JP4613814B2 - 可変分散補償器 - Google Patents

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Description

本発明は、可変分散補償器に関し、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。
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波長多重（Wavelength Division Multiplex: WDM）という技術による大容量化が有効と考えられている。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器に到達する。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器、受信器、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（例えば、特許文献１）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。
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（ＳＭＦ）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、ＳＭＦでは４ｋｍ程度しか伝送できないことになる。
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／ｎｍ乃至数１００ｐｓ／ｎｍ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。４０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送システムでは、同様に５ｐｓ／ｎｍ乃至数１０ｐｓ／ｎｍ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。この分散量は、ＳＭＦの場合には数百ｍ長さに相当するため、固定補償量の分散補償器を用いる場合には、この長さの違いに応じて補償器を用意する必要がある。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。
特開平１０−２２１６５８号公報
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。
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にすることができず、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。
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、上述した発明のように、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提案されている。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。
さらに言えば、波長多重伝送に対しては分散量を一括で補償できる可変分散補償器が望まれる。例えば、共振器構造を利用するタイプの分散補償器の場合、分散特性は光周波数周期性（Free Spectral Range：ＦＳＲ）を持つ。この周期間隔にあわせＷＤＭ伝送システムで使う光信号の光周波数間隔を合わせ、光を分波する前に補償することができれば、システムに一つ補償器を設置すればよいことになる。逆に、ＷＤＭ一括補償ができない場合には、各受信器の前に補償器を設置する必要があり、経済的なシステムを構築することが難しい。
可変分散補償器でＷＤＭ一括補償できた場合、次に問題となるのはファイバの持つ分散スロープ（高次分散）である。例えば、光通信に広く用いられているＳＭＦでは分散スロープが０．０５乃至０．１０ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ程度存在する。８０ｋｍのＳＭＦの分散特性を図１に示す。このように、波長範囲を広くとると分散量が変化しており、分散スロープが存在することがわかる。
ＷＤＭ伝送を行う場合、その範囲は光中継器の増幅可能な波長範囲によって決まる。例えば、光中継器として広く用いられているエルビウム添加ファイバ（ＥＤＦＡ）の場合、増幅可能な波長範囲としては、波長範囲１５３０から１５７０ｎｍのＣバンドと、波長範囲１５７０から１６１０ｎｍのＬバンドがある。ＷＤＭ一括補償を行う場合、メトロネットワークでもある程度距離が長いとバンド両端の分散量の差が無視できなくなる。例えば、Cバンド両端の分散量差は、分散スロープを０．０７５ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍとすると、８０ｋｍのＳＭＦにおいて、（１５７０−１５３０）×０．０７５×８０≒１８０［ｐｓ／ｎｍ］となる。このため、ＷＤＭ一括補償を行う場合には、分散スロープによって生じるバンド内の分散量差を補償する可変分散スロープ補償器が重要となる。
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。さらに、分散スロープを補償する可変分散補償器を提供することにある。
上記の目的は、
１）コリメータからの光ビーム照射を受ける第１の光共振器と、この第１の光共振器と所定の角度を持って配置された第１のミラーとを有し光ビームをｎ１回（ｎ１は自然数）反射させる第１の可変分散補償部と、コリメータからの光ビーム照射を受ける第２の光共振器と、前記第２の光共振器と所定の角度を持って配置された第２のミラーとを備え光ビームをｎ２回（ｎ２は自然数）反射させる第２の可変分散補償部と、コリメータからの光ビーム照射を受ける第３の光共振器を含む第３の可変分散補償部とを有し、第1および第２の光共振器はそれぞれ、対向する第１および第２の平面を有し、第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、かつ第２の平面上には、第２の平面に入射する多重化された光信号の波長範囲内で最も短い波長を第１の波長と、最も長い波長を第２の波長としたとき、第２の平面上における第１の波長の光と第２の波長の光の反射率の値が異なり、かつ、第１および第２の波長の区間における反射率の値が単調増加もしくは単調減少するフィルタが第２の平面上に設けられ、第１の可変分散補償部と、第２の可変分散補償部と、第３の可変分散補償部とがそれぞれカスケード接続されていることを特徴とする可変分散補償器により達成でき、
２）また、コリメータからの光ビーム照射を受ける光共振器と、この光共振器と所定の角度を持って配置されたミラーとを有し光ビームをｎ回（ｎは自然数）反射させる可変分散補償部を少なくとも４つ有し、可変分散補償部のそれぞれが有する光共振器は、対向する第１および第２の平面を有し、第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、かつ第２の平面上には、第２の平面に入射する多重化された光信号の波長範囲内で最も短い波長を第１の波長と、最も長い波長を第２の波長としたとき、第２の平面上における第１の波長の光と第２の波長の光の反射率の値が異なり、かつ、第１および第２の波長の区間における反射率の値が単調増加もしくは単調減少するフィルタが前記第２の平面上に設けられ、可変分散補償部の少なくとも２つはカスケード接続され、プラス側可変分散補償部を構成し、プラス側可変分散補償部を構成する可変分散補償部を除く少なくとも２つの可変分散補償部はカスケード接続され、マイナス側可変分散補償部を構成するとともに、プラス側可変分散補償部と前記マイナス側可変分散補償部とがカスケード接続されていることを特徴とする可変分散補償器により達成でき、
３）さらに、コリメータからの光ビーム照射を受ける第１の光共振器と、この第１の光共振器と所定の角度を持って配置された第１のミラーとを有し光ビームをｎ１回（ｎ１は自然数）反射させる第１の可変分散補償部と、コリメータからの光ビーム照射を受ける第２の光共振器と、第２の光共振器と所定の角度を持って配置された第２のミラーとを備え前記光ビームをｎ２回（ｎ２は自然数）反射させる第２の可変分散補償部と、コリメータからの光ビーム照射を受ける第３の光共振器を含む第３の可変分散補償部とを有し、第１、第２の光共振器はそれぞれ、対向する第１および第２の平面を有し、第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、かつ第２の平面は、所定の波長区間において反射率が変化するフィルタで構成され、フィルタは、光通信に使用する波長範囲内の前記所定の波長区間において、第１の波長における第１反射率と、第１の波長より長い第２の波長における第２反射率と、第２の波長より長い第３の波長における第３反射率と、第３の波長より長い第４の波長における第４反射率とを有し、第１反射率は前記第２反射率より大きく、第３反射率は前記第４反射率より小さく、第１反射率に対する第１反射率と第４反射率との差分の絶対値の比率が０％より大きく、かつ５％以下であり、第２反射率に対する第２反射率と第３反射率との差分の絶対値の比率が０％以上で、かつ５％以下であり、第１の波長と第２の波長との波長域における反射率の値は単調減少し、第３の波長と第４の波長との波長域における反射率の値は単調増加する特性を具備し、第１の可変分散補償部と、第２の可変分散補償部と、第３の可変分散補償部とがそれぞれカスケード接続されていることを特徴とする可変分散補償器によって達成できる。
本発明により、広帯域、低群遅延リップル、可変分散量の大きな特性のよい可変分散補償器が得られる。また、分散スロープを補償でき、ＷＤＭ信号を一括で分散補償を行うことができる。
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。
まず、エタロンについて説明する。図２にエタロンの断面構造を示す。１はエタロンであり、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ものである必要はなく、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（周波数）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（周波数）依存性を有する。この時の群遅延時間τは式（１）で表される。
Figure 0004613814

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遅延時間を示す。ここで、角周波数ωは周波数ｆと、ω＝２πｆ の関係にあり、波長λとは、光速ｃを用いて、λ＝ｃ／ｆ＝２πｃ／ω で現される。波長分散Ｄは、式（２）に示すように、群遅延時間τを波長λで微分したものである。
Figure 0004613814

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３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３の構成では、図２を参照して説明したエタロン１に対して、ミラー２（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）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。コリメータ３０から出射した光は、エタロン１とミラー２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１は温度変化素子４０（例えばペルチェ素子）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１の間に伝熱材４１を介在させる。この伝熱材としては、伝熱シートやサーマルグリースを用いる。
図４を用いて群遅延特性を数式によって説明する。図４（Ａ）に示すように、エタロン１の反射膜１１に対するミラー２の反射膜２１の傾き角度をΔθとすると、エタロン１に対して入射角θ０で入射した光はミラー２とｉ回反射した後θｉ＝θ０＋２ｉΔθの角度で再びエタロン１に入射する。ミラー２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、式（３）に示すように、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 0004613814

ここで、ΔＴｉはエタロン１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遅延時間である。さらに、図４（Ｂ）に示すように、エタロン１への入射角度Θｉを考慮するとΔＴｉは式（４）で表される。
Figure 0004613814

ここで、Θｉはエタロン１への入射角、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Θｉとエタロン入射角θｉの関係は式（５）で表される。
Figure 0004613814

エタロン１、ミラー２、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５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６に、斜め上から見た図を図７に示す。図６に示すように、光学部品固定部材２００の中空穴２０１は、エタロン１とミラー２の間を反射する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７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１とミラー２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１への入射角θ０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。
温度制御を用いた可変方式の一例について図８を用いて説明する。図８（Ａ）に示すように、可変分散補償器１００は、入力ポート１１０、出力ポート１２０を持ち、内部は第１の可変分散補償部に相当するプラス側可変分散補償部（Ｄ＋）１３０と第２の可変分散補償部に相当するマイナス側可変分散補償部（Ｄ−）１４０の２つの補償部から構成され、カスケードに接続される。各々の補償部は、図３に示したようにエタロン１とミラー２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。図８（Ａ）に示すように、プラス側可変分散補償部１３０は、一点鎖線で挟まれた矢印の範囲の分散と波長の関係が正の傾きを持つ１次関数、マイナス側可変分散補償部１４０は、一点鎖線で挟まれた矢印の範囲の負の傾きを持つ１次関数の部分が使用される。
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８（Ａ）に示した分散特性は波長方向にシフト（平行移動）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、周波数で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、プラス側可変分散補償部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。
したがって、図８（Ｂ）に示すように、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特性となり、逆に、図８（Ｃ）に示すように、重なりが小さければ、上側の平らな部分が狭く高い特性となる。このように、プラス側可変分散補償部、マイナス側可変分散補償部に温度制御をかけることで、分散量を変化させることができる。
プラス側、マイナス側可変分散補償部の理想的な特性を実現するため、ミラー２のエタロン１に対する角度Δθとエタロンの振幅反射率ｒを最適化するための方法を述べる。そのために、まず、振幅反射率ｒが異なるときのエタロン単体での分散特性について説明する。式（３）でｋ＝０としてｒ＝５％、２６％および４０％としたときの、波長に対する分散特性を図９（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に示す。図９（Ａ）のｒ＝５％の場合は、分散の振幅は小さく、正弦関数に近い形状を示す。図９（Ｂ）のｒ＝２６％の場合は、分散の振幅は図９（Ａ）に比べやや大きくなり、三角波的な形状を示す。これは、先に、図８を参照して説明したプラス側可変分散補償部１３０の特性に近い形状と言える。以後の説明では、正の傾きを持つ部分と負の傾きを持つ部分に分け、分散が最小から最大となる範囲を「正の傾きの帯域」、最大から最小になる範囲を「負の傾きの帯域」と呼ぶことにする。図９（Ｃ）のｒ＝４０％の場合には、分散の振幅が大きくなり、図９（Ｂ）で示した直線部分は歪んだ形状となる。ここで破線で示したのは、正の傾きの帯域に対応する領域での分散の正負のピークを結ぶ線である。なお、図９（Ａ）−（Ｃ）では、横軸の波長のスケールは全部同じであるが、縦軸の分散量のスケールは異なる。
尚、図９（Ａ）−（Ｃ）からわかるようにＧＴエタロンを用いた分散補償器においては、群遅延および分散特性において波長（周波数）周期性を示す。この周期はＦＳＲであり、この図では１００ＧＨｚ（約０．８ｎｍ）である。このような周波数周期を持つことは波長多重伝送において特に有効となる。ＦＳＲを波長多重伝送時の波長間隔と等しくすれば、ＧＴエタロンは全ての波長の信号に対して同じような効果を与えることができる。よって、このような可変分散補償器は波長多重伝送システムにおいて極めて有効である。以上の性質を踏まえ、本発明によるプラス側可変分散、マイナス側可変分散補償部を実現する構成を述べる。
まず、振幅反射率ｒ≒２６％のエタロン（図９（Ｂ）から分かるように、正の傾きの傾斜部の直線性がよい）を用いて、図１０（Ａ）に示すようにミラー２をエタロン１と平行に対向させ、ビームを往復させ分散量を増やすようにする。この時の分散特性を図１０（Ｂ）に示す。図１０（Ｂ）に１回だけの反射とした場合の分散量と５回の反射の分散量とを重ねて表示したことから分かるように、反射回数を増加させることにより、分散量が大きくなるとともに、正の傾きの傾斜部の傾きが大きくなる。
可変分散補償器１００が有効帯域内で平坦な特性を持つためには、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の直線の傾きが、符号が反対で大きさが同じとなる必要がある。よって、図９−図１０を参照して説明したように、プラス側可変分散補償部１３０の構成を決定した後に、マイナス側可変分散補償部１４０を構成するエタロンの振幅反射率と反射回数を決定する。
マイナス側可変分散補償部１４０の実現方法を説明する。図１１（Ａ）−（Ｃ）は、マイナス側可変分散補償部で理想的な特性を実現するために、三角波の基本的な性質を応用する考え方を説明する図である。図１１（Ａ）は正の傾きの帯域が広い三角波を示す図であり、図９（Ｂ）を参照して説明した特性に対応する。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の三角波のピーク位置を少しずつずらした（三角波を波長方向にシフトした）ものを複数個準備した状態を示す。図１１（Ｃ）は、図１１（Ｂ）示す複数の三角波を破線で示し、これを加算した波形を実線で示す。図１１（Ａ）の波形と、図１１（Ｃ）の実線の波形とを対比して容易に分かるように、正の傾きの帯域が縮小され、負の傾きの帯域が拡大されている。この場合、負の傾きの帯域を最大とするための最適なシフト量は、足し合わせる回数と正の傾きの帯域から一意的に決まる。
ピーク位置をずらす方法としては、簡単には、プラス側可変分散補償部１３０の後段補償部のエタロンの温度を下げてピーク位置をずらしたのと同じ方法が採用できる。すなわち、図１０を参照して説明した構成を多数設け、それぞれのエタロンの温度を制御することも可能である。ただし、この場合には損失が増え部品数も増えることになる。
別の方法として、本発明のエタロン斜め反射方式により、負の傾きを持つ狭い帯域をミラー２とエタロン１にわずかに角度を与え、反射ごとにピーク位置を徐々にずらしながら足し合わせることで広帯域化を実現することが可能である。図１１で示した考え方を実現するための構成を図１２（Ａ）に、得られる分散特性を図１２（Ｂ）に各々示す。ここでは、エタロン１の振幅反射率ｒ＝４０％とした。図１２（Ｂ）に示すように、ミラー２とエタロン１に所定の角度を与えることで、反射ごとに１回反射、２回反射、…、５回反射と分散特性のピーク位置をずらすことができる。この足し合せにより、図１２（Ｂ）に破線で示したような図８で示す負の傾きを持つマイナス側可変分散補償部１４０の特性に近い特性を得ることができる。なお、シフト量は、三角波の検討により、あらかじめ足し合わせ回数と正の傾きの帯域から求めておき、エタロン斜め反射方式におけるミラー角度と振幅反射率の候補を絞り、最適なシフト量の計算の効率化を図るのがよい。
図１２（Ｂ）に示す分散特性が理想的な特性（図中に示す破線）に比べて歪みを生じているが、この理由は図９（ｃ）に示したように高い振幅反射率ではもともとのエタロンの特性が三角波と異なる歪みを持っているためである。図１２（Ａ）に示すエタロン斜め反射方式で大きな分散量を稼ぐためには、（１）エタロンの振幅反射率ｒを高くする、（２）エタロン斜め反射方式を多段にする、といった方法が考えられる。損失の点では前者の方が好ましいが、エタロンの反射率ｒを高くすると三角波と比べた歪み成分も大きくなるので、図１１を参照して説明した三角波の性質を利用する方法に歪が生ずることになる。
以下、図１２（Ａ）に示した構成よりも、マイナス側可変分散補償部１４０の理想的な特性を、より忠実に再現するための工夫について説明する。図１３は、この工夫を模式的に説明する図である。最初の引き算は、図１２（Ｂ）に示した５回反射合計の特性が理想的な特性（図中に示す破線）を持つ三角波と誤差分（以後、この差を高次分散リップルと呼ぶ）が正弦波に近いことを示している。そして「≒」で結んだように、この正弦波に近い高次分散リップルが図１２（Ａ）で示したエタロンの振幅反射率が低い場合（例えば、ｒ＝５％）に近い形状と考えられる。よって、「⇒」で示すように、振幅反射率の低いエタロンでエタロンとミラーを平行に配置して複数反射させ振幅を増倍（４倍）させて補正を行う。
図１３を参照して説明した考え方を実現するための構成を図１４（Ａ）に、得られる分散特性を図１４（Ｂ）に各々示す。ここで、図１４（Ａ）の左側に示すエタロン斜め反射方式の前段分散補償部ではエタロン１aとミラー２aの角度は０．０５１°、振幅反射率ｒは４０％、反射回数は５回とした。前段分散補償部のコリメータ３１aの出力光をファイバ６０を介して、後段分散補償部のコリメータ３０bに入力する。後段分散補償部のエタロン１bとミラー２bは平行とし、振幅反射率ｒは１０％、反射回数は４回とした。図１４（Ｂ）に示す分散特性の１回反射から５回反射は前段分散補償部によるものであり、後段補償部合計は後段分散補償部によるものである。２段補償部合計は前段分散補償部および後段分散補償部による分散特性を合計したものである。図１４（Ｂ）に示す２段補償部合計による分散補償特性は、理想的な特性である破線と実質的に重なっていて、図１２（Ｂ）に示す特性と比較して直線性を大幅に改善できていることがわかる。尚、本実施例では、ミラー角度を大きくすると各エタロンの反射におけるピークの波長に対するシフト量も大きくなりすぎ、所望の特性を得られなくなるので１°以下であることが好ましい。
本発明における分散補償器では、光の入射と出射の順番を逆にしても構わない。すなわち、図１４（Ａ）に示した構成で、光を通す向きは、図１４の構成の場合と同じように、コリメータ３０a→エタロン１a→コリメータ３１a→コリメータ３０b→エタロン１b→コリメータ３１bとしたが、逆に、コリメータ３１b→エタロン１b→コリメータ３０b→コリメータ３１a→エタロン１a→コリメータ３０aとしても同じ結果が得られる。
ここで、振幅反射率の低いエタロンで補正を行うには、エタロンに１回だけ反射を行うことでも構わない。この場合の構成を図１５に示す。この場合、エタロンに複数反射しないのでミラーは不要となる。また、図１４（Ａ）に示した構成同様に、光を通す向きは、コリメータ３０a→エタロン１a→コリメータ３１a→コリメータ３０b→エタロン１b→コリメータ３１bとしたが、逆に、コリメータ３１b→エタロン１b→コリメータ３０b→コリメータ３１a→エタロン１a→コリメータ３０aとしても同じ結果が得られる。
さらに、この考え方を発展させて、高次分散リップルを補正するための分散補償（後段分散補償部）には、エタロン以外の素子を用いても構わない。その構成を図１６に示す。図中では可変分散補償部１５０によって、高次分散リップルを補正する。可変分散補償部１５０は比較的小さな分散量を稼ぐ素子でよい。例えば、従来の光ファイバグレーティング、マルチキャビティエタロンあるいはリングキャビティを用いてもよい。
ここで、マルチキャビティエタロンとは図１７（Ａ）に示すような複数の共振構造を持つものである。ここでは、エタロン１a−１dを４段積層した構造となっている。すなわち、図１を参照して説明した平面板１０とその両面に反射膜を設けたエタロンを何段も積層した構造である。各エタロンの反射膜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容易となる。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、図１７（Ｂ）に示すように１組の伝熱材４１と温度制御素子４０を最下段のエタロン１dの反射膜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１７（Ｃ）に示すようにマルチキャビティエタロンの層数ｎに対し、ｎ組の伝熱材４１と温度変化素子４０をエタロン１a−１dの平面板の端面に張り合わせる構造がよい。この図では平面板の一つの端面にのみ温度制御素子が接触しているが、さらに言えば、平面板のまわりを全て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。
また、マルチキャビティエタロンに代えてリングキャビティを用いても構わない。リングキャビティの遅延特性を表す式はエタロンの場合と同じなので、本発明による概念を適用することが可能である。リングキャビティの構造を図１８（Ａ）、（Ｂ）に示す。図１８（Ａ）で示されるリングキャビティは、光基板４００とリング共振部４１０と光導波路４２０と光カプラ部４３０から構成される。光導波路では、基板よりも光の屈折率が高くなっており、光は導波路中に閉じ込められ基板には漏れない。導波路の左側から入射した光は導波路中を右側に進み、光カプラ部４３０で光導波路４２０をそのまま直進していく光と、分岐して一部リング共振部４１０に進んでいく光とに分かれる。リング共振部４１０を１周した光は、光カプラ部４３０で一部は光導波路４２０を直進し、残りは再びリング共振部４１０を回周する。このように、リング共振部４１０を何周かした光が合わさって導波路４２０に出て行き、共振器が実現される。また、図１８（Ｂ）に示すように、リング共振部４１０と光カプラ部４３０を多段構造にとることが可能である。すなわち、リング共振部４１０にリング共振部４１１、４１２を積み上げて、この接触部を光カプラ部４３１、４３２として結合させることで、１段の構成よりも自由度が増えるので、所望の分散特性を容易に実現することが可能となる。
あるいは、マルチキャビティエタロンに代えて、近年、分散補償素子への応用が期待され活発に研究されているフォトニック結晶やフォトニック結晶ファイバを用いても構わない。フォトニック結晶とは、屈折率の異なる物質を光の波長以下のサイズで規則正しく周期的に配列させた構造体で、結晶の周期によって特定の波長領域の光が透過できないため、光を閉じ込めることが可能となり、所望の分散特性を与える素子への応用が期待されている。また、フォトニック結晶ファイバとは多数のエアホールが規則正しく配列した構造のクラッドを持つ光ファイバであり、これも通常のファイバに比べ、大きな波長分散を持たせることが可能となることが知られている。
可変分散補償器として高次分散（式（６）で示す）を０にするためには、傾きａ１とａ２は符号が反対で絶対値が同じでなければならない。ここで、符号ａ１とａ２は、図８（Ａ）で示す傾きを示す。
Figure 0004613814

ただし、理想的には絶対値が同じであることが好ましいが、製造上の問題やシステムの違い等を考慮し、差の相対量｜（ａ１−ａ２）／ａ１｜が０．１以下程度まで許容される場合もある。しかし、図１に示すように実際のファイバは分散スロープ（式６で表される高次分散）がある値を持ち、波長毎に分散量が変化している。このような分散スロープに対応し、WDM伝送システムで波長多重された光信号を一括で補償する分散補償器を実現する方法について述べる。
図１９と２０に可変分散補償器の特性と、可変分散スロープ補償器の特性の例を示す。図１９では、（１）→（２）→（３）と分散量が負の方向に変化する際にどの波長に対しても等しく（図では平行に）変化している。一方、図２０では、（１）→（２）→（３）と分散量が負の方向に変化する際に、長い波長に対してはより分散量が負に大きくなるように（図では右下がりに）変化している。このような特性を持つことで、ファイバの分散スロープに対応した分散補償が可能となる。
このような特性を実現するために、図２で示したエタロン１の反射膜１１に波長依存性をもつフィルタとした光共振器を考える。このような光共振器では、損失特性はＧＴエタロン同様、Ａｌｌ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ として損失一定の特性を得る。また、分散特性については波長毎に反射率が異なるＧＴエタロンと等価な特性を持つ。そこで、図２１に示すように、Ｄ（−）、Ｄ（＋）、Ｄ（−１）と3種類の波長に応じた振幅反射率特性を持たせる。すると、Ｄ（＋）を図１０のエタロン１０に、Ｄ（−）を図１４のエタロン１０aに、Ｄ（−１）を図１４のエタロン１０bに用いる。そして、反射回数については、Ｄ（＋）については７回、Ｄ（−）については５回、Ｄ（−１）についても５回とすると、図２２で示すような可変分散スロープ補償器の特性が得られる。この図では、上から順に、ＳＭＦ５ｋｍ、ＳＭＦ１０ｋｍ、およびＳＭＦ１５ｋｍの分散特性を示している。これに対し、本発明による可変分散スロープ補償器の特性を図２２の実践で示す。３つの実線は上から順にこの波長範囲における中心が８５、１７０、２５５ｐｓ／ｎｍの場合の特性を示している。反射率に波長依存性を持たせることで、可変分散スロープ補償器が実現できることが示された。
さらに、反射膜に波長依存性を持たせることで、有効帯域を拡大する方法、分散量を拡大する方法について述べる。ここでは、波長に対して図２３に示す反射率特性を示すフィルタ（図中、BPFと記している）を考える。比較のため、反射率が波長に対して一定（ｒ＝２０％）の場合も示す。この場合の分散特性を図２４に示す。振幅反射率が２０％の場合には、分散は波長に対して三角波に近いような、ややなまった特性を持つ。しかし、図２３にＢＰＦと示した反射特性を持つ場合には、分散特性はより直線的にのび、正の傾きの部分が波長に対して広くなっていることがわかる。このように波長帯域を拡大できていることがわかる。次に、正の分散の傾きを２２０、３００、５００ｐｓ／ｎｍ２の状態を実現するための振幅反射率の波長依存性を図２５に示す。このような反射率波長依存性を持つフィルタをエタロンの片側に持たせることで、補償器の分散特性の正の傾きを大きくすることができ、結果として可変分散補償器の分散量を拡大することができる。
次に、図２１、図２３のような反射率が波長依存性を持つ反射膜を実際に作製する方法について説明する。このような反射膜は屈折率の異なる二種類以上の誘電体薄膜を重畳した、誘電体多層膜構造によって実現できる。誘電体多層膜においては、各層の境界面で光は反射・屈折し、それらの繰り返しの末の干渉和の結果として、多層膜全体の透過・反射特性が決定される。例えば、屈折率の高い誘電体膜と低い誘電体膜を光学膜厚d（d=n×l, n:屈折率、l:物理膜厚）で交互に積層した構造は、波長λがλ/4=dを満たす光に対して反射膜になることが良く知られている。このときの反射波の位相関係を示したのが図２９である。図２９のモデルでは屈折率がn1とn2の二種類の膜がλ/4条件を満たす光学膜厚dで交互に積層されている構造を考える。
光学膜厚ｄの距離を波長λの光が進むと位相がπ/2シフトし、高屈折率膜界面で反射する場合（n1側からn2への入射）には反射波の位相はπずれることに注意すれば、各界面から反射した光の位相差は全て2πの整数倍になる。その結果、各界面からの反射波は全て同位相となり、強い反射が得られる。今、同じ多層膜に波長が異なる光が入射した場合を考える。波長が変わると光学膜厚dを進む間の位相が変化量も変化するので、各界面から反射波の位相はもはや一致しなくなる。したがって、このときの反射波の強度は、λ/4=d条件を満たす場合と比較して低下する。このように、多層膜における光の反射特性は各界面からの位相関係に依存し、位相変化は波長に依存するので、結果として反射特性は波長依存性を持つ。
図２１のような反射率の波長依存性が比較的小さい場合には、比較的少ない層数で個々の膜厚を調整することで、反射波の位相関係の波長依存性を調整し、所望の特性を持つ多層膜を設計することが可能となる。図２１の反射率は、実際には以下のパラメータの多層膜を仮定して、設計したものである。反射率の高い膜にTa2O5、低い膜にSiO2を用いた。そして、このような反射特性を持つフィルタは２〜３層の多層膜で実現可能であった。
具体的な膜の構造としては、Ｄ（−）の場合には、１５５０ｎｍの波長に対し、1.79079H、1.97362Lの２層構造で実現できた。ここで、H、Lは高屈折率および低屈折率媒質の光学膜厚がλ/4の膜を表し、前の係数は膜厚がλ/4の何倍かを示す。次に、Ｄ（−１）の場合には、4.16337H、2.45068L、2.76401Lの３層構造で実現できた。Ｄ（＋）の場合には、0.3416H、1.15179Lの２層構造で実現できた。
図２３のような、特定の波長で反射率が大きく変化するような特性を持つ膜を設計は、バンドパスフィルタ（BPF）の設計手法を取り入れた方法によって行った。一般的なBPFは、λ/4条件のHとLの膜を交互に積層した中に、共振器層と呼ばれる膜厚の異なる層を挿入した構造によって実現される。図３０は図２３の特性を実現するように設計した結果の一例である。この特性を持つ薄膜の構造は、1H (1L 1H)6 12L 1H (1L 1H)13 14L 1H (1L 1H)14 14L 1H (1L 1H)14 14L 1H (1L 1H)13 12L (1H 1L)7 1.88587H 0.245L である。括弧の添え字は繰り返し数を示す（たとえば(1L 1H)3は1L 1H 1L 1H 1L 1H に相当）。12L、14Lの合計５つの共振器層を１３〜１４周期の（1H 1L）のペアが挟む構造となっている。非整数の係数をもつ最表面の二つの層は、反射率の絶対値を制御し、リップルを低減させるために導入された層である。
具体的に薄膜を形成する手段としてはイオンアシスト蒸着法を用いた。この方法は材料を加熱して昇華させ基板表面に付着させるという通常の蒸着プロセスの際に、イオン銃からのイオンで材料物質に基板方向への運動エネルギーを与えて成膜する方法である。稠密で低損失な膜が得られ、かつ一定の成膜速度も確保できるという特徴がある。他にもイオンビームスパッタ等が高品質の誘電体薄膜を形成する成膜方法として知られており、これらの方法を用いても本願発明の可変分散補償器が構成できるのは言うまでもない。成膜中には、基板に光を照射し膜の反射率をin-situモニタしながら膜厚を制御したので、上述したような細かな膜厚制御も可能である。本例では、低屈折率材料にSiO2、高屈折率材料にTa2O5を用いたが、TiO2、Nb2O5、MgF2、MgO、Al2O3、HfO2、ZrO2等の材料も蒸着やスパッタで高品質な膜が形成可能なことが知られており、これらの誘電体薄膜を用いても同等の性能が得られる。
次に、温度制御による可変方式について説明する。実際にエタロンを温度制御する際に製造上の個体差等の理由により理想通りの制御が出来ない場合もある。このような場合には、あらかじめ分散量と各補償部の最適な温度の対応関係を評価して換算表を設けておく。そして、図２６に示す構成により、使用者が設定した分散量に対応する温度で、換算表１６１を設けた換算部１６０が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の各補償部１５１、１５２、１５３、１５４を制御する構成とする。この例では、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のそれぞれが前段および後段補償部の２つを持つ構成を示しているがそれ以上であっても構わない。
さらに言えば、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の分散特性が製造上の個体差等の理由により理想通りの特性にならない場合もある。この場合には、図２７に示すように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の両方の特性を補正するために補正用可変分散補償部３００を設けるようにして、これら３つの補償部を分散量と各補償部の最適な温度の対応関係を示す換算表１６１を設けた換算部１６０によって独立に温度制御する。具体的には補正用可変分散補償部３００として図１４におけるマイナス側可変分散補償部１４０の後段補償部を用いても構わない。この場合、図１４におけるマイナス側可変分散補償部１４０の前段補償部は図２７のマイナス側可変分散補償部１４０として用い、補正用可変分散補償部３００と独立に制御することで実現される。
さらに、図２８にプラス側可変分散補償部１３０を２段の可変分散補償部１５１、１５２で、マイナス側可変分散補償部１４０と補正用可変分散補償部３００を各々１段の可変分散補償部１５３、１５４で構成する場合を示す。可変分散補償部１５１と１５２におけるエタロンの片側振幅反射率は同じにしてもよいし、異なってもよい。また、可変分散補償部１５１と１５２をミラーとエタロンを対向させて構成する場合、エタロンの反射回数についても同じにしてもよいし、異なるようにしてもよい。これらの値はマイナス側可変分散補償部１４０の負側の分散特性の傾きにあうように設計すればよい。
すなわち、製造上理想通りの分散特性が得られない場合には、図２８に示す可変分散補償部１５１〜１５４で振幅反射率が異なる３種類、あるいは４種類のエタロンを用いた４段構成として、換算表１６１を設けた換算部１６０によって３系統あるいは４系統の独立な温度制御を行えばよい。より簡単には、可変分散補償部１５１〜１５４で振幅反射率が異なる３種類の（１５１と１５２の反射率が同じ）エタロンを用いた４段構成として、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と補正用可変分散補償部３００を３系統の独立な温度制御を行うことにしても可能である。ただし、ここまで簡単にする場合にはプラス側可変分散補償部１３０の分散特性は必ずしも折線特性にはならない場合もあり、可変分散量を正負非対称に、あるいは大きくとれない。しかし、部品点数や温度制御部の簡素化により、低コストな可変分散補償器を製造することが可能となる。
以上に述べたように、本発明によって簡単な構成で可変分散スロープ補償器を得られた。また、有効帯域が広く可変分散量の大きな波長多重光伝送システムに適した実用的な可変分散補償器を得られた。
次に、本願発明の上記の実施の形態から把握できる請求項以外の技術思想を、その効果とともに記載する。
１）コリメータからの光ビーム照射を受け所定の振幅反射率を有する光共振器と、この光共振器と０度以上の所定の角度で傾けられ、かつ対向して配置されたミラーとを有し、光ビームをｎ１回（ｎ１は自然数）反射させる可変分散補償部を備え、前記の光共振器は、対向する第１および第２の平面を有し、第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、第２の平面の反射率はその第１の平面の反射率より低く、かつその第２の平面は、所定の有効帯域で反射率が波長依存性を有するフィルタで構成されていることを特徴とする可変分散補償器。
２）上記１）のフィルタは、第１の屈折率を有する第１の誘電体と第１の屈折率より低い第２の屈折率を有する第２の誘電体とが積層されて所定の膜厚を有する単層膜が交互に積層された誘電体多層膜からなる可変分散補償器。
上記の実施例に示すように、多層膜における光の反射特性は各界面からの位相関係に依存し、位相変化は波長に依存するので、誘電体多層膜を用いることにより、結果として反射特性は波長依存性を持つ膜が得られる。
３）上記２）の第１の誘電体がTa2O5、TiO2、Nb2O5、MgF2、MgO、Al2O３、HfO2、ZrO２のいずれか一つから選択された材料からなり、上記２）の第２の誘電体がSiO2からなる可変分散補償器。
４）上記１）の可変分散補償部を複数有し、それぞれがカスケードに接続された可変分散補償器。
５）上記１）の光共振器に温度制御手段を備える可変分散補償器。
図８（Ｂ）に示すように、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特性となり、逆に、図８（Ｃ）に示すように、重なりが小さければ、上側の平らな部分が狭く高い特性となる。このように、プラス側可変分散補償部、マイナス側可変分散補償部に温度制御をかけることで、分散量を変化させることができる。
６）上記５）の温度制御手段の温度制御範囲が５℃以上である可変分散補償器。
７）上記１）の光共振器がマルチキャビティエタロンを使用したものである可変分散補償器。
高次分散リップルを補正するための分散補償（後段分散補償部）には、エタロン以外の素子を用いても構わない。その構成を図１６に示す。図中では可変分散補償部１５０によって、高次分散リップルを補正する。可変分散補償部１５０は比較的小さな分散量を稼ぐ素子でよい。例えば、従来の光ファイバグレーティング、マルチキャビティエタロンあるいはリングキャビティを用いることも出来る。
シングルモードファイバの分散特性を示す図である。 本発明の可変分散補償器の基本素子であるエタロンを示す図である。 エタロンに対して、ミラーをわずかに角度をつけて配置したミラーを用いて複数回反射させる例を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）はエタロンによる群遅延特性を数式によって説明するための参照図である。 本発明の可変分散補償器のエタロン、ミラーおよび二つのコリメータを光学部品固定部材によって制御して固定する一例を示す斜視図である。 図５の光学部品固定部材の上面図である。 図５のエタロンとミラーに角度を与えるための光学部品固定部材の上面の加工例を示す斜視図である。 （Ａ）は本発明における可変分散補償器の基本構成を示す図、（Ｂ）および（Ｃ）は温度制御により分散量が変化する様子を模式的に示す図である。 （Ａ）−（Ｃ）は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単体での分散特性を、エタロンの振幅反射率ｒが異なるときについて示す図でる。 （Ａ）はミラーをエタロンと平行に対向させ、ビームを往復させ分散量を増やすようにする構成例を示す図、（Ｂ）は反射回数の増加により分散量が大きくなる分散特性を示す図である。 （Ａ）−（Ｃ）は本発明の一実施例のマイナス側可変分散補償部で理想的な特性を実現するために三角波の基本的な性質を応用する考え方を説明する図である。 （Ａ）は図１１で説明した考え方をエタロン斜め反射方式で実現する構成を示す図、（Ｂ）は得られる分散特性を示す図である。 マイナス側可変分散補償部の理想的な特性を、より忠実に再現するための工夫を模式的に説明する図である。 （Ａ）は図１３で説明した考え方を実現するための構成を示す図、（Ｂ）は得られる分散特性を示す図である。 図１４（Ａ）の後段補償部のミラーを省略した構造を示す図である。 図１４（Ａ）の後段補償部が種々の構成をとりうることを説明する図である。 （Ａ）−（Ｃ）はマルチキャビティエタロンと温度制御の構造例を示す図である。 （Ａ）、（Ｂ）はリング共振器の構成例を示す図である。 可変分散補償器の特性の例を示す図である。 可変分散スロープ補償器の特性の例を示す図である。 可変分散スロープ補償器を実現するための光共振器のフィルタの反射率依存性を示す図である。 シングルモードファイバの分散特性と可変分散スロープ補償器の特性を示す図である。 帯域を拡大するための光共振器のフィルタの反射率依存性を示す図である。 反射率に波長依存性を持つフィルタによる光共振器を用いた場合の、プラス側可変分散補償部の分散特性を示す図である。 正の分散の傾きを拡大するための光共振器のフィルタの反射率依存性を示す図である。 分散量と各補償部の最適な温度の対応関係を評価した換算表を備えた可変分散補償器の第一の構成を示す図である。 分散量と各補償部の最適な温度の対応関係を評価した換算表を備えた可変分散補償器の第二の構成を示す図である。 分散量と各補償部の最適な温度の対応関係を評価した換算表を備えた可変分散補償器の第三の構成を示す図である。 本発明の光共振器に用いる誘電体多層膜を示す図である。 本発明に用いる誘電体多層膜の波長に対する反射率依存性を示す図である。
符号の説明
１…エタロン、２…ミラー、１０…平面板、１１，１２，２１…反射膜、３０，３１…コリメータ、４０…温度変化素子、４１…伝熱材、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およびその分散特性、１４０…マイナス側可変分散補償部およびその分散特性、１５０…後段補償部、１５１，１５２，１５３，１５４…可変分散補償部、１６０…換算部、１６１…換算表、２００…光学部品固定部材、３００…補正用可変分散補償部、４００…光基板、４１０，４１１，４１２…リング共振部、４２０…光導波路、４３０，４３１，４３２…光カプラ部。

Claims (7)

  1. コリメータからの光ビーム照射を受ける第１の光共振器と、前記第１の光共振器と所定の角度を持って配置された第１のミラーとを有し、前記光ビームをｎ１回(ｎ１は自然数)反射させる第１の可変分散補償部と、
    コリメータからの光ビーム照射を受ける第２の光共振器と、前記第２の光共振器と所定の角度を持って配置された第２のミラーとを有し、前記光ビームをｎ２回(ｎ２は自然数)反射させる第２の可変分散補償部と、
    コリメータからの光ビーム照射を受ける第３の光共振器を含む第３の可変分散補償部と、を有し、
    前記第１および第２の光共振器はそれぞれ、対向する第１および第２の平面を有し、前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は前記第１の平面の反射率より低く、かつ前記第２の平面上には、前記第２の平面に入射する多重化された光信号の波長範囲内で最も短い波長を第１の波長と、最も長い波長を第２の波長としたとき、前記第２の平面上における前記第１の波長の光と前記第２の波長の光の反射率の値が異なり、かつ、前記第１および前記第２の波長の区間における前記反射率の値が単調増加もしくは単調減少するフィルタが前記第２の平面上に設けられ、
    前記フィルタは、各層の膜厚ｄと前記光信号の波長範囲内の１波長λとの関係がλ／４＝ｄからずらされた屈折率の異なる二種類以上の誘電体多層膜が重畳された構造を備え、
    前記第１の可変分散補償部と、前記第２の可変分散補償部と、前記第３の可変分散補償部とがそれぞれカスケード接続されていることを特徴とする可変分散補償器。
  2. 前記第１、第２および第３の光共振器のそれぞれが独立に温度制御手段を備え、
    前記温度制御手段は、設定された分散量に基づき前記光共振器の各々を所望の温度に設定する換算部を有することを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
  3. 前記第１の光共振器と第１のミラーとは平行に配置されていることを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
  4. 前記第３の可変分散補償部が、前記第３の光共振器に対して０度以上の所定の角度で傾けられ、かつ対向して配置された第３のミラーを備え前記光ビームをｎ３回（ｎ３は自然数）反射させる可変分散補償部である請求項１記載の可変分散補償器。
  5. コリメータからの光ビーム照射を受ける光共振器と、前記光共振器と所定の角度を持って配置されたミラーとを有し前記光ビームをｎ回(ｎは自然数)反射させる可変分散補償部を少なくとも４つ有し、
    前記可変分散補償部のそれぞれが有する光共振器は、対向する第１および第２の平面を有し、前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は前記第１の平面の反射率より低く、かつ前記第２の平面上には、前記第２の平面に入射する多重化された光信号の波長範囲内で最も短い波長を第１の波長と、最も長い波長を第２の波長としたとき、前記第２の平面上における前記第１の波長の光と前記第２の波長の光の反射率の値が異なり、かつ、前記第１および前記第２の波長の区間における前記反射率の値が単調増加もしくは単調減少するフィルタが前記第２の平面上に設けられ、
    前記フィルタは、各層の膜厚ｄと前記光信号の波長範囲内の１波長λとの関係がλ／４＝ｄからずらされた屈折率の異なる二種類以上の誘電体多層膜が重畳された構造を備え、
    前記可変分散補償部の少なくとも２つはカスケード接続され、プラス側可変分散補償部を構成し、
    前記プラス側可変分散補償部を構成する可変分散補償部を除く少なくとも２つの可変分散補償部はカスケード接続され、マイナス側可変分散補償部を構成するとともに、
    前記プラス側可変分散補償部と前記マイナス側可変分散補償部とがカスケード接続されていることを特徴とする可変分散補償器。
  6. 前記光共振器のそれぞれが独立に温度制御手段を備え、
    前記温度制御手段は、設定された分散量に基づき前記光共振器の各々を所望の温度に設定する換算部を有することを特徴とする請求項５記載の可変分散補償器。
  7. 光ビームを最初に受ける前記光共振器と前記光共振器と対を成すミラーとは平行に配置されていることを特徴とする請求項５記載の可変分散補償器。
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