関係が成り立つ。入射角度は小さいので一次近似をすると
【００６３】
【数２】
となる。
光は、分光部１３内を、ビーム径を広げながら多重反射を繰り返す。この光の挙動は、透過型の階段状回折格子から出射した光の挙動と等価である。そのため分光器として作用する。よって分光部１３から出射した光は異なる波長ごとに出射される。
【００６５】
ここで、出射時の光の振る舞いを考える。Φを分光部１３から出た時の角度、φを分光部１３内から出射するときの反射膜１３ｄへの入射角とすると、スネルの法則により、
【００６６】
【数３】
となる。これを式（２）と同様に近似すると、
【００６８】
【数４】
となる。
次に、バーチャリ・イメージド・フェイズドアレイ（仮想的な回折格子）の２点について着目する。
【００７０】
図７は、仮想的な回折格子の原理を示す図である。図７では、一度も反射せずに出力される光５４と、分光部１３内で１往復分反射して出力される光５５とを比較する。このとき、出射面側から光５４を観察した場合、入射位置に配置された光源６１から放出された光と同等である。また、光５５は、分光部１３内を１往復余分に伝搬している。そのため、出射面側から光５５を観察した場合、平行平板の２枚分の厚さだけ奥に配置された光源６２から放出された光と同等である。ここで、光５４と光５５との伝搬経路の距離の差は、２ｔcosφである。
【００７１】
そこで、２つの光５４，５５が無限遠で強め合う条件は、光５４，５５の波長をλとし、生成される干渉縞の次数をｍとしたとき、平行平板１３ａの屈折率ｎを考慮して、
【００７２】
【数５】
となる。式（５）の左辺が光路差、右辺が干渉条件（明点となる条件）を示している。ここで、波長の異なる複数の光を同じ次数で比較すると、波長が長いほどφが小さくなる。
【００７４】
図８は、波長毎の角度の違いを示す図である。図８に示すように、光５６よりも短い波長の光５６ａはφが大きくなり、長い波長の光５６ｂはφが小さくなる。
【００７５】
ここで、式（５）を用いて、分光部１３の分光性能である角度分散を求めることができる。すなわち、φの角度が一次近似の範囲であれば、
【００７６】
【数６】
が成り立つ。さらに、式（４）を用いることで、
【００７８】
【数７】
となる。
ここで、従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器で使用されている反射ミラーで反射される光の進行方向について考察する。
【００８０】
反射ミラーのカーブをＣ（ｙ）とするとミラーの傾きｈ（ｙ）は、
【００８１】
【数８】
である。なお、反射ミラーのカーブを示す関数Ｃ（ｙ）は、群遅延時間特性（波長の差に対する群遅延時間の差）が一次関数となるように定める。
次に、分光部１３から出射したひとつの波長について着目し、反射ミラーで反射されるまでの光線追跡を行うことにより、光の反射角度を求める。
【００８３】
図９は、反射角度を説明する図である。集光レンズ１４の中心点を通るＹ軸に平行な線５７ｂと分光部１３との交点から光５７が出射されているものとする。光５７は、集光レンズ１４を通り、反射ミラー９０１に達する。なお、集光レンズ１４の中心を通る点線は、集光レンズ１４に入射する以前の光５７と平行な補助線５７ａである。
【００８４】
集光レンズ１４の中心を光が通過したときには屈折しない。しかし、集光レンズ１４の中心以外の個所を通過するときには、光５７が屈折して反射ミラー９０１上に集光される。このように、互いに平行な光は、同じ個所に集光される。
【００８５】
ここで、分光部１３から集光レンズ１４までの距離をａ、集光レンズ１４から反射ミラー９０１までの距離をｆとする。すると、光５７が集光レンズ１４に入射する位置と集光レンズ１４とのＹ軸方向の差Ｈ１は、
【００８６】
【数９】
となる。また、光５７の集光レンズ１４の出射位置と反射ミラー９０１への入射位置とのＹ軸方向の差Ｈ２は、
【００８８】
【数１０】
となる。
次に、反射ミラー９０１で反射された光の振る舞いを考える。
図１０は、反射ミラーに反射した光の角度の関係を示す図である。集光レンズ１４から出射した光５７のＺ軸に対する傾きをβとする。また、光５７が入射した位置の反射ミラー９０１の表面のＹ軸に対する傾きをγとする。ここで、γは以下の式で表せる。
【００９０】
【数１１】
さらに、βは以下の式で表せる。
【００９２】
【数１２】
これにより、反射ミラー９０１で反射した光５７の反射角度が求まる。反射ミラー９０１を本発明に係る透過レンズ１に置き換えたとき、反射ミラー９０１による反射角度と同様の角度（Ｚ軸方向の正負は逆）で光５７が出射されるように、透過レンズ１の形状を設計すればよい。
【００９４】
ここで、透過レンズ１の屈折率をｎ１とする。そして、この透過レンズ１に光５７が入射したときに屈折することで屈折角が光軸と平行（Ｚ軸に平行）になるような入射面形状Ｚ（ｙ）を求める。
【００９５】
図１１は、透過レンズの入射面側の光の屈折状況を示す図である。図１１の光５７の進行方向は、図１０と同様である。ここで、屈折角（屈折光線と入射位置の法線との成す角）をζとすると、スネルの法則より
【００９６】
【数１３】
となる。ところで角度は十分小さいことから１次近似をして
【００９８】
【数１４】
とすることができる。
この式をｙ＝ｆ（Φ−Θ）および式（１４）を用いてｙの変数にすると
【０１００】
【数１５】
となる。ここでＺ（ｙ）の微分量は近似的にζとした。式（１５）について解くと
【０１０２】
【数１６】
となる。これにより、透過レンズ１に入射した光５７を光軸と平行にするための入射側の面形状を求めることができた。
次に、透過レンズ１の出射側の面形状を光軸から時計回りの角度を＋に設定したとき、図１１より
【０１０４】
【数１７】
の方向に出射する必要がある。ここで、出射面に対して光がＺ軸に平行に入射してきたときのモデルを考える。
図１２は、透過レンズの出射面側の光の屈折状況を示す図である。透過レンズ１内を通過した光５７は、出射面側で屈折する。このとき、式（１７）方向に光が出射する必要がある。そのためには出射面の透明材質の屈折率をｎ１、入射角をδとすると、
【０１０６】
【数１８】
が成り立たたなくてはならない。
ところで図１２のδは、光軸からδの傾きを持った透過レンズ１の傾きにも相当するので、この透明材質の出射光側の形状をＸ（ｙ）としたときには
【０１０８】
【数１９】
である。ｙ＝ｆ（Φ−Θ）の関係、および反射ミラー形状Ｃ（ｙ）を微分した結果がｈ（ｙ）であることを用いることによって式（１８）は
【０１１０】
【数２０】
と還元できる。これを解くことによって、
【０１１２】
【数２１】
となる。出射面側の形状を式（２１）を満たすように定めれば良い。
以上が透過材質の設計の考え方である。ここで、反射ミラー形状Ｃ（ｙ）は、群遅延時間特性が一次関数（横軸に波長の差、縦軸に群遅延時間の差を取った表の上で、群遅延時間特性が直線で表される）となるように定められている。そのため、式（２１）に従って出射面側の形状を定めれば、本実施の形態に係るＶＩＰＡ型可変分散補償器の群遅延時間特性も、一次関数で表される。
【０１１４】
なお、上記の例は、透過レンズ１内を光軸に対して平行に光が伝搬するように設計したものであるが、透過レンズ１からの出射光の方向を任意に設定することが本質であるため、上記以外の形状をとってもよいことは明らかである。
【０１１５】
このように、透過レンズ１の出射側の形状によって分散量を制御できる。このことから、Ｃ（ｙ）で表された形状関数の係数部を、透過レンズ１のＸ軸方向に連続的に変えることで、透過レンズ１から出射した光の屈折角度を光の当たる位置によって調節することができる。たとえば、透過レンズ１のＸ軸方向の位置に応じて、その位置で生じる屈折角に基づく群遅延時間特性を示す一次関数の傾き（単位波長差当たりの群遅延時間の変化量）が連続的に変化するようにする。
【０１１６】
図１３は、透過レンズに対する光の入射位置に応じた屈折角度の例を示す図である。図１３（Ａ）は透過レンズの斜視図であり、図１３（Ｂ）は透過レンズの側面図である。
【０１１７】
図１３（Ａ）には、透過レンズ１に入射する光の３通りの光軸５８ａ，５８ｂ，５８ｃを示している。これらの光軸５８ａ，５８ｂ，５８ｃは、透過レンズ１への入射位置が互いにＸ軸方向にずれている。光軸５８ａ，５８ｂ，５８ｃの進行方向や、透過レンズ１への入射位置のＹ軸方向の位置は同じである。これらの光軸５８ａ，５８ｂ，５８ｃは、Ｘ軸方向の入射位置のずれに基づいて、出射した光の進行方向が異なる。
【０１１８】
図１３（Ｂ）に示す透過レンズ１では、図中の奥側（Ｘ軸の負の側）が発散レンズの光学特性を有しており、手前に向かって発散の強さが弱くなり、最も手前（Ｘ軸の正の側）では収束レンズの光学特性を有している。この場合、透過レンズ１のＸ軸の負の側に入射した光軸５８ａは、透過レンズ１内を水平（Ｚ軸に平行）に伝搬した後、Ｙ軸の正の方向へ屈折する。透過レンズ１の中央付近に入射した光軸５８ｂは、透過レンズ１内を水平（Ｚ軸に平行）に伝搬した後、屈折せずに出射する。透過レンズ１のＸ軸の正の側に入射した光軸５８ｃは、透過レンズ１内を水平（Ｚ軸に平行）に伝搬した後、Ｙ軸の負の方向へ屈折する。
【０１１９】
このような設計の透過レンズ１をＶＩＰＡ型可変分散補償器内でＸ軸方向に移動させることで、光が透過レンズ１を出射したときの発散量（あるいは収斂量）を調整することができる。
【０１２０】
図１４は、透過レンズの位置に応じた光の分散状況を示す図である。図１４（Ａ）は、透過レンズのＸ軸方向の中央に光が入射するように透過レンズを配置した図である。図１４（Ｂ）は、透過レンズのＸ軸方向の奥側に光が入射するように透過レンズを配置した図である。図１４（Ｃ）は、透過レンズのＸ軸方向の手前側に光が入射するように透過レンズを配置した図である。なお、図１４において、透過レンズ１のＹ軸方向の中央付近に入射する光７１を実線で示し、透過レンズ１のＹ軸方向の中央より上に入射する光７２を点線で示している。
【０１２１】
図１４（Ａ）に示すように、透過レンズ１に入射された光７１，７２は、透過レンズ１から所定の角度で出射され、第２集光レンズ２１で平行光にされた後、遅延部２２に入射する。
【０１２２】
ここで、図１４（Ｂ）に示すように透過レンズ１を手前（Ｘ軸の正の方向）に移動すると、光７２は図１３（Ａ）の光軸５８ａと同様の位置に入射する。この場合、光７２の遅延部２２への入射位置は、透過レンズ１の移動前に比べて上にずれる。従って、光７２は遅延部２２から出射されるまでの光路が長くなり、群遅延時間が増加する。
【０１２３】
また、図１４（Ｃ）に示すように、透過レンズ１を奥（Ｘ軸の負の方向）に移動すると、光７２は図１３（Ａ）の光軸５８ｃと同様の位置に入射する。この場合、光７２の遅延部２２への入射位置は、透過レンズ１の移動前に比べて下にずれる。従って、光７２は遅延部２２から出射されるまでの光路が短くなり、群遅延時間が減少する。
【０１２４】
このようにして、透過レンズ１を移動させることで群遅延時間の調整が可能となる。ＶＩＰＡ型可変分散補償器を光ファイバに接続した場合、その光ファイバから出射される光の伝送経路等に応じて波長分散の度合いが異なる。そこで、ＶＩＰＡ型可変分散補償器の設置作業者は、透過レンズ１のＸ軸方向の位置を調節して群遅延時間を調整し、波長分散補償を行う。
【０１２５】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態では、透過レンズの別の形状例を示すものである。
第１の実施の形態では、透過レンズ１内をＶＩＰＡ型可変分散補償器への入射光の光軸に対して水平に光が伝搬するように透過材質を設計したが、従来例で示した反射ミラーと同等な方向（Ｚ軸の正負が逆である）に光が屈折して出射することが本質である。したがって、透過レンズは、入射光の光軸に対して垂直でない光が屈折により反射ミラーと同等な方向に光が出射するように設計されていれば、他の形状であってもよい。
【０１２６】
図１５は、透過レンズの形状例を示す図である。図１５に示す透過レンズ８０は、入射面８１と出射面８２とは非球面である。
入射面８１は、Ｘ軸の負の方向の端が凹面形状であり、Ｘ軸の正の方向の端に近づくのに従い徐々に直線に近づき、凸面に移行する。そして、入射面８１のＸ軸の正の方向の端では、凸面となっている。
【０１２７】
出射面８２は、Ｘ軸の負の方向の端が凸面形状であり、Ｘ軸の正の方向の端に近づくのに従い徐々に直線に近づき、凹面に移行する。そして、出射面８２のＸ軸の正の方向の端では、凹面となっている。
【０１２８】
このように、Ｘ軸方向（透過レンズの移動方向）に沿って、レンズ表面形状を変化させることで、光のＸ軸方向の入射位置に応じた発散、または収斂度の設定が可能となる。
【０１２９】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、透過レンズを稼働モータで移動できるようにしたものである。
【０１３０】
第１の実施の形態では、透過レンズ１が可動であることのみを示しているが、この透過レンズ１をモータ等によって移動させることで、外部からの信号入力による群遅延時間の制御が可能となる。
【０１３１】
図１６は、第３の実施の形態に係るＶＩＰＡ型可変分散補償器を示す図である。図１６（Ａ）は全体構成図であり、図１６（Ｂ）は透過レンズ稼働部の拡大図である。第３の実施の形態のＶＩＰＡ型可変分散補償器は、図１に示したＶＩＰＡ型可変分散補償器とほぼ同じであるため、同じ構成要素には同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１３２】
第３の実施の形態では、透過レンズ１に対して、透過レンズ１を移動させるための稼働モータ９１が接続されている。稼働モータ９１は、軸９２によって透過レンズ１のＸ軸方向の側面に接続されている。稼働モータ９１は、外部からの入力信号に応じて軸９２をＸ軸方向に移動させる。軸９２の移動に応じて透過レンズ１がＸ軸方向に移動し、光９３の入射位置が変わる。
【０１３３】
このように、透過レンズ１に稼働モータ９１を装着することによって、ＶＩＰＡ型可変分散補償器に入射する光の分散が経時的に変化する場合にも、その分散に追随して群遅延時間を制御することが可能となる。すなわち、透過レンズ１による屈折角度がＸ軸方向の入射位置に応じて連続的に可変するため、透過レンズ１のＸ軸方向の移動制御を外部からの信号入力で行うことで、リアルタイムの群遅延時間制御が可能となる。
【０１３４】
以上説明したように、本発明の各実施の形態では、分光機能と遅延機能とを異なる光学系で実現しているため、それぞれの機能の調整が容易である。すなわち、分光器１０を調整することで所望の分光機能が得られるようにし、群遅延発生器２０を調整することで、所望の群遅延機能が得られるようにすることができる。その結果、設計通りの分散補償機能を発揮できるＶＩＰＡ型可変分散補償器を容易に製造できる。
【０１３５】
しかも、分光機能を単独で調節できるため、設定できる分光機能の自由度が高くなる。たとえば、高次数の干渉縞を生じさせることにより、非常に高い分散能（波長の変化に対する回折角の変化の割合）を得ることができる。
【０１３６】
同様に、遅延機能を単独で調節できるため、設定できる群遅延時間の自由度が増す。たとえば、遅延部２２の厚みを増せば、群遅延時間を増加させることができる。
【０１３７】
また、透過レンズ１は、分光される方向と垂直な方向（Ｘ軸方向）に、入射した光の屈折角が連続的（あるいは段階的）に変化するようにしたため、透過レンズ１をＸ軸方向に移動させることで、群遅延時間特性を変化させることができる。たとえば、一次関数で示される群遅延時間特性の、一次関数の傾きを連続的（あるいは段階的）に変化させることができる。
【０１３８】
しかも、透過レンズ１を稼働モータで移動させることで、外部からの信号入力により、群遅延時間特性を制御することができる。
さらに、分光器１０、透過レンズ１、および群遅延発生器２０がＶＩＰＡ型可変分散補償器への入射光の光軸に沿って配置されている。これにより、入射光の光軸に平行な光が透過レンズ１に入射する。このように、直線上に各要素が配置される構成にすれば、装置全体の小型化が図れる。
【０１３９】
なお、上記の実施の形態は、本発明を実施するための一例にすぎない。従って、当業者は本発明の原理に基づいて、請求項に定義された範囲およびその等価物の範囲内で、変更を加えることができるのは言うまでもない。
【０１４０】
（付記１） 波長分散を補償する波長分散補償器において、
入射光を波長毎に分光する分光器と、
前記分光器で分光された波長毎の光の光路上に配置され、前記波長毎の光の入射位置に応じて、前記波長毎の光を異なる屈折角で屈折させる透過レンズと、
前記透過レンズで屈折された前記波長毎の光の光路上に配置され、前記波長毎の光に対し入射位置に応じた時間の伝搬遅延を発生させ、前記波長毎の光を纏めて出射する群遅延発生器と、
を有することを特徴とする波長分散補償器。
【０１４１】
（付記２） 前記分光器は、
前記入射光を所定の線分に集光させるコリメートレンズ部と、
前記線分に入射窓が配置され、前記入射窓に入射した光を、前記線分に垂直方向に分光する分光手段と、
前記分光手段で分光された光を集光する集光レンズと、
を有することを特徴とする付記１記載の波長分散補償器。
【０１４２】
（付記３） 前記分光器の前記分光手段は、相対する第１および第２の互いに平行な反射面を持ち、前記第１および第２の反射面の何れか一方の面上もしくはその近傍の面に平行に設定される前記線分からその線分に垂直方向に放射状に広がる光線を、前記第１および第２の反射面に入射させ、多重反射の度に前記第１および第２の反射面のいずれか一方の反射面を透過して光を出力し、それらの干渉の結果、進行方向が光の波長により異なる光束を形成することを特徴とする付記２記載の波長分散補償器。
【０１４３】
（付記４） 前記群遅延発生器は、
前記透過レンズで屈折された前記波長毎の光を平行光にする集光レンズと、
前記集光レンズで平行光にされた前記波長毎の光の光路上に配置され、前記波長毎の光の入射位置から出射窓までの光路長の違いにより伝搬遅延を発生させ、前記出射窓から前記波長毎の光を纏めて出射する遅延手段と、
前記遅延手段から出射された光を光ファイバのコアに集光させるコリメートレンズ部と、
を有することを特徴とする付記１記載の波長分散補償器。
【０１４４】
（付記５） 前記群遅延発生器の前記遅延手段は、相対する第１および第２の互いに平行な反射面を持ち、前記波長毎の光を前記第１および第２の反射面のいずれか一方を透過して入射させ、入射した光を多重反射させながら前記第１および第２の反射面の何れか一方の面上もしくはその近傍の面に設定される出射窓に伝搬させ、前記出射窓から前記波長毎の光を纏めて出射することを特徴とする付記４記載の波長分散補償器。
【０１４５】
（付記６） 前記分光器は、前記波長毎の光を直線上に集光させ、
前記透過レンズは、前記直線上に配置され、前記波長毎の光を前記直線上の位置毎に所定の屈折角に屈折させる光学特性を有していることを特徴とする付記１記載の波長分散補償器。
【０１４６】
（付記７） 前記透過レンズは、群遅延時間特性が一次関数となる位置に前記波長毎の光の屈折光を導くように、前記波長毎の光の前記直線上の位置毎の屈折角が設計されていることを特徴とする付記６記載の波長分散補償器。
【０１４７】
（付記８） 前記透過レンズは、前記直線上の任意の点に集光する光に関し、前記直線に直交する方向の入射位置毎に異なる屈折角となることを特徴とする付記６記載の波長分散補償器。
【０１４８】
（付記９） 前記透過レンズは、前記直線に直交する方向の入射位置毎に、発生させる群遅延時間特性を示す一次関数の傾きが異なることを特徴とする付記８記載の波長分散補償器。
【０１４９】
（付記１０） 前記透過レンズは、前記波長毎の光を集光させる前記直線に直交する方向に移動可能であることを特徴とする付記８記載の波長分散補償器。
（付記１１） 外部からの信号入力に応じて、前記波長毎の光を集光させる前記直線に直交する方向に前記透過レンズを移動させる稼働モータを有することを特徴とする付記１０記載の波長分散補償器。
【０１５０】
（付記１２） 波長分散を補償するための波長分散補償方法において、
入射光を波長毎に分光し、
分光された波長毎の光の光路上に配置された透過レンズにより、前記波長毎の光の入射位置に応じて、前記波長毎の光を異なる屈折角で屈折させ、
前記波長毎の光に対して、前記透過レンズによる屈折角に応じた時間の伝搬遅延を発生させる、
ことを特徴とする波長分散補償方法。
【０１５１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、入射光の分光機能と、分光された波長毎の光に伝搬遅延を生じさせる群遅延発生機能とを分け、その間に設けた透過レンズにより発生する群遅延時間を調整できるようにしたため、分光量の調整と群遅延時間の調整とを個別に行うことができ、所望の特性を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成を示す図である。
【図２】入射光の分光部までの伝搬状況を示す図である。
【図３】分光部１３内の光の伝搬を示す図である。
【図４】分光光学系から群遅延光学系への光の伝搬状況を示す図である。
【図５】遅延部での光の伝搬状況を示す図である。
【図６】分光部内での光の振る舞いを示す図である。
【図７】仮想的な回折格子の原理を示す図である。
【図８】波長毎の角度の違いを示す図である。
【図９】反射角度を説明する図である。
【図１０】反射ミラーに反射した光の角度の関係を示す図である。
【図１１】透過レンズの入射面側の光の屈折状況を示す図である。
【図１２】透過レンズの出射面側の光の屈折状況を示す図である。
【図１３】透過レンズに対する光の入射位置に応じた屈折角度の例を示す図である。（Ａ）は透過レンズの斜視図であり、（Ｂ）は透過レンズの側面図である。
【図１４】透過レンズの位置に応じた光の分散状況を示す図である。（Ａ）は、透過レンズのＸ軸方向の中央に光が入射するように透過レンズを配置した図である。（Ｂ）は、透過レンズのＸ軸方向の奥側に光が入射するように透過レンズを配置した図である。（Ｃ）は、透過レンズのＸ軸方向の手前側に光が入射するように透過レンズを配置した図である。
【図１５】透過レンズの形状例を示す図である。
【図１６】第３の実施の形態に係るＶＩＰＡ型可変分散補償器を示す図である。（Ａ）は全体構成図であり、（Ｂ）は透過レンズ稼働部の拡大図である。
【図１７】従来のＶＩＰＡ分散補償器の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 透過レンズ
２，３ 光ファイバ
１０ 分光器
１１ 第１コリメートレンズ
１２ 第１ラインフォーカスレンズ
１３ 分光部
１４ 第１集光レンズ
２０ 群遅延発生器
２１ 第２集光レンズ
２２ 遅延部
２３ 第２ラインフォーカスレンズ
２４ 第２コリメートレンズ
Claims (5)
- 波長分散を補償する波長分散補償器において、
入射光を波長毎に分光する分光器と、
前記分光器で分光された波長毎の光の光路上に配置され、前記波長毎の光の入射位置に応じて、前記波長毎の光を異なる屈折角で屈折させる透過レンズと、
前記透過レンズで屈折された前記波長毎の光の光路上に配置され、前記波長毎の光に対し入射位置に応じた時間の伝搬遅延を発生させ、前記波長毎の光を纏めて出射する群遅延発生器と、
を有することを特徴とする波長分散補償器。 - 前記分光器は、
前記入射光を所定の線分に集光させるコリメートレンズ部と、
前記線分に入射窓が配置され、前記入射窓に入射した光を、前記線分に垂直方向に分光する分光手段と、
前記分光手段で分光された光を集光する集光レンズと、
を有することを特徴とする請求項１記載の波長分散補償器。 - 前記群遅延発生器は、
前記透過レンズで屈折された前記波長毎の光を平行光にする集光レンズと、
前記集光レンズで平行光にされた前記波長毎の光の光路上に配置され、前記波長毎の光の入射位置から出射窓までの光路長の違いにより伝搬遅延を発生させ、前記出射窓から前記波長毎の光を纏めて出射する遅延手段と、
前記遅延手段から出射された光を光ファイバのコアに集光させるコリメートレンズ部と、
を有することを特徴とする請求項１記載の波長分散補償器。 - 外部からの信号入力に応じて、前記波長毎の光を集光させる直線に直交する方向に前記透過レンズを移動させる稼働モータを有することを特徴とする請求項１記載の波長分散補償器。
- 波長分散を補償するための波長分散補償方法において、
入射光を波長毎に分光し、
分光された波長毎の光の光路上に配置された透過レンズにより、前記波長毎の光の入射位置に応じて、前記波長毎の光を異なる屈折角で屈折させ、
前記波長毎の光に対して、前記透過レンズによる屈折角に応じた時間の伝搬遅延を発生させる、
ことを特徴とする波長分散補償方法。
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