JP4604754B2 - Variable dispersion compensator - Google Patents

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Description

本発明は、可変分散補償器に係り、特に、光ファイバを用いた光伝送システムや、波長多重による光伝送方式を採用したシステムに適用して好適な光分散補償器に関する。   The present invention relates to a tunable dispersion compensator, and more particularly to an optical dispersion compensator suitable for application to an optical transmission system using an optical fiber and a system employing an optical transmission method using wavelength multiplexing.

近年、光増幅器を中継器として用いる長距離光伝送システムの研究・実用化が盛んである。特に、インターネットを中心としたマルチメディアサービスに対応するために、波長の異なる複数信号光を通信伝送路である1本の光ファイバに多重化するWDM(Wavelength Division Multiplex)による大容量化が有効な技術と考えられている。このような長距離光伝送システムにおいては、光ファイバの波長分散という現象により伝送速度や伝送距離が大きく制限される。波長分散とは、波長の異なる光が光ファイバ中を異なる速度で伝播する現象である。高速で変調された光信号の光スペクトルは異なる波長成分を含むため、これらの成分は光ファイバを伝播する際に波長分散の影響により異なる時刻に受信機に到達する。この結果、ファイバ伝送後の光信号波形は歪みを生じることになる。このような分散による波形劣化を抑えるために、分散補償という技術が重要となる。分散補償とは、伝送路に用いられる光ファイバと逆の波長分散特性を持った光学素子を光送信機、受信機、あるいは中継器などに配置することで光ファイバの波長分散特性を打ち消し、波形劣化を防ぐ手法である。このような光学素子、すなわち分散補償器としては、分散補償ファイバや光ファイバグレーティングなどの逆分散特性を持つデバイスの研究や実用化が行われてきた。   In recent years, research and practical application of a long-distance optical transmission system using an optical amplifier as a repeater has been active. In particular, in order to support multimedia services centered on the Internet, it is effective to increase the capacity by WDM (Wavelength Division Multiplex) that multiplexes a plurality of signal lights having different wavelengths onto one optical fiber as a communication transmission path. It is considered a technology. In such a long-distance optical transmission system, the transmission speed and transmission distance are greatly limited by the phenomenon of chromatic dispersion of the optical fiber. Chromatic dispersion is a phenomenon in which light having different wavelengths propagates through optical fibers at different speeds. Since the optical spectrum of the optical signal modulated at high speed includes different wavelength components, these components reach the receiver at different times due to the influence of chromatic dispersion when propagating through the optical fiber. As a result, the optical signal waveform after fiber transmission is distorted. In order to suppress such waveform deterioration due to dispersion, a technique called dispersion compensation is important. Dispersion compensation cancels the chromatic dispersion characteristics of an optical fiber by placing an optical element with chromatic dispersion characteristics opposite to that of the optical fiber used in the transmission line in an optical transmitter, receiver, or repeater. This is a technique to prevent deterioration. As such an optical element, that is, a dispersion compensator, a device having inverse dispersion characteristics such as a dispersion compensation fiber and an optical fiber grating has been studied and put into practical use.

分散耐力とは、ある基準の伝送品質を満たす残留分散(伝送路ファイバと分散補償器による分散量の総和)の範囲を示す。分散耐力は光信号のビットレートの2乗に反比例して小さくなるため、分散補償技術は伝送速度が上がるにつれて、より重要となる。例えば、10Gbit/sの伝送システムでは光信号の分散耐力はおよそ1000ps/nm程度であり、シングルモードファイバの分散量がおよそ17ps/nm/kmであることを考慮すると、分散補償技術を用いないと60km程度しか伝送できないことになる。さらに、40Gbit/s伝送における分散耐力は、この1/16の60ps/nm程度であり、シングルモードファイバ4km程度に相当する。現在、光中継器を用いた幹線系光ファイバ伝送の伝送距離は数十kmから数千km程度であるが、伝送距離に応じて分散補償器の分散量を変える必要がある。例えば10Gbit/sの伝送システムでは、分散耐力を考慮し100ps乃至数100ps程度の刻みで、あらかじめ固定補償量の分散補償器を用意しておき、伝送距離に応じインストール時に補償量を決定し、設置するなどの方法がとられてきた。この場合の分散補償器としては、伝送路と逆符号の波長分散を持つ分散補償ファイバを用いる方法が代表的である。次に、40Gbit/sの伝送システムでは、同様に10ps乃至数10ps程度の刻みで、補償分散量が変化できる分散補償器が必要と考えられる。しかも、この場合には伝送路ファイバの温度による波長分散量の変化が無視できなくなる。このため、分散量を可変に制御できる分散補償器が必要となる。   The dispersion tolerance indicates a range of residual dispersion (a total amount of dispersion by the transmission line fiber and the dispersion compensator) that satisfies a certain standard of transmission quality. Since the dispersion tolerance decreases in inverse proportion to the square of the bit rate of the optical signal, the dispersion compensation technique becomes more important as the transmission speed increases. For example, in a 10 Gbit / s transmission system, the dispersion tolerance of an optical signal is about 1000 ps / nm, and considering that the dispersion amount of a single mode fiber is about 17 ps / nm / km, a dispersion compensation technique is not used. Only about 60 km can be transmitted. Furthermore, the dispersion tolerance in 40 Gbit / s transmission is about 1/16 of 60 ps / nm, which corresponds to about 4 km of single mode fiber. Currently, the transmission distance of trunk optical fiber transmission using an optical repeater is about several tens to several thousand km, but it is necessary to change the dispersion amount of the dispersion compensator according to the transmission distance. For example, in a 10 Gbit / s transmission system, a dispersion compensator with a fixed compensation amount is prepared in advance in steps of about 100 ps to several hundreds ps in consideration of dispersion tolerance, and the amount of compensation is determined during installation according to the transmission distance and installed. The method of doing has been taken. A typical example of the dispersion compensator in this case is a method using a dispersion compensating fiber having chromatic dispersion having a sign opposite to that of the transmission line. Next, in a 40 Gbit / s transmission system, it is considered that a dispersion compensator capable of changing the compensation dispersion amount in steps of about 10 ps to several tens of ps is necessary. In addition, in this case, the change in the amount of chromatic dispersion due to the temperature of the transmission line fiber cannot be ignored. For this reason, a dispersion compensator capable of variably controlling the dispersion amount is required.

特開平10−221658号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-221658

しかしながら、これら従来の分散補償器にも様々な問題がある。固定量の分散補償を行う場合、分散補償ファイバでは数km〜数100kmにもわたる長大な補償用ファイバが必要となるためファイバの収納スペースが大きくなる。また分散補償ファイバの損失を補償するために余分の光増幅器が必要となる可能性がある。さらに分散補償ファイバは一般にモードフィールド径が小さく、大きな光ファイバ非線型効果を生じ、伝送波形の歪みを引き起こす可能性がある。   However, these conventional dispersion compensators also have various problems. When a fixed amount of dispersion compensation is performed, a dispersion compensating fiber requires a long compensating fiber extending from several kilometers to several hundred kilometers, so that a storage space for the fiber is increased. In addition, an extra optical amplifier may be required to compensate for the loss of the dispersion compensating fiber. Further, the dispersion compensating fiber generally has a small mode field diameter, which causes a large optical fiber nonlinear effect and may cause distortion of the transmission waveform.

光ファイバグレーティングの場合、透過特性や波長分散特性上に波長に対するリップルが存在するため、わずかな波長変化に対して補償特性が大きく変化する。従って、分散補償に用いた場合の伝送特性は分散補償ファイバに比べて劣ることが知られている。また、製造上の問題から分散量や波長帯域の大きなものは作りにくく、狭帯域のものは温度や波長の安定化が必要になるなどの問題点がある。また、分散補償ファイバでは原理的に、連続的に分散量を可変することができず、伝送路の分散量の変化に応じて連続的に分散量を変化させるような可変分散補償を実現することは難しい。   In the case of an optical fiber grating, since there is a ripple with respect to the wavelength on the transmission characteristics and chromatic dispersion characteristics, the compensation characteristics change greatly with respect to slight wavelength changes. Therefore, it is known that the transmission characteristic when used for dispersion compensation is inferior to that of a dispersion compensation fiber. Also, due to manufacturing problems, it is difficult to produce a product with a large amount of dispersion or wavelength band, and a product with a narrow band needs to stabilize temperature and wavelength. Also, in principle, dispersion compensation fiber can not change the dispersion amount continuously, and realizes variable dispersion compensation that continuously changes the dispersion amount according to the change of the dispersion amount of the transmission line. Is difficult.

光ファイバグレーティングの場合、連続的な可変分散補償を実現する方法としては例えば、光ファイバグレーティングの長手方向に温度勾配を作ることにより、チャープトグレーティングを生成し、分散補償伝送を行う方式が報告されている。この場合、温度勾配を制御することにより可変量の分散補償を行うことが可能となる。しかしながら、この方式では均一な温度勾配を得ることが難しく、波長分散にリップルが発生するなど十分な性能の分散補償ができないなどの問題点があり、実用性に問題がある。なお、複数の小型ヒータによって温度勾配を設けて分散補償する公知例、例えば、特許文献1があるが、微細加工を伴う構造あるいは複雑な制御方法が必要となる。本発明の目的は、上記のような問題点を解決した広帯域で分散リップルが少なく、かつ損失および損失リップルの少ない可変分散補償器を提供することにある。   In the case of an optical fiber grating, as a method for realizing continuous variable dispersion compensation, for example, a method of generating a chirped grating by creating a temperature gradient in the longitudinal direction of the optical fiber grating and performing dispersion compensation transmission has been reported. ing. In this case, a variable amount of dispersion compensation can be performed by controlling the temperature gradient. However, in this method, it is difficult to obtain a uniform temperature gradient, and there is a problem that dispersion compensation with sufficient performance cannot be performed such as ripples in chromatic dispersion, and there is a problem in practicality. In addition, there is a known example in which dispersion compensation is performed by providing a temperature gradient with a plurality of small heaters, for example, Patent Document 1, but a structure with fine processing or a complicated control method is required. An object of the present invention is to provide a tunable dispersion compensator which has a wide band, a small dispersion ripple, and a small loss and loss ripple, which solves the above problems.

上記の目的は、対向する第1および第2の平面を有する板状のエタロンの第2の平面と、反射面を有するミラーの反射面とを角度Δθで傾け、エタロンの第2の平面とミラーの反射面との間から光ビームを入射する第1のコリメータを有し、光ビームをエタロンとミラーとの間を交互に反射させ、エタロンで自然数N回反射させた後、エタロンの第2の平面とミラーの反射面との間から光ビームを出射させ、受光する第2のコリメータを有し、ミラーの幅をm、ミラーでk回目に反射する際の実効的なビーム径をωとしたとき、
m ≧ Σω
の関係式で表され、エタロン内の入射角をΘとしたとき、第2のコリメータ位置を、エタロンの第2の平面を仮想的に全反射ミラーとしたとき最も損失が小さくなる位置を原点とし、そこから距離xだけ第1のコリメータから離れる側に水平移動し、距離xは、0より大きく、4NL tan(Θ) より小さくすることで達成できる。
The object is to incline the second plane of the plate-like etalon having the first and second planes facing each other and the reflection surface of the mirror having the reflection surface by an angle Δθ, so that the second plane of the etalon and the mirror A first collimator for injecting a light beam from between the reflecting surfaces of the etalon and reflecting the light beam alternately between the etalon and the mirror, reflecting the natural number N times by the etalon, A second collimator for emitting and receiving a light beam from between the plane and the reflecting surface of the mirror is provided, the width of the mirror is m, and the effective beam diameter when reflecting the kth time by the mirror is ω k When
m ≧ Σω k
When the incident angle in the etalon is Θ, the position of the second collimator is the origin, and the position where the loss is smallest when the second plane of the etalon is virtually total reflection mirror is the origin. there horizontally moved a distance x S on the side away from the first collimator from the distance x S is greater than 0, can be achieved by less than 4NL tan (Θ).

さらに、対向する第1および第2の平面を有する板状のエタロンの前記第2の平面と、反射面を有するミラーの前記反射面とが、角度Δθで傾けられ、エタロンの第2の平面とミラーの反射面との間から光ビームを入射する第1のコリメータを有し、光ビームをエタロンとミラーとの間を交互に反射させ、エタロンで自然数N回反射させた後、エタロンの第2の平面とミラーの反射面との間から光ビームを出射させ、受光する第2のコリメータを有し、光ビームのエタロンへの入射角がエタロンからの反射毎に小さくすることで達成できる。   Further, the second plane of the plate-like etalon having the first and second planes facing each other and the reflection plane of the mirror having the reflection plane are inclined at an angle Δθ, and the second plane of the etalon is A first collimator for injecting a light beam from between the reflecting surfaces of the mirrors, reflecting the light beam alternately between the etalon and the mirror, reflecting the natural number N times by the etalon, and then the second etalon of the etalon. This can be achieved by having a second collimator for emitting and receiving a light beam from between the plane of the mirror and the reflecting surface of the mirror, and reducing the incident angle of the light beam to the etalon for each reflection from the etalon.

本発明により、低損失でかつ低損失リップルの特性のよい可変分散補償器が得られた。それにより、波長多重伝送時に各信号光に対して一括で分散補償を行うことができ、伝送システムにおける伝送距離を拡張することができる。
さらには、高次分散についても一括で分散補償を行うことができる。そして、本発明分散補償器を用いることで、伝送特性の優れた簡易で安価な光通信システムを構築できる。
According to the present invention, a variable dispersion compensator having a low loss and a good characteristic of low loss ripple was obtained. Thereby, dispersion compensation can be performed for each signal light at the time of wavelength multiplexing transmission, and the transmission distance in the transmission system can be extended.
Furthermore, dispersion compensation can be performed collectively for high-order dispersion. By using the dispersion compensator of the present invention, a simple and inexpensive optical communication system having excellent transmission characteristics can be constructed.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。エタロンについて説明する。
図1にエタロンの構造を示す。エタロンとは、精度よく平行にした平面板10の両面に反射膜11、12をコーティングしたものである。反射膜には、反射率の高い金や銀などの金属膜、あるいは誘電体多層膜などが用いられる。特に、理想的には片側の反射率を100%としたエタロンを提案者GiresとTournoisの名前にちなみGTエタロンと呼ぶ。ただし、実際には100%の反射率を実現することは難しいので、90%程度以上の反射率を有する反射膜を用いるということでも構わない。また、他方の反射率は、分散補償に用いる場合はさほど高い必要なく、後で具体的な数値を示すように90%を超えることはない。このようなGTエタロンにおいては、透過率は波長に対して一定となるためオールパスフィルタと呼ばれている。しかし、位相(群遅延時間)については波長依存性を有する。この時の群遅延時間τは次式で表される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The etalon will be explained.
FIG. 1 shows the structure of the etalon. The etalon is obtained by coating the reflecting films 11 and 12 on both surfaces of the flat plate 10 which is accurately parallel. As the reflective film, a highly reflective metal film such as gold or silver, or a dielectric multilayer film is used. In particular, an etalon ideally having a reflectance of 100% on one side is called a GT etalon after the names of the proposers Gires and Tournois. However, in practice, it is difficult to realize a reflectance of 100%, and therefore a reflective film having a reflectance of about 90% or more may be used. In addition, the other reflectance does not need to be so high when used for dispersion compensation, and does not exceed 90% as will be shown later with specific numerical values. Such a GT etalon is called an all-pass filter because the transmittance is constant with respect to the wavelength. However, the phase (group delay time) has wavelength dependency. The group delay time τ at this time is expressed by the following equation.

Figure 0004604754
ここで、rは振幅反射率、ωは光の角周波数、ΔTは平行平面板を1往復することによって生じる光学的な距離を示す。波長分散Dは、群遅延時間τを波長で微分したものである。
Figure 0004604754
Figure 0004604754
Here, r represents the amplitude reflectance, ω represents the angular frequency of light, and ΔT represents the optical distance generated by one round trip of the plane parallel plate. The chromatic dispersion D is obtained by differentiating the group delay time τ with respect to the wavelength.
Figure 0004604754

しかし、高速信号、特に40Gbit/s長距離光伝送システムにおける分散補償器には、有効帯域が広いこと(40GHz以上)、大きな可変範囲をとれること、分散のリッ
プルが小さいことが重要となる。そこで、分散補償器として所望の特性を得るためには、図2に示すように、ミラーを用いて複数回反射させる方法が有効である。図2の構成では、
エタロン(10,11,12)に対して、ミラー(20,21)を平行あるいはわずかに角度をつけて配置する。後で具体的な数値を示すように、この角度は大体1度以下であれば、本発明による有効帯域拡大の効果が得られる。ここで、ミラー(20,21)はミラー基板20に高反射率の反射膜21をコーティングすることによって構成される。コリメータ30から出射した光は、エタロン(10,11,12)とミラー(20,21)を交互に反射して、コリメータ31に入射する。コリメータとは、光ファイバを伝播する光を平行ビームとして空間に放射する光部品のことである。エタロン(10,11,12)は温度変化素子40によって温度を制御することができる。このとき、エタロンの熱分布を均一にするために温度変化素子40とエタロン(10,11,12)の間に伝熱剤41を介する。この伝熱剤としては、伝熱シートやサーマルグリースを用いる。
However, it is important for a dispersion compensator in a high-speed signal, particularly in a 40 Gbit / s long-distance optical transmission system, to have a wide effective band (40 GHz or more), a large variable range, and a small dispersion ripple. Therefore, in order to obtain desired characteristics as a dispersion compensator, a method of reflecting a plurality of times using a mirror as shown in FIG. 2 is effective. In the configuration of FIG.
The mirrors (20, 21) are arranged in parallel or slightly at an angle to the etalon (10, 11, 12). As will be shown later with specific numerical values, if this angle is about 1 degree or less, the effect of expanding the effective band according to the present invention can be obtained. Here, the mirrors (20, 21) are configured by coating the mirror substrate 20 with a reflective film 21 having a high reflectance. The light emitted from the collimator 30 is reflected by the etalon (10, 11, 12) and the mirror (20, 21) alternately and enters the collimator 31. A collimator is an optical component that radiates light propagating through an optical fiber into space as a parallel beam. The temperature of the etalon (10, 11, 12) can be controlled by the temperature change element 40. At this time, in order to make the heat distribution of the etalon uniform, a heat transfer agent 41 is interposed between the temperature change element 40 and the etalon (10, 11, 12). A heat transfer sheet or thermal grease is used as the heat transfer agent.

群遅延特性を数式によって説明するために、図3を用いて説明する。ミラー(20,21)とエタロン(10,11,12)の角度をΔθとすると、エタロンに対して入射角θ
0で入射した光はミラーとi回反射した後θ=θ0+2iΔθの角度で再びエタロンに入射する。ミラーの全反射回数をkとすると、補償部全体の群遅延時間τtotalは、各反射
時のエタロン群遅延時間τiを(k+1)回合計することで求められる。

Figure 0004604754
ここで、ΔTはエタロンの各反射において平行平面板を1往復することによって生じる光学的な距離である。さらに、入射角度を考慮するとΔTは以下の式で表される。
Figure 0004604754
Figure 0004604754
ここで、cは光速、Θはエタロン中での入射角、nは屈折率、Lはエタロン反射膜間隔である。エタロン中での入射角Θとエタロン入射角θiの関係は数式(5)で表される。 The group delay characteristic will be described with reference to FIG. When the angle between the mirror (20, 21) and the etalon (10, 11, 12) is Δθ, the incident angle θ with respect to the etalon.
The light incident at 0 is reflected i times from the mirror and then enters the etalon again at an angle of θ i = θ 0 + 2iΔθ. If the total number of reflections of the mirror is k, the group delay time τ total of the entire compensation unit can be obtained by summing the etalon group delay time τ i at each reflection (k + 1) times.
Figure 0004604754
Here, ΔT i is an optical distance generated by one round trip of the plane parallel plate in each reflection of the etalon. Further, ΔT i is expressed by the following equation in consideration of the incident angle.
Figure 0004604754
Figure 0004604754
Here, c is the speed of light, Θ i is the incident angle in the etalon, n is the refractive index, and L is the etalon reflecting film interval. The relationship between the incident angle Θ i in the etalon and the etalon incident angle θ i is expressed by Equation (5).

エタロン(10,11,12)、ミラー(20,21)、コリメータ30、31を光学部品固定部材200によって制御して固定する方法を図4に示す。ここで、光学部品固定部材200は、熱膨張率の低い金属やガラスを用いて実現する。光学部品固定部材200は、中空になっており、これは超音波ドリル等を用いて加工することで作成できる。光学部品固定部材200の上面図を図5に、斜め上から見た図を図6に示す。図5に示すように、光学部品固定部材200の中空穴は、ビームを通すための楕円状の穴と、コリメータ30、31を固定するための丸状の2つの穴を合わせたような形となっている。また、図6に示したように、部品固定部材200の上部を斜めに研磨することで、エタロン(10,11,12)とミラー(20,21)の角度Δθを精密に制御して固定することができる。また、コリメータ固定用の穴も同様に精密に加工することで、コリメータ30からエタロン(10,11,12)への入射角θを精密に制御して固定することが可能である。これらの光学部品は、光学部品用の接着剤等を用いて固定する。 FIG. 4 shows a method of fixing the etalon (10, 11, 12), mirror (20, 21), and collimators 30, 31 by controlling with the optical component fixing member 200. Here, the optical component fixing member 200 is realized using a metal or glass having a low coefficient of thermal expansion. The optical component fixing member 200 is hollow and can be created by processing using an ultrasonic drill or the like. FIG. 5 is a top view of the optical component fixing member 200, and FIG. As shown in FIG. 5, the hollow hole of the optical component fixing member 200 has a shape that combines an elliptical hole for passing the beam and two round holes for fixing the collimators 30 and 31. It has become. Further, as shown in FIG. 6, the upper part of the component fixing member 200 is obliquely polished, so that the angle Δθ between the etalon (10, 11, 12) and the mirror (20, 21) is precisely controlled and fixed. be able to. Also, the collimator fixing hole can be precisely processed in the same manner, so that the incident angle θ 0 from the collimator 30 to the etalon (10, 11, 12) can be precisely controlled and fixed. These optical components are fixed using an optical component adhesive or the like.

温度制御を用いた可変方式について図7を用いて説明する。この可変分散補償器100は、入力ポート110、出力ポート120を持ち、内部はプラス側可変分散補償部130とマイナス側可変分散補償部140の2つの補償部から構成される。各々の補償部は、図2に示したエタロン(10,11,12)とミラー(20,21)を斜めあるいは平行に対向させ、コリメータ30から出射したレーザビームを斜めに複数回反射させる構成で実現される。プラス側可変分散補償部は、図に示すように分散と波長の関係が正の傾きを、マイナス側可変分散補償部は負の傾きを持つ1次関数となっている。エタロンの温度を変えると、エタロン基板の熱膨張により共振波長が変化する。このため、図7に示した分散特性は波長方向にシフトする。このとき、エタロン基板の熱膨張係数が10−4以下10−6以上のガラス部材で構成されていることが、共振波長を制御する上で望ましい。例えば、今回評価した条件では、光学ガラスとして広く使われている硼珪酸光学ガラスで、熱膨張係数が0.87×10−5/℃のものを基板として用いると、100GHz(光の波長で約0.8nm)分散特性をシフトさせるには60℃の温度変化が必要となる。後で具体的な数値を示すように、可変分散補償器としては1段で10GHz程度以上の波長シフトが必要なので、温度制御範囲は5℃以上であることが好ましい。ここで、プラス側可変分散130、マイナス側可変分散補償部140は、各々独立に温度制御できる構成とする。このとき、可変分散補償器全体の分散特性は2つの補償部の合計となる。正の傾きを持つ直線部分と負の傾きを持つ直線部分の重なりが大きければ、上側の平らな部分が広く低い形状となり(図7右上)、逆に重なりが小さければ、上側の平らな部分が狭く高い形状(図7右下)となる。このように、プラス側、マイナス側可変分散補償部に温度制御をかけることで、分散量を変化することができる。 A variable method using temperature control will be described with reference to FIG. The tunable dispersion compensator 100 has an input port 110 and an output port 120. The tunable dispersion compensator 100 includes two compensators, a plus-side tunable dispersion compensator 130 and a minus-side tunable dispersion compensator 140. Each compensator has a configuration in which the etalon (10, 11, 12) and the mirror (20, 21) shown in FIG. 2 are opposed diagonally or in parallel, and the laser beam emitted from the collimator 30 is obliquely reflected a plurality of times. Realized. As shown in the figure, the plus-side tunable dispersion compensator is a linear function with a positive slope in the relationship between dispersion and wavelength, and the minus-side tunable dispersion compensator has a negative slope. When the temperature of the etalon is changed, the resonance wavelength changes due to thermal expansion of the etalon substrate. For this reason, the dispersion characteristic shown in FIG. 7 shifts in the wavelength direction. At this time, it is desirable that the thermal expansion coefficient of the etalon substrate is made of a glass member having a coefficient of 10 −4 or less and 10 −6 or more in terms of controlling the resonance wavelength. For example, under the conditions evaluated this time, when a borosilicate optical glass widely used as an optical glass having a coefficient of thermal expansion of 0.87 × 10 −5 / ° C. is used as a substrate, 100 GHz (about the wavelength of light). 0.8 nm) A temperature change of 60 ° C. is required to shift the dispersion characteristics. As a specific numerical value will be shown later, the tunable dispersion compensator needs a wavelength shift of about 10 GHz or more in one stage, so the temperature control range is preferably 5 ° C. or more. Here, the plus-side variable dispersion 130 and the minus-side variable dispersion compensator 140 are configured to be able to independently control the temperature. At this time, the dispersion characteristic of the entire tunable dispersion compensator is the sum of the two compensators. If the overlap between the straight line part with positive slope and the straight line part with negative slope is large, the flat part on the upper side will be wide and low shape (upper right of FIG. 7). Conversely, if the overlap is small, the flat part on the upper side will be Narrow and high shape (lower right in FIG. 7). Thus, the amount of dispersion can be changed by applying temperature control to the plus side and minus side variable dispersion compensators.

本発明による可変分散補償器においては、エタロンに斜めに光を入射させ、ミラーとの間を数回往復させた後にコリメータで受光するため、エタロンでの各反射によって過剰な損失および損失リップルが生じる。この現象を図および数式を用いて説明する。   In the tunable dispersion compensator according to the present invention, light is incident on the etalon at an angle, and after reciprocating between the mirror and the mirror several times, light is received by the collimator. Therefore, excessive loss and loss ripple are caused by each reflection at the etalon. . This phenomenon will be described using figures and mathematical expressions.

実験によって得られた波長分散と損失特性の主な例を、図8と図9に示す。両者では、コリメータの水平位置が異なっている。実験では、Δθ≒0とし、ミラーの全反射回数k=4とした。図8と図9では、分散の波長依存性についての違いはあまりないが、損失の波長依存性については大きく異なることがわかる。まず、図8と図9の分散特性についての状態を説明すると、波長に対して周期性を持っていることがわかる。この周期はFree Spectral Range(FSR)と呼ばれ、この図では100GHz(約0.8nm)である。次に、図8と図9の損失特性の状態について説明する。図8においては、このFSRの範囲で二つの等しい高さのピークを持つ、あるいは最大損失が最小となる状態である。また、図9において損失特性は、損失の少ない平坦部を持つ(以後、トップフラットな状態とよぶ)が、大きな落ち込みがFSRの範囲で二つ存在する状態である。   Main examples of chromatic dispersion and loss characteristics obtained by experiments are shown in FIGS. In both cases, the horizontal position of the collimator is different. In the experiment, Δθ≈0 and the number of total reflections k = 4. 8 and 9, there is not much difference in the wavelength dependence of dispersion, but it can be seen that the wavelength dependence of loss is greatly different. First, the state of the dispersion characteristics shown in FIGS. 8 and 9 will be described. This period is called Free Spectral Range (FSR), and is 100 GHz (about 0.8 nm) in this figure. Next, the state of the loss characteristic in FIGS. 8 and 9 will be described. In FIG. 8, there are two peaks of equal height in the FSR range, or the maximum loss is minimized. In FIG. 9, the loss characteristic is a state where there is a flat portion with little loss (hereinafter referred to as a top flat state), but there are two large drops in the FSR range.

この現象について数式を用いて説明する。図10に、本発明における可変分散補償器のエタロン中の多重反射を示す。この図に示すように、振幅Aを持つ入射光は、エタロン中では多重反射によって、振幅B,B,B…を有する光線を生じていく。BとB,BとB,…における光の位相ずれ、すなわちエタロン内を一往復する光の位相ずれδは、

Figure 0004604754
と表される。ここで、Θはエタロン中での入射角、λは光の波長である。また、よく知られた近軸光線近似Θ<<1を適用できる場合のコリメータ結合効率の関係から、反射戻り光の、振幅B,B,B…は以下のように示される。
Figure 0004604754
ただし、ここでδθはコリメータと反射光との角度ずれ、ω,ωは二つのコリメータのビームウェストの半径、結合効率ηは、
Figure 0004604754
で示される。結合効率ηの式中のκとω(z)は、さらに
Figure 0004604754
と表される。これらの式より、エタロン1回反射時の戻り光全振幅Aは、最終的に次式で表される。
Figure 0004604754
この時、振幅反射率r1とB,B,…との関係であるが、図11に示すように、r1
が(3―√5)/2、r1が61.8%より大きい場合は、B>B、小さい場合は、B>Bとなる。コリメータの結合効率は水平位置および波長の関数であるため、受光側コリメータの水平位置を変化させると波長に対する結合効率も変化し、損失および損失リップルの特性が変化する。特にr1の大きさによってエタロン出射後の強度分布が変わるため、反射率に応じた最適な状態となるよう受光側コリメータの水平位置を決定する必要がある。以上の考察より、コリメータ水平位置が損失リップル最小となる最適な条件で、かつエタロン入射角θをなるべく小さくすることで、損失および損失リップルの抑制が可能となる。
発明者は、この考え方を発展させ、本発明によるミラーとエタロンを対向させた構成で複数回反射したときの数式を導いた。すなわち、エタロンの多重反射を纏めて扱わずに、1つ1つの光線に分けて考え、その各々における結合効率を計算し、その合計をとる。これを図12を用いて説明する。尚、簡単のため、ミラー角度Δθは0とする。 This phenomenon will be described using mathematical expressions. FIG. 10 shows multiple reflections in the etalon of the tunable dispersion compensator according to the present invention. As shown in this figure, incident light having an amplitude A 1 generates rays having amplitudes B 1 , B 2 , B 3 ... By multiple reflection in an etalon. The phase shift of light in B 1 and B 2 , B 2 and B 3 ,..., That is, the phase shift δ of light that makes one round trip in the etalon is
Figure 0004604754
It is expressed. Here, Θ is the incident angle in the etalon, and λ is the wavelength of light. From the relationship of the collimator coupling efficiency when the well-known paraxial ray approximation Θ << 1 can be applied, the amplitudes B 1 , B 2 , B 3 ... Of the reflected return light are expressed as follows.
Figure 0004604754
Where δθ is the angular deviation between the collimator and the reflected light, ω 1 and ω 2 are the beam waist radii of the two collimators, and the coupling efficiency η is
Figure 0004604754
Indicated by Κ and ω 1 (z) in the equation of coupling efficiency η
Figure 0004604754
It is expressed. From these equations, the return light full amplitude A r of the reflection one etalon is ultimately expressed in the following equation.
Figure 0004604754
At this time, the amplitude reflectance r 1 and B 1, B 2, is a relationship ... and, as shown in FIG. 11, r 1 2
When (3−√5) / 2 and r 1 is larger than 61.8%, B 1 > B 2 , and when r 1 is smaller, B 2 > B 1 . Since the coupling efficiency of the collimator is a function of the horizontal position and wavelength, when the horizontal position of the light receiving side collimator is changed, the coupling efficiency with respect to the wavelength also changes, and the characteristics of loss and loss ripple change. In particular, since the intensity distribution after etalon emission varies depending on the size of r 1 , it is necessary to determine the horizontal position of the light receiving side collimator so as to obtain an optimum state according to the reflectance. From the above consideration, it is possible to suppress the loss and the loss ripple by reducing the etalon incident angle θ as much as possible under the optimal condition that the horizontal position of the collimator is the minimum loss ripple.
The inventor has developed this idea and derived a mathematical formula when the mirror and the etalon according to the present invention are reflected a plurality of times. In other words, the multiple reflections of the etalon are not treated together, but are considered separately for each light ray, the coupling efficiency in each of them is calculated, and the sum is taken. This will be described with reference to FIG. For simplicity, the mirror angle Δθ is 0.

Figure 0004604754
クロネッカーδ関数、
Figure 0004604754
を用いると、
Figure 0004604754
Figure 0004604754
Kronecker δ function,
Figure 0004604754
Using
Figure 0004604754

このようにして、求めた損失と波長の依存性を図13〜14に示す。図13では、コリメータの水平位置xを、0から1.0mmまで変化させた。この図より、xを大きくしていくと、最大結合効率が悪い(最小損失が0dBとならない)トップフラットな状態から、損失特性が二つの等しい高さのピークを持つ状態に移行し、さらに損失特性が反転した1つのへこんだピークを持つ状態に移行していることがわかる。 Thus, the calculated | required loss and the dependence of a wavelength are shown to FIGS. In Figure 13, the horizontal position x 0 of the collimator, was varied from 0 to 1.0 mm. From this figure, when gradually increasing the x 0, a maximum coupling efficiency is poor (the minimum loss is not a 0 dB) from the top flat state, loss characteristic shifts to a state having a peak in two equal height, further It can be seen that the loss characteristic is shifted to a state having one indented peak.

次に、図14に、エタロン入射角θを変化させた場合の損失特性の振る舞いを示す。この際、xも同時に変化させ、最大損失が最小(二つの等しい高さのピークを持つ状態)となるよう、損失リップルについて最小となる状態を選び、示してある。この結果、最適に選んだコリメータの水平位置xにおいて、エタロン入射角θをなるべく小さくすることで、損失リップルを著しく低減できることがわかった。 Next, FIG. 14 shows the behavior of the loss characteristic when the etalon incident angle θ is changed. At this time, x 0 is also changed at the same time, and the state where the loss ripple is minimized is selected and shown so that the maximum loss is minimized (the state having two peaks of equal height). As a result, the optimal horizontal position x 0 of the collimator chosen, by as small as possible etalon incident angle theta, it was found to be significantly reduced loss ripple.

以上の数式を用いた検討結果から、本発明に至る重要なポイントが導かれた。すなわち、損失および損失リップルを低減するためには、一つ目に入射角θなるべく小さくとることが重要である。具体的には、(1)ミラーサイズを隣接ビームが重ならない程度に小さくする、(2)コリメータ動作距離にほぼ等しくする、あるいはそれ以下で、ミラーとエタロン間の距離をとればよい。このことを数式で示すと、2つのコリメータを動作距離がともにlWDで最小損失が得られるものとし、ミラーとエタロンの平均距離をh(ただし、ここで平均距離とは、ミラーの両端点からエタロンまでの高さの平均を示すものとする)、1つ目のコリメータとエタロンの距離をa、2つ目のコリメータとエタロンの距離をa、エタロンでの反射回数をNとしたとき、

Figure 0004604754
の関係式で表されることになる。さらに、損失リップルを最低にする最適な受光側コリメータ水平位置xが存在し、このために受光側コリメータ位置は、低反射エタロンによるビーム広がりを考慮し、受光部でのビーム重心位置になるよう水平にずらす。例えば、r=25%程度の時は、この位置は近似的に
[水平ずれ量]≒2 N L tan Θ
と表すことができる。さらに反射率の低い場合も考慮すると、水平ずれ量はその倍の量の4NL tan Θ までとればよいと言える。この水平位置の関係を図15に示す。図15に示すように、出射側コリメータから出射された光が反射膜とミラー面との間を最短光学距離で反射して来た第一反射光の光軸に対して受光側コリメータの中心を合せると、先に述べたように振幅反射率r≦61.8%の場合には強度が最も強い光の光軸からずれ、損失劣化および損失リップルを発生する。そこで、この劣化を抑制するために第一反射光の光軸に対して受光側コリメータの中心を出射側コリメータから遠ざかる方向に所定の距離xだけ変位させる。この距離xは、図15で示すように、0から4NL tan Θ程度までの範囲がよいと考えられる。本発明による可変分散補償器の構成と構成要素である光部品の位置関係とミラーの長さとの関係を図16に示す。ここで、出射側コリメータから出射されたビームのミラーとの各反射における実効的なビーム径をωとする。このビーム径ωをミラーとの全ての反射する分だけ足し合わせた長さよりミラーの長さmが短い場合、ビームが重なることになる。その場合、エタロンでの反射回数が異なるビームが受光側コリメータに同時に入射することになるため、群遅延時間は数式(3)で示した関係にはならない。よって、この状態を避けるため、ミラーの長さmはΣωと同じ(最もビーム同士を近づけた場合)、あるいは少しマージンをとってΣωよりも長くしなければならない。さらに言えば、損失および損失リップルを抑制するためには、先に述べたように出射側コリメータからエタロンへの入射角をなるべく小さくする方がよいので、ミラーの長さmをなるべく小さく、すなわちΣωと同じとすることが好ましい。
From the examination results using the above mathematical formulas, important points leading to the present invention were derived. That is, in order to reduce the loss and the loss ripple, it is important to take the incident angle θ as small as possible. Specifically, the distance between the mirror and the etalon may be taken by (1) reducing the mirror size to such an extent that adjacent beams do not overlap, (2) approximately equal to the collimator operating distance, or less. When this is expressed by a mathematical expression, it is assumed that the minimum loss can be obtained when the two collimators have an operating distance of 1 WD , and the average distance between the mirror and the etalon is h (where the average distance is from both end points of the mirror). When the distance between the first collimator and the etalon is a 1 , the distance between the second collimator and the etalon is a 2 , and the number of reflections at the etalon is N ,
Figure 0004604754
It is expressed by the relational expression. Furthermore, there is an optimum light receiving side collimator horizontal position x S to the loss ripple in the lowest, the light receiving side collimator position for this is to consider the beam spread due to low reflection etalon, the beam center of gravity of the light receiving portion Shift horizontally. For example, when r 1 = about 25%, this position is approximately [horizontal deviation amount] ≈2 N L tan Θ
It can be expressed as. Further, considering the case where the reflectance is low, it can be said that the horizontal shift amount should be up to 4NL tan Θ, which is twice that amount. The relationship between the horizontal positions is shown in FIG. As shown in FIG. 15, the center of the light receiving side collimator with respect to the optical axis of the first reflected light which the light emitted from the emission-side collimator came reflected between the reflecting film and the mirror surface in the shortest optical distance In combination, as described above, when the amplitude reflectivity r 1 ≦ 61.8%, the intensity is shifted from the optical axis of the strongest light, and the loss deterioration and the ripple are generated. Therefore, displacing a predetermined distance x S away the center of the light receiving side collimator from the emission-side collimator with respect to the optical axis of the first reflected light in order to suppress this degradation. As shown in FIG. 15, the distance x S is considered to be in a range from 0 to about 4NL tan Θ. FIG. 16 shows the configuration of the tunable dispersion compensator according to the present invention and the relationship between the positional relationship of the optical components as the components and the mirror length. Here, the effective beam diameter in each reflection with the mirror of the beam radiate | emitted from the output side collimator is set to (omega) l . When the length m of the mirror is shorter than the length obtained by adding the beam diameter ω 1 to the amount reflected by the mirror, the beams overlap each other. In this case, beams having different numbers of reflections from the etalon are incident on the light receiving side collimator at the same time. Therefore, the group delay time does not have the relationship expressed by Equation (3). Therefore, in order to avoid this state, the length m of the mirror must be the same as Σω k (when the beams are closest to each other) or longer than Σω k with a little margin. Furthermore, in order to suppress loss and loss ripple, as described above, it is better to reduce the incident angle from the output side collimator to the etalon as much as possible. Therefore, the mirror length m is as small as possible, that is, Σω It is preferable to be the same as k .

また、図12に示したように、ミラーとエタロンを交互に反射を繰り返した光ビームは、エタロン多重反射の影響によって水平方向に非対称となっている。このような非対称性は、コリメータで受光する際に結合効率の低下を生じる。このような非対称な光ビームは非球面レンズ系で補正できることが知られているため、さらに非球面レンズによる光学系を追加することで結合効率を改善することが可能となる。   Further, as shown in FIG. 12, the light beam which is repeatedly reflected by the mirror and the etalon is asymmetric in the horizontal direction due to the influence of etalon multiple reflection. Such asymmetry causes a reduction in coupling efficiency when receiving light with a collimator. Since it is known that such an asymmetric light beam can be corrected by an aspheric lens system, the coupling efficiency can be improved by adding an optical system using an aspheric lens.

ここまでの検討では、エタロンとミラーが平行の場合を述べたが、ミラー角度Δθが0でない場合についても述べる。この場合、エタロン入射角θが小さい方がエタロンによるビーム広がりの影響を小さくできる。よって、コリメータから出射した光ビームの入射角が最初大きくミラーとの反射によって小さくなる方向にした方が、最後に受光するコリメータでのビーム広がりを小さくすることができる。よって、図17に示した向きに光を入射させることにより、損失を低減できることがわかる。ミラー角度Δθを0.08°程度にした場合、ビームの向きを図17に示した場合には、逆の場合より1dB程度損失が小さくなることを実験によって確認した。 In the examination so far, the case where the etalon and the mirror are parallel is described, but the case where the mirror angle Δθ is not 0 is also described. In this case, the smaller the etalon incident angle θ i , the smaller the influence of the beam spread by the etalon. Therefore, when the incident angle of the light beam emitted from the collimator is first increased and decreased by reflection with the mirror, the beam spread at the collimator that receives light at the end can be reduced. Therefore, it can be seen that the loss can be reduced by making the light incident in the direction shown in FIG. When the mirror angle Δθ is set to about 0.08 °, it is confirmed by experiments that the loss is reduced by about 1 dB when the beam direction is shown in FIG.

また、図1で示したエタロンは、反射膜11と反射膜12に囲まれた1つの共振構造を持つシングルキャビティの構成であるが、これを図18に示す複数の共振構造を持つマルチキャビティエタロンに置き換えて分散補償器を構成しても構わない。図18に示すマルチキャビティエタロンにおいては、平面板10と反射膜11を交互に何段も積層した構造となっており、各々の反射率を変えることでシングルキャビティエタロンに比べ自由度が増えるので、所望の分散特性を実現することが可能となる。マルチキャビティエタロンの温度制御については、部品数削減という意味では、1組の伝熱剤41と温度変化素子40を反射膜12に張り合わせる構造がよい。しかし、微細に温度制御を行うという観点からすると、図18に示したようにマルチキャビティエタロンの層数Mに対し、M組の伝熱剤41と温度変化素子40を各々の平面板10に張り合わせる構造がよい。この図では平面板10の端の部分に温度制御素子が接触しているが、さらに言えば、平面板10のまわりを取り囲むように温度制御素子が接触している方が好ましい。
以上に述べたように、本発明によって、広帯域で、低分散リップル(あるいは低群遅延リップル)、かつ可変分散量が大きく、中心波長の変化の少ない特性良好な可変分散補償
器が得られた。
The etalon shown in FIG. 1 has a single cavity structure having one resonance structure surrounded by the reflection film 11 and the reflection film 12, and this is a multi-cavity etalon having a plurality of resonance structures shown in FIG. A dispersion compensator may be configured instead of the above. The multi-cavity etalon shown in FIG. 18 has a structure in which flat plates 10 and reflective films 11 are alternately stacked, and the degree of freedom increases compared to a single-cavity etalon by changing each reflectance. Desired dispersion characteristics can be realized. Regarding the temperature control of the multi-cavity etalon, a structure in which one set of heat transfer agent 41 and temperature change element 40 are bonded to the reflective film 12 is preferable in terms of reducing the number of components. However, from the viewpoint of finely controlling the temperature, as shown in FIG. 18, M sets of heat transfer agents 41 and temperature change elements 40 are bonded to each plane plate 10 for the number M of layers of the multicavity etalon. The structure is good. In this figure, the temperature control element is in contact with the end portion of the flat plate 10. More specifically, it is preferable that the temperature control element is in contact with the flat plate 10 so as to surround it.
As described above, according to the present invention, a variable dispersion compensator having a wide band, low dispersion ripple (or low group delay ripple), a large amount of variable dispersion, and good characteristics with little change in the center wavelength is obtained.

本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の基本素子であるエタロンを示す図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention and shows an etalon that is a basic element of a tunable dispersion compensator according to the present invention. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成を示す図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention and shows a first configuration of a tunable dispersion compensator according to the present invention. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成を詳細に説明するための図。FIG. 3 is a diagram for explaining one embodiment of the present invention, and is a diagram for explaining in detail a first configuration of a tunable dispersion compensator according to the present invention. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成を立体的に示した図。It is a figure for demonstrating one Example of this invention, Comprising: The figure which showed the 1st structure of the variable dispersion compensator in this invention in three dimensions. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成における光学部品固定部材の上面図。It is a figure for demonstrating one Example of this invention, Comprising: The top view of the optical component fixing member in the 1st structure of the variable dispersion compensator in this invention. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成における光学部品固定部材の中空穴の構造を示す図。It is a figure for demonstrating one Example of this invention, Comprising: The figure which shows the structure of the hollow hole of the optical component fixing member in the 1st structure of the variable dispersion compensator in this invention. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の原理と構成を示す図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating the principle and configuration of a tunable dispersion compensator according to the present invention. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の分散および損失の波長に対する第一の関係を示す図。It is a figure for demonstrating one Example of this invention, Comprising: The figure which shows the 1st relationship with respect to the wavelength of the dispersion | distribution and loss of the positive side variable dispersion compensation part of the variable dispersion compensator in this invention. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の分散および損失の波長に対する第二の関係を示す図。It is a figure for demonstrating one Example of this invention, Comprising: The figure which shows the 2nd relationship with respect to the wavelength of the dispersion | distribution and loss of the positive side variable dispersion compensation part of the variable dispersion compensator in this invention. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のエタロン中の多重反射を示す図。It is a figure for demonstrating one Example of this invention, Comprising: The figure which shows the multiple reflection in the etalon of the variable dispersion compensator in this invention. 本発明の一実施例を説明するための図であって、a)は本発明における可変分散補償器のエタロン多重反射による光強度を示す図。b)はエタロン片側反射率r1との関係を示す図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure for demonstrating one Example of this invention, Comprising: a is a figure which shows the light intensity by the etalon multiple reflection of the variable dispersion compensator in this invention. b) is a diagram showing a relationship with the etalon one-side reflectance r 1 . 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の対向するミラーとエタロンにおける多重反射を示す図。It is a figure for demonstrating one Example of this invention, Comprising: The figure which shows the multiple reflection in the mirror and etalon which the variable dispersion compensator in this invention opposes. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器でコリメータの水平位置を変化したときの損失の波長に対する関係を示す図。It is a figure for demonstrating one Example of this invention, Comprising: The figure which shows the relationship with respect to the wavelength when changing the horizontal position of a collimator with the variable dispersion compensator in this invention. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の損失の波長に対するリップルが抑制された効果を示す図。It is a figure for demonstrating one Example of this invention, Comprising: The figure which shows the effect by which the ripple with respect to the wavelength of the loss of the variable dispersion compensator in this invention was suppressed. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の原理の詳細を示す図。FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating details of the principle of a tunable dispersion compensator according to the present invention. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の構成と構成要素である光部品の位置関係を詳細に示す図。It is a figure for demonstrating one Example of this invention, Comprising: The figure which shows the positional relationship of the structure of the variable dispersion compensator in this invention, and the optical component which is a component. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第二の構成を示す図。It is a figure for demonstrating one Example of this invention, Comprising: The figure which shows the 2nd structure of the variable dispersion compensator in this invention. 本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の基本素子であるマルチキャビティエタロンを示す図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention, and is a diagram showing a multi-cavity etalon that is a basic element of a tunable dispersion compensator according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

10…平面板、
20…ミラー(基板)、
11,12,21…反射膜、
30,31…コリメータ、
40…温度変化素子、
41…伝熱剤、
100…可変分散補償器、
110…入力ポート、
120…出力ポート、
130…プラス側可変分散補償部、
140…マイナス側可変分散補償部、
200…光学部品固定部材。
10: plane plate,
20 ... mirror (substrate),
11, 12, 21 ... reflective film,
30, 31 ... Collimator,
40 ... temperature change element,
41 ... Heat transfer agent,
100: variable dispersion compensator,
110: Input port,
120 ... output port,
130 ... plus-side variable dispersion compensator,
140 ... negative side variable dispersion compensator,
200: Optical component fixing member.

Claims (6)

第1の平面と前記第1の平面に対向してなる第2の平面とを有する板状のエタロンと、
前記第2の平面と、反射面を有するミラーの前記反射面とが、角度Δθで傾けられ、前記第2の平面と前記反射面との間から光ビームを入射する第1のコリメータと、
前記光ビームを前記エタロンと前記ミラーとの間を交互に反射させ、前記エタロンで自然数N回反射させた後、前記第2の平面と前記反射面との間から前記光ビームを出射させ、その出射光を受光する第2のコリメータと、
前記エタロンの温度を制御する温度変化素子と、を有し、
前記ミラーの幅をm、前記ミラーでk回目に反射する際の実効的なビーム径をωとしたとき、前記ミラーの幅は
m ≧ Σω
の関係式で表され、
前記エタロン内の入射角をΘ、エタロンの厚さをLとしたとき、前記第2のコリメータの位置は、前記第1のコリメータから出射された光が前記第2の平面とミラー面との間を最短光学距離で反射してきた第1反射光の光軸が第2のコリメータの中心に来る位置を原点として、そこから距離2NLtan(Θ)だけ前記第1のコリメータから離れる側に固定され、
前記第2の平面の反射率は、61.8%以下であることを特徴とする可変分散補償器。
A plate-like etalon having a first plane and a second plane facing the first plane;
A first collimator in which the second plane and the reflection surface of the mirror having a reflection surface are inclined at an angle Δθ and a light beam is incident between the second plane and the reflection surface;
The light beam is alternately reflected between the etalon and the mirror, reflected by the etalon a natural number N times, and then the light beam is emitted from between the second plane and the reflecting surface, A second collimator for receiving the emitted light;
A temperature change element that controls the temperature of the etalon,
When the width of the mirror is m and the effective beam diameter at the k-th reflection by the mirror is ω k , the width of the mirror is m ≧ Σω k
It is expressed by the relational expression of
When the incident angle in the etalon is Θ and the thickness of the etalon is L, the position of the second collimator is such that the light emitted from the first collimator is between the second plane and the mirror surface. Is fixed on the side away from the first collimator by a distance of 2NL tan (Θ) from the position where the optical axis of the first reflected light that has been reflected at the shortest optical distance comes to the center of the second collimator,
The variable dispersion compensator according to claim 1, wherein the reflectance of the second plane is 61.8% or less.
前記エタロンがマルチキャビティエタロンであることを特徴とする請求項1記載の可変分散補償器。   The variable dispersion compensator according to claim 1, wherein the etalon is a multi-cavity etalon. 前記角度Δθが1度以下であることを特徴とする請求項1記載の可変分散補償器。   The variable dispersion compensator according to claim 1, wherein the angle Δθ is 1 degree or less. 前記コリメータが非球面レンズに置き換えられ、ビーム強度分布を補正することを特徴とする請求項1記載の可変分散補償器。   The variable dispersion compensator according to claim 1, wherein the collimator is replaced with an aspheric lens to correct a beam intensity distribution. 前記温度調節手段の温度制御範囲が5℃以上60℃以下であることを特徴とする請求項1記載の可変分散補償器。 The variable dispersion compensator according to claim 1, wherein a temperature control range of the temperature adjusting means is 5 ° C or more and 60 ° C or less . 前記エタロンを構成する基板の熱膨張係数が10 −4 以下10 −6 以上のガラス部材で構成されていることを特徴とする請求項記載の可変分散補償器。 The variable dispersion compensator according to claim 1, wherein the thermal expansion coefficient of the substrate constituting the etalon is characterized that you have made of glass member 10 -4 10 -6.
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