JP4952744B2 - 可変波長分散補償器および光受信モジュール - Google Patents

Description

本発明は、光通信に利用される信号光の波長分散補償を行う可変波長分散補償器、および該可変波長分散補償器を適用した光受信モジュールに関する。

光通信システムにおいて、送受信される信号光の伝送速度が４０ギガビット毎秒（Ｇｂ／ｓ）以上になると、その信号光のパルス幅は数ピコ秒と狭くなる。このため、伝送路に用いられる光ファイバの僅かな波長分散（Chromatic Dispersion）による信号波形の歪みが、信号光の伝送特性を著しく劣化させることになる。また、伝送路の波長分散値は、温度等の環境の変化に伴って時間的に変動するので、該波長分散値の時間的な変動も信号光の伝送特性に悪影響を及ぼす。

上記のような波長分散による伝送特性劣化に対しては、波長分散補償技術の適用が有効である。従来の波長分散補償は、伝送路上に分散補償ファイバを配置し、伝送路の波長分散による波形歪みを分散補償ファイバで補償する構成がよく知られている。また、波長の異なる複数の信号光（チャネル）が合波された波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）信号光の波長分散補償については、ＷＤＭ信号光が伝送されるＷＤＭ光路上に分散補償ファイバを配置するだけでなく、ＷＤＭ光路を伝送されたＷＤＭ信号光を分波して受信する光受信装置内についても、分波後の単一波長の信号光が伝播する各光路上に、可変波長分散補償器（Tunable Dispersion Compensator：ＴＤＣ）をそれぞれ備えるようにするのが有効である。各光路上のＴＤＣでは、ＷＤＭ光路上の分散補償ファイバで補償しきれずに累積した残留分散が補償されるように、各々の信号光の波長に応じて好ましい分散補償が行われる（例えば、特許文献１，２参照）。

上記ＴＤＣとしては、エタロン（Etalon）、ファイバブラッググレーティング（Fiber Bragg Grating：ＦＢＧ）、ＶＩＰＡ（Virtually Imaged Phased Array）などの光デバイスを利用した種々の構成が知られている。エタロンは、平行平板の両面に形成した半透過膜間で多重反射した光が干渉することにより周期的な損失波長特性および群遅延特性を得ており、機械的または温度等により光路長を変化させることで波長分散量を可変にしている。ＦＢＧは、光ファイバのコアの屈折率を周期的に変化させることでグレーティングを形成し、ブラッグ回折を発生させて反射フィルタの機能をもたせたものであり、ブラッグ回折のピッチを徐々に変えて反射光の戻り時間を波長に応じて変化させることで波長分散を発生させ、該ＦＢＧが形成されているファイバの温度を変化させるかまたはファイバに応力を加えてＦＢＧのピッチを変えることにより波長分散量を可変にしている。ＶＩＰＡは、薄いガラス板（ＶＩＰＡ板）の片面に半透過膜、他面に反射膜を形成したエタロンを回折格子として用いたものであり、該ＶＩＰＡから波長に応じて異なる方向に出射される光を３次元ミラーで反射してＶＩＰＡに戻すことで波長分散を発生させ、該３次元ミラーの位置を移動して波長ごとに光学距離を変化させることで波長分散量を可変にしている。

ところで、前述した光受信装置で受信されるＷＤＭ信号光については、伝送速度の高速化や長距離化（多スパン化）、フォトニックネットワークの複雑化（例えば、光アド・ドロップ構成、ハブ構成、異種伝送路の組合せ）などにより、各波長の信号光に累積する残留分散が増える傾向にある。このため、光受信装置内の各光路上に配置されるＴＤＣは、各波長の信号光に対する分散補償量の絶対値が大きくなる。つまり、伝送路上における分散補償の過不足分が受信端にしわ寄せされることになるため、光受信装置内の各ＴＤＣについては、分散補償量の可変幅がプラス側にもマイナス側にも広いことが求められる。従来、分散補償量の絶対値の大きなＴＤＣを実現するための構成例としては、複数個の分散補償素子を光路に沿って直列に配置するものなどが知られている（例えば、特許文献２，３参照）。

特許第３３９６２７０号公報 特開２００５−２３４２６４号公報 国際公開第０１／０８４７４９号パンフレット

しかし、上記のような従来のＴＤＣについては、分散補償量の絶対値が大きくなると、分散補償を有効に行うことのできる波長若しくは周波数の帯域（以下、「分散補償帯域」とする）が狭くなってしまい、ＴＤＣによる分散補償によって好ましい伝送特性を実現することが困難になるという課題がある。

この課題について詳しく説明すると、ＴＤＣの分散補償帯域は、波長若しくは周波数に対して群遅延が線形的に変化する帯域に対応しており、この分散補償帯域が信号光のスペクトル幅よりも広いことが重要になる。一方、信号光スペクトルの広がりは、伝送速度の高速化によって顕著になる。ＴＤＣの分散補償帯域が信号光のスペクトル幅よりも狭くなると、分散補償帯域外の領域にあるスペクトル成分に対して所望の精度で分散補償を行うことができなくなるため、当該信号光の伝送特性に劣化が生じる。

ここで、ＴＤＣの分散補償量と分散補償帯域の関係について具体的に説明する。
図１は、複数個（ここでは５個とする）のエタロン素子を光路に沿って直列に配置した従来のＴＤＣについての群遅延特性の一例を示した図である。ＴＤＣ全体の群遅延特性ＧＤ_１−５は、個々のエタロン素子の群遅延特性ＧＤ_１〜ＧＤ_５の重ね合わせによって実現される。この群遅延特性ＧＤ_１−５の傾きが分散補償量に対応している。

図１上段のグラフは、分散補償量の絶対値が小さい場合を示している。この場合、各エタロン素子の温度調整等によって、各々の群遅延特性ＧＤ_１〜ＧＤ_５のピークの波長間隔が比較的広い状態にされることで、重ね合わせ後の群遅延特性ＧＤ_１−５の傾きを小さくしている。この状態での分散補償帯域は、群遅延特性ＧＤ_１−５が線形的に変化する帯域ＣＢとなる。

一方、図１下段のグラフは、分散補償量の絶対値が大きい場合を示している。この場合、各エタロン素子の群遅延特性ＧＤ_１〜ＧＤ_５は、分散補償量の絶対値が小さい場合に比べて各々のピークの波長間隔が狭い状態にされることにより、重ね合わせ後の群遅延特性ＧＤ_１−５の傾きを大きくしている。この状態での分散補償帯域ＣＢ’は、分散補償量の絶対値が小さい場合の分散補償帯域ＣＢと比較して狭くなる。

図２は、従来のＴＤＣにおける分散補償量を＋５００ｐｓ／ｎｍから＋１５００ｐｓ／ｎｍまでの範囲で段階的に設定したときの群遅延特性の変化を例示したものである。図２の例より、群遅延特性の傾きが大きくなり分散補償量が増大する程、分散補償帯域が狭くなる様子が分かる。

また、従来のＴＤＣは、上記のような分散補償量の絶対値の増大による分散補償帯域の狭小化によって生じる伝送特性の劣化という課題に加えて、複数個の分散補償素子の直列配置により分散補償量の可変幅を拡大させる構成であるので、挿入損失の増加、および、ＴＤＣ全体のサイズの大型化なども問題になる。挿入損失の増加については、例えば、ＴＤＣと一緒に光増幅器を適用し、該光増幅器の利得を増加させることで対処可能である。しかしながら、サイズの大型化については、分散補償量の可変幅拡大という要求とサイズの縮小という要求とはトレードオフの関係にあり、双方の要求を同時に満たすことは容易ではない。

ＴＤＣのサイズ縮小の要求に応えることは、前述した光受信装置内の分波後の各波長に対応した光路上にＴＤＣを配置する場合に特に重要である。すなわち、光受信装置において、受信するＷＤＭ信号光の各チャネルに対応した光受信モジュールに割り当てることが可能な実装スペースは、一般的に装置全体の大きさに制約される。各チャネルの光受信モジュールには、ＴＤＣや、該ＴＤＣの挿入損失を補償する光増幅器、光受信器などの種々の機能部品が実装されることになるので、これらの機能部品を所定のスペース内に実装することが困難になる可能性がある。このため、個々の機能部品の小型化を図ることが重要な課題になる。

また、上記所定のスペース内に所要の機能部品を実装できたとしても、各機能部品が密に実装されることにより、装置内の通風が悪くなり温度が上昇し、個々の機能部品に定められた許容温度を超過するおそれがある。このような状況は、光受信装置の性能および信頼性を劣化させることは勿論のこと、光受信装置そのものが設計できなくなるという熱設計上の課題もある。

本発明は上記の点に着目してなされたもので、分散補償量の絶対値が大きくなっても所要の分散補償帯域を確保できる可変波長分散補償器を提供することを第１の目的とする。そして、該可変波長分散補償器の小型化を実現することを第２の目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、信号光の波長分散補償を行う可変波長分散補償器を提供する。この可変波長分散補償器の一態様は、入力ポートおよび出力ポートの間の光路上に配置され、前記入力ポートに入力される単一波長の信号光の中心波長を含む第１分散補償帯域を有し、可変の分散補償量により前記信号光の波長分散補償を行う第１分散補償部と、前記光路上に配置され、前記第１分散補償部の第１分散補償帯域のうち線形性を有する帯域とは重複しない帯域に前記第１分散補償帯域とは異なる可変の第２分散補償帯域を有し、可変の分散補償量により前記信号光の波長分散補償を行う第２分散補償部と、前記信号光について補償すべき波長分散の値に応じて、前記第１分散補償部の分散補償量を制御し、該第１分散補償部における分散補償量の絶対値が予め定めた閾値よりも大きいとき、前記第２分散補償部の第２分散補償帯域が、前記第１分散補償部の第１分散補償帯域の短波長側端部および長波長側端部のうちの少なくとも一方に隣接し、かつ、前記信号光のスペクトルの最短波長成分または最長波長成分を含むように、前記第２分散補償部の第２分散補償帯域を制御すると共に、前記第２分散補償部の前記第２分散補償帯域における群遅延特性により前記第１分散補償部の前記第２分散補償帯域における群遅延特性を打ち消して、前記第２分散補償帯域における分散補償量が前記第１分散補償部の前記第１分散補償帯域における分散補償量に応じた値になるように、前記第２分散補償部の分散補償量を制御する一方、前記第１分散補償部における分散補償量の絶対値が前記閾値以下のときには、前記第２分散補償部の分散補償量を０ｐｓ／ｎｍに制御する制御部と、を備えている。

上記のような可変波長分散補償器では、第１分散補償部に設定する分散補償量の絶対値が予め定めた閾値よりも大きくなって第１分散補償帯域が狭くなる場合でも、その第１分散補償部における分散補償量に連動させて、制御部により、第２分散補償部の分散補償量および第２分散補償帯域が制御されることで、第１分散補償部における第１分散補償帯域の不足分が第２分散補償部によって補われる。これにより、第１および第２分散補償部を組み合わせた全体の特性として、信号光のスペクトル幅よりも広い所要の分散補償帯域を確保することができるようになるので、高速の信号光に対応可能で分散補償量の可変幅の広い可変波長分散補償器を実現することが可能になる。

従来のＴＤＣについての群遅延特性の一例を示す図である。 従来のＴＤＣにおける分散補償量と分散補償帯域の関係の一例を示す図である。 第１実施形態のＴＤＣの構成を示すブロック図である。 第１実施形態における第１，２分散補償部の群遅延特性の一例、および分散補償帯域と信号光スペクトルの関係を示す図である。 第１実施形態のＴＤＣに関連した他の構成例を示すブロック図である。 第２実施形態のＴＤＣを適用した光受信モジュールの構成例を示すブロック図である。 第２実施形態のＴＤＣの具体的な構成例を示すブロック図である。 第２実施形態における第１分散補償部の群遅延特性および群遅延リップル特性を例示した図である。 図８に対応した第２分散補償部の群遅延特性および群遅延リップル特性を例示した図である。 図８および図９の組み合わせに対応したＴＤＣ全体の群遅延特性および群遅延リップル特性を示した図である。 第２実施形態における第１，２分散補償部の群遅延特性が周期性を有することを示した図である。 図６の光受信モジュールにおける第１，２分散補償部の設定動作の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態における第１，２分散補償部の分散補償量および分散補償帯域の相互の関係を模式的に示した図である。 第２実施形態における分散補償量の各設定値に対応した、第１，２分散補償部の群遅延特性と分散補償帯域の関係を例示した図である。 図１４についてＴＤＣ全体での群遅延特性と分散補償帯域の関係を示した図である。 第２実施形態における長波長側に対応したＦＢＧ部の制御動作を説明するための図である。 第２実施形態に関連したＴＤＣの他の構成例を示すブロック図である。 第２実施形態に関連したＴＤＣの別の構成例を示すブロック図である。 図１８のＴＤＣにおける第１，２分散補償部の群遅延特性を示した図である。 第１分散補償部の分散補償帯域の両端近傍にガードバンドを設けた一例を示す図である。 図６の光受信モジュールに関連する応用例の構成を示すブロック図である。 図２１における第２分散補償部の具体的な構成例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図３は、本発明による可変波長分散補償器（ＴＤＣ）の第１実施形態の構成を示すブロック図である。
図３において、本実施形態のＴＤＣは、例えば、入力ポートＩＮおよび出力ポートＯＵＴの間の光路Ｐ上に直列に配置された第１分散補償部１および第２分散補償部２と、第１分散補償部１における分散補償量を制御する第１制御部３と、第２分散補償部２における分散補償量および分散補償帯域を制御する第２制御部４と、外部からの情報を基にＴＤＣ全体で設定する分散補償量を認識して第１および第２制御部に指示を送る補償量認識部５とを備える。ここでは、第１，２制御部３，４および補償量認識部５が、制御部としての機能を持つ。

第１分散補償部１は、入力ポートＩＮに入力され得る信号光のスペクトルの中心波長を含む帯域の波長分散補償を行う。この第１分散補償部１は、前述した従来のＴＤＣと同様に、分散補償量が可変であり、設定される分散補償量の絶対値が増大すると、波長に対して群遅延が線形的に変化する分散補償帯域が狭くなる特性を持つ。上記第１分散補償部１は、分散補償量の可変幅がプラス側にもマイナス側にも広くなるように、信号光の光路Ｐに沿って公知の分散補償素子を複数個直列に接続した構成とするのが好ましい。該複数個の分散補償素子の具体例としては、挿入損失および群遅延リップルが比較的小さい、エタロン、誘電体多層膜または平面光波回路（Planar Lightwave Circuit：ＰＬＣ）を用いた素子などが好適である。ただし、第１分散補償部１に用いられる分散補償素子が上記具体例に限定されることを意味するものではない。

第２分散補償部２は、入力ポートＩＮに入力される信号光のスペクトルの短波長側端部および長波長側端部のうちの少なくとも一方を含む帯域の波長分散補償を行う。この第２分散補償部２は、分散補償量が可変であると共に、該分散補償量とは独立に分散補償帯域を変化させるとことが可能な構成となっている。第２分散補償部２は、上記第１分散補償部１と同様の分散補償素子、または上記第１分散補償部１とは異なる分散補償素子を、少なくとも１つ具備しており、該分散補償素子がここでは第１分散補償部１の出力側に配置されている。なお、第２分散補償部２は、第１分散補償部１の入力側に配置してもよく、信号光の光路Ｐ上における第１，２分散補償部１，２の配置順は任意である。

第１制御部３は、補償量認識部５からの指示に従い、第１分散補償部１における分散補償量を制御する。第２制御部４は、補償量認識部５からの指示に従い、第１分散補償部１に設定された分散補償量に連動して、第２分散補償部２における分散補償量および分散補償帯域を制御する。なお、第１，２制御部３，４による第１，２分散補償部１，２の制御の詳細については後述する。

補償量認識部５は、例えば、入力ポートＩＮに入力される信号光の波長情報および該信号光が伝播してきた伝送路に関する情報が外部から与えられ、その情報を基にＴＤＣ全体で補償すべき波長分散の値を認識する。そして、補償量認識部５は、認識した波長分散値に応じて、第１分散補償部１に対する分散補償量の設定値、並びに、第２分散補償部２に対する分散補償量および分散補償帯域の設定値を決定し、各々の設定値を対応する制御部３，４に指示する。

次に、第１実施形態の動作について説明する。
上記のような構成のＴＤＣでは、補償量認識部５において、外部からの情報を基に、入力ポートＩＮに入力される信号光に対してＴＤＣ全体で補償すべき波長分散値が認識されると、該波長分散値に対応させて第１分散補償部１に設定する分散補償量が決められる。第１分散補償部１の分散補償量が決まると、前述の図２に示した場合と同様な第１分散補償部１における分散補償量と分散補償帯域との関係より、当該分散補償量に対応した第１分散補償部１の分散補償帯域が判断される。なお、第１分散補償部１における分散補償量と分散補償帯域との関係については、第１分散補償部１に用いる分散補償素子の種類および構成が決まれば事前に求めることが可能である。

そして、第１分散補償部１の分散補償帯域が信号光のスペクトル幅に応じて定まる所要帯域よりも狭い場合、当該分散補償帯域の不足分が第２分散補償部２によって補われるように、第２分散補償部２における分散補償量および分散補償帯域が決められる。つまり、第１および第２分散補償部１，２の組み合わせによって所要の分散補償帯域が実現されるように、第１分散補償部１に設定する分散補償量に連動させて、第２分散補償部２に設定する分散補償量および分散補償帯域が最適化される。なお、第１分散補償部１に設定する分散補償量に対応した分散補償帯域が所要帯域以上となる場合には、第２分散補償部２の分散補償量が０ｐｓ／ｎｍに設定される。

図４は、第１および第２分散補償部１，２の群遅延特性の一例（上段）、および各分散補償部１，２の分散補償帯域と信号光スペクトルの関係（下段）を示した図である。図４の例において、第１分散補償部１に設定される分散補償量（群遅延特性ＧＤ１の傾き）に対応した分散補償帯域ＣＢ１は、ＩＴＵ等の規格に従う信号光の中心波長を含んではいるが、該信号光のスペクトル幅よりも狭くなっている。このため、信号光の短波長側および長波長側の各端部のスペクトル成分について、第１分散補償部１の分散補償帯域ＣＢ１が不足した状態となる。そこで、第２分散補償部２の分散補償帯域ＣＢ２_Ｓ，ＣＢ２_Ｌを第１分散補償部１の分散補償帯域ＣＢ１の両端に隣接するように設定して、各々の分散補償帯域ＣＢ１，ＣＢ２_Ｓ，ＣＢ２_Ｌを足し合わせた帯域ＣＢが信号光のスペクトル幅よりも広くなるようにする。このとき、第２分散補償部２の群遅延特性ＧＤ２_Ｓ，ＧＤ２_Ｌは、第１分散補償部１における群遅延特性（分散補償帯域ＣＢ１より外側に位置する線形性の崩れた群遅延特性）を打ち消し、各々の傾きが第１分散補償部１における分散補償帯域ＣＢ１内の群遅延特性ＧＤ１の傾きに近づくように設定する。

上記のようにして第１および第２分散補償部１，２の設定値が補償量認識部５でそれぞれ決定されると、各々の設定値が対応する制御部３，４に伝えられ、各制御部３，４による各分散補償部１，２の制御が行われる。これにより、入力ポートＩＮに入力される信号光の波長分散補償が、第１および第２分散補償部１，２のトータルの群遅延特性に従って行われるようになる。

したがって、第１実施形態のＴＤＣによれば、分散補償量の絶対値が大きくなって第１分散補償部１の分散補償帯域が狭くなる場合でも、第１分散補償部１に設定する分散補償量に連動して第２分散補償部２の分散補償量および分散補償帯域を制御するようにしたことで、信号光のスペクトル幅よりも広い所要の分散補償帯域をＴＤＣ全体で確保することができる。よって、高速の信号光に対応可能で分散補償量の可変幅の広いＴＤＣを実現することが可能になる。

なお、上記第１実施形態では、入力ポートＩＮおよび出力ポートＯＵＴの間の光路Ｐ上に第１および第２分散補償部１，２が直列に配置される構成例を示したが、例えば図５に示すように、分波器６と合波器７を用いて第１および第２分散補償部１，２を並列に配置することも可能である。

図５の構成では、入力ポートＩＮに入力される信号光が、分波器６において第１分散補償部１の分散補償帯域に対応した成分と、第２分散補償部２の分散補償帯域に対応した成分とに分波されて、各分散補償部１，２に与えられる。各分散補償部１，２で分散補償された各々の成分は、合波器７で一つに合波されて出力ポートＯＵＴから出力される。なお、分波器６の分波特性および合波器７の合波特性は、第２分散補償部２の分散補償帯域と同様に、第１分散補償部１に設定する分散補償量に連動して可変制御されるものとする。

次に、本発明によるＴＤＣの第２実施形態について説明する。
図６は、第２実施形態のＴＤＣを適用した光受信モジュールの構成例を示すブロック図である。
図６において、第２実施形態のＴＤＣは、前述した第１実施形態の構成について、入力ポートＩＮおよび第１分散補償部１の間の光路Ｐ上に光サーキュレータ８を挿入し、かつ、第２分散補償部２の出力側に反射ミラー９を設けることにより、反射型の構成とされている。このＴＤＣを用いた光受信モジュールは、例えば、ＴＤＣの入力ポートＩＮの前段に光増幅部１１０を備えると共に、ＴＤＣの出力ポートＯＵＴの後段に出力モニタ部１２０および光受信部１３０を備えている。

図７は、上記図６に示したＴＤＣの具体的な構成例を示すブロック図である。
図７の構成例において、光サーキュレータ８は、３つのポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３を有し、第１ポートＰ１が入力ポートＩＮに接続され、第２ポートＰ２が第１分散補償部１に接続され、第３ポートＰ３が出力ポートＯＵＴに接続されている。この光サーキュレータ８は、各ポート間で光を一方向に伝達する特性を持ち、第１ポートＰ１に入力される光を第２ポートＰ２に出力し、第２ポートＰ２に入力される光を第３ポートＰ３に出力する。なお、一般的な光カプラおよび光アイソレータを組み合わせることにより、上記光サーキュレータ１と同様の機能を実現することも可能である。

第１分散補償部１は、光サーキュレータ８の第２ポートＰ２に接続する光路上に、例えば、複数個（ここでは４個とする）のエタロン素子１１，１２，１３，１４が直列に配置されている。各エタロン素子１１〜１４には、温度制御回路（ＴＥＭＰ）１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ，１４Ａがそれぞれ設けられている。各温度制御回路１１Ａ〜１４Ａは、第１制御部２（図６）から出力される制御信号に従って、各エタロン素子１１〜１４の温度を調整することにより、第１分散補償部１における分散補償量を変化させる。各エタロン素子１１〜１４の組み合わせによって実現される第１分散補償部１の分散補償帯域は、分散補償量が変化しても、入力ポートＩＮに入力される信号光の中心波長（例えば、ＩＴＵ規格に準拠したグリッド波長等）を必ず含むように設計されている。

第２分散補償部２は、第１分散補償部１の各エタロン素子１１〜１４を順に通過した信号光が伝搬する光路上に、少なくとも１つ（ここでは２つとする）のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）部２１，２２が直列に配置されている。各ＦＢＧ部２１，２２は、前記光路の長手方向に沿う所要部分の屈折率を周期的に変化させることでグレーティングを形成し、ブラッグ回折を発生させて反射フィルタの機能を持たせたものである。該各ＦＢＧ部２１，２２は、グレーティング（ブラッグ回折）のピッチを徐々に変えて反射光の戻り時間を波長に応じて変化させることで波長分散を発生させる。第２分散補償部２の分散補償帯域は、入力ポートＩＮに入力される信号光のスペクトルについて、短波長側および長波長側の各端部付近に位置する波長領域を含むように設計されている。ここでは、ＦＢＧ部２１の分散補償帯域が、信号光スペクトルの短波長側の端部付近の波長領域をカバーし、ＦＢＧ部２２の分散補償帯域が、信号光スペクトルの長波長側の端部付近の波長領域をカバーするようになっている。なお、ファイバグレーティングを用いた波長分散補償器の動作原理および特性に関しては、例えば「次世代高速通信用分散補償ファイバグレーティング」、フジクラ技報、2004年4月、第106号に詳しく記述されているため、ここでの説明を省略する。

上記各ＦＢＧ部２１，２２にも、上記各エタロン素子１１〜１４と同様にして、温度制御回路（ＴＥＭＰ）２１Ａ，２２Ａがそれぞれ設けられている。各温度制御回路２１Ａ，２２Ａは、第２制御部４（図６）から出力される制御信号に従って、各ＦＢＧ部２１，２２の温度を調整することにより、第２分散補償部２における分散補償量および分散補償帯域をそれぞれ変化させる。

反射ミラー９は、第２分散補償部２を通過した信号光、つまり、第２分散補償部２の分散補償帯域外の波長を有する信号光を反射する。該反射光は、第２分散補償部２側に戻され、第２および第１分散補償部２，１を往路とは逆方向に通過する。

光受信モジュールの光増幅部１１０（図６）は、光受信モジュールに入力される信号光を増幅してＴＤＣの入力ポートＩＮに与える。この光増幅部１１０の利得は、出力モニタ部１２０で検出される信号光パワーが予め設定したレベルで一定になるように制御されている。

出力モニタ部１２０は、ＴＤＣの出力ポートＯＵＴから出力される信号光の一部を分岐器１２１でモニタ光として分岐し、該モニタ光のパワーを出力モニタ１２２で検出して、該検出パワーを示す信号を光増幅部１１０に出力する。

光受信部１３０は、ＴＤＣの出力ポートＯＵＴから出力され、分岐器１２１を通過した信号光を受信器１３１で受信する。受信器１３１は、受信した信号光について一般的なデータ再生処理を行う。ここでは、受信器１３１のデータ再生処理において、公知の誤り訂正符号を用いた前方誤り訂正（Forward Error Correction：ＦＥＣ）処理が行われるものとし、該ＦＥＣ処理の際に検出される誤りの発生数がＦＥＣカウンター１３２に伝えられる。ＦＥＣカウンター１３２は、所定時間内に検出される誤りの発生数をカウントし、該カウント値を示す信号をＴＤＣの補償量認識部５に出力する。

なお、上記ＴＤＣを用いた光受信モジュールは、例えば、ＷＤＭ光路を伝送されたＷＤＭ信号光を分波して受信する光受信装置内において、分波後の単一波長の信号光が伝播する各光路上にそれぞれ具備される。ただし、光受信モジュールの使用が上記の一例に限定されることを意味するものではない。

次に、第２実施形態によるＴＤＣの動作について説明する。
上記図７に示した構成のＴＤＣでは、補償量認識部５において、外部からの情報を基に、入力ポートＩＮに入力される信号光に対してＴＤＣ全体で補償すべき波長分散値が認識されると、該波長分散値に対応させて第１分散補償部１の各エタロン素子１１〜１４にそれぞれ設定する分散補償量が決められる。このとき、各エタロン素子１１〜１４における信号光の分散補償が、往路（図７中の右方向）だけでなく復路（図７中の左方向）でも行われることを考慮して、各々の分散補償量が設定される。つまり、第１分散補償部１での分散補償が信号光の往復で行われることにより、分散補償が片道で行われる場合と比べて、第１分散補償部１に設定する分散補償量の絶対値は小さくなる。これにより、分散補償量の絶対値の増大による分散補償帯域の狭小化が抑えられため、可変幅のより広い分散補償が可能になる。また、信号光の分散補償が往復で行われることで、直列に接続するエタロン素子の個数を減らすことができるので、ＴＤＣの小型化も可能になる。

信号光の往復に対応した第１分散補償部１の分散補償量が決まると、第１分散補償部１における分散補償量と分散補償帯域との関係（前述の図２参照）より、当該分散補償量に対応した第１分散補償部１の分散補償帯域が判断される。図８は、ある分散補償量に対応した第１分散補償部１の群遅延特性および群遅延リップル特性を例示した図である。この図８の例では、ＩＴＵ規格に準拠した信号光のスペクトル（上段）の中心波長に対して、第１分散補償部１の群遅延特性ＧＤ１（中段）は、群遅延が線形的に変化する分散補償帯域ＣＢ１の略中心が位置するようになっている。しかし、第１分散補償部１の分散補償帯域ＣＢ１は、信号光のスペクトル幅よりも狭くなっており、分散補償帯域ＣＢ１の外側の波長領域で正および負の群遅延リップルが発生する（下段）。このため、第１分散補償部１のみで分散補償を行った場合、群遅延リップル幅の大きな信号光が得られることになる。群遅延リップルは、群遅延特性の線形近似からの差として表される細かい振動成分のことであり、群遅延リップルの振動幅が大きくなると、分散補償の精度が低下することになる。

上記図８に示したような第１分散補償部１の分散補償量の設定に対しては、第１分散補償部１における分散補償帯域の不足分が補われるように、第２分散補償部２の各ＦＢＧ部２１，２２の分散補償帯域が決められると共に、当該分散補償帯域における第１分散補償部１の群遅延特性を打ち消して所要の波長分散値が実現されるように、各ＦＢＧ部２１，２２の分散補償量が決められる。

図９は、上記図８の設定例に対応した第２分散補償部２の群遅延特性および群遅延リップル特性を例示した図である。図９の中段に示すように、第２分散補償部２のＦＢＧ部２１の分散補償帯域ＣＢ２_Ｓは、第１分散補償部１の分散補償帯域ＣＢ１の短波長側の端部に隣接し、かつ、信号光スペクトルの最短波長成分を含むように設定される。また、ＦＢＧ部２１の群遅延特性ＧＤ２_Ｓは、その平均的傾きが第１分散補償部１の分散補償帯域ＣＢ１内における群遅延特性ＧＤ１の傾きに近づくように設定される。一方、第２分散補償部２のＦＢＧ部２２の分散補償帯域ＣＢ２_Ｌは、第１分散補償部１の分散補償帯域ＣＢ１の長波長側の端部に隣接し、かつ、信号光スペクトルの最長波長成分を含むように設定される。また、ＦＢＧ部２２の群遅延特性ＧＤ２_Ｌは、分散補償帯域ＣＢ２_Ｌに対応する第１分散補償部１の群遅延特性を打ち消して、平均的傾きが第１分散補償部１の分散補償帯域ＣＢ１内における群遅延特性ＧＤ１の傾きに近づくように設定される。

なお、各ＦＢＧ部２１，２２の群遅延特性ＧＤ２_Ｓ，ＧＤ２_Ｌは、エタロン素子１１〜１４の組み合わせによる群遅延特性ＧＤ１と比べて群遅延リップルが発生し易い。その理由は、ＦＢＧの場合、周期的な屈折率変化を用いて反射構造を形成しており、その製造過程における、露光レーザの強度変動や、露光中の光ファイバと位相マスクの位置ずれなどによりリップル成分を低減することが難しいためである。図９の中段および下段では波線を用いて各ＦＢＧ部２１，２２における群遅延リップルの発生を模式的に表している。図９中段のグラフにおいて各群遅延特性ＧＤ２_Ｓ，ＧＤ２_Ｌの平均的傾きを表した太線に対する波線のずれ量が、群遅延リップルの発生量に相当することになる。したがって、図９の下段に示すように、第２分散補償部２の全体で発生する群遅延リップルの幅は、前述の図８下段に示した第１分散補償部１における群遅延リップルの幅と比べて狭くなる。

図１０は、上記図８および図９の組み合わせに対応したＴＤＣ全体の群遅延特性および群遅延リップル特性を示した図である。図１０のグラフからも明らかなように、第１および第２分散補償部１，２の組み合わせによって、信号光のスペクトル幅よりも広い分散補償帯域ＣＢ１＋ＣＢ２_Ｓ＋ＣＢ２_Ｌが確保されると同時に、該分散補償帯域内で発生する群遅延リップルが効果的に抑えられるようになることが分かる。

なお、上記図８〜図１０の説明では、ＩＴＵ規格に準拠した１つの信号光に対応させて第１および第２分散補償部１，２の特性を説明したが、図１１に示すように、第１および第２分散補償部１，２の群遅延特性ＧＤ１，ＧＤ２_Ｓ，ＧＤ２_Ｌは周期性を有しているので、本実施形態のＴＤＣにより、ＩＴＵグリッド上の複数の信号光に対応した分散補償を行うことが可能である。

上記のような第１および第２分散補償部１，２の設定は、ＴＤＣが図６に示したような光受信モジュールに適用される場合、光受信部１３０で処理される信号光の受信特性（図６の構成例では、ＦＥＣ処理時の誤りの発生数）をモニタしながら行うことが可能である。以下、図６の光受信モジュールにおける第１および第２分散補償部１，２の設定動作の一例について、図１２のフローチャートを参照しながら説明する。

光受信モジュールでは、まず、入力される信号光が、初期設定された光増幅部６１およびＴＤＣを介して光受信部１３０の受信器１３１で受信され、ＦＥＣ処理時に検出される誤り発生数のカウント値がＦＥＣカウンター１３２からＴＤＣの補償量認識部５に伝えられる（図１２のＳ１）。なお、ＦＥＣカウンター１３２から補償量認識部５へのカウント値の伝達は、所要の検出サイクルに従って継続的に行われるものとする。

ＴＤＣの補償量認識部５は、ＦＥＣカウンター１３２からのカウント値を受けて、該カウント値が減少するように、第１分散補償部１の分散補償量を変化させる指示を第１制御部３に出力する（Ｓ２）。このとき、第１分散補償部１の変化後の分散補償量に対応した分散補償帯域が第２分散補償部２の分散補償帯域と重なる場合には、第２分散補償部２の分散補償帯域を変化させる指示を第２制御部４に出力し、第１および第２分散補償部１，２の各分散補償帯域が重複しないようにする（Ｓ３）。

そして、補償量認識部５は、第１および第２制御部３，４による第１および第２分散補償部１，２の制御が安定した状態で、ＦＥＣカウンター１３２からのカウント値を確認し、該カウント値が最小になるまで上記Ｓ２，Ｓ３の処理を繰り返し行い、最小のカウント値が得られたときの第１分散補償部１の分散補償量を最適値として定める（Ｓ４）。続いて、補償量認識部５は、第１分散補償部１の分散補償量の最適値について、その絶対値が予め設定した閾値以下であるか否かの判定を行う（Ｓ５）。この判定に用いる閾値としては、例えば図１３の上段に模式的に示した第１分散補償部１の分散補償量と分散補償帯域の関係を利用して、分散補償帯域の下限値Ａに対応する分散補償量Ｂを設定することが可能である。なお、分散補償帯域の下限値Ａは、信号光のスペクトル幅や光受信モジュールが適用されるシステムの伝送性能などに応じて定められる。

第１分散補償部１の分散補償量の最適値（絶対値）が閾値Ｂ以下の場合、すなわち、第１分散補償部１における分散補償帯域ＣＢ１が、下限値Ａに等しくなるか、若しくは下限値Ａよりも広くなるとき、補償量認識部５は、第２分散補償部２の分散補償量を０ｐｓ／ｎｍに設定する指示を第２制御部４に出力する（図１２のＳ６）。一方、第１分散補償部１の分散補償量の最適値（絶対値）が閾値Ｂよりも大きい場合、すなわち、第１分散補償部１における分散補償帯域ＣＢ１が下限値Ａよりも狭くなるとき、補償量認識部５は、第１分散補償部１の群遅延特性を打ち消し、第２分散補償部２の分散補償帯域ＣＢ２_Ｓ，ＣＢ２_Ｌ内でも上記最適値と同等な分散補償量が実現されるように、第２分散補償部２の分散補償量を設定する指示を第２制御部４に出力する（Ｓ７）。

上記一連の処理により、図１３の中段に示すように、第１分散補償部１に設定する分散補償量が閾値Ｂ以下の場合には、第１分散補償部１の分散補償量に関係なく第２分散補償部２の分散補償量が０ｐｓ／ｎｍに設定されるのに対して、第１分散補償部１の分散補償量が閾値Ｂを超えた場合には、第１分散補償部１の分散補償量に応じて第２分散補償部２の分散補償量が設定される。また、第２分散補償部２の分散補償帯域については、図１３の下段に示すように、第１分散補償部１に設定する分散補償量が閾値Ｂ以下の場合には、分散補償なし（０ｐｓ／ｎｍで動作）となり、第１分散補償部１の分散補償量が閾値Ｂを超えると、第１分散補償部１の分散補償帯域の狭小化を補うように、第２分散補償部２の分散補償帯域が拡張される。

図１４は、第１分散補償部１の分散補償量を＋５００〜＋１５００ｐｓ／ｎｍの範囲で設定した場合における各分散補償部１，２の群遅延特性と分散補償帯域の関係を例示した図である。図１４の例では、第１分散補償部１に設定する分散補償量が＋７００ｐｓ／ｎｍ以下の場合、第１分散補償部１の分散補償帯域ＣＢ１_５００，ＣＢ１_７００は、前述した分散補償帯域の下限値Ａよりも広くなるものとしている。このため、＋７００ｐｓ／ｎｍ以下の場合に対応した第２分散補償部２の群遅延特性ＧＤ２_５００，ＧＤ２_７００は、傾きが零（０ｐｓ／ｎｍ）に設定されている。

第１分散補償部１に設定する分散補償量が＋１０００ｐｓ／ｎｍになると、第１分散補償部１の分散補償帯域ＣＢ１_１０００は、短波長側および長波長側の両方で帯域が不足するようになる。このため、第２分散補償部２のＦＢＧ部２１，２２について、短波長側の不足分が補われるようにＦＢＧ部２１の分散補償帯域ＣＢ２_{Ｓ１０００}が最適化されると共に、長波長側の不足分が補われるようにＦＢＧ部２２の分散補償帯域ＣＢ２_{Ｌ１０００}が最適化される。また、第２分散補償部２の群遅延特性ＧＤ２_１０００は、各分散補償帯域ＣＢ２_{Ｓ１０００}，ＣＢ２_{Ｌ１０００}内における傾きが＋１０００ｐｓ／ｎｍとなるように設定される。なお、図１４の例では、説明を分かり易くするために、第１分散補償部１の分散補償帯域ＣＢ１外における群遅延特性ＧＤ１を無視（傾きが零）としている。

第１分散補償部１に設定する分散補償量が＋１５００ｐｓ／ｎｍに増大すると、第１分散補償部１の分散補償帯域ＣＢ１_１５００は、短波長側および長波長側の不足分がそれぞれ増大する。このため、該不足分の増大に応じて、第２分散補償部２の各ＦＢＧ部２１，２２の分散補償帯域ＣＢ２_{Ｓ１５００}，ＣＢ２_{Ｌ１５００}が拡張される。また、第２分散補償部２の群遅延特性ＧＤ２_１５００は、各分散補償帯域ＣＢ２_{Ｓ１５００}，ＣＢ２_{Ｌ１５００}内における傾きが＋１５００ｐｓ／ｎｍとなるように設定される。

図１５は、上記図１４に示した第１および第２分散補償部１，２の群遅延特性を組み合わせた、ＴＤＣ全体での群遅延特性と分散補償帯域の関係を示した図である。この図１５より明らかなように、ＴＤＣ全体の分散補償量が変化しても、各分散補償量に対応した分散補償帯域ＣＢ_５００〜ＣＢ_１５００として下限値Ａより広い帯域が確保されることが分かる。

次の表１は、上記図１４および図１５に対応した具体的な数値の一例を纏めたものである。この数値例では、分散補償帯域の下限値Ａを４０ＧＨｚ、分散補償量の閾値を７００ｐｓ／ｎｍに設定している。

ここで、前述の図１４下段に示した第２分散補償部２の群遅延特性と分散補償帯域の関係に対応させて、第２制御部２による第２分散補償部２の制御動作について具体的に説明する。図１６は、長波長側に対応したＦＢＧ部２２の制御動作を説明するための図である。なお、ＦＢＧ部２２の制御動作と同様にして、短波長側に対応したＦＢＧ部２１の制御動作も考えることができる。

一般に、ＦＢＧを用いて分散補償を行う場合、ＦＢＧの長手方向の位置に応じて温度を調整することで温度勾配を制御する、或いは、ＦＢＧに付加する応力を制御することによって、分散補償量または分散補償帯域を変化させることが可能である。例えば、横内孝史、外9名，「二段階方式によるファイバグレーティングの温度補償」，電子情報通信学会論文誌Ｃ，Vol.J87-C，No.9，pp.696-702，2004には、ＦＢＧの温度特性に関する内容が詳しく説明されている。また、寺澤一彦、外6名，「光ファイバグレーティングを用いた歪センシング用ケーブル構造に関する検討」，三菱電線工業時報，第98号，2001年10月，pp.18-22、および、源地武士、外2名，「ファイバグレーティングによる光ケーブル内歪み分布測定」，三菱電線工業時報，第96号，平成12年2月，pp.49-53には、応力付加によるＦＢＧの特性変化に関する内容が詳しく説明されている。図７および図１６に示した構成例では、温度制御回路２２ＡによってＦＢＧ部２２の温度勾配が制御されることで、ＦＢＧ部２２の分散補償量および分散補償帯域をそれぞれ可変にしている。

上記のようなＦＢＧ部２２に対し、前述した図１４の例と同様にして第１分散補償部１の分散補償量が＋１０００ｐｓ／ｎｍに設定された場合、ＦＢＧ部２２で反射される信号光のスペクトル成分が分散補償帯域ＣＢ２_{Ｌ１０００}に限定されると共に、該分散補償帯域ＣＢ２Ｌ_１０００内における群遅延特性ＧＤ２_{Ｌ１０００}の傾きが＋１０００ｐｓ／ｎｍに近づくように、ＦＢＧ部２２の温度勾配が制御される。また、第１分散補償部１の分散補償量が＋１５００ｐｓ／ｎｍに設定された場合には、ＦＢＧ部２２で反射される信号光のスペクトル成分が分散補償帯域ＣＢ２_{Ｌ１５００}に拡張されると共に、該分散補償帯域ＣＢ２_{Ｌ１５００}内における群遅延特性ＧＤ２_{Ｌ１５００}の傾きが＋１５００ｐｓ／ｎｍに近づくように、ＦＢＧ部２２の温度勾配が制御される。これに対して、第１分散補償部１の分散補償量が＋７００ｐｓ／ｎｍに設定された場合には、ＦＢＧ部２２で反射される信号光のスペクトル成分がなくなる、すなわち、ＦＢＧ部２２での分散補償量が０ｐｓ／ｎｍとなるように、ＦＢＧ部２２の温度勾配が制御される。

以上説明したように第２実施形態のＴＤＣによれば、高速化により信号光のスペクトル幅が広くなっても、第１分散補償部１に設定する分散補償量に連動させて、第２分散補償部２の各ＦＢＧ部２１，２２の分散補償量および分散補償帯域をそれぞれ適切に設定することで、該信号光の波長分散補償を広い可変範囲に亘って高い精度で行うことができる。また、光サーキュレータ８および反射ミラー９を用いて信号光が第１分散補償部１を往復する構成としたことで、少数のエタロン素子の直列接続により絶対値の大きな分散補償量が得られるようになるので、小型で可変幅の広いＴＤＣを実現することが可能になる。さらに、第２分散補償部２に適用しているＦＢＧ部２１，２２は、エタロン素子と比べて、実装サイズや挿入損失が小さく、かつ、狭い帯域についての反射特性（反射波長および反射量）が高精度に実現できるという特長があるので、より小型で高性能なＴＤＣの実現が可能である。上記のようなＴＤＣを用いて光受信モジュールを構成し、光受信部１３０で処理される信号光の受信特性をモニタしながらＴＤＣにおける第１および第２分散補償部１，２の各設定値を最適化すれば、高速の信号光を高い精度で波長分散補償して確実に受信処理することが可能になる。

なお、上記第２実施形態では、第１分散補償部１と反射ミラー９の間の光路上に第２分散補償部２のＦＢＧ部２１，２２を配置する構成例（図７）を示したが、例えば図１７に示すように、ＦＢＧ部２１，２２のうちの一方（ここではＦＢＧ部２１）を光サーキュレータ８と第１分散補償部１の間の光路上に配置してもよい。また、図示しないが、ＦＢＧ部２１，２２の両方を光サーキュレータ８と第１分散補償部１の間の光路上に配置することも可能である。前述したように各ＦＢＧ部２１，２２の分散補償帯域は、第１分散補償部１の分散補償帯域と重ならないように設定されるので、第１分散補償部１の入力側にＦＢＧ部が配置されていても、該ＦＢＧ部の分散補償帯域外の信号光スペクトル成分はＦＢＧ部を通過して第１分散補償部１に与えられる。よって、第１分散補償部１に対するＦＢＧ部２１，２２の配置に関係なく、上記第２実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記第２実施形態では、第１分散補償部１の分散補償帯域の不足について、短波長側および長波長側の双方の不足分が第２分散補償部２の分散補償帯域により補われるように、短波長側に対応したＦＢＧ部２１と長波長側に対応したＦＢＧ部２２とを直列に配置する構成例を説明した。この構成例の他にも、例えば、図１８のＴＤＣ構成および図１９の第１，２分散補償部の群遅延特性ＧＤ１，ＧＤ２_Ｌに示すように、短波長側および長波長側の各帯域のうちで、第１分散補償部１の群遅延リップルが大きい側の帯域（図１８および図１９の例では長波長側の帯域）のみを選択して、第２分散補償部２（ＦＢＧ部２２）による分散補償を行うようにすることも可能である。この場合、信号光の波長分散補償の精度は第２実施形態の場合と比べて多少低下することになるが、第１分散補償部１だけで信号光の波長分散補償を行う場合と比べれば精度の改善効果は十分に得られる。

さらに、上記第２実施形態では、第２分散補償部２の分散補償帯域が、第１分散補償部１の分散補償帯域の両端に隣接するように設定される場合を説明したが、例えば図２０に示すように、第１分散補償部１の分散補償帯域ＣＢ１の両端近傍に分散補償が行われないガードバンドＧＢ _Ｓ ，ＧＢ _Ｌ を設けるようにしてもよい。この場合、第２分散補償部２の分散補償帯域ＣＢ２_Ｓ，ＣＢ２_Ｌは、第１分散補償部１の分散補償帯域ＣＢ１の両端よりガードバンドＧＢ _Ｓ ，ＧＢ _Ｌ 分だけ離して設定される。つまり、第２分散補償部２のガードバンドＧＢ _Ｓ ，ＧＢ _Ｌ に対応する分散補償量が０ｐｓ／ｎｍに設定される。上記のようなガードバンドＧＢ _Ｓ ，ＧＢ _Ｌ を設けることによって、第１および第２分散補償部１，２の製造誤差に起因して各々の分散補償帯域が重なり合うことで大きな群遅延リップルが発生してしまうことが回避されるようになる。ガードバンドＧＢ _Ｓ ，ＧＢ _Ｌ 自体は、ＴＤＣ全体の分散補償帯域に比べて十分に狭い帯域であるので、上記群遅延リップルの回避効果によって波長分散補償の精度を一層高めることが可能である。

次に、上述した光受信モジュール（図６）に関連する応用例について説明する。
図２１は、ＴＤＣを適用した光受信モジュールの応用例の構成を示すブロック図である。
図２１の応用例は、上述した第２実施形態のＴＤＣにおける第２分散補償部２に代えて、信号光が伝播する光路に希土類イオンをドープして光増幅媒体としての機能を具備させた第２分散補償部２’を適用し、該第２分散補償部２’を光サーキュレータ８と第１分散補償部１の間に配置している。なお、上記第２分散補償部２’以外の構成要素は、図６に示した場合と同様である。

上記第２分散補償部２’は、例えば図２２に示すように、各ＦＢＧ部２１，２２が形成される光ファイバ２３のコア部に希土類イオンが所要の濃度でドープされている。この希土類イオンがコア部にドープされた光ファイバ２３は、一般的なＦＢＧに使用されるシングルモードファイバ（Single Mode Fiber：ＳＭＦ）のコア径（通常１０μｍ）よりも小さなコア径（例えば、５μｍ）を有している。コア径の小さい光ファイバを用いる理由は、光ファイバの中心部分にドープされた希土類イオンに対して、信号光よりも波長の短い励起光を効率良くオーバーラップさせるためである。前記励起光は、ＴＤＣの入力ポートＩＮに接続された光増幅部１１０として、前方励起型の希土類ドープ光ファイバ増幅器が適用されている場合、該光増幅部１１０の残留励起光を利用することが可能である。具体的には、光増幅部１１０の出力ポートから出力される残留励起光が、光サーキュレータ８を介して光ファイバ２３に導かれ、コア部の希土類イオンを励起する。図２２の右側は、光ファイバ２３の断面方向についての励起光の強度分布を例示しており、励起光がコア部に集中していることが分かる。これにより、所望の利得が短い光路長で実現可能になる。

上記のような構成の光受信モジュールでは、ＴＤＣの第２分散補償部２’が、分散補償媒体としての機能と光増幅媒体としての機能を兼ね備えることになり、光増幅部１１０の残留励起光を活用して第２分散補償部２’でも信号光が増幅されるようになるので、受信した信号光の増幅を効率的に行うことができる。

なお、上記光受信モジュールの応用例では、第２分散補償部２’のＦＢＧ部２１，２２が形成される光路（光ファイバ２３）に希土類イオンをドープするようにしたが、これ以外にも、例えば第１分散補償部１の各エタロン素子の間を接続する光路に希土類イオンをドープして、第１分散補償部１に光増幅媒体としての機能を具備させることも可能である。また、光増幅部１１０の残留励起光を利用して第２分散補償部２’で信号光を増幅するようにしたが、第２分散補償部２’に励起光を供給する励起光源を別途設けるようにしてもよい。

以上の各実施形態に関して、さらに以下の付記を開示する。
（付記１） 信号光の波長分散補償を行う可変波長分散補償器であって、
入力ポートおよび出力ポートの間の光路上に配置され、前記入力ポートに入力される信号光の中心波長を含む分散補償帯域を有し、可変の分散補償量により前記信号光の波長分散補償を行う第１分散補償部と、
前記光路上に配置され、前記第１分散補償部の分散補償帯域とは異なる可変の分散補償帯域を有し、可変の分散補償量により前記信号光の波長分散補償を行う第２分散補償部と、
前記信号光について補償すべき波長分散の値に応じて、前記第１分散補償部の分散補償量を制御すると共に、当該第１分散補償部における分散補償量に連動させて、前記第２分散補償部の分散補償量および分散補償帯域を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする可変波長分散補償器。

（付記２） 付記１に記載の可変波長分散補償器であって、
前記制御部は、前記第１分散補償部における分散補償量の絶対値が予め定めた閾値よりも大きいとき、前記第２分散補償部の分散補償帯域が、前記第１分散補償部の分散補償帯域の短波長側端部および長波長側端部のうちの少なくとも一方に隣接し、かつ、前記信号光のスペクトルの最短波長成分または最長波長成分を含むように、前記第２分散補償部の分散補償帯域を制御することを特徴とする可変波長分散補償器。

（付記３） 付記２に記載の可変波長分散補償器であって、
前記制御部は、前記第２分散補償部の分散補償帯域が、前記第１分散補償部の分散補償帯域の短波長側端部および長波長側端部のうちで前記第１分散補償部における群遅延リップルが相対的に大きい側の端部に隣接するように、前記第２分散補償部の分散補償帯域を制御することを特徴とする可変波長分散補償器。

（付記４） 付記２または３に記載の可変波長分散補償器であって、
前記制御部は、前記第１分散補償部における分散補償量の絶対値が前記閾値よりも大きいとき、前記第２分散補償部の分散補償量を前記第１分散補償部の分散補償量に応じた値に制御し、前記第１分散補償部における分散補償量の絶対値が前記閾値以下のとき、前記第２分散補償部の分散補償量を０ｐｓ／ｎｍに制御することを特徴とする可変波長分散補償器。

（付記５） 付記２〜４のいずれか１つに記載の可変波長分散補償器であって、
前記閾値は、前記信号光のスペクトル幅を基に定めた分散補償帯域の下限値に対応する、前記第１分散補償部の分散補償量の絶対値が設定されることを特徴とする可変波長分散補償器。

（付記６） 付記２〜５のいずれか１つに記載の可変波長分散補償器であって、
前記制御部は、前記第１分散補償部の分散補償帯域と前記第２分散補償部の分散補償帯域との境界部分に、分散補償を行わないガードバンドが形成されるように、前記第２分散補償部の分散補償帯域を制御することを特徴とする可変波長分散補償器。

（付記７） 付記１〜６のいずれか１つに記載の可変波長分散補償器であって、
前記第１および第２分散補償部は、前記光路上に直列に配置されていることを特徴とする可変波長分散補償器。

（付記８） 付記７に記載の可変波長分散補償器であって、
前記光路上に、３つのポートを有する光サーキュレータおよび前記信号光を反射する反射ミラーを備え、
前記光サーキュレータは、第１ポートが前記入力ポートに接続され、第２ポートが前記第１および第２分散補償部を通る光路の一端に接続され、第３ポートが前記出力ポートに接続されており、
前記反射ミラーは、前記第１および第２分散補償部を通る光路の他端に位置し、前記第１および第２分散補償部を通過した信号光を反射して前記第１および第２分散補償部に戻すことを特徴とする可変波長分散補償器。

（付記９） 付記８に記載の可変波長分散補償器であって、
前記第２分散補償部は、少なくとも１つのファイバブラッググレーティング部を具備し、前記光路を伝搬する信号光のスペクトルのうちの前記第１分散補償部の分散補償帯域外の成分を前記ファイバブラッググレーティング部により波長に応じて反射することを特徴とする可変波長分散補償器。

（付記１０） 付記８または９に記載の可変波長分散補償器であって、
前記第１分散補償部は、直列に接続された複数個のエタロン素子を具備することを特徴とする可変波長分散補償器。

（付記１１） 付記１〜６のいずれか１つに記載の可変波長分散補償器であって、
前記第１および第２分散補償部は、分波器および合波器を用いて前記光路上に並列に配置されていることを特徴とする可変波長分散補償器。

（付記１２） 付記１〜１１のいずれか１つに記載の可変波長分散補償器を備えたことを特徴とする光受信モジュール。

（付記１３） 付記１２に記載の光受信モジュールであって、
入力される信号光を増幅して前記可変波長分散補償器に出力する光増幅部と、
前記可変波長分散補償器で分散補償された信号光を受信してデータの再生処理を行う光受信部と、を備え、
前記可変波長分散補償器の前記制御部は、前記光受信部で処理される信号光の受信特性に応じて、前記第１分散補償部の分散補償量、並びに、前記第２分散補償部の分散補償量および分散補償帯域を制御することを特徴とする光受信モジュール。

（付記１４） 付記１３に記載の光受信モジュールであって、
前記可変波長分散補償器から出力される信号光のパワーをモニタする出力モニタ部を備え、
前記光増幅部は、前記出力モニタ部でモニタされる信号光パワーが一定になるように利得が制御されることを特徴とする光受信モジュール。

（付記１５） 付記１２〜１４に記載の光受信モジュールであって、
前記可変波長分散補償器は、前記第１および第２分散補償を通る光路の少なくとも一部に希土類イオンがドープされており、希土類イオンを励起する励起光が前記光路に与えられることで当該光路を伝播する信号光が増幅されることを特徴とする光受信モジュール。

１…第１分散補償部
２，２’…第２分散補償部
３…第１制御部
４…第２制御部
５…補償量認識部
６…分波器
７…合波器
８…光サーキュレータ
９…反射ミラー
１１〜１４…エタロン素子
１１Ａ〜１４Ａ，２１Ａ，２２Ａ…温度制御回路（ＴＥＭＰ）
２１，２２…ＦＢＧ部
２３…光ファイバ
１１０…光増幅部
１２０…出力モニタ部
１２１…分岐器
１２２…出力モニタ
１３０…光受信部
１３１…受信器
１３２…ＦＥＣカウンター
ＩＮ…入力ポート
ＯＵＴ…出力ポート
Ｐ…光路
ＧＤ１，ＧＤ２_Ｓ，ＧＤ２_Ｌ…群遅延特性
ＣＢ１，ＣＢ２_Ｓ，ＣＢ２_Ｌ…分散補償帯域

Claims (10)

1. 信号光の波長分散補償を行う可変波長分散補償器であって、
   入力ポートおよび出力ポートの間の光路上に配置され、前記入力ポートに入力される単一波長の信号光の中心波長を含む第１分散補償帯域を有し、可変の分散補償量により前記信号光の波長分散補償を行う第１分散補償部と、
   前記光路上に配置され、前記第１分散補償部の第１分散補償帯域のうち線形性を有する帯域とは重複しない帯域に前記第１分散補償帯域とは異なる可変の第２分散補償帯域を有し、可変の分散補償量により前記信号光の波長分散補償を行う第２分散補償部と、
   前記信号光について補償すべき波長分散の値に応じて、前記第１分散補償部の分散補償量を制御し、該第１分散補償部における分散補償量の絶対値が予め定めた閾値よりも大きいとき、前記第２分散補償部の第２分散補償帯域が、前記第１分散補償部の第１分散補償帯域の短波長側端部および長波長側端部のうちの少なくとも一方に隣接し、かつ、前記信号光のスペクトルの最短波長成分または最長波長成分を含むように、前記第２分散補償部の第２分散補償帯域を制御すると共に、前記第２分散補償部の前記第２分散補償帯域における群遅延特性により前記第１分散補償部の前記第２分散補償帯域における群遅延特性を打ち消して、前記第２分散補償帯域における分散補償量が前記第１分散補償部の前記第１分散補償帯域における分散補償量に応じた値になるように、前記第２分散補償部の分散補償量を制御する一方、前記第１分散補償部における分散補償量の絶対値が前記閾値以下のときには、前記第２分散補償部の分散補償量を０ｐｓ／ｎｍに制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする可変波長分散補償器。
2. 請求項１に記載の可変波長分散補償器であって、
   前記制御部は、前記第２分散補償部の第２分散補償帯域が、前記第１分散補償部の第１分散補償帯域の短波長側端部および長波長側端部のうちで前記第１分散補償部における群遅延リップルが相対的に大きい側の端部に隣接するように、前記第２分散補償部の第２分散補償帯域を制御することを特徴とする可変波長分散補償器。
3. 請求項１または２に記載の可変波長分散補償器であって、
   前記制御部は、前記第１分散補償部の第１分散補償帯域と前記第２分散補償部の第２分散補償帯域との境界部分に、分散補償を行わない分散量が０ｐｓ／ｎｍになるガードバンドが形成されるように、前記第２分散補償部の第２分散補償帯域を制御することを特徴とする可変波長分散補償器。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の可変波長分散補償器であって、
   前記第１および第２分散補償部は、前記光路上に直列に配置されていることを特徴とする可変波長分散補償器。
5. 請求項４に記載の可変波長分散補償器であって、
   前記光路上に、３つのポートを有する光サーキュレータおよび前記信号光を反射する反射ミラーを備え、
   前記光サーキュレータは、第１ポートが前記入力ポートに接続され、第２ポートが前記第１および第２分散補償部を通る光路の一端に接続され、第３ポートが前記出力ポートに接続されており、
   前記反射ミラーは、前記第１および第２分散補償部を通る光路の他端に位置し、前記第１および第２分散補償部を通過した信号光を反射して前記第１および第２分散補償部に戻すことを特徴とする可変波長分散補償器。
6. 請求項５に記載の可変波長分散補償器であって、
   前記第１分散補償部は、直列に接続された複数個のエタロン素子を具備し、
   前記第２分散補償部は、少なくとも１つのファイバブラッググレーティング部を具備し、前記光路を伝搬する信号光のスペクトルのうちの前記第１分散補償部の第１分散補償帯域外の成分を前記ファイバブラッググレーティング部により波長に応じて反射することを特徴とする可変波長分散補償器。
7. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の可変波長分散補償器であって、
   前記第１および第２分散補償部は、分波器および合波器を用いて前記光路上に並列に配置されており、
   前記分波器は、前記入力ポートに入力される前記信号光を、前記第１分散補償部の第１分散補償帯域に対応した第１成分と、該第１成分とは異なる第２成分とに分波し、該分波した第１成分の光を前記第１分散補償部に与えると共に、第２成分の光を前記第２分散補償部に与え、
   前記合波器は、前記第１分散補償部で分散補償された第１成分の光と、前記第２分散補償部で分散補償された第２成分の光とを合波することを特徴とする可変波長分散補償器。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の可変波長分散補償器であって、
   前記第１および第２分散補償部は、各々の群遅延特性が周期性を有しているとき、該周期性に対応する波長グリッド上に配置された複数波長の信号光の分散補償を行うことが可能であることを特徴とする可変波長分散補償器。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の可変波長分散補償器を備えたことを特徴とする光受信モジュール。
10. 請求項９に記載の光受信モジュールであって、
    入力される信号光を増幅して前記可変波長分散補償器に出力する光増幅部と、
    前記可変波長分散補償器で分散補償された信号光を受信してデータの再生処理を行う光受信部と、を備え、
    前記可変波長分散補償器の前記制御部は、前記光受信部で処理される信号光の受信特性に応じて、前記第１分散補償部の分散補償量、並びに、前記第２分散補償部の分散補償量および第２分散補償帯域を制御することを特徴とする光受信モジュール。

Images