可変分散補償器
【課題】波長多重伝送システムに適用可能な低損失で広帯域でリップルの少ない分散補償器を提供することである。
【解決手段】片側反射率１００％のエタロンとミラーを平行、あるいはわずかに角度を与えることでコリメータから出射される光がエタロンに複数回反射された後、他方のコリメータへ入射する構成とする。さらに、ヒータ等により温度を変化させることにより、可変機構を設ける。そして、これらの分散補償部を多段に設け、ミラー角度とエタロンの反射率を最適にすることで、広帯域でリップルの少ない波長多重光伝送システムに適した可変分散補償器の実現が可能になる。
【解決手段】片側反射率１００％のエタロンとミラーを平行、あるいはわずかに角度を与えることでコリメータから出射される光がエタロンに複数回反射された後、他方のコリメータへ入射する構成とする。さらに、ヒータ等により温度を変化させることにより、可変機構を設ける。そして、これらの分散補償部を多段に設け、ミラー角度とエタロンの反射率を最適にすることで、広帯域でリップルの少ない波長多重光伝送システムに適した可変分散補償器の実現が可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを用いた光伝送システムや、波長多重による光伝送方式を採用したシステムに適用して好適な光分散補償器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光増幅器を中継器として用いる長距離光伝送システムの研究・実用化が盛んである。特に、インターネットを中心としたマルチメディアサービスに対応するために、波長の異なる複数信号光を通信伝送路である１本の光ファイバに多重化するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）による大容量化が有効な技術と考えられている。このような長距離光伝送システムにおいては、光ファイバの波長分散という現象により伝送速度や伝送距離が大きく制限される。波長分散とは、波長の異なる光が光ファイバ中を異なる速度で伝播する現象である。高速で変調された光信号の光スペクトルは異なる波長成分を含むため、これらの成分は光ファイバを伝播する際に波長分散の影響により異なる時刻に受信機に到達する。この結果、ファイバ伝送後の光信号波形は歪みを生じることになる。このような分散による波形劣化を抑えるために、分散補償という技術が重要となる。分散補償とは、伝送路に用いられる光ファイバと逆の波長分散特性を持った光学素子を光送信機、受信機、あるいは中継器などに配置することで光ファイバの波長分散特性を打ち消し、波形劣化を防ぐ手法である。このような光学素子、すなわち分散補償器としては、分散補償ファイバや光ファイバグレーティングなどの逆分散特性を持つデバイスの研究や実用化が行われてきた。
【０００３】
分散耐力とは、ある基準の伝送品質を満たす残留分散（伝送路ファイバと分散補償器による分散量の総和）の範囲を示す。分散耐力は光信号のビットレートの２乗に反比例して小さくなるため、分散補償技術は伝送速度が上がるにつれて、より重要となる。例えば、１０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送システムでは光信号の分散耐力はおよそ１０００ｐｓ／ｎｍ程度であり、シングルモードファイバの分散量がおよそ１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを考慮すると、分散補償技術を用いないと６０ｋｍ程度しか伝送できないことになる。さらに、４０Ｇｂｉｔ／ｓ伝送における分散耐力は、この１／１６の６０ｐｓ／ｎｍ程度であり、シングルモードファイバ４ｋｍ程度に相当する。現在、光中継器を用いた幹線系光ファイバ伝送の伝送距離は数十ｋｍから数千ｋｍ程度であるが、伝送距離に応じて分散補償器の分散量を変える必要がある。例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送システムでは、分散耐力を考慮し１００ｐｓ乃至数１００ｐｓ程度の刻みで、あらかじめ固定補償量の分散補償器を用意しておき、伝送距離に応じインストール時に補償量を決定し、設置するなどの方法がとられてきた。この場合の分散補償器としては、伝送路と逆符号の波長分散を持つ分散補償ファイバを用いる方法が代表的である。次に、４０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送システムでは、同様に１０ｐｓ乃至数１０ｐｓ程度の刻みで、補償分散量が変化できる分散補償器が必要と考えられる。しかも、この場合には伝送路ファイバの温度による波長分散量の変化が無視できなくなる。このため、分散量を可変に制御できる分散補償器が必要となる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２１６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これら従来の分散補償器にも様々な問題がある。固定量の分散補償を行う場合、分散補償ファイバでは数ｋｍ〜数１００ｋｍにもわたる長大な補償用ファイバが必要となるためファイバの収納スペースが大きくなる。また分散補償ファイバの損失を補償するために余分の光増幅器が必要となる可能性がある。さらに分散補償ファイバは一般にモードフィールド径が小さく、大きな光ファイバ非線型効果を生じ、伝送波形の歪みを引き起こす可能性がある。
【０００６】
光ファイバグレーティングの場合、透過特性や波長分散特性上に波長に対するリップルが存在するため、わずかな波長変化に対して補償特性が大きく変化する。従って分散補償に用いた場合の伝送特性は分散補償ファイバに比べて劣ることが知られている。また、製造上の問題から分散量や波長帯域の大きなものは作りにくく、狭帯域のものは温度や波長の安定化が必要になるなどの問題点がある。また分散補償ファイバでは原理的に、連続的に分散量を可変することができず、伝送路の分散量の変化に応じて連続的に分散量を変化させるような可変分散補償を実現することは難しい。
【０００７】
光ファイバグレーティングの場合、連続的な可変分散補償を実現する方法としては例えば、光ファイバグレーティングの長手方向に温度勾配を作ることにより、チャープトグレーティングを生成し、分散補償伝送を行う方式が報告されている。この場合、温度勾配を制御することにより可変量の分散補償を行うことが可能となる。しかしながら、この方式では均一な温度勾配を得ることが難しく、波長分散にリップルが発生するなど十分な性能の分散補償ができないなどの問題点があり、実用性に問題がある。なお、複数の小型ヒータによって温度勾配を設けて分散補償する公知例、例えば、特許文献１があるが、微細加工を伴う構造あるいは複雑な制御方法が必要となる。本発明の目的は、上記のような問題点を解決した広帯域でリップルの少ない分散補償器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は、対向する第１および第２の平面を有する板状の第１のエタロンの前記第２の平面と、第１の反射面を有する第１のミラーの前記第１の反射面とが、第１の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第１の可変分散補償部と、対向する第３および第４を有する板状の第２のエタロンの前記第４の平面と、第２の反射面を有する第２のミラーの前記第２の反射面とが、第２の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第２の可変分散補償部とを具備していること、および前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で
、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、前記第３の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第４の平面の反射率は第３の平面の反射率より低く、前記第２の角度は前記第１の角度以上であり、前記第４の平面の反射率は前記第２の平面の反射率以上であることにより、達成できる。
【０００９】
また上記の目的は、対向する第１および第２の平面を有する板状の第１のエタロンの前記第２の平面と、第１の反射面を有する第１のミラーの前記第１の反射面とが、第１の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第１の可変分散補償部と、対向する第３および第４の平面を有する板状の第２のエタロンの前記第４の平面と、第２の反射面を有する第２のミラーの前記第２の反射面とが、第２の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第２の可変分散補償部とを具備していること、および前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、前記第３の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第４の平面の反射率は第３の平面の反射率より低く、前記第２の平面と前記第１の反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第１のエタロンと前記第１のミラーとの間を自然数ｎ１回交互に反射させた後、前記第２の平面と前記第１の反射面との間から前記光ビームを出射させ、前記第４の平面と前記第２の反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第２のエタロンと前記第２のミラーとの間を自然数ｎ２回交互に反射させた後、前記第４の平面と前記第２の反射面との間から前記光ビームを出射させ、前記第４の平面の反射率は前記第２の平面の反射率以上、前記自然数ｎ２は前記自然数ｎ１以下、一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成することにより、達成できる。
【００１０】
さらに上記の目的は、波長に対する分散を表す関係式において、正の傾きａ１と該傾きａ１の有効帯域がＷ１であるプラス側可変分散補償部と、負の傾きａ２と該傾きａ２の有効帯域がＷ２である持つマイナス側可変分散補償部と、前記プラス側可変分散補償部の分散特性を波長方向にシフトする第１の温度調節手段が設けられ、前記マイナス側可変分散補償部の分散特性を前記プラス側可変分散補償部とは逆の波長方向にシフトする第２の温度調節手段が設けられ、前記ａ１と前記ａ２の符号が反対で絶対量が等しいかまたは差の相対量｜（ａ１−ａ２）／ａ１｜が０．１以下とすることにより達成できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、広帯域，低群遅延リップル，可変分散量の大きな特性のよい可変分散補償器が得られた。それにより、波長多重伝送時に各信号光に対して一括で分散補償を行うことができ、伝送システムにおける伝送距離を拡張することができる。
さらには、高次分散についても一括で分散補償を行うことができる。そして、本発明分散補償器を用いることで、伝送特性の優れた簡易で安価な光通信システムを構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。エタロンについて説明する。図１にエタロンの構造を示す。エタロンとは、精度よく平行にした平面板１０の両面に反射膜１１，１２をコーティングしたものである。反射膜には、反射率の高い金や銀などの金属膜、あるいは誘電体多層膜などが用いられる。特に、理想的には片側の反射率を１００％としたエタロンを提案者ＧｉｒｅｓとＴｏｕｒｎｏｉｓの名前にちなみＧＴエタロンと呼ぶ。ただし、実際には１００％の反射率を実現することは難しいので、９０％程度以上の反射率を有する反射膜を用いるということでも構わない。また、他方の反射率は、分散補償に用いる場合はさほど高い必要なく、後で具体的な数値を示すように９０％を超えることはない。このようなＧＴエタロンにおいては、透過率は波長に対して一定となるためオールパスフィルタと呼ばれている。しかし、位相（群遅延時間）については波長依存性を有する。この時の群遅延時間τは次式で表される。
【００１３】
【数１】
【００１４】
ここで、ｒは振幅反射率、ωは光の角周波数、ΔＴは平行平面板を１往復することによって生じる光学的な距離を示す。波長分散Ｄは、群遅延時間τを波長で微分したものである。
【００１５】
【数２】
【００１６】
しかし、高速信号、特に４０Ｇｂｉｔ／ｓ長距離光伝送システムにおける分散補償器には、有効帯域が広いこと（４０ＧＨｚ以上）、大きな可変範囲をとれること、分散のリップルが小さいことが重要となる。そこで、分散補償器として所望の特性を得るためには、図２に示すように、ミラーを用いて複数回反射させる方法が有効である。図２の構成では、エタロン（１０，１１，１２）に対して、ミラー（２０，２１）を平行あるいはわずかに角度をつけて配置する。後で具体的な数値を示すように、この角度は大体１度以下であれば、本発明による有効帯域拡大の効果が得られる。ここで、ミラー（２０，２１）はミラー基板２０に高反射率の反射膜２１をコーティングすることによって構成される。コリメータ３０から出射した光は、エタロン（１０，１１，１２）とミラー（２０，２１）を交互に反射して、コリメータ３１に入射する。コリメータとは、光ファイバを伝播する光を平行ビームとして空間に放射する光部品のことである。エタロン（１０，１１，１２）は温度変化素子４０によって温度を制御することができる。このとき、エタロンの熱分布を均一にするために温度変化素子４０とエタロン（１０，１１，１２）の間に伝熱剤４１を介する。この伝熱剤としては、伝熱シートやサーマルグリースを用いる。
【００１７】
群遅延特性を数式によって説明するために、図３を用いて説明する。ミラー（２０，２１）とエタロン（１０，１１，１２）の角度をΔθとすると、エタロンに対して入射角θ0で入射した光はミラーとｉ回反射した後θｉ＝θ0＋２ｉΔθの角度で再びエタロンに入射する。ミラーの全反射回数をｋとすると，補償部全体の群遅延時間τtotalは，各反射時のエタロン群遅延時間τiを（ｋ＋１）回合計することで求められる。
【００１８】
【数３】
【００１９】
ここで、ΔＴｉはエタロンの各反射において平行平面板を１往復することによって生じる光学的な距離である。さらに、入射角度を考慮するとΔＴｉは以下の式で表される。
【００２０】
【数４】
【００２１】
【数５】
【００２２】
ここで，ｃは光速、Θｉはエタロン中での入射角、ｎは屈折率、Ｌはエタロン反射膜間隔である。エタロン中での入射角Θｉとエタロン入射角θiの関係は数式（５）で表される。
【００２３】
エタロン（１０，１１，１２）、ミラー（２０，２１）、コリメータ３０、３１を光学部品固定部材２００によって制御して固定する方法を図４に示す。ここで、光学部品固定部材２００は、熱膨張率の低い金属やガラスを用いて実現する。光学部品固定部材２００は、中空になっており、これは超音波ドリル等を用いて加工することで作成できる。光学部品固定部材２００の上面図を図５に、斜め上から見た図を図６に示す。図５に示すように、光学部品固定部材２００の中空穴は、ビームを通すための楕円状の穴と、コリメータ３０，３１を固定するための丸状の２つの穴を合わせたような形となっている。また、図６に示したように、部品固定部材２００の上部を斜めに研磨することで、エタロン（１０，１１，１２）とミラー（２０，２１）の角度Δθを精密に制御して固定することができる。また、コリメータ固定用の穴も同様に精密に加工することで、コリメータ３０からエタロン（１０，１１，１２）への入射角θ０を精密に制御して固定することが可能である。これらの光学部品は、光学部品用の接着剤等を用いて固定する。
【００２４】
温度制御を用いた可変方式について図７を用いて説明する。この可変分散補償器１００は、入力ポート１１０、出力ポート１２０を持ち、内部はプラス側可変分散補償部１３０とマイナス側可変分散補償部１４０の２つの補償部から構成される。各々の補償部は、図２に示したエタロン（１０，１１，１２）とミラー（２０，２１）を斜めあるいは平行に対向させ、コリメータ３０から出射したレーザビームを斜めに複数回反射させる構成で実現される。プラス側可変分散補償部は、図に示すように分散と波長の関係が正の傾きを、マイナス側可変分散補償部は負の傾きを持つ１次関数となっている。エタロンの温度を変えると、エタロン基板の熱膨張により共振波長が変化する。このため、図７に示した分散特性は波長方向にシフトする。このとき、エタロン基板の熱膨張係数が１０−４以下１０−６以上のガラス部材で構成されていることが、共振波長を制御する上で望ましい。例えば、今回評価した条件では、光学ガラスとして広く使われている硼珪酸光学ガラスで、熱膨張係数が０．８７×１０−５／℃のものを基板として用いると、１００ＧＨｚ（光の波長で約０．８ｎｍ）分散特性をシフトさせるには６０℃の温度変化が必要となる。後で具体的な数値を示すように、可変分散補償器としては１段で１０ＧＨｚ程度以上の波長シフトが必要なので、温度制御範囲は５℃以上であることが好ましいプラス側可変分散１３０、マイナス側可変分散補償部１４０は、各々独立に温度制御できる構成とする。このとき、可変分散補償器全体の分散特性は２つの補償部の合計となる。正の傾きを持つ直線部分と負の傾きを持つ直線部分の重なりが大きければ、上側の平らな部分が広く低い形状となり（図７右上）、逆に重なりが小さければ、上側の平らな部分が狭く高い形状（図７右下）となる。このように、プラス側、マイナス側可変分散補償部に温度制御をかけることで、分散量を変化することができる。
【００２５】
プラス側、マイナス側可変分散補償部の理想的な特性を実現するための、ミラー角度Δθとエタロンの振幅反射率ｒを最適化するための方法を述べる。そのために、まず、振幅反射率ｒが異なるときのエタロン単体での分散特性について説明する。数式（３）でｋ＝０として ｒ＝５，２０，４０％とした時、波長に対する分散特性を図８に示す。まず、図８（ａ）ｒ＝５％の場合は，分散の振幅は小さく、ｓｉｎ関数に近い形状を示す。次に、図８（ｂ）ｒ＝２０％の場合は，分散の振幅は図８（ａ）に比べやや大きくなり、三角波的な形状を示す。これは、先に述べたプラス側可変分散補償部の特性に近い形状と言える。以後の説明では、正の傾きを持つ部分と負の傾きを持つ部分に分け、分散が最小から最大となる範囲を「正の傾きの帯域」、最大から最小になる範囲を「負の傾きの帯域」と呼ぶことにする。最後に（ｃ）ｒ＝４０％の場合には、分散の振幅が大きくなり、（ｂ）で示した直線部分は歪んだ形状となる。
【００２６】
尚、図８からわかるようにＧＴエタロンを用いた分散補償器においては、群遅延および分散特性において波長依存性を示す。この周期はＦｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ（ＦＳＲ）と呼ばれ、この図では１００ＧＨｚ（約０．８ｎｍ）である。このような波長周期性を持つことは波長多重伝送において特に有効となる。ＦＳＲを波長多重伝送時の波長間隔と等しくすれば、ＧＴエタロンは全ての波長の信号に対して同じような効果を与えることができる。よって、このような可変分散補償器は波長多重伝送システムにおいて極めて有効である。
【００２７】
以上の性質を踏まえ、本発明によるプラス側可変分散、マイナス側可変分散補償部を実現する構成を述べる。まず、プラス側であるが、図８（ｂ）で示したように、エタロン単体の特性が既に理想的な特性に近い。このため、簡単には図９に示したミラーとエタロンを平行にする構成で実現できる。ここで、直線性を評価する指標として、数式（６）に示すピアソンの積率相関係数の２乗値Ｒ２を用いた。式中のｍｔｏｔａｌは評価に用いた全データ数、Yiは分析に用いたデータ値、Yi（ハット）は回帰分析で求めた近似直線による予想値である。
【００２８】
【数６】
【００２９】
Ｒ２は近似直線の予想値が実際のデータにどの程度近いかを示すもので０から１の範囲をとる。この場合、Ｒ２値が１に近いほど直線に近い形状となる。
【００３０】
【数７】
【００３１】
振幅反射率ｒを横軸にとり０％から６０％まで変化させた場合、Ｒ２と正の傾きの帯域の変化を図１０、１１に示す。図１１より，振幅反射率ｒが２０％近辺でよい直線性を持つので、これを候補と考えればよい。また、図１０に示す正の傾きの帯域の変化を見ると、ｒとともに増加している。可変分散補償器全体が図７に示すように有効帯域内で平坦な特性を持つためには、プラス側可変分散補償部とマイナス側可変分散補償部の直線の傾きが、符号が反対で大きさが同じとなる必要がある。よって、マイナス側可変分散補償部の構成を決定した後にプラス側可変分散補償部を構成するエタロンの反射率と反射回数を決定する。
【００３２】
マイナス側可変分散補償部は、図８に示した伝達関数が理想的な特性と著しく異なるため、本発明により以下のように解決する。マイナス側可変分散補償部で理想的な特性を実現するために、図１２に示す三角波の基本的な性質を応用する。正の傾きの帯域が広い三角波を少しずつシフトさせて足し合わせると、負の傾きの帯域を拡大することができる。この場合、負の傾きの帯域を最大とするための最適なシフト量は、足し合わせる回数と正の傾きの帯域から一意的に決まる。この性質を考慮し、負の傾きを持つ狭い部分を、エタロン斜め反射方式でピーク位置をずらしながら足し合わせ、広帯域化を実現する。簡単にピーク位置をずらす方法としては、図９に示したプラス側可変分散補償部を多段につなぎ合わせて、その各々に温度制御部を設け、各段での分散特性を少しずつシフトさせればよい。ただし、この方法では、簡単に実現できるものの段数が多くなると、損失も増える、部品数が増えてしまうという欠点がある。次に、ピーク位置をずらす方法としては、ミラーとエタロンにわずかに角度を与えるという方法もある。図１３に構成を、図１４に得られた分散特性を示す。このとき、三角波の検討により、あらかじめ足し合わせ回数と正の傾きの帯域から求めた最適なシフト量を目安に、エタロン斜め反射方式におけるミラー角度の候補を絞り、計算の効率化を図ることが可能となる。
【００３３】
次に、図１３に示した構成よりもさらにマイナス側可変分散補償部の理想的な特性を実現するための方法を説明する。図１４で得られた分散特性は、理想的な特性（図中のまっすぐな点線）に比べると、やや歪みを生じている。それは、図８に示したもともとのエタロンの特性が、三角波と異なる歪みを持っているためである。特に、エタロン斜め反射方式で大きな分散量を稼ぐためには、（１）エタロンの反射率ｒを高くする、（２）エタロン斜め反射方式を多段にする、といった方法が考えられるが、損失の点で前者の方が好ましい。しかし、エタロンの反射率ｒを高くすると三角波と比べた歪み成分も大きくなるので、図１２に示した三角波の性質を利用する方法がうまく適用できなくなる。図１４では、エタロンの振幅反射率ｒ＝４０％の分散特性を示したが、このとき、Ｒ２＝０．９９８３１であった。
【００３４】
そこで、さらに工夫し、マイナス側可変分散補償部で負の傾きの部分の直線性を向上する方法を示す。ここでは、斜め反射方式１段で得られた特性（図１４）と理想的な直線との差分（以後、この差を高次分散リップルと呼ぶ）がｓｉｎカーブに近い形状であることに着目した。この差分は図８で示したエタロンの反射率が低い場合（例えば、ｒ＝５％）に近い形状と考えられる。しかし、前述のようにエタロン反射率が低い場合は分散の振幅も小さい。そこで、反射率の低いエタロンで補正を行うには、エタロンとミラーを平行に配置して複数反射を行い振幅を倍増させる。以上の考察と改善方法を図１５に模式的に示した。次に、この方法によるマイナス側可変分散補償部の具体的な構成と計算結果を各々図１６、１７に示す。図１７に示した結果の構成条件としては、エタロン１０−１とミラー２０−１の角度は０．０５１°、エタロン１０−２とミラー２０−２は平行とし、エタロン１０−１、１０−２の振幅反射率ｒは４０％と１０％、反射回数は各々５回と４回である。この結果、帯域５８ＧＨｚ，Ｒ２＝０．９９９９６となり、直線性を大幅に改善できる。本発明における分散補償器では、光の入射と出射の順番を逆にしても構わない。すなわち、図１６に示した構成で、光を通す向きは、コリメータ３０−１→３１−１→３０−２→３１−２でも、コリメータ３１−２→３０−２→３１−１→３０−１のどちらでも構わない。また、エタロン１０−１，１０−２も、どちらを先に光を入射させても構わない。
【００３５】
ここで、反射率の低いエタロンで補正を行うには、エタロンに１回だけ反射を行うことでも構わない。この場合の構成を図３０に示す。この場合、エタロンに複数反射しないのでミラーは不要となる。また、図１６に示した構成同様に、光を通す向きは、コリメータ３０−１→３１−１→３０−２→３１−２でも、コリメータ３１−２→３０−２→３１−１→３０−１のどちらでも構わない。また、エタロン１０−１、１０−２も、どちらを先に光を入射させても構わない。さらに、この考え方を発展させて、このような高次分散リップルを補正するための分散補償には、エタロン以外の素子を用いても構わない。その構成を図３１に示す。図中では可変分散補償部１５０によって、高次分散リップルを補正する。可変分散補償部１５０は比較的小さな分散量を稼ぐ素子でよい。例えば、従来の光ファイバグレーティング、マルチキャビティエタロン、リングキャビティを用いてもよい。あるいは近年、分散補償素子への応用が期待され活発に研究されているフォトニック結晶やフォトニック結晶ファイバを用いても構わない。フォトニック結晶とは、屈折率の異なる物質を光の波長以下のサイズで規則正しく周期的に配列させた構造体で、結晶の周期によって特定の波長領域の光が透過できないため、光を閉じ込めることが可能となり、所望の分散特性を与える素子への応用が期待されている。また、フォトニック結晶ファイバとは多数のエアホールが規則正しく配列した構造のクラッドを持つ光ファイバであり、これも通常のファイバに比べ、大きな波長分散を持たせることが可能となることが知られている。
【００３６】
次に多段構成にすることで、プラス側可変分散補償部で負の傾きの部分の直線性を向上する別の実施例を示す。図８（ｃ）に示したように反射率の高いエタロンでは、直線から歪んだ特性を持ち、ゆるやかな残留成分を持つ。この特性と理想的な直線との差分（この差も以後、高次分散リップルと呼ぶ）は、マイナス側可変分散補償部の実施例で述べたように、ｓｉｎカーブに近い形状である。この差分は図８で示したエタロンの反射率が低い場合に近い形状と考えられる。しかし、前述のようにエタロン反射率が低い場合は分散の振幅も小さい。そこで、反射率の低いエタロンで補正を行うには、エタロンとミラーを平行に配置して複数反射を行い振幅を倍増させる。以上の考察と改善方法を図１８に模式的に示す。次に、この方法によるプラス側可変分散補償部の具体的な構成と計算結果を各々図１９、２０に示す。図２０に示した結果の構成条件としては、エタロンとミラーの角度を平行とし、エタロン１０−１、１０−２の振幅反射率ｒは５５％と１１％、反射回数は各々１回と１１回である。この結果、帯域８６ＧＨｚ，Ｒ２＝０．９９９９０となった。図１０、１１で示した１段構成の場合ではｒ＝２５％の場合、帯域７５ＧＨｚ，Ｒ２＝０．９９９４であり、これに比べて帯域および直線性とも大幅に改善できたことがわかる。
【００３７】
このように、反射率の高いエタロンでは１回だけ反射を行えばよい場合がある。この場合、エタロンに複数反射しないのでミラーは不要となる。この構成を図３２に示す。また、図１６に示した構成同様に、光を通す向きは、コリメータ３０−１→３１−１→３０−２→３１−２でも、コリメータ３１−２→３０−２→３１−１→３０−１のどちらでも構わない。また、エタロン１０−１、１０−２も、どちらを先に光を入射させても構わない。さらに、この考え方を発展させて、このような高次分散リップルを補正するための分散補償には、エタロン以外の素子を用いても構わない。その構成を図３３に示す。図中では可変分散補償部１５０によって、高次分散リップルを補正する。可変分散補償部１５０は比較的小さな分散量を稼ぐ素子でよい。例えば、従来の光ファイバグレーティング、マルチキャビティエタロン、リングキャビティ、フォトニック結晶やフォトニック結晶ファイバを用いても構わない。
【００３８】
このように、正の傾きの帯域を増やすことができたので、図１９の構成のプラス側可変分散補償部をさらに多段に組み合わせて、前述の図１２で説明した方法で、マイナス側可変分散補償部を構成することも可能である。
また、図１で示したエタロンは、反射膜１１と１２に囲まれた１つの共振構造を持つシングルキャビティの構成であるが、これを図２７に示す複数の共振構造を持つマルチキャビティエタロンに置き換えて分散補償器を構成しても構わない。図２７に示すマルチキャビティエタロンにおいては、平面板１０と反射膜１１を交互に何段も積層した構造となっており、各々の反射率を変えることでシングルキャビティエタロンに比べ自由度が増えるので、所望の分散特性を実現することが可能となる。マルチキャビティエタロンの温度制御については、部品数削減という意味では、１組の伝熱剤４１と温度変化素子４０を反射膜１２に張り合わせる構造がよい。しかし、微細に温度制御を行うという観点からすると、図２７に示したようにマルチキャビティエタロンの層数ｎに対し、ｎ組の伝熱剤４１と温度変化素子４０を各々の平面板１０に張り合わせる構造がよい。この図では平面板１０の端の部分に温度制御素子が接触しているが、さらに言えば、平面板１０のまわりを取り囲むように温度制御素子が接触している方が好ましい。また、本発明の別の実施例として、エタロンの代りにリングキャビティを用いても構わない。リングキャビティの遅延特性を表す式はエタロンの場合と同じなので、本発明による概念を適用することが可能である。リングキャビティの構造を図２８に示す。この図で示されるリングキャビティは、光基盤３００とリング共振部３１０と光導波路３２０と光カプラ部３３０から構成される。光導波路では、基盤よりも光の屈折率が高くなっており、光は導波路中に閉じ込められ基盤にはもれない。導波路の左側から入射した光は導波路中を右側に進み、光カプラ部３３０で光導波路３２０をそのまま直進していく光と、分岐して一部リング共振部３１０に進んでいく光とに分かれる。リング共振部３１０を１周した光は、光カプラ部３３０で一部は光導波路３２０を直進し、残りは再びリング共振部３１０を回周する。このように、リング共振部３１０を何周かした光が合わさって導波路３２０に出て行き、共振器が実現される。
また、図２９に示すように、リング共振部３１０と光カプラ部３３０を多段構造にとることが可能である。このようにすることで、１段の構成よりも自由度が増えるので、所望の分散特性を実現することが可能となる。
【００３９】
次に、プラス側とマイナス側の可変分散補償部の本発明による制御方法について説明する。図２１は、制御方法を説明するために、理想的な直線モデルを示した。プラス側可変分散補償部の正の傾きの帯域をＷ１、マイナス側可変分散補償部の負の傾きの帯域をＷ２とする。この図ではＷ１＞Ｗ２の場合を示してある。また、プラス側可変分散補償部の正の傾きをａ１、マイナス側可変分散補償部の負の傾きをａ２とする。可変分散補償器として高次分散、
【００４０】
【数８】
【００４１】
を０にするためには、傾きａ１とａ２は符号が反対で絶対値が同じでなければならない。
ただし、理想的には絶対値が同じであることが好ましいが、製造上の問題やシステムの違い等を考慮し、差の相対量｜（ａ１−ａ２）／ａ１｜が０．１以下程度まで許容される場合もある。また、図２１では可変分散補償器の有効帯域の小さい方の光周波数をＴ１、大きい方をＴ２とする。
【００４２】
ここで、図７で示したようにプラス側可変分散補償部とマイナス側可変分散補償部について、波長（光周波数）特性を変化させるようシフト量を与える。このシフト量ｍについて図２１に示すように−ｍ、＋ｍと符号の向きを定義する。ＷＤＭ光伝送システムでは、各々の波長はＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ）に定められたグリッドによって定められている。従って、可変分散補償器の中心波長は制御時に変化してはならない。言い換えれば、中心波長が変化することは有効帯域を減らすことになる。Ｗ１＝Ｗ２の場合は中心波長（光周波数）を変化させないようにｍを与える制御方法は簡単である。すなわち、プラス側可変分散補償部とマイナス側可変分散補償部に与えるシフト量は、絶対値が同じで符号が反対になるようにすればよい。ここで、プラス側可変分散補償部に−ｍのシフト量を与え、マイナス側可変分散補償部に＋ｍのシフト量（図２１で、二つのピークを寄せる向き）を与えるとする。この場合、図２１で示した合計値はｍ＝０の場合を示しているが、重なりの部分が小さくなるので、図７で述べたように分散補償器全体の特性としては帯域が狭く、分散量が増えることになる。プラス側可変分散補償部に＋ｍのシフト量を与え、マイナス側可変分散補償部に−ｍのシフト量を与える場合は、その逆に重なりの部分が大きくなるので、分散補償器全体の特性としては帯域が広く、分散量が減ることになる。しかし、図２１に示した例では、Ｗ１＞Ｗ２であるため、プラス側とマイナス側可変分散補償部のシフト量の与え方として、符号を反対にするだけでは不十分である。それについて説明する。
【００４３】
Ｗ１＞Ｗ２の場合、シフト量ｍを変えた場合のＴ１とＴ２、およびその平均値ＴＣ（中心光周波数）の変化を図２２に示す。このとき、プラス側可変分散補償部とマイナス側可変分散補償部に与えるシフト量は、絶対値が同じで符号が反対になるように与えてある。この図では、各パラメータは、ＦＳＲ＝１００［ＧＨｚ］、Ｗ１＝８０［ＧＨｚ］、Ｗ２＝６０［ＧＨｚ］としてある。ｍ＝−５０［ＧＨｚ］の場合では、Ｔ１、Ｔ２は１９３．９０ＴＨｚであり、可変分散補償器の有効帯域は０ＧＨｚとなる。ｍを徐々に増やすことにより、Ｔ１とＴ２は各々１９３．９０ＴＨｚより小さく、あるいは大きくなり、その変化の絶対量は等しい。このため、中心光周波数は１９３．９０ＴＨｚで一定である。しかし、Ｗ１＞Ｗ２であるため、ｍが（Ｗ２−ＦＳＲ）／２を越えるとＴ２は減少を始め、中心光周波数も変化する。これは、ｍが（Ｗ２−ＦＳＲ）／２＋（Ｗ１−Ｗ２）／２＝（Ｗ１−ＦＳＲ）／２に増加するまで続く。その後は、ｍの増加とともにＴ１も増加を始め、中心光周波数は（Ｗ１−Ｗ２）／２で一定となる。図２２におけるｍと中心光周波数の変化量ΔＴＣの関係をまとめると以下のようになる。
【００４４】
【数９】
【００４５】
このように、Ｗ１≠Ｗ２の場合に生じる中心光周波数の変化を抑えるために、プラス側とマイナス側可変分散補償部に与えるシフト量を、パラメータｍoffsetを用いて以下のように与えることにする。
プラス側可変分散補償部シフト量 ：−ｍ → ｍoffset−ｍ
マイナス側可変分散補償部シフト量 ： ｍ → ｍoffset＋ｍ
ここで、中心光周波数を変化させないためのｍoffsetの値は、数式（８）から以下のように与えればよい。
【００４６】
【数１０】
【００４７】
この制御方法を行ったときのＴ１とＴ２、およびその平均値ＴＣ（中心光周波数）の変化を図２３に示す。ＴＣを一定に制御できていることがわかる。次に、理想的な特性の場合ではなく、本発明で得られたプラス側とマイナス側の可変分散補償部の特性を用いて効果を検証する。図２４に、本発明によるプラス側とマイナス側の可変分散補償部の特性、およびその合計値を示す。図２５に本発明による制御方法を適用した結果を示す。ここで、ＦＳＲ＝１００ＧＨｚ，Ｗ１＝８６ＧＨｚ，Ｗ２＝５８ＧＨｚとした。図２６にＴ１、Ｔ２、ＴＣの変化を示す。以上より、本発明の制御方法によって、中心周波数が変化していないことがわかる。
以上に述べたように、本発明によって、広帯域で、低分散リップル（あるいは低群遅延リップル）、かつ可変分散量が大きく、中心波長の変化の少ない特性良好な可変分散補償器が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の基本素子であるエタロンを示す図。
【図２】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成を示す図。
【図３】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成を詳細に説明するための図。
【図４】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成を立体的に示した図。
【図５】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成における光学部品固定部材の上面図。
【図６】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成における光学部品固定部材の中空穴の構造を示す図。
【図７】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の原理と構成を示す図。
【図８】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の基本素子であるエタロンの群遅延特性を示す図。
【図９】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の構成を示す図。
【図１０】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の振幅反射率と帯域の関係を示す図。
【図１１】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の振幅反射率と直線性の関係を示す図。
【図１２】本発明の一実施例を説明するための図であって、三角波の基本的な性質を示す図。
【図１３】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の構成を示す図。
【図１４】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の第一の構成の分散特性を示す図。
【図１５】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の原理を示す図。
【図１６】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の第二の構成を示す図。
【図１７】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の第二の構成の分散特性を示す図。
【図１８】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の原理を示す図。
【図１９】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の第二の構成を示す図。
【図２０】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の第二の構成の分散特性を示す図。
【図２１】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の制御原理を示す図。
【図２２】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のシフト量と有効帯域の変化の性質を示す図。
【図２３】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の制御方法によって改善されたシフト量と有効帯域の変化を示す図。
【図２４】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器によるプラス側とマイナス側の分散補償部の分散特性およびその合計を示す図。
【図２５】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の分散特性を示す図。
【図２６】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の制御方法によって改善されたシフト量と有効帯域の変化を示す図。
【図２７】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の基本素子であるマルチキャビティエタロンを示す図。
【図２８】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の基本素子であるリング共振器を示す図。
【図２９】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の基本素子である多段型リング共振器を示す図。
【図３０】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の第三の構成を示す図。
【図３１】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の第四の構成を示す図。
【図３２】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の第三の構成を示す図。
【図３３】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の第四の構成を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１０…平面版、
２０…ミラー（基板）、
１１,１２,２１…反射膜、
３０,３１…コリメータ、
４０…温度変化素子、
４１…伝熱剤、
１００…可変分散補償器、
１１０…入力ポート、
１２０…出力ポート、
１３０…プラス側可変分散補償部、
１４０…マイナス側可変分散補償部、
１５０…可変分散補償部、
２００…光学部品固定部材、
３００…光基盤、
３１０，３１１，３１２…リング共振部、
３２０…光導波路、
３３０，３３１，３３２…光カプラ部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを用いた光伝送システムや、波長多重による光伝送方式を採用したシステムに適用して好適な光分散補償器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光増幅器を中継器として用いる長距離光伝送システムの研究・実用化が盛んである。特に、インターネットを中心としたマルチメディアサービスに対応するために、波長の異なる複数信号光を通信伝送路である１本の光ファイバに多重化するＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）による大容量化が有効な技術と考えられている。このような長距離光伝送システムにおいては、光ファイバの波長分散という現象により伝送速度や伝送距離が大きく制限される。波長分散とは、波長の異なる光が光ファイバ中を異なる速度で伝播する現象である。高速で変調された光信号の光スペクトルは異なる波長成分を含むため、これらの成分は光ファイバを伝播する際に波長分散の影響により異なる時刻に受信機に到達する。この結果、ファイバ伝送後の光信号波形は歪みを生じることになる。このような分散による波形劣化を抑えるために、分散補償という技術が重要となる。分散補償とは、伝送路に用いられる光ファイバと逆の波長分散特性を持った光学素子を光送信機、受信機、あるいは中継器などに配置することで光ファイバの波長分散特性を打ち消し、波形劣化を防ぐ手法である。このような光学素子、すなわち分散補償器としては、分散補償ファイバや光ファイバグレーティングなどの逆分散特性を持つデバイスの研究や実用化が行われてきた。
【０００３】
分散耐力とは、ある基準の伝送品質を満たす残留分散（伝送路ファイバと分散補償器による分散量の総和）の範囲を示す。分散耐力は光信号のビットレートの２乗に反比例して小さくなるため、分散補償技術は伝送速度が上がるにつれて、より重要となる。例えば、１０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送システムでは光信号の分散耐力はおよそ１０００ｐｓ／ｎｍ程度であり、シングルモードファイバの分散量がおよそ１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることを考慮すると、分散補償技術を用いないと６０ｋｍ程度しか伝送できないことになる。さらに、４０Ｇｂｉｔ／ｓ伝送における分散耐力は、この１／１６の６０ｐｓ／ｎｍ程度であり、シングルモードファイバ４ｋｍ程度に相当する。現在、光中継器を用いた幹線系光ファイバ伝送の伝送距離は数十ｋｍから数千ｋｍ程度であるが、伝送距離に応じて分散補償器の分散量を変える必要がある。例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送システムでは、分散耐力を考慮し１００ｐｓ乃至数１００ｐｓ程度の刻みで、あらかじめ固定補償量の分散補償器を用意しておき、伝送距離に応じインストール時に補償量を決定し、設置するなどの方法がとられてきた。この場合の分散補償器としては、伝送路と逆符号の波長分散を持つ分散補償ファイバを用いる方法が代表的である。次に、４０Ｇｂｉｔ／ｓの伝送システムでは、同様に１０ｐｓ乃至数１０ｐｓ程度の刻みで、補償分散量が変化できる分散補償器が必要と考えられる。しかも、この場合には伝送路ファイバの温度による波長分散量の変化が無視できなくなる。このため、分散量を可変に制御できる分散補償器が必要となる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２２１６５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これら従来の分散補償器にも様々な問題がある。固定量の分散補償を行う場合、分散補償ファイバでは数ｋｍ〜数１００ｋｍにもわたる長大な補償用ファイバが必要となるためファイバの収納スペースが大きくなる。また分散補償ファイバの損失を補償するために余分の光増幅器が必要となる可能性がある。さらに分散補償ファイバは一般にモードフィールド径が小さく、大きな光ファイバ非線型効果を生じ、伝送波形の歪みを引き起こす可能性がある。
【０００６】
光ファイバグレーティングの場合、透過特性や波長分散特性上に波長に対するリップルが存在するため、わずかな波長変化に対して補償特性が大きく変化する。従って分散補償に用いた場合の伝送特性は分散補償ファイバに比べて劣ることが知られている。また、製造上の問題から分散量や波長帯域の大きなものは作りにくく、狭帯域のものは温度や波長の安定化が必要になるなどの問題点がある。また分散補償ファイバでは原理的に、連続的に分散量を可変することができず、伝送路の分散量の変化に応じて連続的に分散量を変化させるような可変分散補償を実現することは難しい。
【０００７】
光ファイバグレーティングの場合、連続的な可変分散補償を実現する方法としては例えば、光ファイバグレーティングの長手方向に温度勾配を作ることにより、チャープトグレーティングを生成し、分散補償伝送を行う方式が報告されている。この場合、温度勾配を制御することにより可変量の分散補償を行うことが可能となる。しかしながら、この方式では均一な温度勾配を得ることが難しく、波長分散にリップルが発生するなど十分な性能の分散補償ができないなどの問題点があり、実用性に問題がある。なお、複数の小型ヒータによって温度勾配を設けて分散補償する公知例、例えば、特許文献１があるが、微細加工を伴う構造あるいは複雑な制御方法が必要となる。本発明の目的は、上記のような問題点を解決した広帯域でリップルの少ない分散補償器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的は、対向する第１および第２の平面を有する板状の第１のエタロンの前記第２の平面と、第１の反射面を有する第１のミラーの前記第１の反射面とが、第１の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第１の可変分散補償部と、対向する第３および第４を有する板状の第２のエタロンの前記第４の平面と、第２の反射面を有する第２のミラーの前記第２の反射面とが、第２の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第２の可変分散補償部とを具備していること、および前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で
、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、前記第３の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第４の平面の反射率は第３の平面の反射率より低く、前記第２の角度は前記第１の角度以上であり、前記第４の平面の反射率は前記第２の平面の反射率以上であることにより、達成できる。
【０００９】
また上記の目的は、対向する第１および第２の平面を有する板状の第１のエタロンの前記第２の平面と、第１の反射面を有する第１のミラーの前記第１の反射面とが、第１の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第１の可変分散補償部と、対向する第３および第４の平面を有する板状の第２のエタロンの前記第４の平面と、第２の反射面を有する第２のミラーの前記第２の反射面とが、第２の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第２の可変分散補償部とを具備していること、および前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、前記第３の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第４の平面の反射率は第３の平面の反射率より低く、前記第２の平面と前記第１の反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第１のエタロンと前記第１のミラーとの間を自然数ｎ１回交互に反射させた後、前記第２の平面と前記第１の反射面との間から前記光ビームを出射させ、前記第４の平面と前記第２の反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第２のエタロンと前記第２のミラーとの間を自然数ｎ２回交互に反射させた後、前記第４の平面と前記第２の反射面との間から前記光ビームを出射させ、前記第４の平面の反射率は前記第２の平面の反射率以上、前記自然数ｎ２は前記自然数ｎ１以下、一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成することにより、達成できる。
【００１０】
さらに上記の目的は、波長に対する分散を表す関係式において、正の傾きａ１と該傾きａ１の有効帯域がＷ１であるプラス側可変分散補償部と、負の傾きａ２と該傾きａ２の有効帯域がＷ２である持つマイナス側可変分散補償部と、前記プラス側可変分散補償部の分散特性を波長方向にシフトする第１の温度調節手段が設けられ、前記マイナス側可変分散補償部の分散特性を前記プラス側可変分散補償部とは逆の波長方向にシフトする第２の温度調節手段が設けられ、前記ａ１と前記ａ２の符号が反対で絶対量が等しいかまたは差の相対量｜（ａ１−ａ２）／ａ１｜が０．１以下とすることにより達成できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、広帯域，低群遅延リップル，可変分散量の大きな特性のよい可変分散補償器が得られた。それにより、波長多重伝送時に各信号光に対して一括で分散補償を行うことができ、伝送システムにおける伝送距離を拡張することができる。
さらには、高次分散についても一括で分散補償を行うことができる。そして、本発明分散補償器を用いることで、伝送特性の優れた簡易で安価な光通信システムを構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。エタロンについて説明する。図１にエタロンの構造を示す。エタロンとは、精度よく平行にした平面板１０の両面に反射膜１１，１２をコーティングしたものである。反射膜には、反射率の高い金や銀などの金属膜、あるいは誘電体多層膜などが用いられる。特に、理想的には片側の反射率を１００％としたエタロンを提案者ＧｉｒｅｓとＴｏｕｒｎｏｉｓの名前にちなみＧＴエタロンと呼ぶ。ただし、実際には１００％の反射率を実現することは難しいので、９０％程度以上の反射率を有する反射膜を用いるということでも構わない。また、他方の反射率は、分散補償に用いる場合はさほど高い必要なく、後で具体的な数値を示すように９０％を超えることはない。このようなＧＴエタロンにおいては、透過率は波長に対して一定となるためオールパスフィルタと呼ばれている。しかし、位相（群遅延時間）については波長依存性を有する。この時の群遅延時間τは次式で表される。
【００１３】
【数１】
【００１４】
ここで、ｒは振幅反射率、ωは光の角周波数、ΔＴは平行平面板を１往復することによって生じる光学的な距離を示す。波長分散Ｄは、群遅延時間τを波長で微分したものである。
【００１５】
【数２】
【００１６】
しかし、高速信号、特に４０Ｇｂｉｔ／ｓ長距離光伝送システムにおける分散補償器には、有効帯域が広いこと（４０ＧＨｚ以上）、大きな可変範囲をとれること、分散のリップルが小さいことが重要となる。そこで、分散補償器として所望の特性を得るためには、図２に示すように、ミラーを用いて複数回反射させる方法が有効である。図２の構成では、エタロン（１０，１１，１２）に対して、ミラー（２０，２１）を平行あるいはわずかに角度をつけて配置する。後で具体的な数値を示すように、この角度は大体１度以下であれば、本発明による有効帯域拡大の効果が得られる。ここで、ミラー（２０，２１）はミラー基板２０に高反射率の反射膜２１をコーティングすることによって構成される。コリメータ３０から出射した光は、エタロン（１０，１１，１２）とミラー（２０，２１）を交互に反射して、コリメータ３１に入射する。コリメータとは、光ファイバを伝播する光を平行ビームとして空間に放射する光部品のことである。エタロン（１０，１１，１２）は温度変化素子４０によって温度を制御することができる。このとき、エタロンの熱分布を均一にするために温度変化素子４０とエタロン（１０，１１，１２）の間に伝熱剤４１を介する。この伝熱剤としては、伝熱シートやサーマルグリースを用いる。
【００１７】
群遅延特性を数式によって説明するために、図３を用いて説明する。ミラー（２０，２１）とエタロン（１０，１１，１２）の角度をΔθとすると、エタロンに対して入射角θ0で入射した光はミラーとｉ回反射した後θｉ＝θ0＋２ｉΔθの角度で再びエタロンに入射する。ミラーの全反射回数をｋとすると，補償部全体の群遅延時間τtotalは，各反射時のエタロン群遅延時間τiを（ｋ＋１）回合計することで求められる。
【００１８】
【数３】
【００１９】
ここで、ΔＴｉはエタロンの各反射において平行平面板を１往復することによって生じる光学的な距離である。さらに、入射角度を考慮するとΔＴｉは以下の式で表される。
【００２０】
【数４】
【００２１】
【数５】
【００２２】
ここで，ｃは光速、Θｉはエタロン中での入射角、ｎは屈折率、Ｌはエタロン反射膜間隔である。エタロン中での入射角Θｉとエタロン入射角θiの関係は数式（５）で表される。
【００２３】
エタロン（１０，１１，１２）、ミラー（２０，２１）、コリメータ３０、３１を光学部品固定部材２００によって制御して固定する方法を図４に示す。ここで、光学部品固定部材２００は、熱膨張率の低い金属やガラスを用いて実現する。光学部品固定部材２００は、中空になっており、これは超音波ドリル等を用いて加工することで作成できる。光学部品固定部材２００の上面図を図５に、斜め上から見た図を図６に示す。図５に示すように、光学部品固定部材２００の中空穴は、ビームを通すための楕円状の穴と、コリメータ３０，３１を固定するための丸状の２つの穴を合わせたような形となっている。また、図６に示したように、部品固定部材２００の上部を斜めに研磨することで、エタロン（１０，１１，１２）とミラー（２０，２１）の角度Δθを精密に制御して固定することができる。また、コリメータ固定用の穴も同様に精密に加工することで、コリメータ３０からエタロン（１０，１１，１２）への入射角θ０を精密に制御して固定することが可能である。これらの光学部品は、光学部品用の接着剤等を用いて固定する。
【００２４】
温度制御を用いた可変方式について図７を用いて説明する。この可変分散補償器１００は、入力ポート１１０、出力ポート１２０を持ち、内部はプラス側可変分散補償部１３０とマイナス側可変分散補償部１４０の２つの補償部から構成される。各々の補償部は、図２に示したエタロン（１０，１１，１２）とミラー（２０，２１）を斜めあるいは平行に対向させ、コリメータ３０から出射したレーザビームを斜めに複数回反射させる構成で実現される。プラス側可変分散補償部は、図に示すように分散と波長の関係が正の傾きを、マイナス側可変分散補償部は負の傾きを持つ１次関数となっている。エタロンの温度を変えると、エタロン基板の熱膨張により共振波長が変化する。このため、図７に示した分散特性は波長方向にシフトする。このとき、エタロン基板の熱膨張係数が１０−４以下１０−６以上のガラス部材で構成されていることが、共振波長を制御する上で望ましい。例えば、今回評価した条件では、光学ガラスとして広く使われている硼珪酸光学ガラスで、熱膨張係数が０．８７×１０−５／℃のものを基板として用いると、１００ＧＨｚ（光の波長で約０．８ｎｍ）分散特性をシフトさせるには６０℃の温度変化が必要となる。後で具体的な数値を示すように、可変分散補償器としては１段で１０ＧＨｚ程度以上の波長シフトが必要なので、温度制御範囲は５℃以上であることが好ましいプラス側可変分散１３０、マイナス側可変分散補償部１４０は、各々独立に温度制御できる構成とする。このとき、可変分散補償器全体の分散特性は２つの補償部の合計となる。正の傾きを持つ直線部分と負の傾きを持つ直線部分の重なりが大きければ、上側の平らな部分が広く低い形状となり（図７右上）、逆に重なりが小さければ、上側の平らな部分が狭く高い形状（図７右下）となる。このように、プラス側、マイナス側可変分散補償部に温度制御をかけることで、分散量を変化することができる。
【００２５】
プラス側、マイナス側可変分散補償部の理想的な特性を実現するための、ミラー角度Δθとエタロンの振幅反射率ｒを最適化するための方法を述べる。そのために、まず、振幅反射率ｒが異なるときのエタロン単体での分散特性について説明する。数式（３）でｋ＝０として ｒ＝５，２０，４０％とした時、波長に対する分散特性を図８に示す。まず、図８（ａ）ｒ＝５％の場合は，分散の振幅は小さく、ｓｉｎ関数に近い形状を示す。次に、図８（ｂ）ｒ＝２０％の場合は，分散の振幅は図８（ａ）に比べやや大きくなり、三角波的な形状を示す。これは、先に述べたプラス側可変分散補償部の特性に近い形状と言える。以後の説明では、正の傾きを持つ部分と負の傾きを持つ部分に分け、分散が最小から最大となる範囲を「正の傾きの帯域」、最大から最小になる範囲を「負の傾きの帯域」と呼ぶことにする。最後に（ｃ）ｒ＝４０％の場合には、分散の振幅が大きくなり、（ｂ）で示した直線部分は歪んだ形状となる。
【００２６】
尚、図８からわかるようにＧＴエタロンを用いた分散補償器においては、群遅延および分散特性において波長依存性を示す。この周期はＦｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ（ＦＳＲ）と呼ばれ、この図では１００ＧＨｚ（約０．８ｎｍ）である。このような波長周期性を持つことは波長多重伝送において特に有効となる。ＦＳＲを波長多重伝送時の波長間隔と等しくすれば、ＧＴエタロンは全ての波長の信号に対して同じような効果を与えることができる。よって、このような可変分散補償器は波長多重伝送システムにおいて極めて有効である。
【００２７】
以上の性質を踏まえ、本発明によるプラス側可変分散、マイナス側可変分散補償部を実現する構成を述べる。まず、プラス側であるが、図８（ｂ）で示したように、エタロン単体の特性が既に理想的な特性に近い。このため、簡単には図９に示したミラーとエタロンを平行にする構成で実現できる。ここで、直線性を評価する指標として、数式（６）に示すピアソンの積率相関係数の２乗値Ｒ２を用いた。式中のｍｔｏｔａｌは評価に用いた全データ数、Yiは分析に用いたデータ値、Yi（ハット）は回帰分析で求めた近似直線による予想値である。
【００２８】
【数６】
【００２９】
Ｒ２は近似直線の予想値が実際のデータにどの程度近いかを示すもので０から１の範囲をとる。この場合、Ｒ２値が１に近いほど直線に近い形状となる。
【００３０】
【数７】
【００３１】
振幅反射率ｒを横軸にとり０％から６０％まで変化させた場合、Ｒ２と正の傾きの帯域の変化を図１０、１１に示す。図１１より，振幅反射率ｒが２０％近辺でよい直線性を持つので、これを候補と考えればよい。また、図１０に示す正の傾きの帯域の変化を見ると、ｒとともに増加している。可変分散補償器全体が図７に示すように有効帯域内で平坦な特性を持つためには、プラス側可変分散補償部とマイナス側可変分散補償部の直線の傾きが、符号が反対で大きさが同じとなる必要がある。よって、マイナス側可変分散補償部の構成を決定した後にプラス側可変分散補償部を構成するエタロンの反射率と反射回数を決定する。
【００３２】
マイナス側可変分散補償部は、図８に示した伝達関数が理想的な特性と著しく異なるため、本発明により以下のように解決する。マイナス側可変分散補償部で理想的な特性を実現するために、図１２に示す三角波の基本的な性質を応用する。正の傾きの帯域が広い三角波を少しずつシフトさせて足し合わせると、負の傾きの帯域を拡大することができる。この場合、負の傾きの帯域を最大とするための最適なシフト量は、足し合わせる回数と正の傾きの帯域から一意的に決まる。この性質を考慮し、負の傾きを持つ狭い部分を、エタロン斜め反射方式でピーク位置をずらしながら足し合わせ、広帯域化を実現する。簡単にピーク位置をずらす方法としては、図９に示したプラス側可変分散補償部を多段につなぎ合わせて、その各々に温度制御部を設け、各段での分散特性を少しずつシフトさせればよい。ただし、この方法では、簡単に実現できるものの段数が多くなると、損失も増える、部品数が増えてしまうという欠点がある。次に、ピーク位置をずらす方法としては、ミラーとエタロンにわずかに角度を与えるという方法もある。図１３に構成を、図１４に得られた分散特性を示す。このとき、三角波の検討により、あらかじめ足し合わせ回数と正の傾きの帯域から求めた最適なシフト量を目安に、エタロン斜め反射方式におけるミラー角度の候補を絞り、計算の効率化を図ることが可能となる。
【００３３】
次に、図１３に示した構成よりもさらにマイナス側可変分散補償部の理想的な特性を実現するための方法を説明する。図１４で得られた分散特性は、理想的な特性（図中のまっすぐな点線）に比べると、やや歪みを生じている。それは、図８に示したもともとのエタロンの特性が、三角波と異なる歪みを持っているためである。特に、エタロン斜め反射方式で大きな分散量を稼ぐためには、（１）エタロンの反射率ｒを高くする、（２）エタロン斜め反射方式を多段にする、といった方法が考えられるが、損失の点で前者の方が好ましい。しかし、エタロンの反射率ｒを高くすると三角波と比べた歪み成分も大きくなるので、図１２に示した三角波の性質を利用する方法がうまく適用できなくなる。図１４では、エタロンの振幅反射率ｒ＝４０％の分散特性を示したが、このとき、Ｒ２＝０．９９８３１であった。
【００３４】
そこで、さらに工夫し、マイナス側可変分散補償部で負の傾きの部分の直線性を向上する方法を示す。ここでは、斜め反射方式１段で得られた特性（図１４）と理想的な直線との差分（以後、この差を高次分散リップルと呼ぶ）がｓｉｎカーブに近い形状であることに着目した。この差分は図８で示したエタロンの反射率が低い場合（例えば、ｒ＝５％）に近い形状と考えられる。しかし、前述のようにエタロン反射率が低い場合は分散の振幅も小さい。そこで、反射率の低いエタロンで補正を行うには、エタロンとミラーを平行に配置して複数反射を行い振幅を倍増させる。以上の考察と改善方法を図１５に模式的に示した。次に、この方法によるマイナス側可変分散補償部の具体的な構成と計算結果を各々図１６、１７に示す。図１７に示した結果の構成条件としては、エタロン１０−１とミラー２０−１の角度は０．０５１°、エタロン１０−２とミラー２０−２は平行とし、エタロン１０−１、１０−２の振幅反射率ｒは４０％と１０％、反射回数は各々５回と４回である。この結果、帯域５８ＧＨｚ，Ｒ２＝０．９９９９６となり、直線性を大幅に改善できる。本発明における分散補償器では、光の入射と出射の順番を逆にしても構わない。すなわち、図１６に示した構成で、光を通す向きは、コリメータ３０−１→３１−１→３０−２→３１−２でも、コリメータ３１−２→３０−２→３１−１→３０−１のどちらでも構わない。また、エタロン１０−１，１０−２も、どちらを先に光を入射させても構わない。
【００３５】
ここで、反射率の低いエタロンで補正を行うには、エタロンに１回だけ反射を行うことでも構わない。この場合の構成を図３０に示す。この場合、エタロンに複数反射しないのでミラーは不要となる。また、図１６に示した構成同様に、光を通す向きは、コリメータ３０−１→３１−１→３０−２→３１−２でも、コリメータ３１−２→３０−２→３１−１→３０−１のどちらでも構わない。また、エタロン１０−１、１０−２も、どちらを先に光を入射させても構わない。さらに、この考え方を発展させて、このような高次分散リップルを補正するための分散補償には、エタロン以外の素子を用いても構わない。その構成を図３１に示す。図中では可変分散補償部１５０によって、高次分散リップルを補正する。可変分散補償部１５０は比較的小さな分散量を稼ぐ素子でよい。例えば、従来の光ファイバグレーティング、マルチキャビティエタロン、リングキャビティを用いてもよい。あるいは近年、分散補償素子への応用が期待され活発に研究されているフォトニック結晶やフォトニック結晶ファイバを用いても構わない。フォトニック結晶とは、屈折率の異なる物質を光の波長以下のサイズで規則正しく周期的に配列させた構造体で、結晶の周期によって特定の波長領域の光が透過できないため、光を閉じ込めることが可能となり、所望の分散特性を与える素子への応用が期待されている。また、フォトニック結晶ファイバとは多数のエアホールが規則正しく配列した構造のクラッドを持つ光ファイバであり、これも通常のファイバに比べ、大きな波長分散を持たせることが可能となることが知られている。
【００３６】
次に多段構成にすることで、プラス側可変分散補償部で負の傾きの部分の直線性を向上する別の実施例を示す。図８（ｃ）に示したように反射率の高いエタロンでは、直線から歪んだ特性を持ち、ゆるやかな残留成分を持つ。この特性と理想的な直線との差分（この差も以後、高次分散リップルと呼ぶ）は、マイナス側可変分散補償部の実施例で述べたように、ｓｉｎカーブに近い形状である。この差分は図８で示したエタロンの反射率が低い場合に近い形状と考えられる。しかし、前述のようにエタロン反射率が低い場合は分散の振幅も小さい。そこで、反射率の低いエタロンで補正を行うには、エタロンとミラーを平行に配置して複数反射を行い振幅を倍増させる。以上の考察と改善方法を図１８に模式的に示す。次に、この方法によるプラス側可変分散補償部の具体的な構成と計算結果を各々図１９、２０に示す。図２０に示した結果の構成条件としては、エタロンとミラーの角度を平行とし、エタロン１０−１、１０−２の振幅反射率ｒは５５％と１１％、反射回数は各々１回と１１回である。この結果、帯域８６ＧＨｚ，Ｒ２＝０．９９９９０となった。図１０、１１で示した１段構成の場合ではｒ＝２５％の場合、帯域７５ＧＨｚ，Ｒ２＝０．９９９４であり、これに比べて帯域および直線性とも大幅に改善できたことがわかる。
【００３７】
このように、反射率の高いエタロンでは１回だけ反射を行えばよい場合がある。この場合、エタロンに複数反射しないのでミラーは不要となる。この構成を図３２に示す。また、図１６に示した構成同様に、光を通す向きは、コリメータ３０−１→３１−１→３０−２→３１−２でも、コリメータ３１−２→３０−２→３１−１→３０−１のどちらでも構わない。また、エタロン１０−１、１０−２も、どちらを先に光を入射させても構わない。さらに、この考え方を発展させて、このような高次分散リップルを補正するための分散補償には、エタロン以外の素子を用いても構わない。その構成を図３３に示す。図中では可変分散補償部１５０によって、高次分散リップルを補正する。可変分散補償部１５０は比較的小さな分散量を稼ぐ素子でよい。例えば、従来の光ファイバグレーティング、マルチキャビティエタロン、リングキャビティ、フォトニック結晶やフォトニック結晶ファイバを用いても構わない。
【００３８】
このように、正の傾きの帯域を増やすことができたので、図１９の構成のプラス側可変分散補償部をさらに多段に組み合わせて、前述の図１２で説明した方法で、マイナス側可変分散補償部を構成することも可能である。
また、図１で示したエタロンは、反射膜１１と１２に囲まれた１つの共振構造を持つシングルキャビティの構成であるが、これを図２７に示す複数の共振構造を持つマルチキャビティエタロンに置き換えて分散補償器を構成しても構わない。図２７に示すマルチキャビティエタロンにおいては、平面板１０と反射膜１１を交互に何段も積層した構造となっており、各々の反射率を変えることでシングルキャビティエタロンに比べ自由度が増えるので、所望の分散特性を実現することが可能となる。マルチキャビティエタロンの温度制御については、部品数削減という意味では、１組の伝熱剤４１と温度変化素子４０を反射膜１２に張り合わせる構造がよい。しかし、微細に温度制御を行うという観点からすると、図２７に示したようにマルチキャビティエタロンの層数ｎに対し、ｎ組の伝熱剤４１と温度変化素子４０を各々の平面板１０に張り合わせる構造がよい。この図では平面板１０の端の部分に温度制御素子が接触しているが、さらに言えば、平面板１０のまわりを取り囲むように温度制御素子が接触している方が好ましい。また、本発明の別の実施例として、エタロンの代りにリングキャビティを用いても構わない。リングキャビティの遅延特性を表す式はエタロンの場合と同じなので、本発明による概念を適用することが可能である。リングキャビティの構造を図２８に示す。この図で示されるリングキャビティは、光基盤３００とリング共振部３１０と光導波路３２０と光カプラ部３３０から構成される。光導波路では、基盤よりも光の屈折率が高くなっており、光は導波路中に閉じ込められ基盤にはもれない。導波路の左側から入射した光は導波路中を右側に進み、光カプラ部３３０で光導波路３２０をそのまま直進していく光と、分岐して一部リング共振部３１０に進んでいく光とに分かれる。リング共振部３１０を１周した光は、光カプラ部３３０で一部は光導波路３２０を直進し、残りは再びリング共振部３１０を回周する。このように、リング共振部３１０を何周かした光が合わさって導波路３２０に出て行き、共振器が実現される。
また、図２９に示すように、リング共振部３１０と光カプラ部３３０を多段構造にとることが可能である。このようにすることで、１段の構成よりも自由度が増えるので、所望の分散特性を実現することが可能となる。
【００３９】
次に、プラス側とマイナス側の可変分散補償部の本発明による制御方法について説明する。図２１は、制御方法を説明するために、理想的な直線モデルを示した。プラス側可変分散補償部の正の傾きの帯域をＷ１、マイナス側可変分散補償部の負の傾きの帯域をＷ２とする。この図ではＷ１＞Ｗ２の場合を示してある。また、プラス側可変分散補償部の正の傾きをａ１、マイナス側可変分散補償部の負の傾きをａ２とする。可変分散補償器として高次分散、
【００４０】
【数８】
【００４１】
を０にするためには、傾きａ１とａ２は符号が反対で絶対値が同じでなければならない。
ただし、理想的には絶対値が同じであることが好ましいが、製造上の問題やシステムの違い等を考慮し、差の相対量｜（ａ１−ａ２）／ａ１｜が０．１以下程度まで許容される場合もある。また、図２１では可変分散補償器の有効帯域の小さい方の光周波数をＴ１、大きい方をＴ２とする。
【００４２】
ここで、図７で示したようにプラス側可変分散補償部とマイナス側可変分散補償部について、波長（光周波数）特性を変化させるようシフト量を与える。このシフト量ｍについて図２１に示すように−ｍ、＋ｍと符号の向きを定義する。ＷＤＭ光伝送システムでは、各々の波長はＩＴＵ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ）に定められたグリッドによって定められている。従って、可変分散補償器の中心波長は制御時に変化してはならない。言い換えれば、中心波長が変化することは有効帯域を減らすことになる。Ｗ１＝Ｗ２の場合は中心波長（光周波数）を変化させないようにｍを与える制御方法は簡単である。すなわち、プラス側可変分散補償部とマイナス側可変分散補償部に与えるシフト量は、絶対値が同じで符号が反対になるようにすればよい。ここで、プラス側可変分散補償部に−ｍのシフト量を与え、マイナス側可変分散補償部に＋ｍのシフト量（図２１で、二つのピークを寄せる向き）を与えるとする。この場合、図２１で示した合計値はｍ＝０の場合を示しているが、重なりの部分が小さくなるので、図７で述べたように分散補償器全体の特性としては帯域が狭く、分散量が増えることになる。プラス側可変分散補償部に＋ｍのシフト量を与え、マイナス側可変分散補償部に−ｍのシフト量を与える場合は、その逆に重なりの部分が大きくなるので、分散補償器全体の特性としては帯域が広く、分散量が減ることになる。しかし、図２１に示した例では、Ｗ１＞Ｗ２であるため、プラス側とマイナス側可変分散補償部のシフト量の与え方として、符号を反対にするだけでは不十分である。それについて説明する。
【００４３】
Ｗ１＞Ｗ２の場合、シフト量ｍを変えた場合のＴ１とＴ２、およびその平均値ＴＣ（中心光周波数）の変化を図２２に示す。このとき、プラス側可変分散補償部とマイナス側可変分散補償部に与えるシフト量は、絶対値が同じで符号が反対になるように与えてある。この図では、各パラメータは、ＦＳＲ＝１００［ＧＨｚ］、Ｗ１＝８０［ＧＨｚ］、Ｗ２＝６０［ＧＨｚ］としてある。ｍ＝−５０［ＧＨｚ］の場合では、Ｔ１、Ｔ２は１９３．９０ＴＨｚであり、可変分散補償器の有効帯域は０ＧＨｚとなる。ｍを徐々に増やすことにより、Ｔ１とＴ２は各々１９３．９０ＴＨｚより小さく、あるいは大きくなり、その変化の絶対量は等しい。このため、中心光周波数は１９３．９０ＴＨｚで一定である。しかし、Ｗ１＞Ｗ２であるため、ｍが（Ｗ２−ＦＳＲ）／２を越えるとＴ２は減少を始め、中心光周波数も変化する。これは、ｍが（Ｗ２−ＦＳＲ）／２＋（Ｗ１−Ｗ２）／２＝（Ｗ１−ＦＳＲ）／２に増加するまで続く。その後は、ｍの増加とともにＴ１も増加を始め、中心光周波数は（Ｗ１−Ｗ２）／２で一定となる。図２２におけるｍと中心光周波数の変化量ΔＴＣの関係をまとめると以下のようになる。
【００４４】
【数９】
【００４５】
このように、Ｗ１≠Ｗ２の場合に生じる中心光周波数の変化を抑えるために、プラス側とマイナス側可変分散補償部に与えるシフト量を、パラメータｍoffsetを用いて以下のように与えることにする。
プラス側可変分散補償部シフト量 ：−ｍ → ｍoffset−ｍ
マイナス側可変分散補償部シフト量 ： ｍ → ｍoffset＋ｍ
ここで、中心光周波数を変化させないためのｍoffsetの値は、数式（８）から以下のように与えればよい。
【００４６】
【数１０】
【００４７】
この制御方法を行ったときのＴ１とＴ２、およびその平均値ＴＣ（中心光周波数）の変化を図２３に示す。ＴＣを一定に制御できていることがわかる。次に、理想的な特性の場合ではなく、本発明で得られたプラス側とマイナス側の可変分散補償部の特性を用いて効果を検証する。図２４に、本発明によるプラス側とマイナス側の可変分散補償部の特性、およびその合計値を示す。図２５に本発明による制御方法を適用した結果を示す。ここで、ＦＳＲ＝１００ＧＨｚ，Ｗ１＝８６ＧＨｚ，Ｗ２＝５８ＧＨｚとした。図２６にＴ１、Ｔ２、ＴＣの変化を示す。以上より、本発明の制御方法によって、中心周波数が変化していないことがわかる。
以上に述べたように、本発明によって、広帯域で、低分散リップル（あるいは低群遅延リップル）、かつ可変分散量が大きく、中心波長の変化の少ない特性良好な可変分散補償器が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の基本素子であるエタロンを示す図。
【図２】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成を示す図。
【図３】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成を詳細に説明するための図。
【図４】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成を立体的に示した図。
【図５】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成における光学部品固定部材の上面図。
【図６】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の第一の構成における光学部品固定部材の中空穴の構造を示す図。
【図７】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の原理と構成を示す図。
【図８】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の基本素子であるエタロンの群遅延特性を示す図。
【図９】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の構成を示す図。
【図１０】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の振幅反射率と帯域の関係を示す図。
【図１１】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の振幅反射率と直線性の関係を示す図。
【図１２】本発明の一実施例を説明するための図であって、三角波の基本的な性質を示す図。
【図１３】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の構成を示す図。
【図１４】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の第一の構成の分散特性を示す図。
【図１５】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の原理を示す図。
【図１６】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の第二の構成を示す図。
【図１７】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の第二の構成の分散特性を示す図。
【図１８】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の原理を示す図。
【図１９】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の第二の構成を示す図。
【図２０】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の第二の構成の分散特性を示す図。
【図２１】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の制御原理を示す図。
【図２２】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のシフト量と有効帯域の変化の性質を示す図。
【図２３】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の制御方法によって改善されたシフト量と有効帯域の変化を示す図。
【図２４】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器によるプラス側とマイナス側の分散補償部の分散特性およびその合計を示す図。
【図２５】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の分散特性を示す図。
【図２６】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の制御方法によって改善されたシフト量と有効帯域の変化を示す図。
【図２７】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の基本素子であるマルチキャビティエタロンを示す図。
【図２８】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の基本素子であるリング共振器を示す図。
【図２９】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器の基本素子である多段型リング共振器を示す図。
【図３０】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の第三の構成を示す図。
【図３１】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のマイナス側可変分散補償部の第四の構成を示す図。
【図３２】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の第三の構成を示す図。
【図３３】本発明の一実施例を説明するための図であって、本発明における可変分散補償器のプラス側可変分散補償部の第四の構成を示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１０…平面版、
２０…ミラー（基板）、
１１,１２,２１…反射膜、
３０,３１…コリメータ、
４０…温度変化素子、
４１…伝熱剤、
１００…可変分散補償器、
１１０…入力ポート、
１２０…出力ポート、
１３０…プラス側可変分散補償部、
１４０…マイナス側可変分散補償部、
１５０…可変分散補償部、
２００…光学部品固定部材、
３００…光基盤、
３１０，３１１，３１２…リング共振部、
３２０…光導波路、
３３０，３３１，３３２…光カプラ部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する第１および第２の平面を有する板状の第１のエタロンの前記第２の平面と、
第１の反射面を有する第１のミラーの前記第１の反射面とが、第１の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第１の可変分散補償部と、
対向する第３および第４の平面を有する板状の第２のエタロンの前記第４の平面と、
第２の反射面を有する第２のミラーの前記第２の反射面とが、第２の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第２の可変分散補償部とを具備して成り、
前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、
前記第３の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第４の平面の反射率は第３の平面の反射率より低く、
前記第２の角度は前記第１の角度以上であり、
前記第４の平面の反射率は前記第２の平面の反射率以上であることを特徴とする可変分散補償器。
【請求項２】
前記第２の平面の反射率が９０％以下の反射機能を有する面であり、
前記第４の平面の反射率は９０％以下の反射機能を有する面であって、
前記第１のミラーの反射面の反射率は１００％以下で、かつ９０％以上であり、
前記第２のミラーの反射面の反射率は１００％以下で、かつ９０％以上であり、
前記第２の平面と前記第１の反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第１のエタロンと前記第１のミラーとの間を１回又は複数回交互に反射させた後、
前記第２の平面と前記第１の反射面との間から前記光ビームを出射させ、前記第４の平面と前記第２の反射面との間から光ビームを入射させ、
前記光ビームを前記第２のエタロンと前記第２のミラーとの間を１回又は複数回交互に反射させた後、
前記第４の平面と前記第２の反射面との間から前記光ビームを出射させることにより、
一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
【請求項３】
前記光ビームの入射と出射の順序を逆にして、
一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
【請求項４】
前記第１のエタロンに温度変化を与える第１の温度調節手段が前記第１のエタロンに近接して設けられ、
前記第２のエタロンに温度変化を与える第２の温度調節手段が前記第２のエタロンに近接して設けられていることを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
【請求項５】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つがマルチキャビティエタロンであることを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
【請求項６】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つがリングキャビティを置き換えられることを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
【請求項７】
前記第１と第２の角度が１度以下であることを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
【請求項８】
前記第１と第２の温度調節手段のうち、少なくとも１つの温度制御範囲が５℃以上であることを特徴とする請求項４記載の可変分散補償器。
【請求項９】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つの基板の熱膨張係数が１０−４以下１０−６以上のガラス部材で構成されていることを特徴とする請求項４記載の可変分散補償器。
【請求項１０】
対向する第１および第２の平面を有する板状の第１のエタロンの前記第２の平面と、
第１の反射面を有する第１のミラーの前記第１の反射面とが、第１の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第１の可変分散補償部と、
対向する第３および第４の平面を有する板状の第２のエタロンの前記第４の平面と、
第２の反射面を有する第２のミラーの前記第２の反射面とが、第２の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第２の可変分散補償部とを具備して成り、
前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、
前記第３の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第４の平面の反射率は第３の平面の反射率より低く、
前記第２の平面と前記第１の反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第１のエタロンと前記第１のミラーとの間を自然数ｎ１回交互に反射させた後、
前記第２の平面と前記第１の反射面との間から前記光ビームを出射させ、前記第４の平面と前記第２の反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第２のエタロンと前記第２のミラーとの間を自然数ｎ２回交互に反射させた後、
前記第４の平面と前記第２の反射面との間から前記光ビームを出射させ、
前記第４の平面の反射率は前記第２の平面の反射率以上、前記自然数ｎ２は前記自然数ｎ１以下、一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする可変分散補償器。
【請求項１１】
前記光ビームの入射と出射の順序を逆にして、一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項１０記載の可変分散補償器。
【請求項１２】
前記第１のエタロンに温度変化を与える第１の温度調節手段が前記第１のエタロンに近接して設けられ、
前記第２のエタロンに温度変化を与える第２の温度調節手段が前記第２のエタロンに近接して設けられていることを特徴とする請求項１０記載の可変分散補償器。
【請求項１３】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つがマルチキャビティエタロンであることを特徴とする請求項１０記載の可変分散補償器。
【請求項１４】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つがリングキャビティを置き換えられることを特徴とする請求項１０記載の可変分散補償器。
【請求項１５】
前記第１と第２の角度が１度以下であることを特徴とする請求項１０記載の可変分散補償器。
【請求項１６】
前記第１と第２の温度調節手段のうち、少なくとも１つの温度制御範囲が５℃以上であることを特徴とする請求項１２記載の可変分散補償器。
【請求項１７】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つの基板の熱膨張係数が１０−４以下１０−６以上のガラス部材で構成されていることを特徴とする請求項１２記載の可変分散補償器。
【請求項１８】
波長に対する分散を表す関係式において、正の傾きａ１と該傾きａ１の有効帯域がＷ１であるプラス側可変分散補償部と、
負の傾きａ２と該傾きａ２の有効帯域がＷ２である持つマイナス側可変分散補償部と、
前記プラス側可変分散補償部の分散特性を波長方向にシフトする第１の温度調節手段が設けられ、
前記マイナス側可変分散補償部の分散特性を前記プラス側可変分散補償部とは逆の波長方向にシフトする第２の温度調節手段が設けられ、
前記ａ１と前記ａ２の符号が反対で絶対量が等しいかまたは差の相対量｜（ａ１−ａ２）／ａ１｜が０．１以下であることを特徴とする可変分散補償器。
【請求項１９】
分散特性の調整のための光周波数方向のシフト量をｍ、オフセットシフト量をｍoffset、プラス側可変分散補償部の波長周期をＦＳＲ（Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ）とした場合、
前記第１の温度調節手段がプラス側可変分散補償部の分散特性を波長方向にシフトする量は（ｍoffset−ｍ）で与えられ、
前記第２の温度調節手段がマイナス側可変分散補償部の分散特性を波長方向にシフトする量は（ｍoffset＋ｍ）で与えられとともに、
前記ｍoffsetはｍが（Ｗ２−ＦＳＲ）／２以下の時には０と設定され、ｍが（Ｗ２−ＦＳＲ）／２より大きく（Ｗ１−ＦＳＲ）／２以下の時にはｍ＋（ＦＳＲ−Ｗ２）／２と設定され、ｍが（Ｗ１−ＦＳＲ）／２より大きい時には（Ｗ１−Ｗ２）／２と設定されることを特徴とする請求項１８に記載の可変分散補償器。
【請求項２０】
対向する第１および第２の平面を有する板状の第１のエタロンの前記第２の平面と、
反射面を有するミラーの前記反射面とが、或る角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第１の可変分散補償部と、
前記第１の可変分散補償部と光学的に接続され、前記第１の可変分散補償部から出射される光信号の高次分散リップルを打ち消す分散特性を有する第２の可変分散補償部とを具備することを特徴とする可変分散補償器。
【請求項２１】
前記第２の可変分散補償部に、請求項１記載の第２のエタロンを用いることを特徴とする請求項２０記載の可変分散補償器。
【請求項２２】
前記第１と第２の可変分散補償部の前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つがマルチキャビティエタロンであることを特徴とする請求項２１記載の可変分散補償器。
【請求項２３】
前記第１と第２の可変分散補償部の前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つがリングキャビティと置き換えられることを特徴とする請求項２１記載の可変分散補償器。
【請求項２４】
前記第２の可変分散補償部にファイバグレーティング型分散補償素子を用いることを特徴とする請求項２０記載の可変分散補償器。
【請求項２５】
前記第２の可変分散補償部にフォトニック結晶型分散補償素子を用いることを特徴とする請求項２０記載の可変分散補償器。
【請求項２６】
前記第２の可変分散補償部が、対向する第３および第４の平面を有する板状の第２のエタロンから成り、
前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、
前記第３の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第４の平面の反射率は第３の平面の反射率より低く、
前記第４の平面の反射率は前記第２の平面の反射率以上であることを特徴とする請求項２０記載の可変分散補償器。
【請求項２７】
前記第２の平面の反射率が９０％以下の反射機能を有する面であり、
前記第４の平面の反射率は９０％以下の反射機能を有する面であって、
前記ミラーの反射面の反射率は１００％以下で、かつ９０％以上であり、
前記第２の平面と前記反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第１のエタロンと前記ミラーとの間を１回又は複数回交互に反射させた後、
前記第２の平面と前記反射面との間から前記光ビームを出射させ、
前記第４の平面に光ビームを反射させ、
一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項２６記載の可変分散補償器。
【請求項２８】
前記光ビームの入射と出射の順序を逆にして、
一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項２６記載の可変分散補償器。
【請求項２９】
前記第１のエタロンに温度変化を与える第１の温度調節手段が前記第１のエタロンに近接して設けられ、
前記第２のエタロンに温度変化を与える第２の温度調節手段が前記第２のエタロンに近接して設けられていることを特徴とする請求項２６記載の可変分散補償器。
【請求項３０】
前記角度が１度以下であることを特徴とする請求項２０記載の可変分散補償器。
【請求項３１】
前記第１と第２の温度調節手段のうち、少なくとも１つの温度制御範囲が５℃であることを特徴とする請求項２９記載の可変分散補償器。
【請求項３２】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つの基板の熱膨張係数が１０−４以下１０−６以上のガラス部材で構成されていることを特徴とする請求項２９記載の可変分散補償器。
【請求項３３】
前記第２の可変分散補償部が、対向する第３および第４の平面を有する板状の第２のエタロンから成り、
前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、
前記第３の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第４の平面の反射率は第３の平面の反射率より低く、
前記第２の平面と前記反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第１のエタロンと前記第１のミラーとの間を自然数ｎ回交互に反射させた後、
前記第４の平面に光ビームを反射させ、
前記第４の平面の反射率は前記第２の平面の反射率以上で、一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項２０記載の可変分散補償器。
【請求項３４】
前記光ビームの入射と出射の順序を逆にして、
一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項３３記載の可変分散補償器。
【請求項３５】
前記第１のエタロンに温度変化を与える第１の温度調節手段が前記第１のエタロンに近接して設けられ、
前記第２のエタロンに温度変化を与える第２の温度調節手段が前記第２のエタロンに近接して設けられていることを特徴とする請求項３３記載の可変分散補償器。
【請求項３６】
前記角度が１度以下であることを特徴とする請求項３３記載の可変分散補償器。
【請求項３７】
前記第１と第２の温度調節手段のうち、少なくとも１つの温度制御範囲が５℃以上であることを特徴とする請求項３５記載の可変分散補償器。
【請求項３８】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つの基板の熱膨張係数が１０−４以下１０−６以上のガラス部材で構成されていることを特徴とする請求項３５記載の可変分散補償器。
【請求項１】
対向する第１および第２の平面を有する板状の第１のエタロンの前記第２の平面と、
第１の反射面を有する第１のミラーの前記第１の反射面とが、第１の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第１の可変分散補償部と、
対向する第３および第４の平面を有する板状の第２のエタロンの前記第４の平面と、
第２の反射面を有する第２のミラーの前記第２の反射面とが、第２の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第２の可変分散補償部とを具備して成り、
前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、
前記第３の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第４の平面の反射率は第３の平面の反射率より低く、
前記第２の角度は前記第１の角度以上であり、
前記第４の平面の反射率は前記第２の平面の反射率以上であることを特徴とする可変分散補償器。
【請求項２】
前記第２の平面の反射率が９０％以下の反射機能を有する面であり、
前記第４の平面の反射率は９０％以下の反射機能を有する面であって、
前記第１のミラーの反射面の反射率は１００％以下で、かつ９０％以上であり、
前記第２のミラーの反射面の反射率は１００％以下で、かつ９０％以上であり、
前記第２の平面と前記第１の反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第１のエタロンと前記第１のミラーとの間を１回又は複数回交互に反射させた後、
前記第２の平面と前記第１の反射面との間から前記光ビームを出射させ、前記第４の平面と前記第２の反射面との間から光ビームを入射させ、
前記光ビームを前記第２のエタロンと前記第２のミラーとの間を１回又は複数回交互に反射させた後、
前記第４の平面と前記第２の反射面との間から前記光ビームを出射させることにより、
一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
【請求項３】
前記光ビームの入射と出射の順序を逆にして、
一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
【請求項４】
前記第１のエタロンに温度変化を与える第１の温度調節手段が前記第１のエタロンに近接して設けられ、
前記第２のエタロンに温度変化を与える第２の温度調節手段が前記第２のエタロンに近接して設けられていることを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
【請求項５】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つがマルチキャビティエタロンであることを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
【請求項６】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つがリングキャビティを置き換えられることを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
【請求項７】
前記第１と第２の角度が１度以下であることを特徴とする請求項１記載の可変分散補償器。
【請求項８】
前記第１と第２の温度調節手段のうち、少なくとも１つの温度制御範囲が５℃以上であることを特徴とする請求項４記載の可変分散補償器。
【請求項９】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つの基板の熱膨張係数が１０−４以下１０−６以上のガラス部材で構成されていることを特徴とする請求項４記載の可変分散補償器。
【請求項１０】
対向する第１および第２の平面を有する板状の第１のエタロンの前記第２の平面と、
第１の反射面を有する第１のミラーの前記第１の反射面とが、第１の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第１の可変分散補償部と、
対向する第３および第４の平面を有する板状の第２のエタロンの前記第４の平面と、
第２の反射面を有する第２のミラーの前記第２の反射面とが、第２の角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第２の可変分散補償部とを具備して成り、
前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、
前記第３の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第４の平面の反射率は第３の平面の反射率より低く、
前記第２の平面と前記第１の反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第１のエタロンと前記第１のミラーとの間を自然数ｎ１回交互に反射させた後、
前記第２の平面と前記第１の反射面との間から前記光ビームを出射させ、前記第４の平面と前記第２の反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第２のエタロンと前記第２のミラーとの間を自然数ｎ２回交互に反射させた後、
前記第４の平面と前記第２の反射面との間から前記光ビームを出射させ、
前記第４の平面の反射率は前記第２の平面の反射率以上、前記自然数ｎ２は前記自然数ｎ１以下、一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする可変分散補償器。
【請求項１１】
前記光ビームの入射と出射の順序を逆にして、一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項１０記載の可変分散補償器。
【請求項１２】
前記第１のエタロンに温度変化を与える第１の温度調節手段が前記第１のエタロンに近接して設けられ、
前記第２のエタロンに温度変化を与える第２の温度調節手段が前記第２のエタロンに近接して設けられていることを特徴とする請求項１０記載の可変分散補償器。
【請求項１３】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つがマルチキャビティエタロンであることを特徴とする請求項１０記載の可変分散補償器。
【請求項１４】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つがリングキャビティを置き換えられることを特徴とする請求項１０記載の可変分散補償器。
【請求項１５】
前記第１と第２の角度が１度以下であることを特徴とする請求項１０記載の可変分散補償器。
【請求項１６】
前記第１と第２の温度調節手段のうち、少なくとも１つの温度制御範囲が５℃以上であることを特徴とする請求項１２記載の可変分散補償器。
【請求項１７】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つの基板の熱膨張係数が１０−４以下１０−６以上のガラス部材で構成されていることを特徴とする請求項１２記載の可変分散補償器。
【請求項１８】
波長に対する分散を表す関係式において、正の傾きａ１と該傾きａ１の有効帯域がＷ１であるプラス側可変分散補償部と、
負の傾きａ２と該傾きａ２の有効帯域がＷ２である持つマイナス側可変分散補償部と、
前記プラス側可変分散補償部の分散特性を波長方向にシフトする第１の温度調節手段が設けられ、
前記マイナス側可変分散補償部の分散特性を前記プラス側可変分散補償部とは逆の波長方向にシフトする第２の温度調節手段が設けられ、
前記ａ１と前記ａ２の符号が反対で絶対量が等しいかまたは差の相対量｜（ａ１−ａ２）／ａ１｜が０．１以下であることを特徴とする可変分散補償器。
【請求項１９】
分散特性の調整のための光周波数方向のシフト量をｍ、オフセットシフト量をｍoffset、プラス側可変分散補償部の波長周期をＦＳＲ（Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ）とした場合、
前記第１の温度調節手段がプラス側可変分散補償部の分散特性を波長方向にシフトする量は（ｍoffset−ｍ）で与えられ、
前記第２の温度調節手段がマイナス側可変分散補償部の分散特性を波長方向にシフトする量は（ｍoffset＋ｍ）で与えられとともに、
前記ｍoffsetはｍが（Ｗ２−ＦＳＲ）／２以下の時には０と設定され、ｍが（Ｗ２−ＦＳＲ）／２より大きく（Ｗ１−ＦＳＲ）／２以下の時にはｍ＋（ＦＳＲ−Ｗ２）／２と設定され、ｍが（Ｗ１−ＦＳＲ）／２より大きい時には（Ｗ１−Ｗ２）／２と設定されることを特徴とする請求項１８に記載の可変分散補償器。
【請求項２０】
対向する第１および第２の平面を有する板状の第１のエタロンの前記第２の平面と、
反射面を有するミラーの前記反射面とが、或る角度で傾けられ、かつ、対向して配置される第１の可変分散補償部と、
前記第１の可変分散補償部と光学的に接続され、前記第１の可変分散補償部から出射される光信号の高次分散リップルを打ち消す分散特性を有する第２の可変分散補償部とを具備することを特徴とする可変分散補償器。
【請求項２１】
前記第２の可変分散補償部に、請求項１記載の第２のエタロンを用いることを特徴とする請求項２０記載の可変分散補償器。
【請求項２２】
前記第１と第２の可変分散補償部の前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つがマルチキャビティエタロンであることを特徴とする請求項２１記載の可変分散補償器。
【請求項２３】
前記第１と第２の可変分散補償部の前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つがリングキャビティと置き換えられることを特徴とする請求項２１記載の可変分散補償器。
【請求項２４】
前記第２の可変分散補償部にファイバグレーティング型分散補償素子を用いることを特徴とする請求項２０記載の可変分散補償器。
【請求項２５】
前記第２の可変分散補償部にフォトニック結晶型分散補償素子を用いることを特徴とする請求項２０記載の可変分散補償器。
【請求項２６】
前記第２の可変分散補償部が、対向する第３および第４の平面を有する板状の第２のエタロンから成り、
前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、
前記第３の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第４の平面の反射率は第３の平面の反射率より低く、
前記第４の平面の反射率は前記第２の平面の反射率以上であることを特徴とする請求項２０記載の可変分散補償器。
【請求項２７】
前記第２の平面の反射率が９０％以下の反射機能を有する面であり、
前記第４の平面の反射率は９０％以下の反射機能を有する面であって、
前記ミラーの反射面の反射率は１００％以下で、かつ９０％以上であり、
前記第２の平面と前記反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第１のエタロンと前記ミラーとの間を１回又は複数回交互に反射させた後、
前記第２の平面と前記反射面との間から前記光ビームを出射させ、
前記第４の平面に光ビームを反射させ、
一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項２６記載の可変分散補償器。
【請求項２８】
前記光ビームの入射と出射の順序を逆にして、
一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項２６記載の可変分散補償器。
【請求項２９】
前記第１のエタロンに温度変化を与える第１の温度調節手段が前記第１のエタロンに近接して設けられ、
前記第２のエタロンに温度変化を与える第２の温度調節手段が前記第２のエタロンに近接して設けられていることを特徴とする請求項２６記載の可変分散補償器。
【請求項３０】
前記角度が１度以下であることを特徴とする請求項２０記載の可変分散補償器。
【請求項３１】
前記第１と第２の温度調節手段のうち、少なくとも１つの温度制御範囲が５℃であることを特徴とする請求項２９記載の可変分散補償器。
【請求項３２】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つの基板の熱膨張係数が１０−４以下１０−６以上のガラス部材で構成されていることを特徴とする請求項２９記載の可変分散補償器。
【請求項３３】
前記第２の可変分散補償部が、対向する第３および第４の平面を有する板状の第２のエタロンから成り、
前記第１の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第２の平面の反射率は第１の平面の反射率より低く、
前記第３の平面の反射率の値は１００％以下で、かつ９０％以上であり、前記第４の平面の反射率は第３の平面の反射率より低く、
前記第２の平面と前記反射面との間から光ビームを入射させ、前記光ビームを前記第１のエタロンと前記第１のミラーとの間を自然数ｎ回交互に反射させた後、
前記第４の平面に光ビームを反射させ、
前記第４の平面の反射率は前記第２の平面の反射率以上で、一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項２０記載の可変分散補償器。
【請求項３４】
前記光ビームの入射と出射の順序を逆にして、
一つまたは波長の異なる複数の信号光に波長分散を与えるように構成されたことを特徴とする請求項３３記載の可変分散補償器。
【請求項３５】
前記第１のエタロンに温度変化を与える第１の温度調節手段が前記第１のエタロンに近接して設けられ、
前記第２のエタロンに温度変化を与える第２の温度調節手段が前記第２のエタロンに近接して設けられていることを特徴とする請求項３３記載の可変分散補償器。
【請求項３６】
前記角度が１度以下であることを特徴とする請求項３３記載の可変分散補償器。
【請求項３７】
前記第１と第２の温度調節手段のうち、少なくとも１つの温度制御範囲が５℃以上であることを特徴とする請求項３５記載の可変分散補償器。
【請求項３８】
前記第１と第２のエタロンのうち、少なくとも１つの基板の熱膨張係数が１０−４以下１０−６以上のガラス部材で構成されていることを特徴とする請求項３５記載の可変分散補償器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２００６−５３５１９（Ｐ２００６−５３５１９Ａ）
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７６２３（Ｐ２００５−３７６２３）
【出願日】平成１７年２月１５日（２００５．２．１５）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１５日（２００５．２．１５）
【出願人】（０００００５０８３）日立金属株式会社 (2,051)
【Ｆターム（参考）】
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