JP5015881B2 - Variable dispersion compensator - Google Patents
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本発明は、光ファイバ通信において利用される分散補償器に関する。 The present invention relates to a dispersion compensator used in optical fiber communication.
インターネットの爆発的な普及を背景として、波長分割多重(WDM: Wavelength division multiplexing)通信は、従来のポイントツーポイント型のシステムからリング・メッシュ型の構成のシステムへ移りつつある。これは、リング・メッシュ型構成のシステムが、光信号を光の状態のままで処理するトランスペアレントな波長選択スイッチ等を用いることにより、ノード間の通信需要の変化に柔軟に対応できるためである。しかしながら、リング・メッシュ型のネットワークにおいては、光のパスの切り替えに伴って、そのパスの分散値も動的に変化する。このため、光通信のパスの分散補償にも適応性が求められている。従来の分散補償器は、複数のチャンネルを一括に補償するタイプのものが主流であった。しかし、波長選択スイッチを用いるようなリング・メッシュ型構成のネットワークでは、波長ごとに通過するパスの距離が異なる。このため、WDM波長ごとに異なる分散値を設定したいという要請もある。 With the explosive spread of the Internet, wavelength division multiplexing (WDM) communication is moving from a conventional point-to-point system to a ring-mesh system. This is because a ring mesh type system can flexibly cope with changes in communication demand between nodes by using a transparent wavelength selective switch or the like that processes an optical signal in an optical state. However, in a ring mesh type network, the dispersion value of the path dynamically changes as the optical path is switched. For this reason, adaptability is also required for dispersion compensation of optical communication paths. Conventional dispersion compensators are mainly of a type that collectively compensates for a plurality of channels. However, in a ring mesh type network using a wavelength selective switch, the distance of the path that passes is different for each wavelength. For this reason, there is a demand for setting a different dispersion value for each WDM wavelength.
このような要請に対応する適応的な分散補償技術として、例えば、分光器およびミラーアレイによるもの(特許文献1)、導波路によるもの(特許文献1、非特許文献1)、並びに3次元ミラーおよび分光素子によるもの(非特許文献2)などが提案されていた。
As an adaptive dispersion compensation technique that meets such a demand, for example, a technique using a spectroscope and a mirror array (Patent Document 1), a technique using a waveguide (
さらに、アレイ導波路回折格子(Arrayed Waveguide Grating 以下AWG)および空間光学系を組み合わせ、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)型空間位相変調素子を利用した、より小型で低コストの可変分散補償器も提案されている。AWGを利用した可変分散補償器は、AWGの柔軟な光学設計に基づいて、数十から数千までの高い次数の回折次数を利用することで、大きな分散値を設置することができる特徴を持つ。通信チャンネルの帯域幅とAWGのFSR(Free Spectral Range)設計値との関係を適切に設定すれば、複数のチャンネルに対して一括して分散補償を行なうことができる。AWGにLCOS型空間位相変調素子を組み合わせることによって、さらに柔軟な分散補償値の設定が可能であった。 Furthermore, a variable dispersion compensator with a smaller size and lower cost has been proposed, which uses an LCOS (Liquid Crystal on Silicon) type spatial phase modulation element by combining an arrayed waveguide grating (hereinafter referred to as AWG) and a spatial optical system. ing. The tunable dispersion compensator using AWG has a feature that a large dispersion value can be set by using a high order diffraction order from several tens to several thousand based on the flexible optical design of AWG. . If the relationship between the bandwidth of the communication channel and the AWG FSR (Free Spectral Range) design value is appropriately set, dispersion compensation can be performed for a plurality of channels at once. By combining an AWG with an LCOS type spatial phase modulation element, it was possible to set a more flexible dispersion compensation value.
図11は、従来技術による可変分散補償器の構成例を示した図である。図11の(A)は、1つのWDM通信チャンネルとAWGのFSR値を一致させた可変分散補償器(TODC:Tunable optical dispersion compensator)の構成を示す。TODCは、AWG、集光レンズおよび空間位相変調素子などから構成されている。AWGのFSRは、1つのWDM通信チャンネルに対応するように構成されている。図11の(A)の構成によれば、例えばλ1からλ40までの40のWDM通信チャンネルに対して、一括して分散補償を行なうことができる。 FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a tunable dispersion compensator according to the related art. FIG. 11A shows the configuration of a tunable dispersion compensator (TODC: Tunable Optical Dispersion Compensator) in which one WDM communication channel and the AWG FSR value are matched. The TODC is composed of an AWG, a condensing lens, a spatial phase modulation element, and the like. The AWG FSR is configured to correspond to one WDM communication channel. According to the configuration of FIG. 11A, dispersion compensation can be performed collectively for 40 WDM communication channels from λ 1 to λ 40 , for example.
図11の(B)には、(A)に示した構成による可変分散補償器の光透過率を示した図である。光周波数軸上で、FSRの周期と一致した40の通信チャンネルに対して一括して信号処理がなされることがわかる。しかしながら、各チャンネルに対して独立して分散補償を行なうことはできない。 FIG. 11B is a diagram showing the light transmittance of the variable dispersion compensator having the configuration shown in FIG. It can be seen that on the optical frequency axis, signal processing is collectively performed for 40 communication channels that coincide with the cycle of the FSR. However, dispersion compensation cannot be performed independently for each channel.
図12の(A)は、通信チャンネル毎に独立して分散補償が可能な分散補償器の構成例を示す図である。この可変分散補償器は、AWG34、シリンドリカルレンズ35、集光レンズ36およびLCOS素子37などから構成される。この構成は、LCOS素子によって光信号が反射され、1つのAWG34によって光信号の分波および合波を兼ねた反射型の可変分散補償器である。分散補償される光信号群は、光サーキュレータ11の入力ポート38へ入力される。分散補償された光信号群は、光サーキュレータ11の出力ポート39から出力される。LCOS素子37上において、AWG34の分光軸方向(x軸)に配列された複数のピクセル群を、6つのグループに分けて、各グループのピクセル群に1つのWDM通信チャンネル(ch1、・・ch6)を割り当てられている(非特許文献3)。LCOS素子上の各グループのピクセル群に対して異なる位相分布φ(x)を与えて、チャンネル毎に独立して分散補償を行なうことができる。図12の(B)には、各チャンネルに対して独立に設定された群遅延特性が示されている。
FIG. 12A is a diagram illustrating a configuration example of a dispersion compensator capable of performing dispersion compensation independently for each communication channel. This tunable dispersion compensator includes an AWG 34, a
図13は、図12の(A)の構成の可変分散補償器において、1つのWDM通信チャンネルに対する位相分布の設定例を示す図である。 FIG. 13 is a diagram showing an example of setting the phase distribution for one WDM communication channel in the variable dispersion compensator having the configuration of FIG.
しかしながら、空間位相変調素子を利用した従来技術の可変分散補償器には、次に述べるような課題があった。前述したように、図11の(A)の構成によれば、各WDM通信チャンネルに対して独立して分散補償を行なうことはできなかった。また、図12の(A)の構成によれば、複数のWDM通信チャンネルに対して、独立に分散補償を行なうことができるが、必要とされる空間位相変調素子が大型のものとなってしまう問題があった。すなわち、多くのチャンネルに対して分散補償を実現するためには、AWGの分光軸方向に対応する方向に長い空間位相変調素子が必要となる。 However, the conventional variable dispersion compensator using the spatial phase modulation element has the following problems. As described above, according to the configuration of FIG. 11A, dispersion compensation could not be performed independently for each WDM communication channel. Further, according to the configuration of FIG. 12A, although dispersion compensation can be performed independently for a plurality of WDM communication channels, the required spatial phase modulation element becomes large. There was a problem. That is, in order to realize dispersion compensation for many channels, a spatial phase modulation element that is long in a direction corresponding to the spectral axis direction of the AWG is required.
例えば、図12の(A)の構成では、帯域幅が100GHzの6つの通信チャンネルに対して分散補償を行なっている。ここで、通信チャンネルの数が増えると、LCOS素子の分光軸方向(x軸方向)のサイズが大きくなる。より具体的には、1つのWDM通信チャンネルに対応するLCOS素子のピクセル数を128個として、ピクセルの配列ピッチを8μmとする。このとき、1チャンネル当たりのLCOS素子の分光軸(x軸)方向の長さは、約1000μm必要である。したがって、LCOS素子の全長は40mmを越える。LCOS素子の分光軸方向のサイズを短くしようとすると、分散補償量やチャンネル透過帯域等の特性が劣化する懸念がある。したがって、必要とされる波長分散値およびチャンネル数によっては、ピクセル数の多く、1辺のサイズが非常に長いLCOS素子が必要となる。 For example, in the configuration of FIG. 12A, dispersion compensation is performed for six communication channels having a bandwidth of 100 GHz. Here, when the number of communication channels increases, the size of the LCOS element in the spectral axis direction (x-axis direction) increases. More specifically, the number of LCOS elements corresponding to one WDM communication channel is 128, and the pixel arrangement pitch is 8 μm. At this time, the length of the LCOS element per channel in the spectral axis (x-axis) direction needs to be about 1000 μm. Therefore, the total length of the LCOS element exceeds 40 mm. If the size of the LCOS element in the direction of the spectral axis is to be shortened, there is a concern that characteristics such as a dispersion compensation amount and a channel transmission band are degraded. Therefore, depending on the required chromatic dispersion value and the number of channels, an LCOS element having a large number of pixels and a very long side is required.
一般的にも知られるように、チップサイズが大きくなると量産性が低下しおよびコストが増える。空間位相変調素子のサイズが大きくなることは、量産性および製造コストの点で好ましくない。従って、空間位相変調素子を利用した多チャンネルの可変分散補償器においては、より量産性と低コストを実現することが求められていた。 As is generally known, as the chip size increases, the mass productivity decreases and the cost increases. An increase in the size of the spatial phase modulation element is not preferable in terms of mass productivity and manufacturing cost. Therefore, in a multi-channel variable dispersion compensator using a spatial phase modulation element, it has been required to realize mass productivity and low cost.
また、空間位相変調素子を利用して可変分散補償器を構成する場合に、AWGのFSRの端部に対応する光周波数(波長)において、光透過特性が低下する問題がある。空間位相変調素子のピクセル群の中で、FSRの端部に対応するピクセル利用する場合の問題もあった。 In addition, when a tunable dispersion compensator is configured using a spatial phase modulation element, there is a problem that light transmission characteristics are deteriorated at the optical frequency (wavelength) corresponding to the end of the AWG FSR. There is also a problem in using a pixel corresponding to the end of the FSR in the pixel group of the spatial phase modulation element.
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、より高い量産性および低コストを実現した多チャンネルの可変分散補償器を実現することにある。さらに、FSRに対応する空間位相変調素子のピクセルを有効に利用して、光透過特性をより平坦化した多チャンネルの可変分散補償器を実現する。可変分散補償器の保守も簡単化し低コスト化する。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to realize a multi-channel variable dispersion compensator that realizes higher mass productivity and low cost. Furthermore, a multi-channel variable dispersion compensator with a more flat light transmission characteristic is realized by effectively using pixels of the spatial phase modulation element corresponding to the FSR. Maintenance of the tunable dispersion compensator is simplified and the cost is reduced.
本発明は、このような目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、連続する複数の波長帯域に含まれる光信号群の分散補償器であって、前記各波長帯域は1つの通信波長群に対応し、前記通信波長群の各通信波長には1つの光信号が対応し、前記分散補償器は、前記光信号群を前記複数の波長帯域毎に分波する光群合分波手段と、前記光群合分波手段により分波された各通信波長群内の光信号群をさらに分波する、前記通信波長群の数の第1の光合分波手段群であって、前記光群合分波手段により分波された奇数番目の前記波長帯域の光信号群が入力される第1のポートと前記光群合分波手段により分波された偶数番目の前記波長帯域の光信号群が入力される第2のポートとを有し、前記第1のポートおよび前記第2のポートにより分波される光信号群の光周波数は、前記各第1の光合分波手段のFSRの1/2に相当する光周波数差を持ち、前記FSR値は前記波長帯域の帯域幅の2倍に等しい第1の光合分波手段群と、前記各第1の光合分波手段の分波軸方向に配列された複数の要素素子を含む、前記通信波長群の数の空間位相変調素子群であって、各空間位相変調素子の前記複数の要素素子は1つの前記波長帯域内の前記各光信号がそれぞれ集光する複数の区間に分けられ、前記各光信号に対応する前記各区間に独立に前記分波軸の距離をパラメータとして2次以上の関数で規定される位相が設定される空間位相変調素子群とを備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a dispersion compensator for optical signal groups included in a plurality of continuous wavelength bands, wherein each wavelength band is one communication. One optical signal corresponding to each communication wavelength of the communication wavelength group, and the dispersion compensator is configured to demultiplex the optical signal group for each of the plurality of wavelength bands. And a first optical multiplexing / demultiplexing group of the number of the communication wavelength groups, further demultiplexing the optical signal group in each communication wavelength group demultiplexed by the optical group multiplexing / demultiplexing means, The first port to which the optical signal group of the odd-numbered wavelength band demultiplexed by the optical group multiplexing / demultiplexing means is input, and the light of the even-numbered wavelength band demultiplexed by the optical group multiplexing / demultiplexing means A second port to which a signal group is input, and is demultiplexed by the first port and the second port. The optical frequency of the optical signal group to be generated has an optical frequency difference corresponding to 1/2 of the FSR of each of the first optical multiplexing / demultiplexing means, and the FSR value is equal to twice the bandwidth of the wavelength band. And a plurality of element elements arranged in the direction of the demultiplexing axis of each of the first optical multiplexing / demultiplexing means, and the number of communication phase groups of spatial phase modulation element groups, The plurality of element elements of the spatial phase modulation element are divided into a plurality of sections in which the respective optical signals within one wavelength band are respectively collected, and the demultiplexing is independently performed in the respective sections corresponding to the respective optical signals. And a spatial phase modulation element group in which a phase defined by a function of second order or higher is set with the axis distance as a parameter .
本明細書において用語「通信波長」は、通信チャンネルに対応している。より具体的には、例えば、WDM通信チャンネルに対応する。したがって、1つの通信チャンネルに1つの光信号が対応し、1つの通信波長群内には、複数の通信チャンネルが含まれる。また、光群合分波手段は、群分波フィルタに対応する。 In this specification, the term “communication wavelength” corresponds to a communication channel. More specifically, for example, it corresponds to a WDM communication channel. Therefore, one optical signal corresponds to one communication channel, and a plurality of communication channels are included in one communication wavelength group. The optical group multiplexing / demultiplexing means corresponds to a group demultiplexing filter.
ここで、FSRは、Free Spectral Rangeを意味する。 Here, FSR means Free Spectral Range.
請求項2に記載の発明は、連続する複数の波長帯域に含まれる光信号群の分散補償器であって、前記各波長帯域は1つの通信波長群に対応し、前記通信波長群の各通信波長には1つの光信号が対応し、前記分散補償器は、前記光信号群を、奇数番目の波長帯域と偶数番目の波長帯域に群分波する光群分波手段と、前記光群合分波手段により分波された各波長帯域内の光信号群をさらに分波する第1の光合分波手段であって、前記光群合分波手段により分波された奇数番目の前記波長帯域の光信号群が入力される第1のポートと前記光群合分波手段により分波された偶数番目の前記波長帯域の光信号群が入力される第2のポートとを有し、前記第1のポートおよび前記第2のポートにより分波される光信号群の光周波数は、前記第1の光合分波手段のFSRの1/2に相当する光周波数の差を持ち、前記FSR値は前記波長帯域の帯域幅の2倍に等しい第1の光合分波手段と、前記第1の光合分波手段によって分波された光信号群を、前記第1の光合分波手段の分波軸方向に直交する第2の分波軸方向にさらに分波する第2の光合分波手段と、前記第1の光合分波手段の分波軸方向に対応する第1の配列方向および前記第2の分波軸方向に対応する第2の配列方向に2次元配列された複数の要素素子を含む空間位相変調素子であって、前記第1の配列方向において前記複数の要素素子は1つの前記波長帯域内の前記各光信号がそれぞれ集光する複数の区間に分けられ、前記各光信号に対応する前記各区間に独立に前記第1の光合分波手段群の分波軸の距離をパラメータとして2次以上の関数で規定される位相が設定され、前記波長帯域の1つが連続する前記第1の配列方向の要素素子列に対応し、前記第2の配列方向において、前記波長帯域毎に前記要素素子列が隣接して繰り返し配列されている空間位相変調素子とを備えたことを特徴とする。ここで、奇数番目の波長帯域と偶数番目の波長帯域に群分波する光群分波手段は、インターリーブ型群分波フィルタに対応している。
The invention according to
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の可変分散補償器であって、前記空間位相制御素子の前記要素素子列は、前記第2の配列方向において少なくとも2つ以上の要素素子に分かれており、前記第2の配列方向に所定の位相分布が付与されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載の可変分散補償器であって、前記第1の光合分波手段は、前記第1のポートおよび前記第2のポートにそれぞれ接続された2つの入出力導波路と、スラブ導波路と、アレイ導波路とが順次接続されたAWGであり、前記2つの入出力導波路は、前記スラブ導波路との境界において、前記AWGの1/2FSR相当離れた位置に接続されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4いずれかの可変分散補償器であって、前記空間位相変調素子は、LCOS素子またはMEMSミラーアレイであることを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is the variable dispersion compensator according to any one of the first to fourth aspects, wherein the spatial phase modulation element is an LCOS element or a MEMS mirror array.
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5いずれかの可変分散補償器であって、前記空間位相変調素子は、前記通信波長に対応する入射した光信号を反射させ、前記光群合分波手段、前記第1の光合分波手段および第2の光合分波手段は、分散補償された光信号を合波する反射型構成であること特徴とする。
A sixth aspect of the present invention is the variable dispersion compensator according to any one of the first to fifth aspects, wherein the spatial phase modulation element reflects an incident optical signal corresponding to the communication wavelength, and the optical group compensator. The demultiplexing unit, the first optical multiplexing / demultiplexing unit, and the second optical multiplexing / demultiplexing unit have a reflection type configuration that multiplexes the optical signals subjected to dispersion compensation.
以上説明したように、本発明によれば、AWGの分光軸に対応する方向のサイズを短く抑えた空間位相変調素子を利用した可変分散補償器ブロック(以下TODCブロックと呼ぶ)を複数組み合わせ、より良い量産性をおよび低コストを実現した多チャンネル可変分散補償器を実現することができる。可変分散補償器の保守・運用も簡単化・低コスト化することができる。さらに、TODCブロックにおいて使用されるAWGのFSRを、そのTODCブロックによってカバーするWDM通信チャンネル群の全帯域幅と等しく成るように設定してTODCブロックの種類を減らすことができる。さらに、FSRを、そのTODCブロックによってカバーするWDM通信チャンネル群の全帯域幅と所定の関係と成るように設定することにより、光透過特性の平坦化も実現できる。 As described above, according to the present invention, a plurality of variable dispersion compensator blocks (hereinafter referred to as TODC blocks) using spatial phase modulation elements in which the size in the direction corresponding to the spectral axis of the AWG is kept short are combined, and more A multi-channel variable dispersion compensator that realizes good mass productivity and low cost can be realized. Maintenance and operation of the tunable dispersion compensator can also be simplified and reduced in cost. Furthermore, the type of TODC block can be reduced by setting the AWG FSR used in the TODC block to be equal to the entire bandwidth of the WDM communication channel group covered by the TODC block. Furthermore, by setting the FSR so as to have a predetermined relationship with the total bandwidth of the WDM communication channel group covered by the TODC block, the light transmission characteristics can be flattened.
本発明は、AWGの分光軸に対応する方向のサイズを短く抑えた空間位相変調素子を利用した可変分散補償器ブロック(TODCブロック)を複数組み合わせ、多チャンネルの可変分散補償器を構成する点に特徴を有する。さらに、TODCブロックにおいて使用されるAWGのFSRを、そのTODCブロックによってカバーするWDM通信チャンネル群の全帯域幅と等しく成るように設定する。さらに、FSRを、そのTODCブロックによってカバーするWDM通信チャンネル群の全帯域幅と所定の関係と成るように設定することにより、光透過特性の平坦化も実現できる。 In the present invention, a multi-channel variable dispersion compensator is configured by combining a plurality of variable dispersion compensator blocks (TODC blocks) using spatial phase modulation elements whose size in the direction corresponding to the spectral axis of the AWG is kept short. Has characteristics. Further, the AWG FSR used in the TODC block is set to be equal to the entire bandwidth of the WDM communication channel group covered by the TODC block. Furthermore, by setting the FSR so as to have a predetermined relationship with the total bandwidth of the WDM communication channel group covered by the TODC block, the light transmission characteristics can be flattened.
実施例1:図1は、本発明の実施例1に係る可変分散補償器の全体構成を示すブロック図である。本可変分散補償器100は、複数のTODCブロックおよび群分波フィルタから構成されている。例えば、λ1からλ40までの40の波長を持つ光信号群が多重化された光信号は、第1の群分波フィルタ101の入力ポートInに入力される。多重化された光信号は、第1の群分波フィルタ101によってλ1からλ10、λ11からλ20、λ21からλ30ならびにλ31からλ40の4つの波長群(G1、G2、G3、G4)に群分波される。波長群分波フィルタ101のポート1、ポート2、ポート3、ポート4から出力される各波長群の光信号群は、それぞれ、光ファイバなどによってTODCブロック103a、103b、103c、103dに入力される。G1からG4の各波長群の光信号群は、それぞれTODCブロック103a、103b、103c、103dによって分散補償されて、第2の波長群分波フィルタ102の各ポート1からポート4に接続される。分散補償後の4つの波長群(G1、G2、G3、G4)の光信号群は、第2の波長群分波フィルタ102によって合波され、再びλ1からλ40までの中心波長を持つ40の通信チャンネルの光信号に多重化されて、出力ポートoutから出力される。
図1に示したブロック図では、波長群分波フィルタ101、102が2つあるものとして記載されているが、TODCブロックとして反射型の構成のものを利用する場合は、反射板を設けて合波および分波ができる1つの波長群分波フィルタにより同等の機能を実現できる。波長群分波フィルタ101、102は、例えば、誘電多層膜により構成することができる。 In the block diagram shown in FIG. 1, it is described that there are two wavelength group demultiplexing filters 101 and 102. However, when a reflection type configuration is used as the TODC block, a reflection plate is provided. An equivalent function can be realized by one wavelength group demultiplexing filter capable of generating waves and demultiplexing. The wavelength group demultiplexing filters 101 and 102 can be composed of, for example, a dielectric multilayer film.
本発明の可変分散補償器の各TODCブロック103は、例えば図12の(A)に示した可変分散補償器と同一構成ものを使用できる。したがって、図1における各TODCブロックの入力と出力は、図12の(A)においては光サーキュレータ11の入力ポート38および出力ポート39に対応する。尚、図12の(A)では、反射型の構成の可変波長分散補償器を示しているが、AWG等を2つ配置した透過型の構成によっても実現できることに留意されたい。
As each TODC block 103 of the tunable dispersion compensator of the present invention, for example, the same configuration as that of the tunable dispersion compensator shown in FIG. Therefore, the input and output of each TODC block in FIG. 1 correspond to the
個々のTODCブロック103a、103b、103c、103dについては、AWGの構成パラメータを、分光動作の中心波長をそれぞれG1−G4の各帯域の中心波長に対応させ、各帯域内にある所定の通信チャンネル数に適合した線分散値となるようにそれぞれ設定する。各TODCブロックの基本的な構成は、全く同一とすることができる。図12の(A)に示したように、各TODCブロックに含まれるLCOS素子上における、AWGの分光軸方向に配列された複数のピクセルによって、チャンネル毎に独立して位相設定を行なうことができる。図1の構成の場合、1つの波長群帯域の中の10のWDM通信チャンネルに対して、独立に分散補償を行なうことができる。
For the
したがって、図1に示した構成により、各TODCブロックにおいて分散補償を行なう通信チャンネル数を少なく抑えることで、各LCOS素子の分光軸に対応するサイズを短くすることができる。すなわち、LCOS素子の大型化を抑えて、量産性およびコストに優れた多チャンネル可変分散補償器を実現することができる。特に、分散補償が必要なチャンネル数が非常に多い場合は、1辺が大きいサイズの、LCOS素子を1つだけ使用したTODCブロックを1つ使用する場合と比較して、小型のLCOS素子を使用した複数のTODCブロックによって構成するほうが、コストが安くなる。 Therefore, with the configuration shown in FIG. 1, the size corresponding to the spectral axis of each LCOS element can be shortened by suppressing the number of communication channels for performing dispersion compensation in each TODC block. That is, it is possible to realize a multi-channel variable dispersion compensator excellent in mass productivity and cost while suppressing an increase in size of the LCOS element. In particular, when the number of channels requiring dispersion compensation is very large, a smaller LCOS element is used compared to the case where one TODC block using only one LCOS element having a large side is used. It is cheaper to configure with a plurality of TODC blocks.
より好ましくは、本実施例の各TODCブロックにおいては、AWGのFSRが、1つの波長群に含まれる通信チャンネルの全帯域幅と等しくなるように設定することができる。具体的には、AWGのFSRを、WDM通信チャンネルの10チャンネル分に相当する光周波数幅に設定することができる。例えば、1つのWDM通信チャンネル幅を100GHzとすると、FSRを、1000GHzに設定する。 More preferably, in each TODC block of the present embodiment, the AWG FSR can be set to be equal to the entire bandwidth of the communication channel included in one wavelength group. Specifically, the AWG FSR can be set to an optical frequency width corresponding to 10 channels of the WDM communication channel. For example, if one WDM communication channel width is 100 GHz, the FSR is set to 1000 GHz.
AWGのFSRと1つの波長群に含まれる複数の通信チャンネルの全帯域幅とを、等しい値に設定することによって、TODCブロック103a、103b、103c、103dの構成を全く同一のものとすることができる。すなわち、図1に示した可変分散補償器100を、同一の設計仕様の1種類のTODCブロックのみで構成できる。可変分散補償器100の構成要素の種類を減らすことができるので、可変分散補償器の製造コストを減らすことができる。さらには、可変分散補償器の保守および運用の観点においても、保守作業のより簡易化と、低コスト化を実現できる。可変分散補償器の故障に対応するために、複数種類(例えば4種類)のTODCブロックを備える必要がなく、保守用に1種類のTODCブロックだけ備えておけば良い。保守交換作業も簡単化できることに注目されたい。
By setting the AWG FSR and the total bandwidth of a plurality of communication channels included in one wavelength group to the same value, the configurations of the
図2は、本発明の可変分散補償器の光透過率特性の一例を示す図である。AWGのFSRを、1つの波長群に含まれる通信チャンネルの全帯域幅と同一の値に設定した場合を示している。横軸は、光周波数を示し、縦軸は分散補償器としての光透過特性を示している。分散補償特性は、AWGの周回性によって、FSR毎に同じ特性が繰り返される。光透過率についても、FSR毎に繰り返す帯域特性を示す。1つのFSRには、1つの波長群(G1、G2、G3、G4)の10の通信チャンネルの波長が対応している。 FIG. 2 is a diagram showing an example of the light transmittance characteristic of the variable dispersion compensator of the present invention. In this example, the AWG FSR is set to the same value as the total bandwidth of the communication channels included in one wavelength group. The horizontal axis indicates the optical frequency, and the vertical axis indicates the light transmission characteristics as a dispersion compensator. The dispersion compensation characteristic is repeated for each FSR due to the circulatory property of the AWG. As for the light transmittance, band characteristics are repeated for each FSR. One FSR corresponds to the wavelengths of ten communication channels in one wavelength group (G1, G2, G3, G4).
図1に示した構成の可変分散補償器では、1つの波長群に10のWDM通信チャンネルが含まれている構成を例として説明したが、これに限定されない。同様に、分散補償の対象とするシステムのチャンネル総数を40、波長群の数を4、ならびに対応するTODCブロックの数も4として説明したが、これらの数もなんら限定されない。 Although the variable dispersion compensator having the configuration shown in FIG. 1 has been described as an example in which 10 WDM communication channels are included in one wavelength group, the present invention is not limited to this. Similarly, the total number of channels of the system subject to dispersion compensation is 40, the number of wavelength groups is 4, and the number of corresponding TODC blocks is 4. However, these numbers are not limited at all.
以上説明した実施例1の可変波長分散補償器によれば、多重化されたWDM光信号を複数の波長群に分離して、波長群毎に対応するTODCブロックを備えることで、分光軸方向にサイズが短いLCOS素子を使用することができる。大型のLCOS素子を必要とせずに、量産性およびコストに優れた、多チャンネル可変分散補償器を実現することができる。さらに、AWGのFSRと1つの波長群内に含まれる通信チャンネルの全帯域幅とを、等しい値に設定することによって、可変分散補償器の低コスト化ならびに保守の簡易化および低コスト化を実現できる。 According to the variable chromatic dispersion compensator of the first embodiment described above, the multiplexed WDM optical signal is separated into a plurality of wavelength groups, and a TODC block corresponding to each wavelength group is provided, so that the spectral axis direction can be provided. LCOS elements with a short size can be used. A multi-channel variable dispersion compensator excellent in mass productivity and cost can be realized without requiring a large LCOS element. In addition, by setting the AWG FSR and the total bandwidth of the communication channels included in one wavelength group to the same value, it is possible to reduce the cost of the variable dispersion compensator, simplify the maintenance, and reduce the cost. it can.
実施例2:本実施例においては、完全に同一仕様のTODCブロックを利用可能とし、さらに光透過特性を平坦化させた可変分散補償器を示す。実施例1においては、各TODCブロックの基本的な構成を、同一のものとすることができる。しかしながら、AWGのFSRと1つの波長群内に含まれる通信チャンネルの全帯域幅とを等しい値に設定しない限り、各波長群に対応した専用のTODCブロックを準備する必要がある。すなわち、波長群毎に、AWGの分光動作の中心波長がそれぞれG1−G4の各帯域の中心波長に対応するように、TODCブロック内に含まれるAWGの構成パラメータを設定する必要がある。TODCブロックを構成しているAWGのチップは、TODCブロック毎に異なるものを使用しなければならない。
AWGのFSRと1つの波長群内に含まれる通信チャンネルの全帯域幅とを等しい値に設定した場合は、TODCブロックを1種類とすることができる。しかしながら、図2に示したように、FSRの両端部に対応する通信チャンネルにおいて光透過率が低下することが避けられなかった。AWGのFSRと1つの波長群内に含まれる通信チャンネルの全帯域幅とを等しい値に設定すると、分散補償器の透過率についても、FSR毎に繰り返す特性を示す。図2に示したように、一般に、1つの波長群の両端の通信チャンネルでは、透過率が低下する。例えば、λ1およびλ10に対応する通信チャンネルにおいては、1つの波長群の中央部にある通信チャンネルと比較して、光透過率が低下している。本実施例においては、この問題をさらに改善する。 When the AWG FSR and the total bandwidth of the communication channels included in one wavelength group are set to the same value, one type of TODC block can be used. However, as shown in FIG. 2, it is inevitable that the light transmittance decreases in the communication channel corresponding to both ends of the FSR. When the AWG FSR and the entire bandwidth of the communication channel included in one wavelength group are set to the same value, the transmittance of the dispersion compensator also shows a characteristic that repeats for each FSR. As shown in FIG. 2, in general, the transmittance decreases in the communication channels at both ends of one wavelength group. For example, in the communication channels corresponding to λ 1 and λ 10 , the light transmittance is lower than that of the communication channel in the center of one wavelength group. In this embodiment, this problem is further improved.
図3は、実施例2に係る可変分散補償器において使用されるTODCブロックの構成を示す図である。このTODCブロック103は、図5とともに後述する実施例2に係る可変分散補償器の構成要素として使用される。図3に示したTODCブロック103の基本的構成は、図12の(A)で示した従来技術における可変分散補償器の構成と同じである。また、図13に示した位相分布のように、分波軸の距離をパラメータとして、2次以上の関数で規定される。AWGが、スラブ導波路の境界面上で0.5FSR相当離れた位置に接続された2つの入出力導波路を持つ点で、従来技術の構成と相違している。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a TODC block used in the variable dispersion compensator according to the second embodiment. The
図3を参照すれば、TODCブロックは、AWG1、シリンドリカルレンズ6、集光レンズ7およびLCOS素子などによる空間位相変調素子8から構成されている。AWG1はスラブ導波路3およびアレイ導波路4を含んでいる。多重化された光信号群は、アレイ導波路4の一端から光信号の波長に応じた出射角度で分波され、AWG基板の端面Aから出射される。LCOS素子8上には、複数のWDM通信チャンネル(例えば10チャンネル)に対応して、AWG1の分光軸(x軸方向)に沿って複数のピクセルが配置されている。本TODCブロック103は反射型構成であり、AWG1から出射した各光信号は、LCOS素子8において所定の位相が付与された後に反射され、再びAWG1へ戻る。
Referring to FIG. 3, the TODC block includes a spatial
本TODCブロックのAWG1は、異なる複数の波長群の光信号群を入出力することができる2つの入出力導波路16、17を持つ。第1の入出力導波路16は、スラブ導波路3のアレイ導波路4との接続面とは反対側の境界面B上のa点で、スラブ導波路3と接続される。第1の入出力導波路16は、光ファイバなどを経て第1の光サーキュレータ11に接続される。第1の光サーキュレータ11は、ポートAとして機能し、所定の波長群の光信号が入力(Ain)および出力(Aout)される。同様に、第2の入出力導波路17は、スラブ導波路3の境界面B上のb点で、スラブ導波路3と接続される。第2の入出力導波路17は、光ファイバなどを経て第2の光サーキュレータ14に接続される。第2の光サーキュレータ14は、ポートBとして機能し、ポートAとは別の波長群の光信号が入力(Bin)および出力(Bout)される。
The
2つの入出力導波路16、17が接続されるa点およびb点は、AWG1に設定されるFSRの1/2に相当する距離だけずれた位置にあることに注目されたい。したがって、ポートAから入出力される光信号の透過帯域と、ポートBから入出力される光信号の透過帯域とは、光周波数軸上において0.5FSRだけずれることとなる。
Note that the points a and b to which the two input /
図4は、実施例2に係るTODCブロックの光透過率を示した図である。ポートAを使用して入出力された光信号の光透過率は、実線の透過率線21で表示され、ポートBを使用して入出力された光信号の光透過率は、点線の透過率線22で表示されている。いずれの透過率線も、同一のAWGの透過率であるので、FSRを繰り返しの周期とした透過率特性を示す。しかしながら、透過帯域の中心は、2つのポート間で0.5FSRずれている点に注目されたい。
FIG. 4 is a diagram illustrating the light transmittance of the TODC block according to the second embodiment. The light transmittance of the optical signal input / output using the port A is indicated by a
ポートAによる透過率特性において、透過帯域の中央にある平坦部を波長群G1の光信号の使用のために割り当てることができる。波長群G1に隣接する波長群G2の光信号の使用のためには、ポートBによる透過率特性における透過帯域の中央にある平坦部を利用できる。さらに波長群G2に隣接する波長群G3については、再びポートAによる透過率特性において、波長群G1に使用した透過帯域からFSR離れた次の透過帯域の中央にある平坦部を利用できる。同様に、波長群G3に隣接する波長群G4については、再びポートBによる透過率特性において、波長群G2に使用した透過帯域からFSR離れた次の透過帯域の中央にある平坦部を利用できる。 In the transmittance characteristic by the port A, a flat portion at the center of the transmission band can be allocated for use of the optical signal of the wavelength group G1. In order to use the optical signal of the wavelength group G2 adjacent to the wavelength group G1, a flat portion at the center of the transmission band in the transmittance characteristic by the port B can be used. Further, for the wavelength group G3 adjacent to the wavelength group G2, in the transmittance characteristics by the port A, a flat portion at the center of the next transmission band that is FSR away from the transmission band used for the wavelength group G1 can be used. Similarly, for the wavelength group G4 adjacent to the wavelength group G3, the flat portion at the center of the next transmission band that is FSR away from the transmission band used for the wavelength group G2 can be used again in the transmittance characteristics by the port B.
上述のように、図3に示したTODCブロックにおいて使用するポートを、波長群毎に交互に選択することによって、多数のWDM通信チャンネルを含む連続した通信帯域に対して光透過特性が平坦な可変分散補償を実現できる。このとき、TODCブロック内のAWG1に設定されるFSRは、1つの波長群内にあるチャンネルの全帯域幅の2倍となっている。実施例1においては、図2に示したように、AWGのFSRと1つの波長群内にあるチャンネルの全帯域幅と同一に設定されていた。すなわち、実施例1では、TODCブロックのAWGのFSR値を、群分波フィルタ101、102の波長分離間隔に一致するように設定していた。これに対し、実施例2では、TODCブロックのAWGのFSR値を、群分波フィルタの分離間隔の2倍に設定している点に注目されたい。次に、図3に示したTODCブロックを使用した可変波長分散補償器の全体構成についてさらに説明する。
As described above, the ports used in the TODC block shown in FIG. 3 are alternately selected for each wavelength group, so that the light transmission characteristics are flat for a continuous communication band including a number of WDM communication channels. Dispersion compensation can be realized. At this time, the FSR set in the
図5は、本発明の実施例2に係る可変分散補償器の全体構成を示すブロック図である。実施例1と同様に、λ1からλ40までの40の波長を持つ光信号が多重化された光信号を、4つの波長群(G1、G2、G3、G4)に群分波をして、4つのTODCブロックを使用して分散補償を行なう。実施例2においては、TODCブロックにおいて2つの群分波フィルタと接続されるポートが、AポートおよびBポートの間で、波長群ごとに順次交互に選択される点で、実施例1と相違する。 FIG. 5 is a block diagram showing the overall configuration of the tunable dispersion compensator according to the second embodiment of the present invention. Similar to the first embodiment, an optical signal obtained by multiplexing optical signals having 40 wavelengths from λ 1 to λ 40 is divided into four wavelength groups (G1, G2, G3, G4). Dispersion compensation is performed using four TODC blocks. The second embodiment is different from the first embodiment in that the ports connected to the two group demultiplexing filters in the TODC block are alternately selected for each wavelength group between the A port and the B port. .
λ1からλ40までの40の波長を持つ光信号群が多重化された光信号は、第1の群分波フィルタ201の入力ポートinに入力される。多重化された光信号は、第1の群分波フィルタ201によって、λ1からλ10、λ11からλ20、λ21からλ30ならびにλ31からλ40の4つの波長群(G1、G2、G3、G4)に群分波される。波長群分波フィルタ201のポート1、ポート2、ポート3、ポート4から出力される各波長群の光信号群は、それぞれ、光ファイバなどによってTODCブロック203a、203b、203c、203dに入力される。各波長群の光信号は、それぞれTODCブロック203a、203b、203c、203dによって分散補償されて、第2の波長群分波フィルタ202の各ポートに接続される。分散補償された4つの波長群(G1、G2、G3、G4)の光信号群は、第2の波長群分波フィルタ202によって合波され、再びλ1からλ40までの中心波長を持つ40の通信チャンネルの光信号群を含む光信号に多重化される。
An optical signal in which an optical signal group having 40 wavelengths from λ 1 to λ 40 is multiplexed is input to the input port in of the first
波長群G1の光信号群を分散補償するTODC203aにおいては、ポートAが使用されている。波長群G1に隣接する波長群G2の光信号群を分散補償するTODC203bにおいては、ポートBが使用されている。さらに、波長群G2に隣接する波長群G3の光信号群を分散補償するTODC203cにおいては、再びポートAが使用されている。波長群G3に隣接する波長群G4の光信号群を分散補償するTODC203dにおいては、再びポートBが使用されている。上述のように、G1からG4の各波長群に対して、AポートおよびBポートが順次交互に使用される。この結果、図4に示したように隣接する波長群に対して、順次交互に、ポートAおよびポートBに対応した透過帯域が使用されることが分かる。ここで、波長分散補償器としては、光周波数軸上でFSRに対応する1つの透過帯域の内で、平坦な光透過率を持つ中央領域だけが使用される。このため、FSRの両端に対応し、透過帯域の両端部であって光透過率が低下する領域を使用することなしに、平坦な中央領域のみが使用される。
The port A is used in the
本実施例2の構成によれば、多重化されたWDM光信号を複数の波長群に分離し、複数の1種類のTODCブロックを備えることで、分光軸方向にサイズが短いLCOS素子を使用することができる。大型のLCOS素子を必要とせずに、量産性およびコストに優れた、多チャンネル可変分散補償器を実現することができる。TODCブロックのAWGのFSR値を、群分波フィルタの分離間隔の2倍に設定することによって、光透過帯域が平坦な可変分散補償器を実現できる。可変分散補償器の低コスト化ならびに保守の簡易化および低コスト化を実現できる。 According to the configuration of the second embodiment, the multiplexed WDM optical signal is separated into a plurality of wavelength groups, and the LCOS element having a short size in the direction of the spectral axis is used by including a plurality of one type of TODC blocks. be able to. A multi-channel variable dispersion compensator excellent in mass productivity and cost can be realized without requiring a large LCOS element. By setting the AWG FSR value of the TODC block to be twice the separation interval of the group demultiplexing filter, a variable dispersion compensator with a flat light transmission band can be realized. It is possible to reduce the cost of the tunable dispersion compensator, simplify the maintenance, and reduce the cost.
尚、上述の実施例2では、2つの入出力導波路のスラブ導波路との接続点は、AWG1に設定されるFSRの1/2に相当する距離だけずれた位置にあった。しかしながら、同じ技術思想を適応すれば、FSRの1/3に相当する距離だけずれた位置でスラブ導波路と接続された3つの入出力導波路を備えた構成とすることもできる。この場合、TODCブロックとしては、ポートA、ポートBおよびポートCの3つのポート備えることになる。連続する複数の波長群を、順次交互に繰り返す3つのグループに分けることで、1つの波長群において、光透過率の平坦部分を使用できることは容易に理解できるだろう。このとき、TODCブロックのAWGのFSR値を、群分波フィルタの分離間隔の3倍に設定することになる。さらに、同様の考え方により、入出力導波路の数およびポート数を3以上に拡張することも可能である。
In Example 2 described above, the connection point between the two input / output waveguides and the slab waveguide was shifted by a distance corresponding to 1/2 of the FSR set in the
実施例3:上述の実施例1および実施例2では、LCOS素子としてAWGの分光軸方向にのみピクセルが配列された1次元構成のLCOS素子を使用していた。しかし、LCOS素子上に2次元にピクセルを配列するとともに、TODCブロックに第2の分光素子を導入することによって、さらに可変分散補償器の構成を簡単化し、LCOS素子も小型化することができる。まず、2次元にピクセルが構成されたLCOS素子を含むTODCブロックについて説明する。 Example 3 In the above-described Example 1 and Example 2, an LCOS element having a one-dimensional configuration in which pixels are arranged only in the direction of the spectral axis of the AWG is used as the LCOS element. However, by arranging the pixels two-dimensionally on the LCOS element and introducing the second spectroscopic element into the TODC block, the configuration of the tunable dispersion compensator can be further simplified and the LCOS element can be reduced in size. First, a TODC block including an LCOS element in which pixels are two-dimensionally configured will be described.
図6は、本発明の実施例3に係るTODCブロックの構成を示す図である。実施例1、実施例2と同様に反射型の構成であるが、バルク型回折格子15をさらに含み、光信号をバルク型回折格子によっても分波する構成である点で、相違している。さらに、本実施例においては、光路を通して見た場合にAWGとバルク型回折格子の分波面が直交している点に大きな特徴を持っている。以下、実施例1および実施例2のTODCブロックとの差異に着目して、詳しく説明する。
FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the TODC block according to the third embodiment of the present invention. Similar to the first and second embodiments, the configuration is a reflection type, but is different in that it further includes a
実施例1および実施例2のTODCブロックと同様に、入力ファイバ10より入力された光信号は、サーキュレータ11および接続ファイバ13を介して、AWG1の入力導波路2に入射する。入力導波路2に入射した光信号は、スラブ導波路3を介してアレイ導波路4へ伝搬する。アレイ導波路4において、異なる波長を持つ光信号群が分波される。すなわち、出射端5から出射される光信号は、x−z面(分波面)内で、その波長に応じた異なる出射角度でz軸方向のバルク型回折格子15へ向かって伝搬する。
Similar to the TODC block of the first and second embodiments, the optical signal input from the
出射端5から出射された光信号は、AWG基板の厚さ方向すなわちy方向に対しては、シリンドリカルレンズ6によって平行ビームに変換される。シリンドリカルレンズ6から出射する光信号はy−z面内で平行光とみなすことができる。一方、AWG基板の面内のx方向に対しては、スラブ導波路3のレンズ作用によって十分幅広い平行ビームに変換される。すなわち、出射端5から出射した時点で、AWG1から出射する光信号はx−z面内で平行光とみなすことができる。シリンドリカルレンズ6を通過することで、光信号をx方向、y方向いずれについても平行光とみなすことができる。
The optical signal emitted from the emission end 5 is converted into a parallel beam by the
実施例3のTODCブロックの構成は、AWG1により分波された光信号をさらに分波するバルク型回折格子を備えている点に特徴がある。シリンドリカルレンズ6から出射した光信号は、その法線がz軸に対してθiだけ傾き、格子ベクトルがyz面内に設定されたバルク型回折格子15により、さらに分波される。バルク型回折格子15により分波された光信号は、集光レンズ7によって空間位相制御素子8上に集光される。ここで、AWG1の分散方向およびバルク型回折格子15の分散方向は、光路に沿ってそれぞれの分波面を見ると、2つの分波面が直交する関係にある。
The configuration of the TODC block according to the third embodiment is characterized in that it includes a bulk diffraction grating that further demultiplexes the optical signal demultiplexed by the
図6の(A)によれば、AWG1および空間位相制御素子8は、互いに平行な位置関係に配置されているように記載されているが、厳密には平行でなくて良い。図6は、後述する特定のバルク型回折格子を使用する場合であって、入射角θiが46.76°の場合を例示的に示している。この時、光路はバルク型回折格子おいてほぼ90°で屈折する。このため、図面上は、AWGおよび空間位相制御素子が、互いに平行な位置関係に配置されているかのように表現されている。したがって、本実施例において、バルク型回折格子の屈折角θiには何ら限定はない。本実施例のTODCブロックは、光路に沿って見た場合に、AWG1の分波面とバルク型回折格子15の分波面とが相対的に直交する関係であることにより、空間位相制御素子のピクセルを、異方性を持った2次元に構成できる点に特徴がある。
According to FIG. 6A, the
波長(光周波数)と光信号の集光ビームの位置との関係を説明するため、仮想的に波長を連続的に変えた場合に、集光ビームが空間位相制御素子上に描く軌跡を検討してみる。本実施例においては、AWG1の角度分散をバルク型回折格子15の角度分散よりも十分大きく設定することによって、空間位相制御素子8上の集光ビームは光信号の波長に応じてラスタ状スキャンされる。
To explain the relationship between the wavelength (optical frequency) and the position of the focused beam of the optical signal, consider the locus that the focused beam draws on the spatial phase control element when the wavelength is virtually continuously changed. Try. In this embodiment, the angular dispersion of the
例えば、バルク型回折格子15の回折次数を1に、AWG1のFSRを、分散補償の対象となる通信システムにおける1つの波長群のWDM通信チャンネルの全帯域幅に等しくなるように設定すれば良い。このようなビームのラスタ状スキャンは、第1の分光素子として、設計パラメータの自由度が大きく、簡単に所望のFSRを実現できるAWGを用いることで可能となる。第1の分光素子としてバルク型の回折格子を用いても、簡単に所望の角度分散を設定できない。第1の分光素子の分波特性および第2の分光素子の分波特性に適切な角度分散を配分し組み合わせることによって、本実施例に特有の分散補償の動作が実現される点に注目されたい。空間位相制御素子8おいて反射された光信号は、実施例1、2のTODCブロックと同様に、その光路を反転させて往路とは逆方向へ伝搬し、サーキュレータ11を介して、出力ファイバ12から出射される。
For example, the diffraction order of the
図7の(A)は、実施例3のTODCブロックに好適な空間位相制御(LCOS)素子の構成を示す図である。空間位相制御素子8上の座標系を、u軸−v軸と定義する。上述のようにAWG1のFSRは、分散補償の対象となる通信システムにおける1つの波長群内にあるWDM通信チャンネルの全帯域幅に等しく設定されている。このとき、1つの波長群の全帯域内にある光信号は、AWG1のある回折次数の干渉光に対応する。仮想的に無変調の光信号の波長を連続的に変化させたとすれば、AWG1の分波作用によって、回折次数mの光信号については、集光ビームの位置は線分Lm上の軌跡を描く。
FIG. 7A is a diagram illustrating a configuration of a spatial phase control (LCOS) element suitable for the TODC block according to the third embodiment. The coordinate system on the spatial
この回折次数mの光信号は、例えばm番目の特定の波長群内にある光信号群に対応する。同様に、回折次数m+1の光信号については、隣接するLm+1上の軌跡を描く。この回折次数m+1の光信号は、m番目の波長群に隣接するm+1番目の波長群にある光信号群に対応する。したがって、1つの波長群の全帯域内にある光信号成分は、空間位相制御素子8上をスキャンされて描かれる1つの軌跡線Lm上に局在するピクセル列に対応する。換言すれば、1つの波長群の全帯域内にある各光信号は、1つの軌跡Lm上に局在するu軸方向に配列された複数のピクセル列によってそれぞれ独立に位相が付与され、分散補償が実現される。
This optical signal of diffraction order m corresponds to, for example, an optical signal group in the mth specific wavelength group. Similarly, for an optical signal of diffraction order m + 1, a locus on adjacent Lm + 1 is drawn. This optical signal of diffraction order m + 1 corresponds to an optical signal group in the (m + 1) th wavelength group adjacent to the mth wavelength group. Therefore, the optical signal component within the entire band of one wavelength group corresponds to a pixel column localized on one locus line Lm that is scanned and drawn on the spatial
上述のu軸方向に配列されたピクセル列毎に、異なる波長群に対して分散特性(群遅延特性)を設定できる。すなわち、実施例3のTODCブロックは、ピクセル列毎に独立して異なる位相分布を設定することによって、波長群毎に異なる分散特性(群遅延特性)を設定できる特徴を持つ。図6において、バルク型回折格子15の分光面(すなわちyz面)と空間位相制御素子8のピクセル形成面との交線の方向が、空間位相制御素子8上におけるバルク型回折格子15による分散方向となる。この交線で規定される分散軸をz’軸とする。図7の(A)および(B)においては、z’軸は、Lm、Lm+1等の各軌跡線の終了点を結ぶ方向または開始点を結ぶ方向となる。
Dispersion characteristics (group delay characteristics) can be set for different wavelength groups for each pixel array arranged in the u-axis direction. That is, the TODC block according to the third embodiment has a characteristic that different dispersion characteristics (group delay characteristics) can be set for each wavelength group by setting different phase distributions independently for each pixel column. In FIG. 6, the direction of the line of intersection between the spectral plane (ie, yz plane) of the bulk
図7の(A)を用いて、集光ビーム径と、u軸およびv軸面上に形成されるピクセル構造との関係についてさらに検討する。図7の(A)では、簡単のため各ピクセルの形状を正方形のものとして表示している。以下では、u軸およびv軸それぞれにおいて、集光スポットビーム半径とピクセルピッチとの相対関係に着目して、各ピクセルに対する位相の設定方法が説明されることに留意されたい。また、変調を受けていないある光周波数(波長)の光信号に対応する集光ビームの形状は、集光レンズおよびシリンドリカルレンズの特性に応じて、一般に楕円となる。ここで、v軸方向の楕円半径をwvとする。楕円半径は、集光スポットの光強度がピーク値の1/e2となる半径、すなわちピーク光強度の13.5%となる半径を言うものとする。 With reference to FIG. 7A, the relationship between the focused beam diameter and the pixel structure formed on the u-axis and v-axis planes will be further examined. In FIG. 7A, the shape of each pixel is displayed as a square for simplicity. In the following, it should be noted that the method of setting the phase for each pixel will be described by focusing on the relative relationship between the focused spot beam radius and the pixel pitch in each of the u axis and the v axis. In addition, the shape of the condensed beam corresponding to an optical signal having a certain optical frequency (wavelength) that is not modulated is generally an ellipse according to the characteristics of the condensing lens and the cylindrical lens. Here, the ellipse radius in the v-axis direction is wv. The ellipse radius refers to a radius at which the light intensity of the focused spot is 1 / e 2 of the peak value, that is, a radius at which the light intensity of the focused spot is 13.5% of the peak light intensity.
v軸方向については、軌跡Lmを描く集光スポットラスタは、バルク型回折格子15の角度分散に基づいて、アレイ導波路格子のFSRに対応する光周波数毎にdv移動する。したがって、集光スポットのv軸方向の楕円半径について、次式を満たすようにすることによって、隣接する波長群のビームの重なりを除去することができる。
wv≦dv/2 式(1)
v軸方向の楕円半径wvは集光スポットの光強度がピーク値の1/e2となる半径であるので、式(1)の条件を満たすことによって、光通信で一般に求められる−30dB以下のクロストーク性能を実現することができる。
In the v-axis direction, the condensing spot raster that describes the locus Lm moves dv for each optical frequency corresponding to the FSR of the arrayed waveguide grating based on the angular dispersion of the
wv ≦ dv / 2 Formula (1)
The ellipse radius wv in the v-axis direction is a radius at which the light intensity of the focused spot is 1 / e 2 of the peak value. Crosstalk performance can be realized.
図7の(A)の構成では、AWG1およびバルク回折格子15の線分散値によって決まる軌跡Lmの方向を、空間位相変調素子8のu軸方向と一致させている。さらに、v軸方向のピクセルピッチをpSLMvとして、pSLMvとdvとを一致させている。上述のピクセル構成によって、1つの波長群の全帯域内にある各光信号を、u軸方向に並んだピクセル列1列に対応させることができる。その結果、最少のピクセル数を持つLCOSを用いて、全波長群内の光信号へ分散付与することが可能となる。ピクセル数を減らすことによって、LCOSに掛かるコストを低く抑えることができる。
In the configuration of FIG. 7A, the direction of the locus Lm determined by the linear dispersion values of the
以下に、具体的な数値例とともに本実施例のTODCブロックの例を示す。アレイ導波路格子は比屈折率差が1.5%の石英系光導波路を用いて作製した。アレイ導波路の行路長差ΔLを202μm、アレイ導波路の出射端5におけるアレイ導波路ピッチを12μmとした。この構成によれば、アレイ導波路格子の自由スペクトルレンジはおよそ1000GHzになる。 Below, the example of the TODC block of a present Example is shown with a specific numerical example. The arrayed waveguide grating was fabricated using a silica-based optical waveguide having a relative refractive index difference of 1.5%. The path length difference ΔL of the arrayed waveguide was 202 μm, and the arrayed waveguide pitch at the exit end 5 of the arrayed waveguide was 12 μm. According to this configuration, the free spectral range of the arrayed waveguide grating is approximately 1000 GHz.
バルク型回折格子15は、例えば、格子周期が940本/mmの体積位相ホログラフィック回折格子(VPHG: Volume phase holographic grating)を用いる。バルク型回折格子15はVPHGタイプに限られず、透過型ブレーズ回折格子、反射型のホログラフィック回折格子または反射型のブレーズ回折格子を用いても、VPHGと同様の機能を実現できる。入射角θiが46.76°のとき格子周期940本/mmのVPHGの角度分散値は、1.37mrad/nmである。シリンドリカルレンズ6の焦点距離は1mm、集光レンズ7の焦点距離は80mmとした。
The bulk
LCOS型空間位相制御素子8は、u軸方向のピクセル数およびピッチが、それぞれ1280個および8μmであり、v軸方向のピクセル数およびピッチが、それぞれ4個および920μmである。したがって、LCOSのピクセルが形成された領域のサイズは、約10.2mm×3.7mmである。この構成は、あくまで一例であって、u軸方向のピクセルピッチは5μm〜10μmの範囲あってもよい。
In the LCOS type spatial
上述の光学系の構成によれば、v軸方向のビーム半径wvは、約300μmとなり、式(1)の関係を満たしていることを確認した。LCOS上におけるv軸方向の線分散値は、前述のVPHGの角度分散値と集光レンズの7の焦点距離の積として、0.11mm/nmと求まる。よって、集光スポットの位置は、AWGのFSRである1000GHz(約8.4nm)当り、dv=920μm移動する。アレイ導波路格子のFSRに対応するスポット移動量dvと、v軸方向のピクセルピッチpSLMvとがいずれも920μmに一致していることを確認した。 According to the configuration of the optical system described above, the beam radius wv in the v-axis direction is about 300 μm, and it has been confirmed that the relationship of Expression (1) is satisfied. The linear dispersion value in the v-axis direction on LCOS is found to be 0.11 mm / nm as the product of the above-mentioned angular dispersion value of VPHG and the focal length of the condenser lens 7. Therefore, the position of the focused spot moves dv = 920 μm per 1000 GHz (about 8.4 nm) which is the FSR of the AWG. It was confirmed that both the spot movement amount dv corresponding to the FSR of the arrayed waveguide grating and the pixel pitch pSLMv in the v-axis direction were 920 μm.
LCOS素子のu軸方向の線分散値は、1.22mm/nmとなり、128個のピクセルが、100GHzの周波数レンジを持つ光信号の位相変調に寄与することになる。したがって、本実施例の構成のTODCブロックによって、1つの波長群において、100GHz間隔で配置された10のWDM通信チャンネルの各光信号に対して、独立して分散補償することが可能になる。さらに、v軸方向に配列したピクセル列毎に、複数の異なる波長群の光信号群に対しても独立して分散補償することができる。 The linear dispersion value in the u-axis direction of the LCOS element is 1.22 mm / nm, and 128 pixels contribute to the phase modulation of an optical signal having a frequency range of 100 GHz. Therefore, the TODC block having the configuration of the present embodiment makes it possible to perform dispersion compensation independently for each optical signal of 10 WDM communication channels arranged at 100 GHz intervals in one wavelength group. Furthermore, dispersion compensation can be performed independently for a plurality of optical signal groups of different wavelength groups for each pixel array arranged in the v-axis direction.
図7の(A)に示したLCOSの構成例では、pSLMvとdvとをほぼ一致させて、u軸方向に並んだピクセル列1列を1つの波長群に対応させた場合を、例示的に説明した。別の構成例として、図7の(B)に示すように、dvをpSLMvより大きく設定して、v軸方向について複数のピクセルを1つの波長群に割り当てる構成例を説明する。この場合も、式(1)の関係を満たすことによって、隣接する波長群の間のクロストークを低く抑えることができる。図7の(A)のピクセル構成では、軌跡Lmの方向とu軸の方向とを一致させる必要があった。これに対し、図7の(B)のピクセル構成では、v軸方向について、軌跡Lmを中心としてdvの幅に含まれる複数のピクセルを、1つの波長群mの制御のために用いることによって、軌跡Lmとu軸とが平行である必要がなくなる。 In the configuration example of the LCOS shown in FIG. 7A, the case where the pSLMv and dv are substantially matched and one pixel row arranged in the u-axis direction corresponds to one wavelength group is exemplified. explained. As another configuration example, a configuration example will be described in which dv is set larger than pSLMv and a plurality of pixels are assigned to one wavelength group in the v-axis direction, as shown in FIG. Also in this case, the crosstalk between adjacent wavelength groups can be kept low by satisfying the relationship of the expression (1). In the pixel configuration of FIG. 7A, it is necessary to make the direction of the locus Lm coincide with the direction of the u axis. On the other hand, in the pixel configuration of FIG. 7B, by using a plurality of pixels included in the width of dv centering on the locus Lm in the v-axis direction for controlling one wavelength group m, The locus Lm and the u axis need not be parallel.
図7の(B)のピクセル構成の利点は、光信号に任意の光結合損失を付加できるところにある。v軸方向における複数のピクセルによって、u軸方向に対する位相設定とは独立して、v軸方向に対して傾いた位相を設定することができる。再び図6を参照すれば、LCOSにおいて反射してバルク型回折格子15を通過した光信号は、アレイ導波路格子の出射端5において、y軸方向のAWG導波路固有モードに対して傾いた電界分布を持った状態で、AWG1へ入射する。したがって、TODCブロックの透過特性に波長依存性を持った損失を付加し、光信号強度の波長依存を補償することが可能となる。
The advantage of the pixel configuration of FIG. 7B is that an arbitrary optical coupling loss can be added to the optical signal. A plurality of pixels in the v-axis direction can set a phase tilted with respect to the v-axis direction independently of the phase setting with respect to the u-axis direction. Referring to FIG. 6 again, the optical signal reflected by the LCOS and passed through the
図7の(B)の構成を実現するLCOSとして、一般的な正方格子上にピクセルが並んだLCOSを使用した。ピクセルピッチは、u軸方向およびv軸方向共に8μmである。LCOS以外の光学系の構成は、図7の(A)で説明したのと同様のものを用いた。dv=920μmであるので、軌跡Lmを中心にしてv軸方向に115個のピクセルを1つの波長群に割り当てた。任意の波長、すなわち、任意の波長群番号mおよび任意のu軸上の位置において、v軸方向に割り当てられた115のピクセルに与える位相値を、最大で、傾き角0.3度の位相変化に相当するだけv軸方向に線形的に変化させた。この線形的に傾斜させた位相により、その波長の光信号強度を0dB〜−40dBの範囲で制御する事が出来た。 As an LCOS for realizing the configuration of FIG. 7B, an LCOS in which pixels are arranged on a general square lattice was used. The pixel pitch is 8 μm in both the u-axis direction and the v-axis direction. The configuration of the optical system other than LCOS was the same as that described with reference to FIG. Since dv = 920 μm, 115 pixels are assigned to one wavelength group in the v-axis direction around the locus Lm. At any wavelength, that is, at any wavelength group number m and any position on the u-axis, the phase value given to 115 pixels assigned in the v-axis direction is a phase change with a maximum inclination angle of 0.3 degrees. Was linearly changed in the v-axis direction corresponding to. With this linearly tilted phase, the optical signal intensity at that wavelength could be controlled in the range of 0 dB to -40 dB.
図7の(A)または(B)に示したピクセルが2次元に配列されたLCOS素子で構成されたTODCブロックを利用することによって、図1に示した実施例1に係る可変分散補償器を、より簡単な構成に変形することができる。 The variable dispersion compensator according to the first embodiment shown in FIG. 1 is obtained by using a TODC block including LCOS elements in which pixels shown in FIG. 7A or 7B are two-dimensionally arranged. It can be modified to a simpler configuration.
以上のLCOSに関わる説明では、ピクセルピッチのみに着目して、ピクセルの幅およびピクセル間のスペースには触れなかったが、用法を問わず、ピクセル間スペースは、光の制御効率を高めるために狭くすることが好ましい。一般には、1μm以下が好ましい。 In the above description related to LCOS, the pixel width and the space between the pixels are not touched by paying attention only to the pixel pitch, but the space between the pixels is narrow to increase the light control efficiency regardless of the usage. It is preferable to do. In general, 1 μm or less is preferable.
図8は、実施例3に係る分散補償器の全体構成を示したブロック図である。図8は、分散補償器としての機能に着目したブロックに分けて分散補償器を表現している。以下、図6に示したTODCブロックと、具体的な構成との対比関係を説明する。図6のTODCブロックにおけるLCOS素子8は、図7の(A)および(B)に示したように、2次元(2-Dimension)にピクセルが配列された構成を持つものとし、以下2D−LCOS素子と呼ぶ。
FIG. 8 is a block diagram illustrating the overall configuration of the dispersion compensator according to the third embodiment. FIG. 8 represents the dispersion compensator divided into blocks focusing on the function as the dispersion compensator. Hereinafter, the comparison relationship between the TODC block shown in FIG. 6 and a specific configuration will be described. The
図8の可変分散補償器300においては、例えば、λ1からλ40までの40の波長を持つ光信号群が多重化された光信号が、分光器301の入力ポートInに入力されて分波され、さらに第1の群分波フィルタ302に入力される。多重化された光信号は、第1の群分波フィルタ302によってλ1からλ10、λ11からλ20、λ21からλ30ならびにλ31からλ40の4つの波長群(G1、G2、G3、G4)に群分波される。第1の波長群分波フィルタ302からの各波長群の光信号群は、2D−LCOS素子305上の、各列(第1列、第2列、第3列第4列)のピクセル群306a、306b、306c、306dによって分散補償される。分散補償後の4つの波長群(G1、G2、G3、G4)の光信号群は、第2の波長群分波フィルタ303および分光器304によって合波され、再びλ1からλ40までの中心波長を持つ40の通信チャンネルの光信号に多重化されて、出力ポートoutから出力される。
In the
図8における2つの分光器301、304は、図6のTODCブロックにおけるAWG1に対応する。ここで、図6に示したTODCブロックは反射型の構成を持つために、1つのAWGによって分光器301および分光器304の機能を実現できることに留意されたい。図8における2つの群分波フィルタ302、303は、図6に示したTODCブロックにおけるバルク型回折格子15(第2の分光手段)に対応する。AWG1と同様に、1つのバルク型回折格子15によって、2つの群分波フィルタ302、303の機能を実現できる。
The two
2D−LCOS素子305は、波長群G1に対応する第1列のピクセル群306a、波長群G2に対応する第2列のピクセル群306b、波長群G3に対応する第3列のピクセル群306c、波長群G4に対応する第4列のピクセル群306dによって、それぞれ分散補償される。ここで、2D−LCOS素子は、1つの素子面内にu軸方向に並んだ各列(第1列、第2列、第3列、第4列)のピクセル群が一体となって2次元にピクセルが配置されて構成されることに注目されたい。したがって、光信号が分光器301(AWG1)から空間に出射し、バルク型回折格子および2D−LCOS素子によって光信号処理をされて、再び分光器304(AWG1)に入射するまでの光信号処理は、1式のTODCブロックによって実現される。すなわち、図6に示された1つのTODCブロックによって、図1に示した4つのTODCブロックを必要とする可変分散補償器と同じ機能を実現できる。
The 2D-
尚、2D−LCOS素子305の各ピクセル列は、第1列から第4列まであるものとして説明したが、1つの波長群に対してv軸方向に複数のピクセルを使用して位相設定を行なうこともできることに留意されたい。この場合、1つの波長群に対して、u軸方向に配列されたピクセル列が複数列配置されることになる。
Note that although it has been described that each pixel column of the 2D-
図1に示した実施例1に係る可変分散補償器によれば、4つのTODCブロックのほかに個別の波長群分波フィルタ101、102を必要とした。これに対して、実施例3の可変分散補償器300は、図6に示したTODCブロックを1つだけで構成できるので、可変分散補償器の構成を大幅に簡略化することができる。
According to the tunable dispersion compensator according to the first embodiment shown in FIG. 1, separate wavelength group demultiplexing filters 101 and 102 are required in addition to the four TODC blocks. On the other hand, since the
実施例4: 実施例1の可変分散補償器と同様に、図5に示した実施例2の可変分散補償器も、図6に示した2D−LCOS素子を利用することによって、より簡単な構成に変形することができる。すなわち、図6に示した2次元にピクセルが構成されたLCOS素子を利用したTODCブロックにおいて、図3と同様にAWGに接続された2つの入出力導波路16、17を備えることによって、多数のWDM通信チャンネルを含む連続した通信帯域(波長群)に対して光透過特性が平坦な可変分散補償を実現できる。
Example 4 Similar to the tunable dispersion compensator of Example 1, the tunable dispersion compensator of Example 2 shown in FIG. 5 has a simpler configuration by using the 2D-LCOS element shown in FIG. Can be transformed into That is, in the TODC block using the LCOS element in which the pixels are two-dimensionally shown in FIG. 6, the two input /
図9は、実施例4の可変分散補償器で使用されるTODCブロックの構成図である。図9に示した構成は、実施例2の可変分散補償器に使用されるTODCブロック(図3)に第2の分波手段(バルク型回折格子)15を追加している点で、図3に示したTODCブロックの構成と相違している。さらに、スラブ導波路3の境界面上で0.5FSR相当離れた位置に接続された2つの入出力導波路16、17を持つ点では、図3のTODCブロックの構成と共通するが、接続されるインターリーブ型群分波フィルタ19を持つ点で相違している。以下、これらの相違点に着目して説明する。尚、図9は、簡単のため第2の分波手段15による光路の折り曲がりは省略し、簡略化して記載している。
FIG. 9 is a configuration diagram of a TODC block used in the variable dispersion compensator of the fourth embodiment. The configuration shown in FIG. 9 is that the second demultiplexing means (bulk type diffraction grating) 15 is added to the TODC block (FIG. 3) used in the variable dispersion compensator of the second embodiment. This is different from the configuration of the TODC block shown in FIG. Further, in terms of having two input /
図9に示したTODCブロックは反射型構成をしている。λ1からλ40までの40の波長を持つ光信号群が多重化された光信号が、光サーキュレータ11を経由して、TODCブロックに入力される。TODCブロックにおいて分散補償された後で、再び光サーキュレータ11から出力される。光サーキュレータ11への多重化された入力光信号は、インターリーブ型群分波フィルタ19に入力される。インターリーブ型群分波フィルタ19は、複数の波長群を含む多重化された光信号群を、奇数番目の波長群と偶数番目の波長群とに群分波をする。すなわち、インターリーブ型群分波フィルタ19のポートA側の出力には、λ1からλ10、λ21からλ30の2つの波長群(G1、G3)が群分波される。インターリーブ型群分波フィルタ19のポートB側の出力には、λ11からλ20、λ31からλ40の2つの波長群(G2、G4)が群分波される。AポートおよびBポートからの光信号群は、それぞれスラブ導波路3の境界面上で0.5FSR相当離れた位置に接続された2つの入出力導波路16、17に入力される。実施例2のTODCと同様に、AWG1のFSR値を、インターリーブ型群分波フィルタ19の波長群分離間隔の2倍に設定している。
The TODC block shown in FIG. 9 has a reflective configuration. An optical signal in which an optical signal group having 40 wavelengths from λ 1 to λ 40 is multiplexed is input to the TODC block via the
図9のTODCブロックにおけるLCOS素子8は、第3の実施例と同様に、図7に示した2次元(2-Dimension)にピクセルが配列された2D−LCOS素子である。
The
図10は、実施例4に係る分散補償器の全体構成を示すブロック図である。図10は、分散補償器としての機能に着目したブロックに分けて分散補償器を表現している。以下、図9に示したTODCブロックの具体的な構成と対比して説明する。 FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a dispersion compensator according to the fourth embodiment. FIG. 10 represents the dispersion compensator divided into blocks focusing on the function as the dispersion compensator. Hereinafter, description will be made in comparison with a specific configuration of the TODC block shown in FIG.
図10の可変分散補償器400においては、例えば、λ1からλ40までの40の波長を持つ光信号群が多重化された光信号が、インターリーブ型群分波フィルタ401によって、奇数番目の波長群と偶数番目の波長群とにインターリーブ群分波される。インターリーブ群分波された、Aの波長群(G1、G3)およびBの波長群(G2、G4)は、それぞれ分光器402のAポートおよびBポートに入力される。ここで分光器402は、図9におけるAWG1に対応する。さらに、実施例3と同様に、第1の波長群分波フィルタ403が図9の第2の分波手段15に対応する。第1の波長群分波フィルタ403からの各波長群の光信号群は、2D−LCOS素子407上の、各列(第1列、第2列、第3列、第4列)のピクセル群408a、408b、408c、408dによって分散補償される。分散補償後の4つの波長群(G1、G2、G3、G4)の光信号群は、第2の波長群分波フィルタ404および分光器405によって合波される。さらに、インターリーブ型群分波フィルタ406によって、奇数番目の波長群および偶数番目の波長群はインターリーブ群合波され、再びλ1からλ40までの中心波長を持つ40の通信チャンネルの光信号に多重化されて、出力ポートOutから出力される。
In the
実施例3と同様に、図9の反射型の構成のTODCブロックによって、分光器402、405および群分波フィルタ403、404は、それぞれ1つのAWG1および1つの第2の分波手段15によって実現できるのは言うまでもない。
Similarly to the third embodiment, the
2D−LCOS素子407は、波長群G1に対応する第1列のピクセル群408a、波長群G2に対応する第2列のピクセル群408b、波長群G3に対応する第3列のピクセル群408c、波長群G4に対応する第4列のピクセル群408dによって、それぞれ分散補償される。ここで、2D−LCOS素子407は、1つの素子面内に各列のピクセル群が一体となって2次元にピクセルが配置構成されることに注目されたい。したがって、光信号が分光器402(AWG1)から空間に出射し、バルク型回折格子15および2D−LCOS素子によって光信号処理をされて、再び分光器405(AWG1)に入射するまでの光信号処理は、1式のTODCブロックによって実現される。すなわち、図9によって示された1つのTODCブロックは、図5に示した可変分散補償器と同じ機能を実現できることに注意されたい。
The 2D-
図5に示した実施例2に係る可変分散補償器では、4つのTODCブロックのほかに個別の波長群分波フィルタ201、202を必要とした。これに対して、実施例4の可変分散補償器400は、図9に示したTODCブロックを1つだけで構成できるので、可変分散補償器の構成を大幅に簡単にすることができる。
In the tunable dispersion compensator according to the second embodiment illustrated in FIG. 5, separate wavelength group demultiplexing filters 201 and 202 are required in addition to the four TODC blocks. On the other hand, since the
実施例2と同様に、多重化されたWDM光信号を複数の波長群に分離し、ただ1つのTODCブロックを備えることで、分光軸方向にサイズが短いLCOS素子を使用することができる。大型のLCOS素子を必要とせずに、量産性およびコストに優れた、多チャンネル可変分散補償器を実現することができる。TODCブロックのAWGのFSR値を、インターリーブ型群分波フィルタの波長群分離間隔の2倍に設定することによって、光透過帯域が平坦な可変分散補償器を実現できる。可変分散補償器の低コスト化ならびに保守の簡易化および低コスト化を実現できる。 Similar to the second embodiment, by separating the multiplexed WDM optical signal into a plurality of wavelength groups and including only one TODC block, an LCOS element having a short size in the spectral axis direction can be used. A multi-channel variable dispersion compensator excellent in mass productivity and cost can be realized without requiring a large LCOS element. By setting the AWG FSR value of the TODC block to be twice the wavelength group separation interval of the interleave type group demultiplexing filter, a variable dispersion compensator with a flat light transmission band can be realized. It is possible to reduce the cost of the tunable dispersion compensator, simplify the maintenance, and reduce the cost.
実施例3および実施例4で詳細に説明したように、2D−LCOS素子を使用してピクセルを2次元に構成することで、AWGの分光軸に対応する方向のサイズを短く抑えたLCOS素子を利用するのと同じ効果が得られることに注目されたい。実施例1または実施例2の構成の可変分散補償器よりもさらにTODCブロックの数を減らして、多チャンネルの可変分散補償器を構成することができる。さらに、TODCブロックにおいて使用されるAWGのFSRを、そのTODCブロックによってカバーするWDM通信チャンネル群の全帯域幅と等しく成るように設定する。さらに、FSRを、そのTODCブロックによってカバーするWDM通信チャンネル群の全帯域幅と所定の関係に成るように設定することにより、光透過特性の平坦化を実現することもできる。 As described in detail in Example 3 and Example 4, by using a 2D-LCOS element to form a two-dimensional pixel, an LCOS element in which the size in the direction corresponding to the spectral axis of the AWG is shortened can be obtained. Note that you get the same effect as using it. A multi-channel variable dispersion compensator can be configured by further reducing the number of TODC blocks compared to the variable dispersion compensator having the configuration of the first or second embodiment. Further, the AWG FSR used in the TODC block is set to be equal to the entire bandwidth of the WDM communication channel group covered by the TODC block. Further, by setting the FSR so as to have a predetermined relationship with the total bandwidth of the WDM communication channel group covered by the TODC block, it is possible to realize flattening of the light transmission characteristics.
本発明は、光通信システムにおける波長分散補償器に利用することができる。 The present invention can be used for a chromatic dispersion compensator in an optical communication system.
1、34 AWG
3 スラブ導波路
4 アレイ導波路
7、36 集光レンズ
8、37 空間位相変調素子
11、14、30 光サーキュレータ
15 バルク型回折格子
16、17 入出力導波路
19、401、406 インターリーブ型群分波フィルタ
100、200、300 可変分散補償器
101、102、201、202、302、303 群分波フィルタ
103、103a、103b、103c、103d、203a、203b、203c、203d、400 TODCブロック
301、304 分波器
305、407 2D−LCOS素子
1, 34 AWG
3
Claims (6)
前記光信号群を前記複数の波長帯域毎に分波する光群合分波手段と、
前記光群合分波手段により分波された各通信波長群内の光信号群をさらに分波する、前記通信波長群の数の第1の光合分波手段群であって、前記光群合分波手段により分波された奇数番目の前記波長帯域の光信号群が入力される第1のポートと前記光群合分波手段により分波された偶数番目の前記波長帯域の光信号群が入力される第2のポートとを有し、前記第1のポートおよび前記第2のポートにより分波される光信号群の光周波数は、前記各第1の光合分波手段のFSRの1/2に相当する光周波数差を持ち、前記FSR値は前記波長帯域の帯域幅の2倍に等しい第1の光合分波手段群と、
前記各第1の光合分波手段の分波軸方向に配列された複数の要素素子を含む、前記通信波長群の数の空間位相変調素子群であって、各空間位相変調素子の前記複数の要素素子は1つの前記波長帯域内の前記各光信号がそれぞれ集光する複数の区間に分けられ、前記各光信号に対応する前記各区間に独立に前記分波軸の距離をパラメータとして2次以上の関数で規定される位相が設定される空間位相変調素子群と
を備えたことを特徴とする可変分散補償器。 A dispersion compensator for optical signal groups included in a plurality of continuous wavelength bands, wherein each wavelength band corresponds to one communication wavelength group, and one optical signal corresponds to each communication wavelength of the communication wavelength group The dispersion compensator is
Optical group multiplexing / demultiplexing means for demultiplexing the optical signal group for each of the plurality of wavelength bands;
A first optical multiplexing / demultiplexing unit group of the number of communication wavelength groups, which further demultiplexes optical signal groups in each communication wavelength group demultiplexed by the optical group multiplexing / demultiplexing unit, The first port to which the odd-numbered optical signal group of the wavelength band demultiplexed by the demultiplexing means is input and the even-numbered optical signal group of the wavelength band demultiplexed by the optical group multiplexing / demultiplexing means. The optical frequency of the optical signal group that is demultiplexed by the first port and the second port is 1 / of the FSR of the first optical multiplexing / demultiplexing means. A first optical multiplexing / demultiplexing means group having an optical frequency difference corresponding to 2 and the FSR value being equal to twice the bandwidth of the wavelength band;
A plurality of element elements arranged in the direction of a demultiplexing axis of each of the first optical multiplexing / demultiplexing means, the number of communication phase groups of spatial phase modulation element groups, wherein the plurality of spatial phase modulation elements The element element is divided into a plurality of sections in which each of the optical signals within one wavelength band is collected, and each element corresponding to each of the optical signals is independently set as a secondary using the distance of the demultiplexing axis as a parameter. A variable dispersion compensator comprising: a spatial phase modulation element group in which a phase defined by the above function is set.
前記光信号群を、奇数番目の波長帯域と偶数番目の波長帯域に群分波する光群分波手段と、
前記光群合分波手段により分波された各波長帯域内の光信号群をさらに分波する第1の光合分波手段であって、前記光群合分波手段により分波された奇数番目の前記波長帯域の光信号群が入力される第1のポートと前記光群合分波手段により分波された偶数番目の前記波長帯域の光信号群が入力される第2のポートとを有し、前記第1のポートおよび前記第2のポートにより分波される光信号群の光周波数は、前記第1の光合分波手段のFSRの1/2に相当する光周波数の差を持ち、前記FSR値は前記波長帯域の帯域幅の2倍に等しい第1の光合分波手段と、
前記第1の光合分波手段によって分波された光信号群を、前記第1の光合分波手段の分波軸方向に直交する第2の分波軸方向にさらに分波する第2の光合分波手段と、
前記第1の光合分波手段の分波軸方向に対応する第1の配列方向および前記第2の分波軸方向に対応する第2の配列方向に2次元配列された複数の要素素子を含む空間位相変調素子であって、前記第1の配列方向において前記複数の要素素子は1つの前記波長帯域内の前記各光信号がそれぞれ集光する複数の区間に分けられ、前記各光信号に対応する前記各区間に独立に前記第1の光合分波手段群の分波軸の距離をパラメータとして2次以上の関数で規定される位相が設定され、前記波長帯域の1つが連続する前記第1の配列方向の要素素子列に対応し、前記第2の配列方向において、前記波長帯域毎に前記要素素子列が隣接して繰り返し配列されている空間位相変調素子と
を備えたことを特徴とする可変分散補償器。 A dispersion compensator for optical signal groups included in a plurality of continuous wavelength bands, wherein each wavelength band corresponds to one communication wavelength group, and one optical signal corresponds to each communication wavelength of the communication wavelength group The dispersion compensator is
Optical group demultiplexing means for demultiplexing the optical signal group into an odd-numbered wavelength band and an even-numbered wavelength band;
A first optical multiplexing / demultiplexing unit for further demultiplexing the optical signal group in each wavelength band demultiplexed by the optical group multiplexing / demultiplexing unit, wherein the odd-numbered demultiplexed by the optical group multiplexing / demultiplexing unit A first port to which an optical signal group in the wavelength band is input and a second port to which an even-numbered optical signal group in the wavelength band demultiplexed by the optical group multiplexing / demultiplexing means is input. The optical frequency of the optical signal group demultiplexed by the first port and the second port has a difference in optical frequency corresponding to 1/2 of the FSR of the first optical multiplexing / demultiplexing means, A first optical multiplexing / demultiplexing unit having the FSR value equal to twice the bandwidth of the wavelength band;
A second optical multiplexing unit that further demultiplexes the optical signal group demultiplexed by the first optical multiplexing / demultiplexing unit in a second demultiplexing axis direction orthogonal to the demultiplexing axis direction of the first optical multiplexing / demultiplexing unit. Demultiplexing means;
A plurality of element elements two-dimensionally arranged in a first arrangement direction corresponding to a demultiplexing axis direction of the first optical multiplexing / demultiplexing means and a second arrangement direction corresponding to the second demultiplexing axis direction; Spatial phase modulation element, wherein the plurality of element elements in the first arrangement direction are divided into a plurality of sections in which the respective optical signals within one wavelength band are respectively collected and correspond to the respective optical signals In each of the sections, a phase defined by a function of a second order or higher is set using the distance of the demultiplexing axis of the first optical multiplexing / demultiplexing means group as a parameter, and one of the wavelength bands is continuous. A spatial phase modulation element in which, in the second arrangement direction, the element element rows are repeatedly arranged adjacent to each other in the second arrangement direction. Variable dispersion compensator.
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