JPH11337751A

JPH11337751A - 分散補償器及びその製造方法

Info

Publication number: JPH11337751A
Application number: JP10147089A
Authority: JP
Inventors: Ayako Baba; 彩子馬場; Yukio Toyoda; 幸雄豊田; Hidehiko Negishi; 英彦根岸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1999-12-10

Abstract

(57)【要約】【課題】様々な補償距離に対応した分散補償器を低コ
ストかつ小型で提供。【解決手段】波長分散している光は光サーキュレータ
１１の入力端子１１ａに入力され、入出力端子１１ｂと
入出射端子１２ｂを経てファイバ回折格子１２に入射す
る。ファイバ回折格子１２はファイバの長軸方向に対し
て連続的に変化している周期の屈折率変調でかつ連続的
に変化している有効屈折率のコアを有する。ファイバ回
折格子１２に入射した光はコア１２ａの屈折率変調の作
用により、波長によって異なる反射位置ｚで反射する。
ファイバ回折格子１２は短波長の反射位置が入出力端子
１ｂに近くなる用に接続する。ファイバ回折格子１２に
よって逆の分散を与えさらに、分散量は回折格子の周期
の長周期方向に対する変化量のみならず、有効屈折率の
変化量によっても制御可能になっているので、任意の伝
送距離に対する分散補償器が1種類の位相マスクで作製
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、波長分散の補償法
に関し、特に光ファイバ通信に用いられる波長分散補償
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバ通信の光加入者系への
導入がすすめられている。低伝送損失である１．５ミク
ロン帯の光を用いる場合、１７ｐｓ/km・nmの波長分散
があるため、伝送速度が高速になるに従って分散を補償
する必要がある。また、加入者系への導入を考慮した場
合、光の伝送距離が加入者ごとに異なるため、個々の伝
送距離に応じた補償を行う必要がある。

【０００３】従来の分散補償器は通常の光ファイバの分
散特性と逆分散の特性を持つ分散補償ファイバを用いて
波長分散を補償している。このような手段では、分散を
補償するための分散補償ファイバが数ｋｍ以上必要であ
り、装置を小型にできないといった欠点がある。

【０００４】一方で、光ファイバのコア中へ回折格子を
形成するファイバ回折格子はある波長の光を反射する特
徴を持ち、光ファイバの長軸方向に向かって回折格子の
周期を変化させた回折格子を形成することによって、光
の波長により反射位置が異なる特徴を持った素子にな
る。この特性を利用しコンパクトな分散補償を実現する
ことができる。手段が特開平７−１２８５２４号公報に
報告されている。この分散補償器の構成を図８に示す。

【０００５】図８において、８１は方向性結合器、８
２、８３、８４は前記方向性結合器の各端子、８５は連
続的に格子間隔が変化する回折格子が形成された光ファ
イバ、８６は支持部材、８７は光入射端面である。

【０００６】この図において以下にその動作を説明す
る。方向性結合器８１の端子８２から波長分散した信号
光が入力し、端子８３から出力されて波長分散補償器に
入力する。波長分散補償器は、連続的に抗し間隔が変化
する回折格子が形成された光ファイバ８５と支持部材８
６とを備え、端子８２から入力した信号光の波長分散に
対して、逆の極性を有し、波長分散の全体値が略同一に
調整された物を使用する。

【０００７】従って、波長分散補償器で発生する波長分
散は、端子８２から入力した光信号の波長分散を補償す
る。波長分散が補償された信号光は波長分散補償器の光
入力端面８７から出力され、端子８３から方向性へ都合
器に入力する。端子８３から入力した光信号は、端子８
４から出力されるこうして波長分散が補償された光信号
を得る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来例による手法では
作製に用いる位相マスクの回折周期の変化率によって分
散補償できる距離が決まってしまう。位相マスク法は二
光束干渉法に比べ、作成が容易で高精度で作製できる
が、位相マスクはそれ自体が高価であるため、補償距離
に応じていろいろな回折周期の変化率を有するマスクを
用意すると非常にコストが高くなってしまい、加入者向
けの低コストな分散補償器を提供するのは非常に困難で
ある。また、補償距離が長い場合は分散補償器のファイ
バ回折格子の長さも長くなり用いる位相マスクもさらに
高価である。

【０００９】本発明は、このような従来の課題を解決す
るのもであり、いろいろな補償距離に対応した分散補償
器を低コストで提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の分散補償器は、光サーキュレータや光カッ
プラなどの方向性結合器の一端に接続し、一定の周期も
しくは連続的に変化している周期の屈折率変調と連続的
に変化している有効屈折率とを有するコアをもつファイ
バ回折格子を少なくとも１個以上配置したもので構成す
る。

【００１１】以上のような構成において、以下分散補償
動作について説明する。通常のシングルモードファイバ
は波長差１nmで１７ｐｓの分散量を持ち、信号光をｘkm
伝送すると、長波長側の伝送速度が速く、１７ｘps/nm
の遅延時間を長じる。

【００１２】このように波長分散している光は光サーキ
ュレータの入力端子に入力され、第２の入出射端子を経
てファイバ回折格子に入射する。ファイバ回折格子に入
射した光はコアの屈折率変調の作用により、波長によっ
て異なる反射位置ｚで反射する。

【００１３】ファイバ回折格子中の光の反射位置ｚと反
射波長λ（ｚ）との関係は λ（ｚ）＝（Λ＋Λc・ｚ）・（ｎ＋dn・ｚ）・・・式（１）と書き表すことができる。

【００１４】ここで、Λ／２はＺ＝０における屈折率変
調の周期、Λc／２は光ファイバ長軸方向における屈折
率変調の周期の変化率である。位相マスクを用いて作製
したファイバ回折格子の屈折率変調の周期は位相マスク
の回折格子の周期の半分になるので、ΛとΛcはそれぞ
れファイバ回折格子を作製する位相マスクの回折周期と
回折周期の変化率であると考えてよい。

【００１５】ｎはｚ＝０における有効屈折率、dnは光フ
ァイバ長軸方向における有効屈折率の変化率である。光
ファイバ長軸方向における反射波長の変化率ｄλ／ｄｚ
を求めると式１よりｄλ／ｄｚ＝（ｄ/ｄｚ）λ（ｚ）
＝Λ・ｄｎ＋Λc・ｎ（１＋２ｄｎ・ｚ／ｎ）・・・・
式（２）となる。

【００１６】ｄｎ・ｚはファイバ回折格子の一端と他端
との有効屈折率の差に相当し大きくても１０^-3程度であ
る。通常の光ファイバの屈折率ｎは１．４４７程度であ
るのを考慮する２ｄｎ・ｚ／ｎ<<１であり式２はｄλ／
ｄｚ＝Λ・ｄｎ＋Λc・ｎ・・・・・・・式（３）と書
き表すことができる。

【００１７】ファイバ回折格子では波長ごとに反射位置
が異なるため、第２の入出射端からファイバ回折格子へ
入射し、ファイバ回折格子で反射して再び入出射端より
戻ってくる光は波長ごとに到達時間が異なる。ファイバ
回折格子で生じる単位波長あたりの遅延時間τは τ＝２・ｎ／（ｃ・ｄλ／ｄｚ）（ｃ：光速）・・・・・・式（４） τ＝２・ｎ／｛ｃ・（Λ・ｄｎ＋Λc・ｎ）｝・・・・・・・式（５）となる。

【００１８】ここで、入力光の遅延時間１７ｘ（ps/n
m）がファイバ回折格子で与える遅延時間τと同じ大き
さになるようにΛ、ｄｎ、Λcを設計し、かつ分散の方
向が逆になるように、つまり、短波長の反射位置が長波
長の反射位置より第２の入出力端子に近くなるようにフ
ァイバ回折格子を接続すればよい。こうしてファイバ回
折格子で反射された光は遅延時間が相殺されるので、分
散が補償され、光サーキュレータを経て第３の出力端子
より出力される。

【００１９】ここで従来技術では光ファイバのコアの有
効屈折率を変化させる手段がなかったため、式５でｄｎ
＝０である。

【００２０】従って位相マスクによって決まるΛcによ
ってのみτを制御していた。このため異なる伝送距離に
対した遅延時間τを得るには、その都度光ファおける屈
折率変調の周期の変化率Λcの異なる位相マスクを用意
する必要があった。

【００２１】また、ファイバ回折格子自身に曲げなどで
ひずみを加えることにより遅延時間を変えることができ
るが、この場合可変範囲は小さく信頼性に欠ける。

【００２２】しかしながら本発明は、光ファイバ長軸方
向における屈折率変調の周期の変化率Λcのみによって
決まる補償伝送距離に対し、適当な有効屈折率変化ｄｎ
を与えることにより任意の伝送距離に対する分散の補償
距離を可能とするものである。

【００２３】本発明の分散補償器を製造する方法として
は、紫外光を一定の周期もしくは連続的に変化している
周期回折ピッチを有する位相マスク通して光ファイバに
照射して位相マスクの回折ピッチの半分の周期の屈折率
変調を光ファイバのコア部に形成し、前記屈折率変調を
形成した光ファイバ上に光ファイバの長軸方向に沿って
照射時間が異なるように紫外光をさらに照射して光ファ
イバのコアの有効屈折率が光ファイバの長軸方向に沿っ
て変化するようにコアの屈折率変調部分を形成する。

【００２４】これにより広い帯域をカバーするコンパク
トで低コストの分散補償器を実現することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】請求項１に記載した発明は、屈折
率変調の周期が連続的に変化し、かつ有効屈折率が連続
的に変化しているコア部を有するファイバ回折格子を用
いることを特徴とした分散補償器であり、有効屈折率の
変化量によっていろいろな補償距離の分散を小型かつ低
コストな装置で補償する作用を有する。

【００２６】請求項２に記載した発明は、屈折率変調の
周期が一定で、かつ有効屈折率が連続的に変化している
コア部を有するファイバ回折格子を用いることを特徴と
した分散補償器であり、請求項１に記載した作用に加
え、分散量の大きい長距離対応の分散を補償する作用を
有する。

【００２７】請求項３に記載した発明は、屈折率変調の
周期が連続的に変化し、かつ有効屈折率が連続的に変化
しているコア部を有するファイバ回折格子と、前記ファ
イバ回折格子に接続し、前記ファイバ回折格子の屈折率
変調と異なる周期変化でかつ前記ファイバ回折格子の有
効屈折率と同じ有効屈折率のコア部を有するファイバ回
折格子を少なくとも１個以上配置した分散補償器であ
り、請求項１に記載した作用に加え、広い帯域を分散補
償できる作用を有する。

【００２８】請求項４に記載した発明は、屈折率変調の
周期が連続的に変化し、かつ有効屈折率が連続的に変化
しているコア部を有するファイバ回折格子と、前記ファ
イバ回折格子に接続し、前記ファイバ回折格子の屈折率
変調と異なる周期変化でかつ前記ファイバ回折格子の有
効屈折率の変化率と同じ有効屈折率変化率のコア部を有
するファイバ回折格子を少なくとも１個以上配置した分
散補償器であり、請求項３に記載した作用に加え、製造
しやすい構造で広い帯域の分散補償する作用を有する。

【００２９】請求項５に記載した発明は、屈折率変調の
周期が一定で、かつ有効屈折率が連続的に変化している
コア部を有するファイバ回折格子と、前記ファイバ回折
格子に接続し、前記ファイバ回折格子の屈折率変調と異
なる周期でかつ前記ファイバ回折格子の有効屈折率と同
じ有効屈折率のコア部を有するファイバ回折格子を少な
くとも１個以上配置した分散補償器であり、請求項２に
記載した作用に加え、広帯域で長距離の分散補償行う作
用を有する。

【００３０】請求項６に記載した発明は、屈折率変調の
周期が一定で、かつ有効屈折率が連続的に変化している
コア部を有するファイバ回折格子と、前記ファイバ回折
格子に接続し、前記ファイバ回折格子の屈折率変調と異
なる周期でかつ前記ファイバ回折格子の有効屈折率の変
化率と同じ有効屈折率変化率ののコア部を有するファイ
バ回折格子を少なくとも１個以上配置した分散補償器で
あり、請求項５に記載した作用に加え、製造しやすい構
造の広い帯域で長距離用の分散補償を行う作用を有す
る。

【００３１】請求項７に記載した発明は、３端子の光サ
ーキュレータと、前記の光サーキュレータの第２の端子
に接続し、請求項１から６記載のファイバ回折格子を少
なくとも１個有する分散補償器であり、請求項１から６
に記載した作用に加え、さらに入力光と出力光を容易に
分離できる作用を有する。

【００３２】請求項８に記載した発明は４端子の光サー
キュレータと、前記の光サーキュレータの第２の端子に
接続し、請求項１から６記載のファイバ回折格子を少な
くとも１個有し、前記光サーキュレータの第３の端子に
接続し、請求項１から６記載のファイバ回折格子を少な
くとも１個有する分散補償器であり、請求項１から６に
記載した作用に加え、第２と第３の端子に接続されたフ
ァイバ回折格子の分散量の合計量の分散を補償する作用
を有する。

【００３３】請求項９に記載した発明は、方向性結合器
と、前期方向性結合器の１端に接続し、請求項１から６
記載のファイバ回折格子を少なくとも１個有する分散補
償器であり、請求項７に記載した作用に加え、さらに低
コストで分散補償を行う作用を有する。

【００３４】請求項１０に記載した発明は、紫外光を一
定の割合で回折ピッチが増加する位相マスク通して光フ
ァイバに照射し、周期が連続的に変化した屈折率変調を
光ファイバのコア部に形成し、前記屈折率変調を形成し
た光ファイバ上に光ファイバの長軸方向に沿って照射時
間が異なるように紫外光をさらに照射して光ファイバの
コアの有効屈折率が光ファイバの長軸方向に沿って変化
するようにコアの屈折率変調部分を形成することを特徴
とする分散補償器の製造法であり、任意の補償距離の分
散補償を１種類の位相マスクを用いて低コストで製造で
きる作用を有する。

【００３５】請求項１１に記載した発明は、紫外光を回
折ピッチが一定の位相マスク通して光ファイバに照射
し、周期が連続的に変化した屈折率変調を光ファイバの
コア部に形成し、前記屈折率変調を形成した光ファイバ
上に光ファイバの長軸方向に沿って照射時間が異なるよ
うに紫外光をさらに照射して光ファイバのコアの有効屈
折率が光ファイバの長軸方向に沿って変化するようにコ
アの屈折率変調部分を形成することを特徴とする分散補
償器であり、請求項１０に記載した作用に加え、長距離
用の任意の分散補償を１種類の位相マスクを用いて低コ
ストで製造できる作用を有する。

【００３６】（実施の形態１）図１は本発明の第１の実
施の形態における分散補償器の全体構成の概略を示して
いる。図１において、１１は３端子の光サーキュレータ
である。１１ａが第１番目の入力端子、１１ｂが第２番
目の入出力端子、１１ｃが第３番目の出力端子である。

【００３７】１２はファイバ回折格子、１２ｂはファイ
バ回折格子の入出射端であり、入出力端子１１ｂに接続
している。１２ａはファイバ回折格子のコアであり屈折
率変調を有する。ファイバ回折格子内のコア１２ａの光
ファイバ長軸方向における屈折率変調を図２に示す。

【００３８】図２における実線が光ファイバの屈折率で
ある。屈折率の変調は光ファイバの長軸方向ｚに沿って
変調周期が次第に大きくなるように構成されている。さ
らにコアの有効屈折率も光ファイバの長軸方向ｚに沿っ
て次第に大きくなるように構成されている。

【００３９】以上のような構成において、以下分散補償
動作について説明する。波長分散している光は光サーキ
ュレータ１１の入力端子１１ａに入力され、入出力端子
１１ｂと入出力端１２ｂを経てファイバ回折格子１２に
入射する。ファイバ回折格子１２に入射した光はコア１
２ａの屈折率変調の作用により、波長によって異なる反
射位置ｚで反射する。ファイバ回折格子１２は短波長の
反射位置が入出力端子１１ｂに近くなる用に接続する。

【００４０】伝送距離ｘｋｍを補償する場合、単位波長
あたりの光信号の遅延時間τはτ＝１７ｘ(ｐｓ／ｎｍ)
であるので、Λ・ｄｎ＋Λc・ｎ＝２ｎ／｛ｃ・１７ｘ
(ｐｓ／ｎｍ)｝・・・式（７）を満足するΛc、ｄｎと
なる。

【００４１】例えば、回折周期の変化率Λc＝０.５６ｎ
ｍ／ｃｍの位相マスクを用いてファイバ回折格子を作製
し、光ファイバの長軸方向の有効屈折率変化が無い（ｄ
ｎ＝０）場合、式７より、対応する補償距離x０はx０＝
７kmとなる。ここまでは従来技術で述べたように、１種
類の位相マスクではある決まった距離の補償しかできな
い。以下に述べる製造法でdnを付加すると７km以外の距
離の補償が可能になる。

【００４２】補償距離の可変量Δｘは、Δｘ＝ｘ−ｘ０
＝｛２ｎ／１７(ｐｓ／ｎｍ・ｋｍ)ｃ｝・｛-Λｄｎ／
Λc・ｎ（Λ・ｄｎ＋Λｃ・ｎ）｝・・・式（８）とな
る。

【００４３】例えば、ｄｎ＝ｍ・１０^-4（ｃｍ^-1）（ｍ
=−３.０〜+３.０）とすればｎ＝１．４４７だからΔｘ
≒ｍとなるので基準のx０＝７ｋｍ補償用の位相マスク
で、４〜１０ｋｍの散補償器の作製が容易に可能であ
る。

【００４４】このように本実施形態によれば、ファイバ
回折格子によって逆の分散を与えさらに、前述の式５で
与えられるτが、回折格子の周期の長周期方向に対する
変化量Λcのみならず、有効屈折率の変化量ｄｎによっ
ても制御可能になっているので、任意の伝送距離に対す
る分散補償が可能となる。

【００４５】なお、図２において、ｄｎ／ｄｚ＞０、即
ち長周期側ほど有効屈折率が大きくなる場合を示した
が、逆に短周期側ほど有効屈折率が大きくなるようにす
れば、基準の補償距離よりもより長距離の伝送距離に対
応する分散補償器が可能となる。このように、本実施形
態１によればファイバ回折格子１２によって逆の分散を
与えることにより光信号の分散を補償することができ
る。

【００４６】なお、本発明では回折周期が場所によって
次第に変化するような構造コア１２ａを有するとした
が、回折周期が一定でコアの有効屈折率は光ファイバの
長軸方向ｚに沿って次第に大きくなるように構成されて
いるコア部でもよい。

【００４７】また、光サーキュレータ１１は３端子のも
のとしたが、４端子のものを用いて、第２と第３の端子
にそれぞれファイバ回折格子１２を接続しても良い。こ
の場合は第２と第３に接続したそれぞれのファイバ回折
格子の分散量の合計が分散補償量となる。

【００４８】本発明の分散補償器の屈折率変調の製造方
法は図３及び図４を用いて説明する。図３において３１
は光ファイバの屈折率変調を形成するための露光に用い
る紫外光。３２は回折周期が場所によって次第に変化す
るような構造の位相マスク、３３はファイバ回折格子が
形成される光ファイバ、３５は位相マスク３２によって
回折された紫外光３１の＋１次回折光、３４は位相マス
ク３２によって回折された紫外光３１の−１次回折光で
ある。

【００４９】本発明の分散補償器を製造するには次の手
順で行う。はじめに光ファイバ３３を位相マスク３２に
接近させて配置する。次に紫外光３１を位相マスク３２
を通じて光ファイバ３３に照射する。紫外光３１は位相
マスク３２を通過すると＋１次光と−１次光に分けられ
て互いに干渉し、光ファイバ３３上では位相マスク３２
の回折周期の半分の周期の干渉縞が生じる。光ファイバ
３３のコアでは紫外光の干渉光の強度に対応し、屈折率
の高低が形成される。結果として位相マスク３３のちょ
うど半分の周期の屈折率変調が光ファイバ３３のコア中
に形成される。

【００５０】例えば本実施の形態において図３における
位相マスク３２の左端からｚ(cm)の位置において１０７
７nm＋０.５６ｚnmの回折周期の位相マスクを用いる
と、屈折率変調の周期が５３８.５nm±０.１８ｚnmのフ
ァイバ回折格子を作製することができる。

【００５１】この時の光ファイバ３３の長軸方向に対す
る屈折率分布と反射波長の関係を図３内のグラフに示し
た。屈折率変調の周期は長軸方向に対して次第に大きく
なっているが、有効屈折率は一定である。この場合、有
効屈折率の変動量は大きくても１０^-3程度であるので、
式３より光ファイバの長軸方向の距離に対する反射波長
の変化率ｄλ／ｄｚは変調周期の変化率Λcによって決
まると考えられる。それゆえ分散量τも位相マスク３２
の変調周期の変化率Λcによってきまる。

【００５２】次に光ファイバの超軸方向で有効屈折率変
化ｄｎを与えるために、屈折率変調を形成した光ファイ
バを再度紫外光で照射する。図４において４１は紫外
光。４２は紫外光の遮光板。４３は屈折率変調を形成し
た光ファイバである。

【００５３】紫外光４１は可動できる遮光板４２で遮光
されている。遮光板４２の下には屈折率変調が形成され
ている光ファイバ４３を配置する。遮光板４２はある速
度Ｖで可動し光ファイバ４３の屈折率変調が形成されて
いる部分の図の右端から徐々に紫外光４１を照射し２回
目照射をおこなう。

【００５４】紫外光４１が光ファイバ４３の屈折率変調
が形成されている部分の図の左端まで照射したところで
２回目の紫外光照射を止める。この結果、光ファイバの
長軸方向に対して紫外光の照射時間が異なるため。図４
中のグラフのように長軸方向の位置に対して異なる有効
屈折率の値をとるようになる。

【００５５】この結果、式１より長軸方向に対する光フ
ァイバの反射波長はグラフの２回目の照射前の点線で示
した位置から照射後は実線で示した位置へシフトし、式
２で表されるような光ファイバの長軸方向に対する反射
波長の変化率（ｄλ／ｄｚ）が増加する。こうして式３
で与えられる分散量は２回目の紫外光照射前と比べ小さ
くなる。この場合、遮光板４２の可動速度によって有効
屈折率の勾配が変わるので、可動速度Ｖを変えることに
よっていろいろなｄｎをコアに付し、いろいろな分散量
のファイバ回折格子を作製することができる。最後に光
サーキュレータの第２の端子に、ファイバ回折格子の短
波長側の反射位置が長波長側の反射位置より近くなるよ
うに接続して分散補償器を作製する。

【００５６】このような製造方法によれば、図４におけ
る遮光板４２の可動速度を変えることによって分散補償
量を変えることができる。このため従来では１つの位相
マスクでは決まった分散補償量の分散補償器しかでき
ず、いろいろな分散補償量の分散補償器を作るためには
高価な位相マスクを多種類用意しなければならなかっ
た。

【００５７】しかしながら、本発明の製造方法によれば
１種類の位相マスクで本実施例のようないろいろな補償
量の分散補償器を製造することができ、低コストで分散
補償器を提供することができる。

【００５８】なお、本製造方法において長波長が反射す
る位置から紫外光の２回目照射を行い（ｄｎ＞０）分散
量を小さく調節した。しかしながら短波長が反射する位
置から２回目照射を行えば（ｄｎ＜０）逆に分散量を大
きくできる。

【００５９】また、遮光板４２を可動させ光ファイバの
長軸方向に対し有効屈折率に勾配を与えたが、２度目の
照射紫外光４１自身に強度分布を持たせることによって
有効屈折率に勾配を与えることもできる。また、使用し
た位相マスク３２は回折周期が場所によって次第に変化
するような構造の位相マスクであるが、回折周期が一定
の位相マスクを使っても、２度目の紫外光照射により有
効屈折率に勾配を与え、分散補償器とすることができ
る。分散量が大きいファイバ回折格子を、回折格子の周
期に応じて回折周期が場所によって次第に変化するよう
な構造の位相マスクのみを用いて実現しようとすると、
回折格子の周期の変化が非常に微小なためそのような位
相マスク自身を作ることができなかった。

【００６０】しかしながら本発明の製造方法によれば、
回折周期が一定の位相マスクを使い、２度目の紫外光照
射により有効屈折率に勾配を与えることにより、光ファ
イバの長軸方向に対する反射波長の変化が非常に緩やか
なファイバ回折格子を作成することが容易となり、大き
い分散量を補償する長距離対応の分散補償器を実現でき
る。

【００６１】（実施の形態２）図５は本発明の第２の実
施の形態における分散補償器の全体構成の概略を示して
いる。図５において、１１は３端子の光サーキュレータ
である。１１ａが第１番目の入力端子、１１ｂが第２番
目の入出力端子、１１ｃが第３番目の出力端子である。

【００６２】５２はファイバ回折格子、５２ａはファイ
バ回折格子の入出射端であり、入出力端子１１ｂに接続
している。５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆは
ファイバ回折格子が形成されているコアでありそれぞれ
異なった屈折率変調を有する。各ファイバ回折格子５２
内のコア５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆの光
ファイバ長軸方向における屈折率変調を図６に示す。

【００６３】図６における実線がそれぞれの回折格子が
形成されているコアの屈折率である。屈折率の変調は光
ファイバの長軸方向ｚに沿って変調周期が次第に大きく
なるように構成されている。さらにそれぞれのコアの有
効屈折率も光ファイバの長軸方向ｚに沿って次第に大き
くなるように構成されている。

【００６４】以上のような構成において、以下分散補償
動作について説明する。波長分散している光は光サーキ
ュレータ１１の入力端子１１ａに入力され、入出力端子
１１ｂと入出射端子５２ａを経てファイバ回折格子５２
に入射する。

【００６５】第２の実施形態におけるファイバ回折格子
５２はいろいろな屈折率変調のコア部を複数持った構成
になっている。図６の様に隣り合うコアの屈折率変調の
有効屈折率が連続になっていなくてもΛ、ｄｎ、Λc、
を適正に設定すれば長軸方向に対する反射波長の変化
（ｄλ／ｄｚ）は図６のように一定勾配を持った連続的
な変化にすることができる。

【００６６】したがって、本実施の形態において長軸方
向に対する反射波長の変化率より式４に従った遅延時間
を生じる分散を与えることができる。

【００６７】本実施の形態１と同様、入力光の分散によ
る遅延時間１７ｘ（ps/nm）がファイバ回折格子５２で
与える遅延時間τと同じ大きさになるようにΛ、ｄｎ、
Λcを設計し、かつ分散の方向が逆になるように短波長
の反射位置が長波長の反射位置より入出力端子１１ｂに
近くなるようにファイバ回折格子５２を接続すればよ
い。こうしてファイバ回折格子５２で反射された光は分
散が補償され入出力端子１１ｂを経て出力端子１１ｃよ
り出力される。

【００６８】このように、本実施形態２によればファイ
バ回折格子５２によって逆の分散を与えることにより光
信号の分散を補償することができる。さらに屈折率変調
を有するコアを多数配置して構成したのでファイバ回折
格子長を長くすることが可能であり、大きい分散の補償
や、広い波長帯域をカバーすることが本実施の形態で可
能となる。

【００６９】なお、本実施形態においていろいろな変調
周期の回折格子を５個配置したが５個以外の複数個配置
してもかまわない。また、本発明では回折周期が場所に
よって次第に変化するような回折格子を形成したそれぞ
れのコア５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆを有
するとしたが、回折周期が一定でコアの有効屈折率はフ
ァイバの長軸方向ｚに沿って次第に大きくなるように構
成されているコア部でもよい。

【００７０】また、隣り合うコアどうしで有効屈折率が
不連続であるとしたが有効屈折率の変化率が同じであれ
ば連続でもよい。また、光サーキュレータ１１は３端子
のものとしたが、４端子のものを用いて、第２と第３の
端子にそれぞれファイバ回折格子５２を接続しても良
い。この場合は第２と第３に接続したそれぞれのファイ
バ回折格子の分散量の合計が分散補償量となる。

【００７１】本実施の形態におけるの分散補償器の屈折
率変調の製造方法は図７を用いて説明する。

【００７２】図７において７１は光ファイバの屈折率変
調を形成するための露光に用いる紫外光、７２は回折周
期が場所によって次第に変化するような構造の位相マス
ク、７３はファイバ回折格子が形成される光ファイバ、
７５は可動ステージ、７４は光ファイバ７３に張力を加
える張力印可機構、７４は屈折率変調が形成されている
光ファイバ。７６は可動の遮光板である。

【００７３】本実施の形態におけるの分散補償器を製造
するは次の手順で行う。はじめに実施の形態１と同様、
光ファイバ７３を位相マスク７２に接近させて配置す
る。紫外光７１を位相マスク７２を通じて光ファイバ７
３に照射して、位相マスク７３のちょうど半分の周期の
屈折率変調が光ファイバ７３のコア中に形成する。この
ときの形成したファイバ回折格子の長さをｓとする。次
に屈折率変調を形成した光ファイバを実施の形態１と同
様、再度紫外光で照射する。

【００７４】紫外光７１は可動できる遮光板７６で遮光
されている。遮光板７６の下には屈折率変調が形成され
ている光ファイバ７４を配置する。遮光板７６はある速
度Vで可動し光ファイバ７３の屈折率変調が形成されて
いる部分の図の右端から徐々に紫外光７１を照射し２回
目照射をおこなう。遮光板７６が距離ｓ移動したところ
で２回目の紫外光照射を止める。

【００７５】この結果、光ファイバの長軸方向に対して
反射波長の変化が変化するような光ファイバのコア部５
２ｆを形成することができる。遮光板７６の可動速度に
よって有効屈折率の勾配が変わるので、可動速度Ｖを変
えることによって目的の分散量のファイバ回折格子を作
製することができる。

【００７６】つぎに、可動ステージ７５で光ファイバを
長軸方向にｓの距離移動させる。さらに張力印可機構７
４で光ファイバ７３にある大きさの張力を加える。そし
て再び位相マスク７３を用いてコア部５２ｆの隣に屈折
率変調を施し、さらに２度目の紫外光照射も遮光板７６
を用いておこない、屈折率変調を持つコア５２ｅを形成
する。

【００７７】コア５２ｅの屈折率変調を形成したとき光
ファイバ７３には張力がかかっていたため所定の量だけ
光ファイバが伸びている。このため、張力を解放したと
きに光ファイバがもとの長さに戻るため屈折率変調の周
期が所定量小さくなる。この結果、コア部５２ｅの反射
波長はコア部５２ｆの反射波長に比べ全体に短波長側に
シフトする。

【００７８】例えば、通常のシングルモードファイバに
形成したファイバ回折格子への張力と波長シフト量との
関係は７６ｇ重／nmである。このような関係から逆算し
光ファイバへの張力を適正に加えれば、図７のグラフに
おける点線のようにコア部５２ｆの反射波長と連続的つ
ながる反射波長をコア部５２ｅに形成できる。

【００７９】以下、同様に光ファイバ７３をシフトし、
順次同量の張力を付加して、屈折率変調部を形成し、順
次屈折率変調を有するコア部５２ｄ、５２ｃ、５２ｂを
形成する。

【００８０】その後、光ファイバ７３に付加されていた
張力を解放すればファイバ回折格子の長軸方向に対する
反射波長の変化は図７のグラフの点線のようになる。最
後に光サーキュレータの第２の端子に、ファイバ回折格
子の短波長側の反射位置が長波長側の反射位置より近く
なるように接続して分散補償器を製造する。

【００８１】このような製造方法によれば、一つの位相
マスクで長いファイバ回折格子を形成することができ
る。このため従来高価だった大面積の位相マスクを用い
る必要が無くなり分散補償器を低コストで提供できる。
長いファイバ回折格子が実現できれば長距離の分散補償
や広い波長範囲をカバーすることのできる分散補償器を
低コストでコンパクトに提供することができる。

【００８２】また、実施の形態１と同様、図４における
遮光板７６の可動速度を変えることによって分散補償量
を変えることができる。このため１種類の位相マスクで
のいろいろな補償量の分散補償器を作製することがで
き、低コストで分散補償器を提供することができる。

【００８３】なお、本製造方法において遮光板７６を用
いた２度目の紫外光照射を行ったが、光ファイバの長軸
方向に対する反射波長の変化率が位相マスクを通じた１
度目の照射で形成した屈折率変調のみの回折格子で分散
量が適正になっていれば、２度目の紫外光照射は行わな
くてよい。また、本実施の形態の製造法において１度目
の紫外光照射と２度目の紫外光照射と順序が逆でもかま
わない。また、各コア部５２ｆ、５２ｅ、５２ｄ、５２
ｃ、５２ｂに先に１度目の照射で屈折率変調をそれぞれ
形成し、その後２度目の照射で一括して有効屈折率勾配
を形成してもかまわないし、この１度目と２度目の照射
の順序が逆でもかまわない。

【００８４】なお、本製造方法において長波長が反射す
る位置から紫外光の２回目照射を行うこと（ｄｎ＞０）
で分散量を小さく調節した。

【００８５】しかしながら短波長が反射する位置から操
作を開始して２回目照射を行えばｄｎ＜０となり逆に分
散量を大きくできる。また、遮光板７６を可動させ光フ
ァイバの長軸方向に対し有効屈折率に勾配を与えたが、
２度目の照射紫外光７１自身に強度分布を持たせること
によって有効屈折率に勾配を与えることもできる。

【００８６】また、使用した位相マスク７２は回折周期
が場所によって次第に変化するような構造の位相マスク
であるが、回折周期が一定の位相マスクを使っても、２
度目の紫外光照射により有効屈折率に勾配を与え、分散
補償器とすることができる。分散量が大きいファイバ回
折格子を、回折格子の周期に応じて回折周期が場所によ
って次第に変化するような構造の位相マスクのみを用い
て実現しようとすると、回折格子の周期の変化が非常に
微小なためそのような位相マスク自身を作ることができ
なかった。

【００８７】しかしながら本発明の製造方法によれば、
回折周期が一定の位相マスクを使い、２度目の紫外光照
射により有効屈折率に勾配を与えることにより、光ファ
イバの長軸方向に対する反射波長の変化が非常に緩やか
なファイバ回折格子を作成することが容易となり、大き
い分散量を補償する分散補償器を実現できる。

【００８８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、いろい
ろな伝送距離に対応する分散補償器を１種類の位相マス
クから製造することができるので、小型な分散補償器を
低コストで実現することができる。このため、光通信シ
ステムの大容量化のための分散補償を実現する分散補償
器を提供することができ、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における分散補償器の
全体構成を示す模式図

【図２】本発明の第１の実施形態における分散補償器の
ファイバ回折格子の長軸方向における屈折率の大きさを
示した図

【図３】本発明の第１の実施形態における分散補償器の
製造法において、１度目の紫外光照射の行程を示した模
式図

【図４】本発明の第１の実施形態における分散補償器の
製造法において、２度目の紫外光照射の行程を示した模
式図

【図５】本発明の第２の実施形態における分散補償器の
全体構成を示す模式図

【図６】本発明の第２の実施形態における分散補償器の
ファイバ回折格子の長軸方向における屈折率の大きさと
反射波長を示した図

【図７】本発明の第２の実施形態における分散補償器の
製造法を示した模式図

【図８】従来例における分散補償器の概略断面図

【符号の説明】

１１光サーキュレータ１１ａ入力端子１１ｂ入出力端子１１ｃ出力端子１２ファイバ回折格子１２ａコア１２ｂ入出力端３１紫外光３２位相マスク３３光ファイバ３４ −１次光３５＋１次光４１紫外光４２遮光板４３光ファイバ５２ファイバ回折格子７１紫外光７２位相マスク７３光ファイバ７４張力印可機構７５可動ステージ７６遮光板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】屈折率変調の周期が連続的に変化し、か
つ有効屈折率が連続的に変化しているコア部を有するフ
ァイバ回折格子を有することを特徴とした分散補償器。
【請求項２】屈折率変調の周期が一定で、かつ有効屈
折率が連続的に変化しているコア部を有するファイバ回
折格子を有することを特徴とした分散補償器。
【請求項３】屈折率変調の周期が連続的に変化し、か
つ有効屈折率が連続的に変化しているコア部を有するフ
ァイバ回折格子と、前記ファイバ回折格子に接続し、前
記ファイバ回折格子の屈折率変調と異なる周期変化でか
つ前記ファイバ回折格子の有効屈折率と同じ有効屈折率
のコア部を有するファイバ回折格子を少なくとも１個以
上配置したことを特徴とする分散補償器。
【請求項４】屈折率変調の周期が連続的に変化し、か
つ有効屈折率が連続的に変化しているコア部を有するフ
ァイバ回折格子と、前記ファイバ回折格子に接続し、前
記ファイバ回折格子の屈折率変調と異なる周期変化でか
つ前記ファイバ回折格子の有効屈折率の変化率と同じ有
効屈折率変化率のコア部を有するファイバ回折格子を少
なくとも１個以上配置したことを特徴とする分散補償
器。
【請求項５】屈折率変調の周期が一定で、かつ有効屈
折率が連続的に変化しているコア部を有するファイバ回
折格子と、前記ファイバ回折格子に接続し、前記ファイ
バ回折格子の屈折率変調と異なる周期でかつ前記ファイ
バ回折格子の有効屈折率と同じ有効屈折率のコア部を有
するファイバ回折格子を少なくとも１個以上配置したこ
とを特徴とする分散補償器。
【請求項６】屈折率変調の周期が一定で、かつ有効屈
折率が連続的に変化しているコア部を有するファイバ回
折格子と、前記ファイバ回折格子に接続し、前記ファイ
バ回折格子の屈折率変調と異なる周期でかつ前記ファイ
バ回折格子の有効屈折率の変化率と同じ有効屈折率変化
率ののコア部を有するファイバ回折格子を少なくとも１
個以上配置したことを特徴とする分散補償器。
【請求項７】３端子の光サーキュレータと、前記光サ
ーキュレータの入出力端子で接続された請求項１から６
記載のファイバ回折格子を少なくとも１個有することを
特徴とする分散補償器。
【請求項８】４端子の光サーキュレータと、前記光サ
ーキュレータの第１の入出力端子で接続された請求項１
から６記載のファイバ回折格子と前記光サーキュレータ
の第２の入出力端子で接続された請求項１から６記載の
ファイバ回折格子とを少なくとも１個有することを特徴
とする分散補償器。
【請求項９】方向性結合器と、前記方向性結合器の１
端に接続された請求項１から６記載のファイバ回折格子
を少なくとも１個有することを特徴とする分散補償器。
【請求項１０】屈折率変調の周期が連続的に変化し、
かつ有効屈折率が連続的に変化しているコア部を有する
ファイバ回折格子を有する分散補償器の製造方法であっ
て、紫外光を一定の割合で回折ピッチが増加する位相マスク
通して光ファイバに照射し、周期が連続的に変化した屈
折率変調を光ファイバのコア部に形成し、前記屈折率変
調を形成した光ファイバ上に光ファイバの長軸方向に沿
って照射時間が異なるように紫外光をさらに照射して光
ファイバのコアの有効屈折率が光ファイバの長軸方向に
沿って変化するようにコアの屈折率変調部分を形成する
ことを特徴とする分散補償器の製造方法。
【請求項１１】屈折率変調の周期が一定で、かつ有効
屈折率が連続的に変化しているコア部を有するファイバ
回折格子を有する分散補償器の製造方法であって、紫外光を回折ピッチが一定の位相マスク通して光ファイ
バに照射し、周期が連続的に変化した屈折率変調を光フ
ァイバのコア部に形成し、前記屈折率変調を形成した光
ファイバ上に光ファイバの長軸方向に沿って照射時間が
異なるように紫外光をさらに照射して光ファイバのコア
の有効屈折率が光ファイバの長軸方向に沿って変化する
ようにコアの屈折率変調部分を形成することを特徴とす
る分散補償器の製造方法。