JP4875297B2 - Variable dispersion compensator, variable dispersion compensation device - Google Patents
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Description
本発明は、光通信分野に用いられる可変分散補償器およびその可変分散補償器を用いた可変分散補償デバイスに関するものである。 The present invention relates to a variable dispersion compensator used in the field of optical communication and a variable dispersion compensation device using the variable dispersion compensator.
一般に、光通信(光伝送)を行う光伝送路は、その光伝送帯域において正の波長分散を有している。この波長分散による信号光の歪みを抑制するために、従来は、光伝送帯域において負の波長分散を有する分散補償光ファイバを光伝送路に接続し、光伝送路の波長分散を補償していた。この分散補償技術は、信号光の伝送速度が10Gbit/s以下の光伝送において実用化されつつある。 In general, an optical transmission line that performs optical communication (optical transmission) has positive chromatic dispersion in the optical transmission band. In order to suppress distortion of signal light due to this chromatic dispersion, conventionally, a dispersion compensating optical fiber having negative chromatic dispersion in the optical transmission band is connected to the optical transmission line to compensate for the chromatic dispersion of the optical transmission line. . This dispersion compensation technique is being put into practical use in optical transmission where the transmission speed of signal light is 10 Gbit / s or less.
しかしながら、上述した分散補償技術では、信号光の伝送速度がさらに高速化された場合、適用が困難となる。例えば、信号光の伝送速度が40Gbit/s以上の場合、上述の分散補償技術よりもさらに正確な分散補償技術が必要となってくる。 However, the above-described dispersion compensation technique is difficult to apply when the transmission speed of the signal light is further increased. For example, when the transmission speed of signal light is 40 Gbit / s or more, a more accurate dispersion compensation technique is required than the above-described dispersion compensation technique.
また、上述した分散補償光ファイバは、その光ファイバ長で分散補償量を制御する構成となっている。このため、数ps/nm〜数十ps/nm以下の分散補償量が小さい場合の分散補償が困難であり、上述した40Gbit/s以上の高速伝送に対応した分散補償が難しい。また、分散補償光ファイバによって光伝送路の分散補償を行うためには、光伝送路1本1本にあった長さの分散補償光ファイバをそれぞれの光伝送路に対応させて形成する必要があり、コスト、サイズの面からも好ましくない。 Further, the dispersion compensating optical fiber described above is configured to control the amount of dispersion compensation by the length of the optical fiber. For this reason, dispersion compensation is difficult when the dispersion compensation amount is several ps / nm to several tens ps / nm or less, and dispersion compensation corresponding to the above-described high-speed transmission of 40 Gbit / s or more is difficult. In addition, in order to perform dispersion compensation of an optical transmission line using a dispersion compensating optical fiber, it is necessary to form a dispersion compensating optical fiber having a length corresponding to each optical transmission line so as to correspond to each optical transmission line. However, it is not preferable in terms of cost and size.
そこで、上述したような状況に対応するため、分散補償光ファイバを利用した従来構成とは異なり構成で分散値を変化させることができる可変分散補償器が研究されるようになった。この可変分散補償器として、例えば、アレイ導波路回折格子型(以下AWG型と呼ぶ)の可変分散補償器が提案されている(特許文献1)。 Therefore, in order to cope with the situation as described above, a variable dispersion compensator capable of changing the dispersion value with a configuration different from a conventional configuration using a dispersion compensating optical fiber has been studied. As this variable dispersion compensator, for example, an arrayed waveguide diffraction grating type (hereinafter referred to as AWG type) variable dispersion compensator has been proposed (Patent Document 1).
このAWG型可変分散補償器は、図12に示すように、分散補償光ファイバ40と可変分散補償器41とを接続して構成される。可変分散補償器41は、互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャンネル導波路4aから成るアレイ導波路4を備えたアレイ導波路回折格子11と、アレイ導波路回折格子11のアレイ導波路4に波長分散発生用の設定位相分布を与える位相分布付与部7とが形成されている。設定位相分布は、アレイ導波路4のチャンネル導波路本数をM本(Mは正の整数)、チャンネル導波路4aの配列順に付与したチャンネル導波路番号をk(k=0〜M−1)とした場合、チャンネル導波路番号kの中心(M−1)/2に対して実質的に線対称となる偶関数的分布とする。
This AWG type tunable dispersion compensator is configured by connecting a dispersion compensating
設定位相分布は、図13に示すように、各アレイ導波路上に位相分布に対応した長さの薄膜ヒータを形成し、熱光学効果によってヒータ下部のアレイ導波路の屈折率を変化させることにより実現している。ここで、アレイ導波路4のチャンネル導波路4aの本数をM本(Mは正の整数)、チャンネル導波路4aの配列順に付したチャンネル導波路4aの番号をk(k=0〜M−1)としたとき、アレイ導波路4に形成する位相分布P(k)を考慮した本回路12の伝達関数は、(数1)により与えられる。
As shown in FIG. 13, the set phase distribution is obtained by forming a thin film heater having a length corresponding to the phase distribution on each array waveguide and changing the refractive index of the array waveguide below the heater by the thermo-optic effect. Realized. Here, the number of
ここで、λは波長、H(λ)は波長λの光の伝達関数、Ak はチャンネル導波路4の光電界振幅、neff はチャンネル導波路4aの等価屈折率、ΔLは隣り合うチャンネル導波路4aの光路長差、j=√(−1)である。
Here, λ is a wavelength, H (λ) is a transfer function of light of wavelength λ, Ak is an optical electric field amplitude of the channel waveguide 4, n eff is an equivalent refractive index of the
このH(λ)は、可変分散補償器41の伝達関数となる。H(λ)の位相θ(λ)は(数2)で示される。
This H (λ) is a transfer function of the
θ(λ)を波長で微分することにより、(数3)で示すように群遅延τが求められる。 By differentiating θ (λ) by wavelength, the group delay τ is obtained as shown in (Equation 3).
なお、cは光速である。 C is the speed of light.
上述した(数1)から(数3)の式を用い、例えば表1に示すパラメータを用いて可変分散補償器を設計する。 A variable dispersion compensator is designed using the equations (Equation 1) to (Equation 3) described above and using the parameters shown in Table 1, for example.
(数1)におけるAを+π(rad)〜−π(rad)の範囲で変化させることにより、図14に示すような可変分散特性が得られることになる。このときの透過損失スペクトルは、図15に示すようなガウシアンの波形になる。上記設計では、補償可能な波長分散量は、−220〜+220ps/nmであり、補償可能な波長帯域は約0.2nmである。 By changing A in (Expression 1) in the range of + π (rad) to −π (rad), variable dispersion characteristics as shown in FIG. 14 can be obtained. The transmission loss spectrum at this time has a Gaussian waveform as shown in FIG. In the above design, the chromatic dispersion amount that can be compensated is −220 to +220 ps / nm, and the wavelength band that can be compensated is about 0.2 nm.
上述した可変分散補償器の分散補償量、分散補償帯域の設計値を変えるためには、表1に記載の線分散を変化させることにより可能となる。図16は、この線分散と分散補償量、分散補償帯域の関係を示したグラフである。図16から明らかなように、分散補償量は線分散が大きくなるとそれに比例して大きくなるが、分散補償帯域は線分散が大きくなるにつれ小さくなるというトレードオフの関係にある。従って、例えば40Gbit/s等の高速伝送システムに適用するのに必要な分散補償量と分散補償帯域を両立させることができないという問題があった。 In order to change the dispersion compensation amount and the dispersion compensation band design value of the variable dispersion compensator described above, it is possible to change the linear dispersion shown in Table 1. FIG. 16 is a graph showing the relationship between the linear dispersion, the dispersion compensation amount, and the dispersion compensation band. As is apparent from FIG. 16, the dispersion compensation amount increases in proportion to the increase in linear dispersion, but the dispersion compensation band has a trade-off relationship that decreases as the linear dispersion increases. Therefore, for example, there is a problem that the dispersion compensation amount necessary for application to a high-speed transmission system such as 40 Gbit / s cannot be made compatible with the dispersion compensation band.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、信号光の分散補償帯域を保ちつつ、分散補償量を拡大することが可能であり、低損失で透過損失スペクトルの狭窄化が少なく、波形歪みの発生を抑制し、伝送特性の劣化を防止することができる可変分散補償器を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to increase the dispersion compensation amount while maintaining the dispersion compensation band of signal light, and to reduce the transmission loss spectrum with low loss. An object of the present invention is to provide a tunable dispersion compensator that is less constricted, can suppress the occurrence of waveform distortion, and can prevent deterioration of transmission characteristics.
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第1の発明の可変分散補償器は、基板と、この基板上に形成された可変分散補償回路とを備え、前記可変分散補償回路は、少なくとも1本の光入力導波路と、該光入力導波路の出力側に接続された第1のスラブ導波路と、該第1のスラブ導波路の出力側に接続され、互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャンネル導波路から成るアレイ導波路と、該アレイ導波路の出力側に接続された第2のスラブ導波路と、該第2のスラブ導波路の出力側に接続された少なくとも1本の光出力導波路と、前記アレイ導波路に設定位相分布を与える位相分布付与部とを備え、該可変分散補償回路は2つ以上縦列接続されて構成されるものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration as means for solving the problems. That is, the tunable dispersion compensator of the first invention includes a substrate and a tunable dispersion compensation circuit formed on the substrate, and the tunable dispersion compensation circuit includes at least one optical input waveguide and the light. An array comprising a first slab waveguide connected to the output side of the input waveguide and a plurality of channel waveguides connected in parallel to the output side of the first slab waveguide and having different lengths from each other. A waveguide; a second slab waveguide connected to the output side of the array waveguide; at least one optical output waveguide connected to the output side of the second slab waveguide; And a phase distribution applying unit that gives a set phase distribution to the waveguide, and the variable dispersion compensation circuit is configured by connecting two or more cascades.
また、本発明の第2の態様は、基板と、この基板上に形成された可変分散補償回路とを備えた可変分散補償器において、前記可変分散補償回路は、第1および第2の光入力導波路と、該第1および第2の光入力導波路の出力側に接続された第1のスラブ導波路と、該第1のスラブ導波路の出力側に接続され、互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャンネル導波路から成るアレイ導波路と、該アレイ導波路の出力側に接続された第2のスラブ導波路と、該第2のスラブ導波路の出力側に接続された第1および第2の光出力導波路とを有する光回路と、該光回路の前記アレイ導波路に設定位相分布を与える位相分布付与部とを含み、前記第1の光入力導波路は、前記第1のスラブ導波路の入力側の焦点位置に対して前記アレイ導波路の外側方向の第1の位置で前記第1のスラブ導波路の入力側と接続され、前記第1の光出力導波路は、前記第2のスラブ導波路の出力側の焦点位置に対して前記アレイ導波路の外側方向の第2の位置で該第2のスラブ導波路の出力側と接続され、前記第2の光入力導波路は、前記第1のスラブ導波路の焦点位置に対して前記アレイ導波路の内側方向であり前記第1の位置と対称な第3の位置で前記第1のスラブ導波路の入力側と接続され、前記第2の光出力導波路は、前記第2のスラブ導波路の焦点位置に対して前記アレイ導波路の内側方向であり前記第2の位置と対称な第4の位置で前記第2のスラブ導波路の出力側と接続され、前記第1の光出力導波路と前記第1の光入力導波路または、該第2の光出力導波路と該第2の光入力導波路とが接続されてなるものである。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a variable dispersion compensator comprising a substrate and a variable dispersion compensation circuit formed on the substrate, wherein the variable dispersion compensation circuit includes first and second optical inputs. A waveguide, a first slab waveguide connected to the output side of the first and second optical input waveguides, and a length connected to the output side of the first slab waveguide and having different set amounts from each other An arrayed waveguide composed of a plurality of side-by-side channel waveguides, a second slab waveguide connected to the output side of the arrayed waveguide, and a second connected to the output side of the second slab waveguide An optical circuit having a first optical output waveguide and a second optical output waveguide; and a phase distribution providing unit for providing a set phase distribution to the arrayed waveguide of the optical circuit, wherein the first optical input waveguide includes the first optical input waveguide, outside of the array waveguide on the input side of the focal position of the first slab waveguide Is connected to the input side of said first slab waveguide in the first position of direction, the first optical output waveguides, said array guide relative to the focal position of the output side of the second slab waveguide in a second position outside the direction of the waveguide is connected to the output side of the second slab waveguide, the second optical input waveguide, said array guide relative to the focal position of the first slab waveguide The second optical output waveguide is connected to the input side of the first slab waveguide at a third position that is inward of the waveguide and symmetrical to the first position, and the second optical output waveguide is the second slab waveguide The first optical output waveguide is connected to the output side of the second slab waveguide at a fourth position that is inward of the arrayed waveguide with respect to the focal position of the second waveguide and symmetrical to the second position. And the first optical input waveguide or the second optical output waveguide and the second optical input waveguide are connected to each other It is made of is.
さらに、本発明の第3の態様は、設定位相分布は、アレイ導波路のチャンネル導波路本数をM本(Mは正の整数)、チャンネル導波路の配列順に付与したチャンネル導波路番号をk(k=0〜M−1)としたとき、チャンネル導波路番号kの中心(M−1)/2に対して実質的に線対称となる偶関数的分布としたものである。 Furthermore, in the third aspect of the present invention, the set phase distribution is such that the number of channel waveguides of the arrayed waveguide is M (M is a positive integer), and the channel waveguide number given in the order of arrangement of the channel waveguides is k ( When k = 0 to M−1), the distribution is an even function distribution that is substantially line symmetric with respect to the center (M−1) / 2 of the channel waveguide number k.
さらに、本発明の第4の態様は、設定位相分布が係数Aを含む数1で表される2次関数分布P(k)としたものである。
Furthermore, the fourth aspect of the present invention is a quadratic function distribution P (k) represented by the
さらに、本発明の第5の態様は、設定位相分布が係数Aを含む数2で表されるSin関数分布P(k)としたものである。
Furthermore, the fifth aspect of the present invention is a Sin function distribution P (k) represented by the
さらに、本発明の第6の態様は、設定位相分布が係数Aを含む数3で表されるExp関数分布P(k)としたものである。 Furthermore, the sixth aspect of the present invention is an Exp function distribution P (k) represented by the formula 3 in which the set phase distribution includes the coefficient A.
さらに、本発明の第7の態様は、設定位相分布が係数Aを含む数4で表される1次関数分布P(k)としたものである。 Furthermore, the seventh aspect of the present invention is a linear function distribution P (k) represented by the equation (4) in which the set phase distribution includes the coefficient A.
さらに、本発明の第8の態様は、位相分布付与部は設定位相分布を可変可能と成しているものである。 Further, according to an eighth aspect of the present invention, the phase distribution providing unit can change the set phase distribution.
さらに、本発明の第9の態様は、位相分布付与部は少なくともアレイ導波路形成領域の設定領域を加熱する加熱部を有しているものである。 Further, according to a ninth aspect of the present invention, the phase distribution providing unit has a heating unit that heats at least the setting region of the arrayed waveguide forming region.
さらに、本発明の第10の態様は、光入力導波路もしくは光出力導波路の少なくとも一方には、可変分散補償回路の透過損失の波長特性を平坦化するための平坦化フィルタが接続されているものである。 Furthermore, in the tenth aspect of the present invention, a flattening filter for flattening the wavelength characteristic of the transmission loss of the tunable dispersion compensation circuit is connected to at least one of the optical input waveguide and the optical output waveguide. Is.
さらに、本発明の第11の態様は、平坦化フィルタは、可変分散補償回路の透過帯域内の波長分散がほぼゼロのものである。 In the eleventh aspect of the present invention, the flattening filter has substantially zero chromatic dispersion in the transmission band of the tunable dispersion compensation circuit.
さらに、本発明の第12の態様は、上述したいずれか一つの可変分散補償器と、可変分散補償器に接続された分散補償光ファイバとを備えたものである。 Furthermore, a twelfth aspect of the present invention includes any one of the tunable dispersion compensators described above and a dispersion compensating optical fiber connected to the tunable dispersion compensator.
本発明の可変分散補償器によれば、可変分散補償回路が複数縦列接続して構成されるので、可変分散補償器の回路パラメータを変えることなく、可変分散補償回路に信号光を複数回透過させることが可能となる。この結果、信号光の分散補償帯域を保ちつつ、分散補償量を拡大することができる。 According to the tunable dispersion compensator of the present invention, a plurality of tunable dispersion compensators are connected in cascade, so that signal light is transmitted through the tunable dispersion compensator multiple times without changing the circuit parameters of the tunable dispersion compensator. It becomes possible. As a result, the dispersion compensation amount can be increased while maintaining the dispersion compensation band of the signal light.
また、本発明の可変分散補償器によれば、可変分散補償回路は光入力導波路のうち少なくとも1本の光入力導波路と、前記光出力導波路の少なくとも1本の光出力導波路とが光学的に接続されて構成されるので、同一の可変分散補償回路を複数回透過させる際に透過中心波長を正確に一致させることが可能となり、低損失で透過損失スペクトルの狭窄化が少ない可変分散補償器を提供することができる。 According to the tunable dispersion compensator of the present invention, the tunable dispersion compensation circuit includes at least one light input waveguide among the light input waveguides and at least one light output waveguide of the light output waveguide. Since it is configured to be optically connected, it is possible to accurately match the transmission center wavelength when transmitting the same variable dispersion compensation circuit multiple times. A compensator can be provided.
更に、本発明の可変分散補償器によれば、可変分散補償回路に平坦化フィルタを接続した構成なので、信号光の透過帯域の損失スペクトルを平坦化することが可能となり、波形歪みの発生しにくい光伝送ができる。 Furthermore, according to the tunable dispersion compensator of the present invention, since the flattening filter is connected to the tunable dispersion compensation circuit, the loss spectrum of the transmission band of the signal light can be flattened and waveform distortion hardly occurs. Optical transmission is possible.
更に、本発明の可変分散補償器によれば、接続された平坦化フィルタの波長分散がほぼゼロなので、平坦化フィルタの波長分散による影響を抑制することが可能となり、伝送特性の劣化のない光伝送ができる。 Furthermore, according to the tunable dispersion compensator of the present invention, since the chromatic dispersion of the connected flattening filter is almost zero, it is possible to suppress the influence due to the chromatic dispersion of the flattening filter, and light without deterioration in transmission characteristics. Transmission is possible.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the present embodiment, the same reference numerals are assigned to the same names as those in the conventional example, and the duplicate description is omitted or simplified.
図1には、本発明に係る可変分散補償器の第1実施形態例の要部構成図が模式的に示されている。図1に示す本実施形態例の可変分散補償器100は、基板101上に、同じ構成の可変分散補償回路102が2個、縦列接続された構造となっている。なお、可変分散補償回路102は、石英系PLCで作製され、1本の光入力導波路104と、光入力導波路104の出力側に接続された第1のスラブ導波路106と、第1のスラブ導波路106の出力側に接続され互いに設定量異なる長さを有する複数並設されたチャンネル導波路108から成るアレイ導波路110と、アレイ導波路110の出力側に接続された第2のスラブ導波路112と、第2のスラブ導波路112の出力側に接続された1本の光出力導波路114と、第1のスラブ導波路106と第2のスラブ導波路112の間に形成されたアレイ導波路110の一部に設けられチャンネル導波路108毎に設定位相分布を与える位相分布付与部116とから構成されている。
FIG. 1 schematically shows a main part configuration diagram of a first embodiment of a tunable dispersion compensator according to the present invention. A
図1に示す可変分散補償器100の分散特性は、2個の可変分散補償回路102が有する分散特性の和となる。この可変分散補償器100の分散特性の測定結果を図2に、透過損失スペクトルを図3にそれぞれ示す。図2から明らかなように、本実施形態の可変分散補償器100は、図14に示す従来の可変分散補償器の性能と比較すると、ほぼ同等の分散補償帯域を維持しつつ、分散補償量が拡大されていることがわかる。図1に示す可変分散補償器100では、分散補償量が−440〜+440ps/nmの範囲で可変であり、分散補償帯域は約0.18nmであった。
The dispersion characteristic of the
なお、可変分散補償器100は、波長フィルタ特性を示す可変分散補償回路102を2回通過させ、2個の可変分散補償回路102の透過中心波長が約0.05nm異なっていたため、透過損失スペクトルの狭窄化、損失増加が見られている。また、分散補償帯域が単独のAWG型可変分散補償器の2倍よりも若干狭くなっている(2個の可変分散補償回路102の透過中心波長が異なっている影響と考えられる)。このため、これらの影響により伝送特性劣化が発生する恐れがあるが、搬送波抑圧Return to Zero(CS-RZ;Carrier Suppressed Return to Zero)変調や、光単側波帯(SSB;Single Side Band amplitude modulation)変調、光残留側波帯(VSB;Vestigial Side Band modulation)変調等、占有波長帯域を抑制可能な変調方式による光伝送を行うことにより、解決することができる。
Note that the
なお、図1に示す本実施形態では、2個の可変分散補償回路102が1チップ(一つの基板101)上に集積化されているが、本発明はこれに限られることは無い。例えば、図示しないが、別々のチップ(基板101)上に形成された2個の可変分散補償回路102を、直接または光ファイバー等で光学的に接続させても良い。このような構成にすると、各可変分散補償回路102を別々に温調することが可能となり、両回路の透過中心波長のズレをより小さくすることが出来る。
In the present embodiment shown in FIG. 1, two variable
次に、本発明の第2の実施形態例について説明する。
図4(a)には、本発明の可変分散補償器の第2の実施形態例を示す要部構成図が模式的に示されている。なお、図4(b)は、図4(a)における光入力導波路104と入力側の第1のスラブ導波路106との接続部を示す要部拡大図であり、図4(c)は、図4(a)における光出力導波路114と出力側の第2のスラブ導波路112との接続部を示す要部拡大図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 4A schematically shows a main part configuration diagram showing a second embodiment of the variable dispersion compensator of the present invention. 4B is an enlarged view of a main part showing a connection portion between the
本実施形態の可変分散補償器120は、図12に示す従来の構成に加え、第1のスラブ導波路106と第2のスラブ導波路112とが、アレイ導波路110とは異なる別の光導波路122で接続されている点で異なっている。
In addition to the conventional configuration shown in FIG. 12, the
すなわち、本実施形態は、図4(b)に示すように、入力側の第1のスラブ導波路106の入力側の端面には、第1のスラブ導波路106の焦点位置124に対してアレイ導波路110の外側方向(紙面上では向かって左側)に光入力導波路104が接続され、アレイ導波路110の内側方向(紙面上では向かって右側)に光導波路122の入力端122aが接続されている。また、図4(c)に示すように、出力側の第2のスラブ導波路112の出力側の端面には、第2のスラブ導波路の焦点位置126に対してアレイ導波路110の内側方向(紙面上では向かって左側)に光導波路122の出力端122bが接続され、アレイ導波路110の外側方向(紙面上では向かって右側)に光出力導波路114が接続されている。
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 4B, the input side end face of the
光入力導波路104と光導波路122の入力端122aは、第1のスラブ導波路106の焦点位置124に対して対称な位置に接続され、光出力導波路114と光導波路122の出力端122bは、第2のスラブ導波路112の焦点位置126に対して対称な位置に接続されている。なお、図4(a)に示す可変分散補償器120では、光入力導波路104を外部からの入力用の光導波路とし、光出力導波路114を外部への出力用の光導波路としている。
The
上述のように、第1、第2のスラブ導波路106、112の焦点位置124、126に対し、対称な位置に形成された2組の光入出力導波路(104と122、114と122)を有する構成によれば、光入力導波路104から信号光を可変分散補償回路121に入力して光導波路122の出力端122bから出力した場合の光学特性と、光導波路122の入力端122aから入力して光出力導波路114から出力した場合の光学特性とがほぼ同一となる。この光学特性とは、透過損失スペクトル、分散等のことである。
As described above, two sets of optical input / output waveguides (104 and 122, 114 and 122) formed at symmetrical positions with respect to the
このような構成にすることで、同一の可変分散補償回路121を、2回通過させるのと同じ効果が得られるため、第1の実施例と同様に、分散補償帯域を維持しつつ、分散補償量を1回通過する場合に比べて2倍にすることができる。更に、同一の可変分散補償回路121を使用するため、駆動電力は1回路分でよく、また上述のように設計しておくことで透過中心波長は自動的に一致するので、透過中心波長を合わせる手間も省くことができる。更に、図1と図4(a)との比較で明らかなように、実施例1の構成と比較してチップサイズを約半分にすることができる。
By adopting such a configuration, the same effect as passing the same variable
図5は図4(a)に記載の可変分散補償器120による分散特性の測定結果であり、図6は透過損失スペクトルである。図5からわかるように、分散特性は、従来例とほぼ同じ分散補償帯域を維持しつつ、分散補償量を約2倍に拡大することができる。具体的に説明すると、分散補償量は−440〜+440ps/nmが得られ、分散補償帯域は約0.20nmが得られた。また、図6に示すように透過損失スペクトルは、実施例1よりもやや広く且つ低損失に保つことが出来ていることがわかる。これは、2個の可変分散補償回路の中心波長差による狭窄化・損失増加が避けられたためだと考えられる。
FIG. 5 is a measurement result of dispersion characteristics by the
上述したように、第2の実施形態は、第1の実施形態に加え、さらに、駆動電力の低減、透過損失スペクトルの拡大、損失抑制、小型化等の効果が得られる。 As described above, in addition to the first embodiment, the second embodiment further provides effects such as reduction of driving power, expansion of transmission loss spectrum, suppression of loss, and miniaturization.
次に、本発明の第3実施形態について図7を参照して説明する。
本実施形態は、第2の実施形態を更に改良した可変分散補償器130であり、可変分散補償回路121に平坦化フィルタ132を接続した構成である。可変分散補償回路121は、ガウシアン的な波長フィルタ特性を示すため、信号光を例えば2回透過させることにより、透過損失スペクトルの狭窄化が生じる恐れがある。このため、可変分散補償回路121の透過帯域付近において、可変分散補償回路121が有する透過損失スペクトル形状と逆方向のスペクトル形状を示す平坦化フィルタ132を設置することにより、前述した透過損失スペクトルの狭窄化を補償し、スペクトルの平坦化を図っている。なお、平坦化フィルタ132としては、原理上、波長分散が発生しないものを使用することとして、可変分散補償器130の分散補償動作に影響を与えないような構成としている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment is a
次に、図7を参照して、第3実施形態の可変分散補償器130の構成を具体的に説明する。この可変分散補償器130は、第2の実施形態による可変分散補償回路121の後段に、マッハツェンダー干渉計132a、132bで構成された平坦化フィルタ132をさらに設置させて構成されている。この平坦化フィルタ132は、カプラの結合率=約5〜40%程度、干渉計アーム間位相差を可変分散補償回路121の自由スペクトル領域程度〜自由スペクトル領域の数10倍程度となる値とし、可変分散補償回路121の透過帯域付近において、可変分散補償回路121が有する透過損失スペクトル形状と逆方向のスペクトル形状を示す2×2マッハツェンダー干渉計132a、132bを、2段カスケード接続して構成されている。1段目の2×2マッハツェンダー干渉計132aは、長いアーム側の入出力導波路134を使用し、2段目の2×2マッハツェンダー干渉計132bは、短いアーム側の入出力導波路136を使用している。
Next, the configuration of the
次に、図8を参照して、平坦化フィルタ132を構成する2×2マッハツェンダー干渉計132a、132bについて説明する。図8は、平坦化フィルタ132を構成している2×2マッハツェンダー干渉計132a、132bの1段分の構成図である。図8に示す2×2マッハツェンダー干渉計132a、132bは、2本の導波路アーム間の位相差をφ、2個の方向性結合器の位相をθとすると、図8のポートaから入力されポートcから出力する経路a−cの伝達関数Ta−cと、ポートbから入力されポートdから出力する経路b−dの伝達関数Tb−dは、それぞれ数4、数5で表される。
Next, the 2 × 2 Mach-
また、各経路の結合率ηa-c,ηb-d,及び通過後の位相Ψa-c,Ψb-dは各式の実部と虚部を用いると、それぞれ(数6)から(数9)で表される。 Further, the coupling ratios ηa-c and ηb-d of each path and the phases Ψa-c and Ψb-d after passing are expressed by (Equation 6) to (Equation 9), respectively, using the real part and the imaginary part of each equation. It is represented by
(数6)〜(数9)より明らかなように、経路a−cと経路b−dでは結合率特性は等しく、位相特性は正負反転の関係となっている。このため、同じ構成の2つのマッハツェンダー干渉計の経路a−cと経路b−dを接続することで、位相特性が相殺され、波長分散を発生させない波長フィルタを構成することができる。 As is clear from (Equation 6) to (Equation 9), the path characteristic is the same in the path ac and the path bd, and the phase characteristic is in the relationship of positive / negative inversion. For this reason, by connecting the paths a-c and b-d of two Mach-Zehnder interferometers having the same configuration, it is possible to configure a wavelength filter that cancels phase characteristics and does not generate chromatic dispersion.
図9は、上述のようにして構成された平坦化フィルタの一例として、平坦化フィルタを構成するカプラの結合率を約17%、干渉計アーム間位相差を約6000μmとした時の透過波長スペクトルを示すグラフである。図9からわかるように、透過帯域付近において、ほぼ図6の逆のスペクトル形状が実現できている。 FIG. 9 shows, as an example of the flattening filter configured as described above, a transmission wavelength spectrum when the coupling ratio of the coupler constituting the flattening filter is about 17% and the interferometer arm phase difference is about 6000 μm. It is a graph which shows. As can be seen from FIG. 9, a spectrum shape almost opposite to that in FIG. 6 can be realized in the vicinity of the transmission band.
図10は平坦化フィルタ通過後の分散特性の測定結果を示し、図11は透過損失スペクトルを示している。図10に示すように、分散特性の測定結果は、従来例とほぼ同じ分散補償帯域を維持しつつ、分散補償量を約2倍に拡大することができている。具体的に説明すると、分散補償量は−430〜+435ps/nmが得られ、分散補償帯域は約0.20nmが得られた。さらに、図11に示すように透過損失スペクトルは、透過中心波長での損失が約7dB増加しているものの、透過帯域はほぼ平坦化されていることがわかる。これにより、波形歪みの発生しにくい光伝送が可能となる。 FIG. 10 shows the measurement result of the dispersion characteristic after passing through the flattening filter, and FIG. 11 shows the transmission loss spectrum. As shown in FIG. 10, the dispersion characteristic measurement result shows that the dispersion compensation amount can be expanded about twice while maintaining the same dispersion compensation band as in the conventional example. More specifically, a dispersion compensation amount of −430 to +435 ps / nm was obtained, and a dispersion compensation band of about 0.20 nm was obtained. Furthermore, as shown in FIG. 11, the transmission loss spectrum shows that although the loss at the transmission center wavelength is increased by about 7 dB, the transmission band is substantially flattened. Thereby, it is possible to perform optical transmission in which waveform distortion hardly occurs.
なお、上記実施例においては、表1に示した設計パラメータを用い、石英系PLCを用いて作製したが、本発明の効果はこれらパラメータや材質に制限されることは無く、求められる分散補償量・分散補償帯域等の特性や、信頼性・コスト等を鑑みて適宜選択することが出来る。例えば、線分散やΔLといった可変分散補償回路パラメータを制御(変更)することにより、前述の通り、分散補償量や分散補償帯域を調整できるので、種々の要求特性を満足することができる。また、石英系PLCの代替としてはポリマー導波路や半導体導波路を回路全体ないし一部に適用可能であり、この場合、石英系ガラスより大きな熱光学定数を有するため消費電力・応答速度を低減することができる。また、電気光学効果や磁気光学効果を有する導波路も回路全体ないし一部に適用可能であり、この場合、更に応答速度を改善でき、またヒータの熱による透過波長変動等の問題を改善することができる。 In the above embodiment, the design parameters shown in Table 1 were used and the quartz PLC was used. However, the effect of the present invention is not limited to these parameters and materials, and the required dispersion compensation amount. -It can be appropriately selected in view of characteristics such as a dispersion compensation band, reliability, cost, and the like. For example, by controlling (changing) the variable dispersion compensation circuit parameters such as linear dispersion and ΔL, the dispersion compensation amount and the dispersion compensation band can be adjusted as described above, so that various required characteristics can be satisfied. As an alternative to quartz-based PLC, polymer waveguides and semiconductor waveguides can be applied to all or part of the circuit. In this case, it has a larger thermo-optic constant than quartz-based glass, reducing power consumption and response speed. be able to. In addition, a waveguide having an electro-optic effect or a magneto-optic effect can be applied to all or a part of the circuit. In this case, the response speed can be further improved, and problems such as transmission wavelength fluctuation due to the heat of the heater can be improved. Can do.
また、分散補償量を増大させるために、上述した実施形態では、可変分散補償回路に信号光を2回通過させているが、この通過させる回数は限定されるものではない。たとえば、3回、4回・・・n回通過させても良い。つまり、可変分散補償回路をn回通過させることにより、可変分散補償回路を1回通過させた時の分散補償量の約n倍の分散補償量が得られることになる。しかしながら、通過回数が多くなるにつれ、上述のように透過損失スペクトルの狭窄化・損失増加が顕著になるため、必要な透過帯域等を鑑みて通過回数を決定することが必要である。 Further, in order to increase the dispersion compensation amount, in the above-described embodiment, the signal light is passed through the variable dispersion compensation circuit twice. However, the number of times of passing is not limited. For example, you may let it pass 3 times, 4 times ... n times. That is, by passing the tunable dispersion compensation circuit n times, a dispersion compensation amount approximately n times the dispersion compensation amount when the tunable dispersion compensation circuit is passed once can be obtained. However, as the number of passes increases, the transmission loss spectrum becomes narrower and the loss increases as described above. Therefore, it is necessary to determine the number of passes in view of the necessary transmission band and the like.
さらに、上述の実施形態2、3において、第1、第2の入出力導波路はスラブ導波路の焦点位置に対して互いに対称な配置としたが、配置構造はこれに限定されるものではない。第1の入力導波路から入力して第1の出力導波路から出力する光の透過中心波長と、第2の入力導波路から入力して第2の出力導波路から出力する光の透過中心波長とがほぼ一致するようにすれば良く、線分散量等の設計パラメータを鑑みて適宜位置を決定すればよい。但し、1回目と2回目のAWG通過時の光学特性の同一性を高めるためには、実施例2、3のような構成とする方がより望ましい。
Furthermore, in the above-described
さらに、実施例3では、マッハツェンダー干渉計型の平坦化フィルタを設置しているが、平坦化フィルタはこれに限らず、たとえばリング共振器やラティスフィルタなど、可変分散補償回路の透過損失スペクトルの逆方向形状(逆スペクトル)が実現できれば良い。また、導波路型ではないエタロン等の平坦化フィルタを光学的に接続させても構わない。さらに、平坦化フィルタの設置位置は、可変分散補償回路の前段、後段、両方、1回目の可変分散補償回路の通過後、もしくは2回目の可変分散補償回路の通過前など、様々な位置に設置することができる。さらに、このような平坦化フィルタによる透過損失スペクトルの拡大技術は、実施例1、2の構成にも適用可能である。 Further, in the third embodiment, a Mach-Zehnder interferometer type flattening filter is installed. However, the flattening filter is not limited to this, and the transmission loss spectrum of the variable dispersion compensation circuit such as a ring resonator or a lattice filter is used. It is only necessary to realize a reverse shape (reverse spectrum). Further, a flattening filter such as an etalon that is not a waveguide type may be optically connected. Furthermore, the flattening filter is installed at various positions, such as before and after the variable dispersion compensation circuit, after passing through the first variable dispersion compensation circuit, or before passing through the second variable dispersion compensation circuit. can do. Furthermore, the transmission loss spectrum expansion technique using such a flattening filter can also be applied to the configurations of the first and second embodiments.
100、120、130 可変分散補償器
101 基板
102 可変分散補償回路
104 光入力導波路
106 第1のスラブ導波路
108 チャンネル導波路
110 アレイ導波路
112 第2のスラブ導波路
114 光出力導波路
116 位相分布付与部
121 可変分散補償回路
122 光導波路
122a 入力端
122b 出力端
124、126 焦点位置
132 平坦化フィルタ
132a、132b マッハツェンダー干渉計
134、136 入出力導波路
100, 120, 130
Claims (11)
前記可変分散補償回路は、
第1および第2の光入力導波路と、
該第1および第2の光入力導波路の出力側に接続された第1のスラブ導波路と、
該第1のスラブ導波路の出力側に接続され、互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャンネル導波路から成るアレイ導波路と、
該アレイ導波路の出力側に接続された第2のスラブ導波路と、
該第2のスラブ導波路の出力側に接続された第1および第2の光出力導波路とを有する光回路と、
該光回路の前記アレイ導波路に設定位相分布を与える位相分布付与部とを含み、
前記第1の光入力導波路は、前記第1のスラブ導波路の入力側の焦点位置に対して前記アレイ導波路の外側方向の第1の位置で前記第1のスラブ導波路の入力側と接続され、
前記第1の光出力導波路は、前記第2のスラブ導波路の出力側の焦点位置に対して前記アレイ導波路の外側方向の第2の位置で該第2のスラブ導波路の出力側と接続され、
前記第2の光入力導波路は、前記第1のスラブ導波路の焦点位置に対して前記アレイ導波路の内側方向であり前記第1の位置と対称な第3の位置で前記第1のスラブ導波路の入力側と接続され、
前記第2の光出力導波路は、前記第2のスラブ導波路の焦点位置に対して前記アレイ導波路の内側方向であり前記第2の位置と対称な第4の位置で前記第2のスラブ導波路の出力側と接続され、
前記第1の光出力導波路と前記第1の光入力導波路または、該第2の光出力導波路と該第2の光入力導波路とが接続されてなることを特徴とする可変分散補償器。 In a tunable dispersion compensator comprising a substrate and a tunable dispersion compensation circuit formed on the substrate,
The variable dispersion compensation circuit includes:
First and second optical input waveguides;
A first slab waveguide connected to the output side of the first and second optical input waveguides;
An arrayed waveguide comprising a plurality of channel waveguides connected to the output side of the first slab waveguide and having different lengths from each other;
A second slab waveguide connected to the output side of the arrayed waveguide;
An optical circuit having first and second optical output waveguides connected to the output side of the second slab waveguide;
A phase distribution providing unit for providing a set phase distribution to the arrayed waveguide of the optical circuit,
The first optical input waveguide has an input side of the first slab waveguide at a first position outside the arrayed waveguide with respect to a focal position on the input side of the first slab waveguide. Connected,
The first optical output waveguide has an output side of the second slab waveguide at a second position outside the arrayed waveguide with respect to a focal position on the output side of the second slab waveguide. Connected,
The second optical input waveguide is the first slab at a third position which is inward of the arrayed waveguide with respect to the focal position of the first slab waveguide and is symmetric with respect to the first position. Connected to the input side of the waveguide,
The second optical output waveguide is in the fourth direction which is inward of the arrayed waveguide with respect to the focal position of the second slab waveguide and is symmetric with respect to the second position. Connected to the output side of the waveguide,
Variable dispersion compensation characterized in that the first optical output waveguide and the first optical input waveguide or the second optical output waveguide and the second optical input waveguide are connected. vessel.
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