JPH0358484B2 - - Google Patents

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JPH0358484B2
JPH0358484B2 JP58000603A JP60383A JPH0358484B2 JP H0358484 B2 JPH0358484 B2 JP H0358484B2 JP 58000603 A JP58000603 A JP 58000603A JP 60383 A JP60383 A JP 60383A JP H0358484 B2 JPH0358484 B2 JP H0358484B2
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Japan
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optical
delay equalizer
transmission signal
core layer
optical delay
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Kazuhito Furuya
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TOKYO KOGYO DAIGAKUCHO
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TOKYO KOGYO DAIGAKUCHO
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Publication of JPH0358484B2 publication Critical patent/JPH0358484B2/ja
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    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29379—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means characterised by the function or use of the complete device
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    • G02B6/29394—Compensating wavelength dispersion

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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
  • Optical Integrated Circuits (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、超広帯域の光フアイバ通信において
光フアイバにより生ずる波長分散に基づく光伝送
信号の劣化を補償する光遅延等化器に関し、特
に、光伝送信号の遅延等化に用いるブラグ反射用
格子を備えた導波路の構成を製造容易に改良した
ものである。
従来技術 一般に光フアイバ通信方式において、光信号が
伝送される速度が光の波長に依存する性質すなわ
ち波長分散があるために、波長に拡がり幅を有す
る光によつて伝送されるパルス信号の波形は、光
フアイバ中を長距離伝搬した後にはそのパルス幅
が拡がつてしまい、パルス信号の広帯域性が失な
われるので、伝送帯域が制限されていた。また、
同じく波長分散に起因して、光信号による通信の
過程において光信号の波長が変化すると、その波
長の変化に応じて光信号分散の態様が変化するた
めに、受信端において再生したパルス信号の位相
に揺らぎが生じ、かかるパルス位相の揺らぎによ
つても伝送容量が制限されていた。
上述のように光フアイバ通信方式に著しく悪影
響を及ぼす波長分散を生ずる光信号の波長の拡が
り乃至波長の変化の原因としては、まず、光信号
を発生させる光源自体が有する波長の拡がり乃至
波長の変化があり、また、その他に、光波を高速
度で強度変調することによつて発生する側帯波に
基づく波長の拡がりがある。しかして、前者は、
光源装置の改良により、実際には困難ではある
が、原理的には取り除くことが可能なものである
が、後者は、光波の高速度変調に本質的に伴なう
ものであつて、取り除くことは不可能である。
しかしながら、いずれにしても、光フアイバ通
信方式において、光信号の伝搬速度が光信号の波
長に依存する性質に基づく波長分散の影響を除去
することができれば、単一モードの光フアイバを
用いた光通信系の性能を従来に比して飛躍的に向
上させることができる。
しかして、光フアイバ通信方式におけるかかる
波長分散の影響を除去するためには、従来は、 (1) 光フアイバの構成材料であるシリカ硝子の材
質に基づいて決まる波長分散、すなわち、いわ
ゆる材料分散が零になる波長としての1.3μｍ近
傍の値に光源の波長を合わせて光フアイバ通信
を行なう。
(2) 光フアイバによる光信号の伝送損失が最小に
なる波長において波長分散が零になるように構
成した光フアイバ、例えば、上述の1.3μｍより
長い波長に対して波長1.3μｍのときよりコア径
を小さくするなどした光フアイバを用いて光フ
アイバ通信を行なう。
(3) 光フアイバの射出端もしくは入射端に、その
光フアイバの波長分散とは符号が逆であつて大
きさが等しい波長分散を呈する逆分散素子を接
続することにより、それらの波長分散が相殺除
去されて、全体として波長分散が零となるよう
な伝送遅延の等化を行なつた状態にて光フアイ
バ通信を行なう。
などの方策が検討されていた。しかしながら、上
述した(1)の場合には、1.3μｍ近傍の波長を有する
光信号に対しては光フアイバによる伝送損失が大
きく、光フアイバ通信の特質である低損失性が失
なわれることになり、また、(2)の場合には、光フ
アイバを通常のケーブルと同様の構造にすること
によつて伝送損失が増大し易い構造となり、ある
いは、光フアイバ相互間の接続を低損失で行なう
ことが困難であるなどの障害が伴ない、上述の(1)
の場合におけると同様に、光フアイバ通信方式の
特質である低損失性が十分には活かされない、と
いう欠点があつた。
さらに、上述した(3)の遅延等化による波長分散
の相殺除去については、 Chanlon Lin，H.Kogelnik，L.G.Cohen「1.3〜
1.7μｍスペクトル領域の単一モード光フアイバを
用いた低分散光通信における光パルスの等化」
“Optical pulse equalization of low dis−
persion transmission in single−mode fibers
in the 1.3〜1.7μｍ spectral region”，Optics
Letters，vol.5，No.11，P.P.476−478，
November 1980 および、本発明者等の発明に係る 古屋一仁、末松安晴「光フアイバ通信方式」、
特願昭56−13729号 がある。
しかして、Chanlon Lin等の提案は、逆分散素
子として、伝送用の光フアイバとは異なる構造に
設計された他の光フアイバを用いるものであり、
その逆分散素子すなわち他の光フアイバの長さを
例えば100ｍ乃至１Kmと極めて長くする必要があ
り、かかる付加的な他の光フアイバを通過する間
に付加損失が生じ、また、かかる他の光フアイバ
の使用によつては高次の波長分散までは完全には
相殺除去することが極めて困難であるなどの幾多
の欠点があつた。
一方、本発明者等の発明による光フアイバ通信
方式において、逆分散素子として、ピツチがわず
かずつ変化している格子線条を設けた硝子基板等
の導波路を用い、入射光にその波長に応じた格子
位置にてブラグ反射をおこさせることによつて伝
搬距離を波長に応じて変化させ、入射光に生じて
いる波長分散を相殺除去するようにしている。し
たがつて、かかる構成の逆分散素子は１cm立方程
度の大きさにて実現することが可能であり、優れ
た性能は得られるが、格子線条のピツチを極めて
精密に伝搬距離とともに変化させるためにいわゆ
るチヤープトグレーテイングの精密加工技術を用
いる必要があり、製作がやや困難である、という
欠点があつた。
発明の要点 本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去
し、特に、本発明者らの発明に係る極めて小型で
低損失の逆分散素子を用いた光遅延等化器におい
て伝搬距離に応じてピツチが変化する格子線条の
製作に超高精密加工技術を要していた問題を解決
し、従来慣用の等ピツチ格子を用いた新たな構成
により、従来の性能を保持したままで極めて製作
容易とするのみならず、高次の波長分散まで除去
し得るようにしてほぼ完全な光遅延の等化を行な
うことができ、しかも、設計に大きい自由度を備
えて、特に単一モード光フアイバ通信系の超広帯
域化を容易にし得るようにした光遅延等化器を提
供することにある。
すなわち、本発明光遅延等化器は、光フアイバ
よりなる光伝送路の波長分散を補償する光遅延等
化器において、その光遅延等化器を、光伝送信号
にブラツグ反射をおこさせるほぼ等ピツチの格子
を備えた導波路を用いて構成するとともに、その
光導波路の伝搬定数を前記光伝送信号の伝搬方向
における距離に応じて変化させたことを特徴とす
るものである。
実施例 以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳
細に説明する。
まず、本発明による光フアイバ通信系の原理的
構成を第１図ａに示す。図示の原理的構成におい
ては、光源および光変調器よりなる光送信機１か
ら、単一モードの光フアイバよりなる光伝送路２
を介して、光復調器を備えた光受信機３に光信号
を伝送するにあたつて、光伝送路２の受信端に、
光フアイバの波長分散特性に対して逆の波長分散
特性を有する光遅延等化器４を介在させたもので
ある。
しかして、かかる構成の光フアイバ通信系にお
いて光送信機１から送出する光信号は、光源から
の光ビームを、方形波パルス信号を印加した光変
調器に導いて強度変調したものであるが、その送
信光信号の時間軸の波形は、方形波パルス変調に
対して実際には、第１図ｂに示すような波形とな
り、その半値幅によつて表わすパルス幅Ｔを狭く
して行くと、送信光信号としての光パルスの波長
軸上の波形、すなわち、スペクトル分布は、第１
図ｃもしくはｄに示すように、波長軸上の拡が
り、すなわち、スペクトル幅Δλもしくは半値幅
Δλ′を有するようになる。なお、第１図ｃは、半
導体レーザを直接変調した場合に生ずる多モード
発振によるスペクトルの拡がりを示したものであ
り、また、第１図ｄは、理想的な半導体レーザ光
ビームを直接変調した場合、あるいは、単一モー
ドレーザの出力光ビームを外部変調した場合に、
信号によつて変調されていないときには単一の波
長λであるにも拘らず、信号によつて変調される
ことにより原理上生ずるスペクトルの拡がりを示
したものであつて、光ビームの強度変調によつて
生ずる側帯波に基づく第１図ｂに示した時間軸の
拡がりを波長軸上のスペクトルの拡がりとして示
したものである。しかして、第１図ｃに示したよ
うな多モード発振によるスペクトルの拡がりにお
けるスペクトル幅Δλの典型例は10〜20nｍ（1nｍ
は１／1000000000ｍ）であり、また、第１図ｄに
示したような単一モード発振のレーザ光ビームに
おけるスペクトル幅Δλ′は、パルス変調信号のパ
ルス幅が100psおよび10ps（但し1psは１／
1000000000000s）のときに、それぞれ、0.085nｍ
および0.85nｍとなり、スペクトル幅Δλ′は変調パ
ルス幅に反比例して、光通信を広帯域化するため
に変調パルス幅を狭くするほど、実際に送出する
光パルスは著しいスペクトルの拡がりを呈するこ
とになる。
しかして、上述のようなスペクトルの拡がり、
すなわち、スペクトル幅を有する光パルスが光フ
アイバ中を伝搬すると、一般に、パルス信号の伝
搬速度すなわち群速度はその信号の週波数、した
がつて、波長に依存するものであるから、光フア
イバよりなる光伝送路２中を光パルスを受信端ま
での距離Ｌを伝搬するのに要する時間γLには、
第１図ｅに示すように、群中各成分の伝搬時間を
包括した群伝搬時間としての幅が現われ、その時
間に対応して、受信光パルスのパルス幅は、第１
図ｂに示した送信パルスのパルス幅Ｔに比して著
しい拡がりを呈することになる。光フアイバ中を
光パルスが伝搬するに要する時間の波長依存性、
すなわち、群遅延の典型的な値としては、波長
1.6μｍの近傍において （dγ／dλ）f＝＋30ps／（ｎｍ・Km）(1) となる。したがつて、送信光パルスが第１図ｃに
示したようなスペクトルの拡がりを呈する多モー
ド発振レーザ光ビームである場合には、上述の(1)
式に従つて、光伝送路２の１Km毎に300〜600psの
割合でパルス幅の増大が生ずることになる。ま
た、送信光パルスが第１図ｄに示したようなスペ
クトルの拡がりを呈する単一モード発振レーザ光
ビームである場合には、変調パルス信号のパルス
幅を100psおよび10psとしたときに、光伝送路２
の１Km毎に、それぞれ、2.6psおよび26psの割合
でパルス幅の増大が生ずることになる。すなわ
ち、光フアイバによつて光伝送信号に生ずる波長
分散は、比較的狭いパルス幅の光パルス信号を伝
送しようとする際に大きい障害となる。
そこで、本発明による光フアイバ通信方式にお
いては、光伝送路２の受信端に、つぎに述べるよ
うに光フアイバが呈する波長分散特性とは逆の波
長分散特性を有する光遅延等化器４を、第１図ａ
に示したように接続して受信機３に前置し、光伝
送路２内において光伝送信号に生じた波長分散に
よる悪影響を打ち消して除去し、第１図ｆに示す
ように、第１図ｂに示した送信光パルスのパルス
幅にほぼ等しいパルス幅Ｔを有する受信光パルス
を再生し得るようにしてある。
したがつて、光フアイバ通信における波長分散
の補償に用いる光遅延等化器に要求される条件は
つぎのようになる。
いま、光フアイバの単位長当りにて生ずる群遅
延、すなわち、光信号の伝搬時間をτとすると、
長さＬの光フアイバによつて生ずる波長分散を相
殺除去するために光遅延等化器にて生ずべき一次
の波長分散D(1)は、その光遅延等化器をなす逆分
散素子にて生ずる群遅延τ′との間にはつぎの関係
が成立つ。
D(1)＝（dτ′／dλ）equal.＝−（dτ／dλ）fiber・
Ｌ(2) ここに、λは光信号の波長であり、記号equal.
および記号fiberはそれぞれ光遅延等化器および
光フアイバに関する微係数であることを示すもの
である。
また、光遅延等化器にとつて、群遅延の次に重
要なパラメータである等化可能の波長帯域幅Δλ
は、光伝送信号の波長λの拡がりよりも広いこと
が必要である。
さらに、光遅延等化器については、伝送帯域幅
が拡がるに伴い、光フアイバによる光伝送信号の
遅延時間が波長λに対して線形に変化する一次の
波長分散のみならず、二次あるいはさらに高次の
非線形に変化する高次の波長分散も、完全な遅延
等化を行なうためには無視し得なくなる。したが
つて、完全な遅延等化を行なうために、かかる高
次のｎ次波長分散D(n)をも考慮してつぎの条件を
も満たす必要がある。
D(n)＝（dnτ′／dλn）equal.＝（dnτ／dλn）fiber
・Ｌ(3) すなわち、本発明においては、その目的とし
て、前述した本発明者等の発明に係る特願昭56−
13729号明細書に記載の光遅延等化器を改良する
にあたり、光導波路に設ける格子線条を等ピツチ
に保持した状態にて上述した各条件を満たすため
に、等ピツチの格子線条を設けた光導波路におけ
る光伝搬定数を光信号の伝搬距離に応じて変化さ
せるようにして光遅延等化器を構成する。
かかる本発明光遅延等化器の具体的構成を説明
するに先立ち、その動作原理を第２図ａ〜ｄにつ
いて説明する。
すなわち、第２図ａに示すように、基板７中に
設けた単一モードの光導波路８の波長λを有する
光伝送信号に対する伝送定数を、光伝搬方向にお
ける距離Ｚの点について、β（λ，Ｚ）とする。
いま、後述するような適切な構成とすることに
より、上述の伝搬定数β（λ，Ｚ）が距離Ｚの変
化に伴つて第２図ｂに示すように変化するものと
する。なお、図示の例においては、光フアイバ構
の成材質により波長分散が零となる波長1.3μｍよ
り長く選定して伝送損失が最小となる1.6μｍの媒
質内波長λcの光伝送信号に対して遅延等化を施す
ために、伝搬定数βを距離Ｚの増大に対して減少
させてあり、波長λを、上述の1.3μｍより短い、
例えば0.8μｍに選定したときには、伝搬定数βを
距離Ｚの増大に伴つて増大させるものとする。
さらに、光導波路８に対しては、例えば基板７
の表面部分に、間隔ｐの等間隔をなして格子線
条、すなわち、いわゆるグレーテイング９を図示
のように刻みつけてあるものとする。
かかる構成による光導波路８の伝搬定数βは、
光伝送信号の波長λに対して、第２図ｃに示すよ
うに、波長λの増大に伴つて非線形に減少してい
るが、等化可能の波長帯域幅Δλの範囲内にては、
第２図ｄに示すように、ほぼ線形に減少してい
る。かかる状態において、光導波路８に沿つた方
向における光伝送信号の光導波路内波長λgは λg＝2π／β（λ，Ｚ） (4) となり、等間隔格子９のピツチｐは ｐ＝λg／２ (5) となる。また、伝搬定数βの距離依存性は β（λ，Ｚ）＝β（λ，ｏ）＋δβ／δZＺ (6) によつて表わされる。したがつて、これらの式(4)
〜(6)により、等間隔格子９におけるブラグ反射点
の距離ZBは ZB＝１／ｐ∂β／∂Z（π−ｐ・β（λ，ｏ）） (7) となり、等間隔格子９に入射した光伝送信号は、
この距離ZBの点にてグレーテイングによるブラグ
反射の条件を満たし、第２図ａに示すように、入
射したもとの方向に向つて光導波路８中を引返す
ことになる。したがつて、距離Ｚ＝ｏになる等間
隔格子９の入射点から距離ZBのブラグ反射点まで
の往復の光路長２ZBにより波長λを有する光伝送
信号に対して生ずる群遅延τ′は τ′＝2ZB／Vg ＝２／Vg・ｐ・∂β／∂Z（π−ｐ・β（λ，ｏ））(
8) となる。ここに、Vgは光導波路８中における群
速度（＝（δβ／δω）-1）であり、光導波路８をなす
コ ア部の屈折率をn1とすると、 Vgｃ／n1 (9) によつて与えられる。ここに、ｃは真空中におけ
る光速（３×108ｍ／sec）である。したがつて、
図示の構成による光遅延等化器によつて生ずる一
次の波長分散D(1)は D(1)＝dτ′／dλ＝−2n1／ｃ（∂β／∂λ）Ｚ＝ｏ
／（∂β／∂Z）λ＝λc(10) によつて表わされる。ここに、λcは伝送される光
波スペクトルの中心波長であり、図示の構成によ
る光遅延等化器により中心波長λcの光伝送信号に
生ずる一次の波長分散は光導波路８の伝搬定数β
によつて変化することになる。
かかる光遅延等化器の各種の属性について検討
するに、遅延等化の帯域幅Δλは Δλ＝（δλ／δβ）Δβ＝（βnax−βnio）λ＝λc
／（∂β／∂λ）Z=p（11） となる。ここに、βnaxおよびβnioは、それぞれ、
伝搬定数βの変化における最大値および最小値で
ある。
また、かかる光遅延等化器によつて得られる最
大等化遅延時間τnaxは τnax＝｜D(1)｜・Δλ ＝2n1l／ｃ （12） となる。ここに、ｌは、第２図ａに示すように、
遅延等化を行なう等間隔格子９の全長である。
その等間隔格子９の間隔ｐは ｐ＝π／β（λc，ｌ／２） （13） となり、光導波路８の伝搬定数βによつて変化す
るのであるから、図示の構成による本発明光遅延
等化器においては、等間隔格子を用いても、光導
波路の伝搬定数をその距離に応じ変化させること
により、前述した特願昭56−13729号明細書に記
載の間隔を距離に応じて変化させたグレーテイン
グを用いた従来の光遅延等化器と同等の作用効果
を得ることができる。
なお、上述した最大遅延等化時間τnaxは、等間
隔格子の全長ｌを３cmまで変化させるとコア部の
屈折率n1を1.5、1.7、2.2としたとき第３図に示す
ような値となる。
つぎに、上述のように等ピツチのグレーテイン
グによりブラグ反射をおこさせるように製造容易
に改良した本発明光遅延等化器の光導波路の伝搬
定数βをその光導波路の距離に応じて変化させる
ようにした具体的構成の例を第４図ａ〜ｄおよび
第５図ａ〜ｅにそれぞれ示して説明する。なお、
図示の構成例においては、光導波路の伝搬定数β
を伝搬路長に応じて変化させる具体的構造のみを
示し、光導波路の表面部分等に設けるべき等間隔
格子の表示は省略してある。
しかして、第４図ａ〜ｄは、光導波路を製造容
易な平板状光導波路を用いて構成した場合に、そ
の平板状光導波路のコア層の厚さを光導波路の距
離に応じて変化させることにより、その伝搬定数
βを変化させるようにした具体的構成の例を示し
たものである。同図ａは、硝子材よりなる基板７
上にその硝子材より屈折率の高い硝子材よりなる
コア層１１を被着させ、そのコア層１１の中央部
を光伝送信号の伝搬方向に沿つてストライプ状に
突起させる。かかる形状のコア層１１において
は、入射した光伝送信号が、ｘ、ｙ両方向に閉じ
込められて、破線に図示するような楕円形状断面
の単一モード光導波路１０が形成される。したが
つて、かかる形状のコア層１１のｙ方向の厚さｔ
を、光伝送信号が伝搬するＺ方向に沿い、第４図
ｄに実線にて示すように、伝搬距離に応じて漸減
させることにより、光導波路１０の伝搬定数βを
第２図ｂに示したように漸減させることができ
る。なお、第２図ｂにつき前述したように、第４
図ｄは実線にて示したコア層の厚さｔの変化特性
は、波長分散が零となる波長1.3μｍより長く、伝
搬損失最小となる波長1.6μｍの光伝送信号に対応
させたものであり、波長1.3μｍより短かい、例え
ば波長0.8μｍの光伝送信号に対しては、第４図ｄ
に点線にて示すように、伝搬距離Ｚとともにコア
層１１の厚さｔを漸増させる。
また、第４図ｂおよびｃにそれぞれ示した構成
例は、上述した構成例をそれぞれ変形させたもの
であり、同図ｂは、上述したコア層１１の突起部
を平板部とは異なる材料のストライプ１２として
被着することにより、光伝送信号を確実にｘ方向
にて閉じ込め、光導波路１０内に集中させるよう
にしたものであり、同図ｃは、上述した平板状コ
ア層１１を別個に製作して基板７に被着すること
なく、平板状基板７の表面部分にイオン拡散を施
して、表面から内方に向い、屈折率を変化させて
所要の厚さに分布させることにより、光伝搬信号
をｙ方向に閉じ込めるようにしたものである。
つぎに、第５図ａは、第４図ａに示したのと同
様に、硝子材よりなる基板７上にその硝子材より
屈折率の高い硝子材よりなるコア層１１を被着さ
せ、そのコア層１１の中央部を光伝送信号の伝搬
方向に沿つてストライプ状に突起させ、そのスト
ライプ状突起部のｘ方向における幅ｗを、第５図
ｅに実線もしくは点線にて示すように、光伝送信
号の波長の長短に応じて漸減もしくは漸増させる
ことにより、光導波路１０の伝搬定数βをｚ方向
の伝搬距離に応じて変化させるようにしたもので
ある。また、第５図ｂ〜ｄは、上述した構成の変
形例をそれぞれ示したものであり、同図ｂは、上
述したコア層１１の突起部を平板部とは異なる材
料のストライプ１２として被着したものであり、
同図ｃは、基板７の表面部にイオン拡散を施して
光導波路１０を形成したものであり、同図ｄは、
基板７の表面部にストライプ状にイオン拡散を施
して所要形状をなして幅ｗが距離ｚに応じ変化し
ている光導波路１０を直接に形成したものであ
る。
なお、第５図ａ〜ｄに示した構成例において
は、いずれも、ｙ方向の構成がxz平面内におい
ては均一であり、ストライプ状光導波路１０のｘ
方向における幅ｗがｚ方向の伝搬距離に応じて変
化しており、かかる形状のストライプ状光導波路
１０は、フオトリングラフイあるいは電子ビーム
露光法とエツチング等の従来慣用の加工技術とに
より、容易に所要の高精度をもつて製作すること
ができる。
また、第４図ａ〜ｃおよび第５図ａ〜ｄに示し
た構成例においては、基板およびコア層のみから
なる構成を示し、光フアイバにおけるクラツド部
に相当する上部層を用いてない場合を示している
が、コア層１１に比して低い屈折率を有する硝子
材よりなる上部層をコア層１１に被着した構成と
することもできる。
つぎに、上述した構成による本発明光遅延等化
器の具体的製作例として、第５図ａに示した構成
例における各部材料の例およびストライプ状光導
波路の設計例を示す。
すなわち、基板７および上部層を屈折率n2＝
1.46のバイコールガラスにて形成するとともに、
コア層１１を屈折率n1＝1.57のC7059ガラスにて
構成し、そのコア層１１を基板７に被着して形成
するに先立ち、基板７の表面部に、紫外線干渉露
光法などにより等間隔の格子を刻み付けておく。
しかる後に、コア層１１を蒸着あるいは気相化学
反応等により基板７上に堆積して被着させ、さら
に、フオトリングラフイあるいは電子ビーム露光
法およびエツチングなどの従来慣用の加工技術に
より所要の形状寸法をなしてストライプ状突起部
を形成し、所要の光導波路を構成する。かかる第
５図ａ示の構造体上に上部層を蒸着などにより被
着させる。
上述のようにして製作した本発明光遅延等化器
における光導波路部分の横断面構造の例を第６図
に示し、その各部の数値設計例を第７図に示す。
第６図に示す光導波路部分の構造例において
は、前述したように、基板７および上部層１３が
屈折率n2＝1.46のバイコールガラスよりなり、コ
ア層１１が屈折率n1＝1.57のC7059ガラスよりな
つており、その伝搬定数βは にて表わすことができる。ここに、γyは なる式の解であり、この式（15）における係数b1
は、第６図に示した光導波路の横断面におけるス
トライプ状突起部を含めたコア層１１の厚さ2b1
の1/2であり、また、上述の式（14）におけるγx
はつぎの式（16）の解である。
ここに、 であり、さらに、上式（17）におけるγ2はつぎの
式（18）の解である。
ここに、b2は第６図に示した光導波路の横断面
におけるストライプ状突起部を除いた平板部にお
けるコア層１１の厚さ2b2の1/2である。
つぎに、第６図示の光導波路横断面に関する上
述の各式（14）〜（18）に対する数値計算例とし
て、中心波長λc＝1.5μｍ、コア層の厚さ2b1＝
1.0μｍ、2b2＝0.5μｍとすると、図示の光導波路
における伝搬定数βは、ストライプ状突起部の幅
ｗに対して第７図に示すような値となり、ストラ
イプ幅ｗを5μｍから1μｍまで漸減させると、伝
搬定数βは約6.35（１／ｍ）から約6.2（１／ｍ）
まで漸減する。また、伝搬定数βの波長依存性は δβ／δλ＝−4.4×1012（ｍ-2） （19） として計算することができる。なお、第６図に示
した光導波路の横断面構造によつて決まる伝搬定
数βの最小値βnioおよび最大値βnaxは、 ストライプ幅ｗ＝ｏのとき βnio＝6.81×1
06（１／ｍ） ストライプ幅ｗ＝ｏのとき βnio＝6.81×1
06（１／ｍ） ストライプ幅ｗ＝∞のとき βnax＝6.36×106（１／ｍ
）(20) となる。また、図示の光導波路が呈する帯域幅
Δλは、式(11)および（19）から Δλ＝410Å （21） となる。したがつて、いま、長さ１Kmの光フアイ
バによつて生ずる波長分散を等化して相殺除去す
るためには、波長1.5μｍにおける光フアイバの波
長分散が20ps／ｎｍ／ｎｍとなるのであるから、
前述した一次の波長分散式(10)に基づき、 Ｄ＝−２×10-2（sec／ｍ） （22） なる逆波長分散を図示の光導波路によつて生じさ
せればよいことになる。したがつて、上述した式
(10)と（19）とに基づいて、伝搬距離ｚに応じた伝
搬定数βの変化特性を、中心波長λcに対して、 （δβ／δz）〓=〓c＝−2.3×106（１／m2） （23） とすればよいことになる。しかして、 δβ／δz＝δβ／δw・δw／δz （24） なる関係が成立つのであるから、ストライプ幅ｗ
は、つぎのようにして設定することができる。
すなわち、式（24）から Δw＝（δβ／δz）（δβ／δw）-1・Δz（25） したがつて、距離の変化Δzに応じてストライ
プ幅ｗを ｗ（ｍ・Δz）＝w(p)＋n 〓 〓i=1 （∂β／∂Z）〓=〓c／（∂β／∂W）w=w((i-1)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 光フアイバよりなる光伝送路の波長分散を補
    償する光遅延等化器において、その光遅延等化器
    を、光伝送信号にブラツグ反射をおこさせるほぼ
    等ピツチの格子を備えた光導波路を用いて構成す
    るとともに、その光導波路の伝搬定数を前記光伝
    送信号の伝搬方向における距離に応じて変化させ
    たことを特徴とする光遅延等化器。 ２ 前記光導波路の断面積を前記距離に応じて変
    化させることにより前記伝搬定数を変化させるよ
    うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の光遅延等化器。 ３ 前記光導波路を平板状に構成したことを特徴
    とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
    光遅延等化器。 ４ 前記光導波路を円柱状に構成したことを特徴
    とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
    光遅延等化器。 ５ 平板状基板上に当該基板と屈折率の異なる媒
    質よりなるコア層を設け、そのコア層の一部を前
    記光伝送信号の伝搬方向に沿つてストライプ状に
    突出させることにより前記光導波路を平板状に構
    成したことを特徴とする特許請求の範囲第３項記
    載の光遅延等化器。 ６ 前記平板状基板上に平坦な前記コア層を設
    け、その平坦なコア層上に前記光伝送信号の伝搬
    方向に沿つてストライプ状の前記コア層を設けた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の光
    遅延等化器。 ７ 前記平板状基板の表面部分の屈折率をイオン
    拡散により他の部分と異ならせて前記平坦なコア
    層を形成したことを特徴とする特許請求の範囲第
    ６項記載の光遅延等化器。 ８ 前記コア層の厚さを前記光伝送信号の伝搬方
    向における距離に応じて変化させたことを特徴と
    する特許請求の範囲第５項、第６項または第７項
    記載の光遅延等化器。 ９ 前記ストライプ状に突出させたコア層の幅を
    前記光伝送信号の伝搬方向における距離に応じて
    変化させたことを特徴とする特許請求の範囲第５
    項、第６項または第７項記載の光遅延等化器。 １０ 平板状基板の表面部分の一部の屈折率をイ
    オン拡散により他の部分と異ならせてコア部を形
    成することにより前記光伝送信号の伝搬方向に沿
    つたストライプ状の前記光導波路を構成したこと
    を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項また
    は第３項記載の光遅延等化器。 １１ 前記ストライプ状の光導波路のコア部の厚
    さを前記光伝送信号の伝搬方向における距離に応
    じて変化させたことを特徴とする特許請求の範囲
    第１０項記載の光遅延等化器。 １２ 前記ストライプ状の光導波路のコア部の幅
    を前記光伝送信号の伝搬方向における距離に応じ
    て変化させたことを特徴とする特許請求の範囲第
    １０項記載の光遅延等化器。
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