JP5681598B2 - 偏波モード分散発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、偏波モード分散特性を模擬する偏波モード分散発生装置に関する。

データ通信需要の増大に伴い、大容量トラヒックの伝送を可能とする光信号変調技術や光信号多重技術を用いた光伝送ネットワークが普及しつつある。一方で、データ伝送速度の増大に伴い、光ファイバ伝送路が有する偏波モード分散の、光信号波形劣化への影響が懸念される。この影響を分析するに当たり、自然に発生する偏波モード分散を制御する技術は困難であり、偏波モード分散を人工的に発生させる技術が重要である。

従来技術の偏波モード分散発生装置の構成を図１に示す（例えば、非特許文献１を参照）。偏波モード分散発生装置は、第１遅延差付与装置１Ａ、偏波面回転装置２及び第２遅延差付与装置１Ｂから構成される。第１遅延差付与装置１Ａは、第１遅延差付与部１１Ａ’及び第１偏波分離部１２Ａから構成される。第２遅延差付与装置１Ｂは、第２遅延差付与部１１Ｂ’及び第２偏波分離部１２Ｂから構成される。

第１遅延差付与装置１Ａ（例えば、偏波保持ファイバ）は、入力光信号の有する直交偏波の相互間の遅延差を、入力光信号に付与する（遅延差Ｔ_１）。第１遅延差付与装置１Ａにおいて、第１偏波分離部１２Ａは、入力光信号について、直交する偏波を有する光信号に分離し、第１遅延差付与部１１Ａ’は、第１偏波分離部１２Ａの各出力光信号の相互間で、第１偏波分離部１２Ａの各出力光信号の有する偏波に対応して遅延差を付与する。

偏波面回転装置２（例えば、可変ファラデー回転子）は、第１遅延差付与装置１Ａからの出力光信号の有する偏波面を回転させる（回転角Ψ）。

第２遅延差付与装置１Ｂ（例えば、偏波保持ファイバ）は、偏波面回転装置２からの出力光信号の有する直交偏波の相互間の遅延差を、偏波面回転装置２からの出力光信号に付与する（遅延差Ｔ_２）。第２遅延差付与装置１Ｂにおいて、第２偏波分離部１２Ｂは、偏波面回転装置２からの出力光信号について、直交する偏波を有する光信号に分離し、第２遅延差付与部１１Ｂ’は、第２偏波分離部１２Ｂの各出力光信号の相互間で、第２偏波分離部１２Ｂの各出力光信号の有する偏波に対応して遅延差を付与する。

味村裕、池田和浩、畑野達也、高木武史、輪湖杉生、松浦寛、「ＰＭＤ補償器およびＰＭＤエミュレータ」、古河電工時報、第１１２号（平成１５年７月）、ｐｐ．２１−２５。 磯野秀樹、「分散補償デバイスの現状と展望」、レーザー研究、第３０巻第１０号（２００２年１０月）、ｐｐ．５９３−５９７。

従来技術のＤＧＤ及びＰＣＤの波長依存性を図２に示す。ＤＧＤは、ＰＭＤベクトルの大きさであり、ＰＣＤは、ＰＭＤベクトルの波長λに対する変化率のうちＰＭＤベクトルと同一の方向の成分である。ＤＧＤは、波長に依存せず、ＰＣＤは、０である。よって、任意の波長プロファイルを有する偏波モード分散を発生させることができない。しかし、光ファイバ伝送路が有する偏波モード分散は、一般に複雑な波長依存性を示す。

そこで、前記課題を解決するために、本発明は、任意の波長プロファイルを有する偏波モード分散を発生させる偏波モード分散発生装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、光信号の有する直交偏波の相互間の遅延差を、光信号の有する波長に依存するように、光信号に付与することとした。

具体的には、本発明は、入力光信号の有する直交偏波の相互間の遅延差を、前記入力光信号の有する波長に依存するように、前記入力光信号に付与する第１遅延差付与装置と、前記第１遅延差付与装置からの出力光信号の有する偏波面を回転させる偏波面回転装置と、前記偏波面回転装置からの出力光信号の有する直交偏波の相互間の遅延差を、前記偏波面回転装置からの出力光信号の有する波長に依存するように、前記偏波面回転装置からの出力光信号に付与する第２遅延差付与装置と、を備えることを特徴とする偏波モード分散発生装置である。

この構成によれば、任意の波長プロファイルを有する偏波モード分散を発生させる偏波モード分散発生装置を提供することができる。

また、本発明は、光信号の有する波長λ、前記第１遅延差付与装置の付与する遅延差Ｔ_１（λ）、前記偏波面回転装置の付与する回転角Ψ、前記第２遅延差付与装置の付与する遅延差Ｔ_２（λ）、ＰＭＤ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）ベクトルの所望の大きさＤＧＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｌａｙ）、ＰＭＤベクトルの波長λに対する変化率のうちＰＭＤベクトルと同一の方向の所望の成分ＰＣＤ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）、及びＰＭＤベクトルの波長λに対する変化率のうちＰＭＤベクトルと垂直な方向の所望の成分Ｄｅｐｏｌ（Ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）について、

の３式が成立するように、前記第１遅延差付与装置が遅延差Ｔ_１（λ）を付与し、前記偏波面回転装置が回転角Ψを付与し、前記第２遅延差付与装置が遅延差Ｔ_２（λ）を付与することを特徴とする偏波モード分散発生装置である。

この構成によれば、遅延差Ｔ_１（λ）、回転角Ψ及び遅延差Ｔ_２（λ）を制御して、所望の波長プロファイルを有する偏波モード分散を発生させることができる。

また、本発明は、前記第１遅延差付与装置は、前記入力光信号について、直交する偏波を有する光信号に分離するとともに、異なる波長を有する光信号に分離する第１偏波波長分離部と、前記第１偏波波長分離部の各出力光信号の相互間で、前記第１偏波波長分離部の各出力光信号の有する偏波及び波長に対応して遅延差を付与する第１遅延差付与部と、を備え、前記第２遅延差付与装置は、前記偏波面回転装置からの出力光信号について、直交する偏波を有する光信号に分離するとともに、異なる波長を有する光信号に分離する第２偏波波長分離部と、前記第２偏波波長分離部の各出力光信号の相互間で、前記第２偏波波長分離部の各出力光信号の有する偏波及び波長に対応して遅延差を付与する第２遅延差付与部と、を備えることを特徴とする偏波モード分散発生装置である。

この構成によれば、任意の波長プロファイルを有する偏波モード分散を発生させる偏波モード分散発生装置を提供することができる。

また、本発明は、前記第１偏波波長分離部のうちの波長分離部分及び前記第２偏波波長分離部のうちの波長分離部分の少なくともいずれかは、回折格子であることを特徴とする偏波モード分散発生装置である。

この構成によれば、回折格子を用いて、波長分離を行なうことができる。

また、本発明は、前記第１偏波波長分離部のうちの波長分離部分及び前記第２偏波波長分離部のうちの波長分離部分の少なくともいずれかは、ＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ）ガラス板であることを特徴とする偏波モード分散発生装置である。

この構成によれば、ＶＩＰＡガラス板を用いて、波長分離を行なうことができる。

また、本発明は、前記第１遅延差付与部及び第２遅延差付与部の少なくともいずれかは、ＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）であることを特徴とする偏波モード分散発生装置である。

この構成によれば、ＬＣｏＳを用いて、遅延差付与を行なうことができる。

また、本発明は、前記第１遅延差付与部及び第２遅延差付与部の少なくともいずれかは、三次元ミラーであることを特徴とする偏波モード分散発生装置である。

この構成によれば、三次元ミラーを用いて、遅延差付与を行なうことができる。

また、本発明は、前記第１偏波波長分離部のうちの波長分離部分及び前記第１遅延差付与部の組み合わせ、並びに前記第２偏波波長分離部のうちの波長分離部分及び前記第２遅延差付与部の組み合わせのうち、少なくともいずれかの組み合わせは、ＦＢＧ（Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ Ｇｒａｔｉｎｇ）であることを特徴とする偏波モード分散発生装置である。

この構成によれば、ＦＢＧを用いて、波長分離及び遅延差付与を行なうことができる。

本発明は、任意の波長プロファイルを有する偏波モード分散を発生させる偏波モード分散発生装置を提供することができる。

従来技術の偏波モード分散発生装置の構成を示す図である。 従来技術のＤＧＤ及びＰＣＤの波長依存性を示す図である。 本発明の偏波モード分散発生装置の構成を示す図である。 本発明のＤＧＤ及びＰＣＤの波長依存性を示す図である。 本発明の遅延差付与の概略を示す図である。 本発明の遅延差付与の概略を示す図である。 実施形態１の偏波モード分散発生装置の構成を示す図である。 実施形態２の偏波モード分散発生装置の構成を示す図である。 実施形態３の偏波モード分散発生装置の構成を示す図である。 実施形態４の偏波モード分散発生装置の構成を示す図である。 実施形態５の偏波モード分散発生装置の構成を示す図である。 実施形態６の偏波モード分散発生装置の構成を示す図である。

添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

（本発明の概略）
本発明の偏波モード分散発生装置の構成を図３に示す。偏波モード分散発生装置は、第１遅延差付与装置１Ａ、偏波面回転装置２及び第２遅延差付与装置１Ｂから構成される。第１遅延差付与装置１Ａは、第１波長分離遅延差付与部１１Ａ及び第１偏波分離部１２Ａから構成される。第２遅延差付与装置１Ｂは、第２波長分離遅延差付与部１１Ｂ及び第２偏波分離部１２Ｂから構成される。

第１遅延差付与装置１Ａは、入力光信号の有する直交偏波の相互間の遅延差を、入力光信号の有する波長に依存するように、入力光信号に付与する（遅延差Ｔ_１（λ））。第１遅延差付与装置１Ａにおいて、第１偏波分離部１２Ａは、入力光信号について、直交する偏波を有する光信号に分離し、第１波長分離遅延差付与部１１Ａは、第１偏波分離部１２Ａの各出力光信号について、異なる波長を有する光信号に分離し、波長分離後の各光信号の相互間で、波長分離後の各光信号の有する偏波及び波長に対応して遅延差を付与する。

偏波面回転装置２（例えば、可変ファラデー回転子）は、第１遅延差付与装置１Ａからの出力光信号の有する偏波面を回転させる（回転角Ψ）。

第２遅延差付与装置１Ｂは、偏波面回転装置２からの出力光信号の有する直交偏波の相互間の遅延差を、偏波面回転装置２からの出力光信号の有する波長に依存するように、偏波面回転装置２からの出力光信号に付与する（遅延差Ｔ_２（λ））。第２遅延差付与装置１Ｂにおいて、第２偏波分離部１２Ｂは、偏波面回転装置２からの出力光信号について、直交する偏波を有する光信号に分離し、第２波長分離遅延差付与部１１Ｂは、第２偏波分離部１２Ｂの各出力光信号について、異なる波長を有する光信号に分離し、波長分離後の各光信号の相互間で、波長分離後の各光信号の有する偏波及び波長に対応して遅延差を付与する。

本発明のＤＧＤ及びＰＣＤの波長依存性を図４に示す。ＤＧＤは、ＰＭＤベクトルの大きさであり、ＰＣＤは、ＰＭＤベクトルの波長λに対する変化率のうちＰＭＤベクトルと同一の方向の成分である。ＤＧＤは、波長に依存して、ＰＣＤも、波長に依存する。よって、任意の波長プロファイルを有する偏波モード分散を発生させることができる。

次に、制御パラメータについて説明する。光信号の有する波長をλとする。必要な制御パラメータは、第１遅延差付与装置１Ａの付与する遅延差Ｔ_１（λ）、偏波面回転装置２の付与する回転角Ψ、及び第２遅延差付与装置１Ｂの付与する遅延差Ｔ_２（λ）である。所望のＰＭＤパラメータは、ＰＭＤベクトルの大きさＤＧＤ、ＰＭＤベクトルの波長λに対する変化率のうちＰＭＤベクトルと同一の方向の成分ＰＣＤ、及びＰＭＤベクトルの波長λに対する変化率のうちＰＭＤベクトルと垂直な方向の成分Ｄｅｐｏｌである。

必要な制御パラメータ（Ｔ_１（λ）、Ψ、Ｔ_２（λ））及び所望のＰＭＤパラメータ（ＤＧＤ、ＰＣＤ、Ｄｅｐｏｌ）は、数２の関係を満たす。

Ｔ_１（λ）＝Ｔ_２（λ）＝Ｔ（λ）が成立するとき、数３及び数４が成立する。

よって、遅延差Ｔ_１（λ）、回転角Ψ及び遅延差Ｔ_２（λ）を制御して、所望の波長プロファイルを有する偏波モード分散を発生させることができる。

次に、遅延差付与の概略について説明する。本発明の遅延差付与の概略を図５及び図６に示す。ここで、ＬＣｏＳは、シリコン基板上にセル状に液晶を配置したデバイスであり、各セルに電圧を印加することで、液晶の屈折率を位置に応じて変化させるデバイスである。そして、三次元ミラーは、曲面の曲率を位置に応じて変化させるミラーである。

図５は、異なる波長を有する光信号が、ＬＣｏＳ又は三次元ミラーの異なる位置で反射するときに、異なる位相差及び遅延差を付与されることを示す。位相差、遅延差及び波長分散の波長プロファイルは、例えば、図５の下図のようになる。図６は、異なる偏波及び波長を有する光信号が、ＬＣｏＳ又は三次元ミラーの異なる位置で反射するときに、異なる位相差及び遅延差を付与されることを示す。位相差及び遅延差の波長プロファイルは、例えば、図６の上図及び中図のようになり、ＤＧＤの波長プロファイルは、例えば、図６の下図のようになる。ここで、ＴＥモードに付与する遅延差の最大値をＴｅとしており、ＴＭモードに付与する遅延差の最小値をＴｍとするため、ＤＧＤの最大値はＴｅ−Ｔｍとなる。

（実施形態１）
実施形態１の偏波モード分散発生装置の構成を図７に示す。実施形態１では、Ｔ_１（λ）＝Ｔ_２（λ）であり、第１遅延差付与装置１Ａ及び第２遅延差付与装置１Ｂは、同一の装置により実現されている。波長分離遅延差付与部のうち、波長分離手段として回折格子が利用されており、遅延差付与手段としてＬＣｏＳが利用されている。

光信号は、入力端子及び光サーキュレータ３を経て、空間光学系に入射し、レンズ４において平行光線となり、偏波分離部１２においてＴＥモード及びＴＭモードに分離する。

ＴＥモードは、４枚のミラー１１１を経由するが、ＴＭモードは、４枚のミラー１１１を経由しない。よって、ＴＥモード及びＴＭモードの間に、波長に依存しない遅延差Ｔ_ａが付与される。ここで、４枚のミラー１１１の間の距離を調整することにより、ＴＥモード及びＴＭモードの間の遅延差Ｔ_ａを調整することができる。

ＴＥモード及びＴＭモードは、回折格子１１２において反射し、異なる波長を有する光信号に分離する。ここで、波長の分離の方向は、紙面に垂直な方向である。異なる偏波及び波長を有する光信号は、ＬＣｏＳ１１３の異なる位置において反射する。よって、異なる偏波の間に波長に依存する遅延差Ｔ_ｂ（λ）が付与される。

ＴＥモード及びＴＭモードは、回折格子１１２において再度反射し、異なる波長を有する光信号を合波し、偏波分離部１２において自身を合波する。

光信号は、可変ファラデー回転子２１において、偏波面の回転角Ψ／２を付与され、ミラー２２において反射し、可変ファラデー回転子２１において、再度偏波面の回転角Ψ／２を付与される。よって、光信号に偏波面の回転角Ψが付与される。

光信号は、上述と逆の方向を辿って、出力端子に到達する。よって、遅延差Ｔ_１（λ）＝Ｔ_２（λ）＝Ｔ（λ）＝Ｔ_ａ＋Ｔ_ｂ（λ）及び回転角Ψが、光信号に付与される。

（実施形態２）
実施形態２の偏波モード分散発生装置の構成を図８に示す。実施形態２では、Ｔ_１（λ）≠Ｔ_２（λ）であり、第１遅延差付与装置１Ａ及び第２遅延差付与装置１Ｂは、異なる装置により実現されている。波長分離遅延差付与部のうち、波長分離手段として回折格子が利用されており、遅延差付与手段としてＬＣｏＳが利用されている。

光信号は、入力端子及び第１光サーキュレータ３Ａを経て、空間光学系に入射し、第１レンズ４Ａにおいて平行光線となり、第１偏波分離部１２ＡにおいてＴＥモード及びＴＭモードに分離する。

ＴＥモードは、４枚の第１ミラー１１１Ａを経由するが、ＴＭモードは、４枚の第１ミラー１１１Ａを経由しない。よって、ＴＥモード及びＴＭモードの間に、波長に依存しない遅延差Ｔ_１ａ／２が付与される。ここで、４枚の第１ミラー１１１Ａの間の距離を調整することにより、ＴＥモード及びＴＭモードの間の遅延差Ｔ_１ａ／２を調整することができる。

ＴＥモード及びＴＭモードは、第１回折格子１１２Ａにおいて透過し、異なる波長を有する光信号に分離する。ここで、波長の分離の方向は、紙面に垂直な方向である。異なる偏波及び波長を有する光信号は、第１ＬＣｏＳ１１３Ａの異なる位置において反射する。よって、異なる偏波の間に波長に依存する遅延差Ｔ_１ｂ（λ）が付与される。

光信号は、第１波長分離遅延差付与部１１Ａ及び第１偏波分離部１２Ａにおいて、上述と逆の方向を辿って、偏波面回転装置２において、偏波面の回転角Ψを付与され、第２波長分離遅延差付与部１１Ｂ及び第２偏波分離部１２Ｂにおいて、上述と同じそして逆の方向を辿って、出力端子に到達する。

ここで、第２光サーキュレータ３Ｂ、第２レンズ４Ｂ、第２偏波分離部１２Ｂ、４枚の第２ミラー１１１Ｂ、第２回折格子１１２Ｂ及び第２ＬＣｏＳ１１３Ｂは、それぞれ第１光サーキュレータ３Ａ、第１レンズ４Ａ、第１偏波分離部１２Ａ、４枚の第１ミラー１１１Ａ、第１回折格子１１２Ａ及び第１ＬＣｏＳ１１３Ａに相当する。

ただし、４枚の第２ミラー１１１Ｂによる遅延差はＴ_２ａ／２であり、第２ＬＣｏＳ１１３Ｂによる遅延差はＴ_２ｂ（λ）である。よって、遅延差Ｔ_１（λ）＝Ｔ_１ａ／２＋Ｔ_１ｂ（λ）＋Ｔ_１ａ／２＝Ｔ_１ａ＋Ｔ_１ｂ（λ）、遅延差Ｔ_２（λ）＝Ｔ_２ａ／２＋Ｔ_２ｂ（λ）＋Ｔ_２ａ／２＝Ｔ_２ａ＋Ｔ_２ｂ（λ）及び回転角Ψが、光信号に付与される。

（実施形態３）
実施形態３の偏波モード分散発生装置の構成を図９に示す。実施形態３では、Ｔ_１（λ）＝Ｔ_２（λ）であり、第１遅延差付与装置１Ａ及び第２遅延差付与装置１Ｂは、同一の装置により実現されている。波長分離遅延差付与部のうち、波長分離手段としてＶＩＰＡガラス板が利用されており、遅延差付与手段として三次元ミラーが利用されている。ここで、ＶＩＰＡガラス板は、薄板の両面に反射膜をコーティングし、その多重反射を利用して仮想点光源による高角度分散素子を実現するものである（例えば、非特許文献２を参照）。

光信号は、入力端子及び光サーキュレータ３を経て、空間光学系に入射し、レンズ４において平行光線となり、偏波分離部１２においてＴＥモード及びＴＭモードに分離する。

ＴＥモードは、４枚のミラー１１１を経由するが、ＴＭモードは、４枚のミラー１１１を経由しない。よって、ＴＥモード及びＴＭモードの間に、波長に依存しない遅延差Ｔ_ａが付与される。ここで、４枚のミラー１１１の間の距離を調整することにより、ＴＥモード及びＴＭモードの間の遅延差Ｔ_ａを調整することができる。

ＴＥモード及びＴＭモードは、ＶＩＰＡガラス板１１４において反射し、異なる波長を有する光信号に分離する。ここで、波長の分離の方向は、紙面に垂直な方向である。異なる偏波及び波長を有する光信号は、三次元ミラー１１５の異なる位置において反射する。よって、異なる偏波の間に波長に依存する遅延差Ｔ_ｂ（λ）が付与される。

ＴＥモード及びＴＭモードは、ＶＩＰＡガラス板１１４において再度反射し、異なる波長を有する光信号を合波し、偏波分離部１２において自身を合波する。

光信号は、可変ファラデー回転子２１において、偏波面の回転角Ψ／２を付与され、ミラー２２において反射し、可変ファラデー回転子２１において、再度偏波面の回転角Ψ／２を付与される。よって、光信号に偏波面の回転角Ψが付与される。

光信号は、上述と逆の方向を辿って、出力端子に到達する。よって、遅延差Ｔ_１（λ）＝Ｔ_２（λ）＝Ｔ（λ）＝Ｔ_ａ＋Ｔ_ｂ（λ）及び回転角Ψが、光信号に付与される。

（実施形態４）
実施形態４の偏波モード分散発生装置の構成を図１０に示す。実施形態４では、Ｔ_１（λ）≠Ｔ_２（λ）であり、第１遅延差付与装置１Ａ及び第２遅延差付与装置１Ｂは、異なる装置により実現されている。波長分離遅延差付与部のうち、波長分離手段としてＶＩＰＡガラス板が利用されており、遅延差付与手段として三次元ミラーが利用されている。

光信号は、入力端子及び第１光サーキュレータ３Ａを経て、空間光学系に入射し、第１レンズ４Ａにおいて平行光線となり、第１偏波分離部１２ＡにおいてＴＥモード及びＴＭモードに分離する。

ＴＥモードは、４枚の第１ミラー１１１Ａを経由するが、ＴＭモードは、４枚の第１ミラー１１１Ａを経由しない。よって、ＴＥモード及びＴＭモードの間に、波長に依存しない遅延差Ｔ_１ａ／２が付与される。ここで、４枚の第１ミラー１１１Ａの間の距離を調整することにより、ＴＥモード及びＴＭモードの間の遅延差Ｔ_１ａ／２を調整することができる。

ＴＥモード及びＴＭモードは、第１ＶＩＰＡガラス板１１４Ａにおいて透過し、異なる波長を有する光信号に分離する。ここで、波長の分離の方向は、紙面に垂直な方向である。異なる偏波及び波長を有する光信号は、第１三次元ミラー１１５Ａの異なる位置において反射する。よって、異なる偏波の間に波長に依存する遅延差Ｔ_１ｂ（λ）が付与される。

光信号は、第１波長分離遅延差付与部１１Ａ及び第１偏波分離部１２Ａにおいて、上述と逆の方向を辿って、偏波面回転装置２において、偏波面の回転角Ψを付与され、第２波長分離遅延差付与部１１Ｂ及び第２偏波分離部１２Ｂにおいて、上述と同じそして逆の方向を辿って、出力端子に到達する。

ここで、第２光サーキュレータ３Ｂ、第２レンズ４Ｂ、第２偏波分離部１２Ｂ、４枚の第２ミラー１１１Ｂ、第２ＶＩＰＡガラス板１１４Ｂ及び第２三次元ミラー１１５Ｂは、それぞれ第１光サーキュレータ３Ａ、第１レンズ４Ａ、第１偏波分離部１２Ａ、４枚の第１ミラー１１１Ａ、第１ＶＩＰＡガラス板１１４Ａ及び第１三次元ミラー１１５Ａに相当する。

ただし、４枚の第２ミラー１１１Ｂによる遅延差はＴ_２ａ／２であり、第２三次元ミラー１１５Ｂによる遅延差はＴ_２ｂ（λ）である。よって、遅延差Ｔ_１（λ）＝Ｔ_１ａ／２＋Ｔ_１ｂ（λ）＋Ｔ_１ａ／２＝Ｔ_１ａ＋Ｔ_１ｂ（λ）、遅延差Ｔ_２（λ）＝Ｔ_２ａ／２＋Ｔ_２ｂ（λ）＋Ｔ_２ａ／２＝Ｔ_２ａ＋Ｔ_２ｂ（λ）及び回転角Ψが、光信号に付与される。

（実施形態５）
実施形態５の偏波モード分散発生装置の構成を図１１に示す。実施形態５では、Ｔ_１（λ）＝Ｔ_２（λ）であり、第１遅延差付与装置１Ａ及び第２遅延差付与装置１Ｂは、同一の装置により実現されている。波長分離遅延差付与部としてＦＢＧが利用されている。ここで、ＦＢＧは、可変デバイスではないため、付与する遅延差は、可変値に制御できず、一定値に固定されるが、空間光学系を使用しなくてもよくなる。なお、偏波分離部１２は、光導波路を用いたものでもよく、空間光学系を用いたものでもよい。

光信号は、入力端子及び光サーキュレータ３を経て、偏波分離部１２においてＴＥモード及びＴＭモードに分離する。

ＴＥモードは、遅延線１１６、ＦＢＧ１１７及び光サーキュレータ１１８を経由するが、ＴＭモードは、遅延線１１６、ＦＢＧ１１７及び光サーキュレータ１１８を経由しない。よって、ＴＥモード及びＴＭモードの間に、波長に依存しない遅延差Ｔ_ａ及び波長に依存する遅延差Ｔ_ｂ（λ）が付与される。ＴＥモード及びＴＭモードは、偏波分離部１２において自身を合波し、光サーキュレータ２３に到達し、可変ファラデー回転子２１において偏波面の回転角Ψを付与される。

光信号は、上述と逆の方向を辿って、出力端子に到達する。よって、遅延差Ｔ_１（λ）＝Ｔ_２（λ）＝Ｔ（λ）＝Ｔ_ａ＋Ｔ_ｂ（λ）及び回転角Ψが、光信号に付与される。

（実施形態６）
実施形態６の偏波モード分散発生装置の構成を図１２に示す。実施形態６では、Ｔ_１（λ）≠Ｔ_２（λ）であり、第１遅延差付与装置１Ａ及び第２遅延差付与装置１Ｂは、異なる装置により実現されている。波長分離遅延差付与部としてＦＢＧが利用されている。

光信号は、入力端子を経て、第１偏波分離部１２ＡにおいてＴＥモード及びＴＭモードに分離する。

ＴＥモードは、第１遅延線１１６Ａ、第１ＦＢＧ１１７Ａ及び第１光サーキュレータ１１８Ａを経由するが、ＴＭモードは、第１遅延線１１６Ａ、第１ＦＢＧ１１７Ａ及び第１光サーキュレータ１１８Ａを経由しない。よって、ＴＥモード及びＴＭモードの間に、波長に依存しない遅延差Ｔ_１ａ及び波長に依存する遅延差Ｔ_１ｂ（λ）が付与される。ＴＥモード及びＴＭモードは、第１偏波分離部１２Ａにおいて自身を合波し、偏波面回転装置２において偏波面の回転角Ψを付与される。

第２遅延線１１６Ｂ、第２ＦＢＧ１１７Ｂ及び第２光サーキュレータ１１８Ｂは、それぞれ第１遅延線１１６Ａ、第１ＦＢＧ１１７Ａ及び第１光サーキュレータ１１８Ａに相当する。ただし、第２遅延線１１６Ｂによる遅延差はＴ_２ａであり、第２ＦＢＧ１１７Ｂによる遅延差はＴ_２ｂ（λ）である。よって、遅延差Ｔ_１（λ）＝Ｔ_１ａ＋Ｔ_１ｂ（λ）、遅延差Ｔ_２（λ）＝Ｔ_２ａ＋Ｔ_２ｂ（λ）及び回転角Ψが、光信号に付与される。

（変形例）
実施形態１、２では、波長分離手段として回折格子を利用しており、遅延差付与手段としてＬＣｏＳを利用している。実施形態３、４では、波長分離手段としてＶＩＰＡガラス板を利用しており、遅延差付与手段として三次元ミラーを利用している。ここで、第１の変形例として、波長分離手段として回折格子を利用してもよく、遅延差付与手段として三次元ミラーを利用してもよい。そして、第２の変形例として、波長分離手段としてＶＩＰＡガラス板を利用してもよく、遅延差付与手段としてＬＣｏＳを利用してもよい。

実施形態１−６では、第１遅延差付与装置１Ａ及び第２遅延差付与装置１Ｂは、同様な波長分離遅延差付与手段を用いて実現されている。ここで、第３の変形例として、第１遅延差付与装置１Ａ及び第２遅延差付与装置１Ｂは、異なる波長分離遅延差付与手段を用いて実現されてもよい。実施形態１−６では、遅延差付与装置は２段である。ここで、第４の変形例として、遅延差付与装置は多段でもよく、光サーキュレータを用いて多段連結が可能である。実施形態１−６では、第１遅延差付与装置１Ａ及び第２遅延差付与装置１Ｂは、偏波分離を行なった後に波長分離を行なっている。ここで、第５の変形例として、第１遅延差付与装置１Ａ及び第２遅延差付与装置１Ｂは、波長分離を行なった後に偏波分離を行なってもよい。

本発明に係る偏波モード分散発生装置は、偏波モード分散を模擬的に発生させるにあたり、偏波依存性及び波長依存性を含む複雑な偏波モード分散を模擬的に発生できる。

１Ａ：第１遅延差付与装置
１Ｂ：第２遅延差付与装置
２：偏波面回転装置
３：光サーキュレータ
４：レンズ
１１：波長分離遅延差付与部
１２：偏波分離部
２１：可変ファラデー回転子
２２：ミラー
２３：光サーキュレータ
１１１：ミラー
１１２：回折格子
１１３：ＬＣｏＳ
１１４：ＶＩＰＡガラス板
１１５：三次元ミラー
１１６：遅延線
１１７：ＦＢＧ
１１８：光サーキュレータ

Claims (4)

1. 入力光信号の有する直交偏波の相互間の遅延差を、前記入力光信号の有する波長に依存するように、前記入力光信号に付与する第１遅延差付与装置と、
   前記第１遅延差付与装置からの出力光信号の有する偏波面を回転させる偏波面回転装置と、
   前記偏波面回転装置からの出力光信号の有する直交偏波の相互間の遅延差を、前記偏波面回転装置からの出力光信号の有する波長に依存するように、前記偏波面回転装置からの出力光信号に付与する第２遅延差付与装置と、を備え、
   前記第１遅延差付与装置は、
   前記入力光信号について、直交する偏波を有する光信号に分離するとともに、異なる波長を有する光信号に分離する第１偏波波長分離部と、
   前記第１偏波波長分離部の各出力光信号を反射することにより、該各出力光信号の相互間で、該各出力光信号の有する偏波及び波長に対応して、該各出力光信号が分離された方向に応じた異なる遅延差を付与する第１遅延差付与部と、を備え、
   前記第２遅延差付与装置は、
   前記偏波面回転装置からの出力光信号について、直交する偏波を有する光信号に分離するとともに、異なる波長を有する光信号に分離する第２偏波波長分離部と、
   前記第２偏波波長分離部の各出力光信号を反射することにより、該各出力光信号の相互間で、該各出力光信号の有する偏波及び波長に対応して、該各出力光信号が分離された方向に応じた異なる遅延差を付与する第２遅延差付与部と、を備え、
   前記第１遅延差付与部及び前記第２遅延差付与部は、同一のＬＣｏＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｌｉｃｏｎ）により構成され、
   前記入力光信号が光サーキュレータを経て前記第１偏波波長分離部に入射され、前記第１遅延差付与部で反射された各光信号が前記第２偏波波長分離部で合波され、該合波された光信号が前記偏波面回転装置に入射され、
   前記偏波面回転装置からの出力光信号が再び前記第２偏波波長分離部に入射され、前記第２遅延差付与部で反射された各光信号が再び前記第１偏波波長分離部で合波され、該合波された光信号が再び前記光サーキュレータを経て出力される
   ことを特徴とする偏波モード分散発生装置。
2. 光信号の有する波長λ、前記第１遅延差付与装置の付与する遅延差Ｔ_１（λ）、前記偏波面回転装置の付与する回転角Ψ、前記第２遅延差付与装置の付与する遅延差Ｔ_２（λ）、ＰＭＤ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）ベクトルの所望の大きさＤＧＤ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｇｒｏｕｐ Ｄｅｌａｙ）、ＰＭＤベクトルの波長λに対する変化率のうちＰＭＤベクトルと同一の方向の所望の成分ＰＣＤ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）、及びＰＭＤベクトルの波長λに対する変化率のうちＰＭＤベクトルと垂直な方向の所望の成分Ｄｅｐｏｌ（Ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）について、Ｔ _１ （λ）＝Ｔ _２ （λ）＝Ｔ（λ）が成立しており、
   

   

   の３式が成立するように、前記第１遅延差付与装置が遅延差Ｔ_１（λ）を付与し、前記偏波面回転装置が回転角Ψを付与し、前記第２遅延差付与装置が遅延差Ｔ_２（λ）を付与することを特徴とする、請求項１に記載の偏波モード分散発生装置。
3. 前記第１偏波波長分離部のうちの波長分離部分及び前記第２偏波波長分離部のうちの波長分離部分の少なくともいずれかは、回折格子であることを特徴とする、請求項１または２に記載の偏波モード分散発生装置。
4. 前記第１偏波波長分離部のうちの波長分離部分及び前記第２偏波波長分離部のうちの波長分離部分の少なくともいずれかは、ＶＩＰＡ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ）ガラス板であることを特徴とする、請求項１または２に記載の偏波モード分散発生装置。

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