波長分散発生装置
【課題】任意の波長について高い精度で波長分散を発生させることのできる波長分散発生装置を提供する。
【解決手段】本波長分散発生装置は、入射光を波長に応じて異なる方向に出射することが可能なＶＩＰＡ板１と、ＶＩＰＡ板１から出射される各波長の光を予め設定した位置で反射してＶＩＰＡ板１に戻す３次元ミラー７と、３次元ミラー７の位置およびＶＩＰＡ板１の温度を制御する制御部１０と、を備える。制御部１０は、記憶回路１４に記憶された、特定波長についての複数の波長分散値に対応した３次元ミラー７の位置に関するデータおよび波長分散スロープ値、並びに、所定の波長グリッド上の各波長についての複数の波長分散値に対応したＶＩＰＡ板１の温度に関するデータおよび波長温度係数を基に、任意の波長および波長分散値に対応した３次元ミラー７の目標位置およびＶＩＰＡ板１の目標温度を演算して、各々を最適化する。
【解決手段】本波長分散発生装置は、入射光を波長に応じて異なる方向に出射することが可能なＶＩＰＡ板１と、ＶＩＰＡ板１から出射される各波長の光を予め設定した位置で反射してＶＩＰＡ板１に戻す３次元ミラー７と、３次元ミラー７の位置およびＶＩＰＡ板１の温度を制御する制御部１０と、を備える。制御部１０は、記憶回路１４に記憶された、特定波長についての複数の波長分散値に対応した３次元ミラー７の位置に関するデータおよび波長分散スロープ値、並びに、所定の波長グリッド上の各波長についての複数の波長分散値に対応したＶＩＰＡ板１の温度に関するデータおよび波長温度係数を基に、任意の波長および波長分散値に対応した３次元ミラー７の目標位置およびＶＩＰＡ板１の目標温度を演算して、各々を最適化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所要の波長分散を発生して光信号の波長分散補償や光通信装置の波長分散耐力測定などを行うことのできる波長分散発生装置に関し、特に、入力光を波長に応じて分波する機能を備えた光部品を利用して構成した波長分散発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムでは、例えば、敷設されシングルモードファイバ（ＳＭＦ）等の波長分散特性に対して逆特性を持つ分散補償ファイバ（ＤＣＦ）を用いて波長分散補償が行われる。ＤＣＦは、その長さに応じて波長分散値が調整されるため、予め所要の波長分散を補償するのに必要なファイバ総長が計算されて、長さの異なる複数のＤＣＦリールが用意されることが多い。このため、システムの設置現場では、持ち込んだＤＣＦリールの組み合わせでしか波長分散値を設定することができず、最適な波長分散補償を実現することが困難な場合があった。
【０００３】
このようなＤＣＦに対し、波長分散値を自在に設定できるようにした波長分散補償器の１つとして、例えば、入力光を波長に応じて空間的に区別可能な複数の光束に分波する、いわゆるバーチャリ・イメージド・フェーズド・アレイ（Virtually Imaged Phased Array：ＶＩＰＡ）を利用して構成した波長分散補償器が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
図１３は、従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器の構成例を示す斜視図である。また、図１４は、図１３の構成例の上面図である。
【０００５】
各図に示すように従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器では、例えば、光サーキュレータ１２０を介して光ファイバ１３０の一端から出射された光が、コリメートレンズ１４０で平行光に変換された後に、ライン焦点レンズ１５０によって１つの線分の上に集光され、ＶＩＰＡ板１１０の照射窓１１６を通って対向する平行平面の間に入射される。このＶＩＰＡ板１１０への入射光は、例えば、ＶＩＰＡ板１１０の一方の平面に形成された１００％より低い反射率を有する反射多層膜１１２と、他方の平面に形成された略１００％の反射率を有する反射多層膜１１４との間で多重反射を繰り返す。その際、反射多層膜１１２の面で反射するごとに数％の光が当該反射面を透過してＶＩＰＡ板１１０の外に出射される。
【０００６】
ＶＩＰＡ板１１０を透過した光は、相互に干渉し、波長に応じて進行方向が異なる複数の光束を作る。その結果、各光束を収束レンズ１６０で１点に集光すると、各々の集光位置は波長の変化に伴って直線上を移動するようになる。この直線上に例えば３次元ミラー１７０を配置することにより、ＶＩＰＡ板１１０から出射され収束レンズ１６０で集光された光は、各々の波長に応じて３次元ミラー１７０上の異なる位置で反射されてＶＩＰＡ板１１０に戻される。３次元ミラー１７０で反射された光は元の光路を反対方向に伝搬するため、異なる波長成分は異なる距離を伝搬することになって、入力光の波長分散補償が行われる。
【０００７】
上記のようにＶＩＰＡ板１１０で多重反射される光の振る舞いは、例えば図１５に示すようなモデルを考えると、階段状の回折格子として周知のエシュロン格子（Echelon grating）と同様の振る舞いをする。このため、ＶＩＰＡ板１１０は仮想的な回折格子として考えることができる。ＶＩＰＡ板１１０における干渉条件を考えると、図１５の右側に示すように、出射光はその光軸を基準にして上側が短波長、下側が長波長の条件で干渉するので、各波長の光信号の短波長成分が光軸の上側に出射され、長波長成分が光軸の下側に出射されることになる。このような従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器は、波長分散を広い範囲で補償することができ、また、補償する光の波長（透過波長）を変化させることが可能であるといった長所がある。
【特許文献１】特開平９−４３０５７号公報
【特許文献２】特表２０００−５１１６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記のような従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器は、波長分散値や透過波長などの光学特性が同一のものであっても、ＶＩＰＡ光学系の構成部品の個々のばらつきにより、内部の設定値（例えば３次元ミラーの位置やＶＩＰＡ板の温度など）は異なったものとなる。そこで、本出願人は、波長分散補償の運用を開始する前に、３次元ミラーの位置やＶＩＰＡ板の温度に対応させて、各波長における波長分散値や透過波長特性に関するデータを取得して記憶し、運用時に、その記憶したデータのうちから波長分散値等の設定条件に対応したデータを読み取って３次元ミラーの位置やＶＩＰＡ板の温度を制御する技術を提案している（例えば、特願２００３−３１１０８３号参照）。
【０００９】
しかし、上記の先願発明に関しては、基本的に、運用時に使用が想定されるすべての波長および波長分散値について予めデータを取得しておかなければならないため、より多くの波長および波長分散値に対応可能な汎用性の高いＶＩＰＡ型波長分散補償器を実現しようとすると、データの取得に長時間を要してしまうという課題がある。
【００１０】
また、上記のような従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器についての他の用途として、光通信に用いられるデバイスやモジュールの波長分散耐力測定に利用することが検討されており、このような用途では前述した図１３の構成が任意の波長分散を発生させる波長分散エミュレータとして利用される。前述した波長分散補償の用途では、基本的にＩＴＵ−Ｔ等に準拠した波長グリッドに対応する光信号が波長分散補償の対象となるため、グリッド上の各波長に対応させて上記データを取得し、それを記憶データとしておけばよい。一方、波長分散エミュレータとしての用途では、ＩＴＵ−Ｔ等の波長グリッド上以外の波長で使用されるデバイスやモジュールについても波長分散耐力の測定対象となるため、任意の波長に対応した上記データを取得して記憶させておかなければならず、所望の測定精度を実現するにはデータの取得に要する時間が非常に長くなってしまうとともに大容量のメモリが必要になるという課題がある。
【００１１】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、任意の波長について高い精度で波長分散を発生させることのできる波長分散発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため本発明は、相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、１次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、該光部品の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を予め設定した位置で反射して前記光部品に戻す反射器とを備えて構成された波長分散発生装置を提供する。この波長分散発生装置は、所定の波長グリッド上の複数の波長のうちの特定波長について、少なくとも２つの波長分散値に対応する前記反射器の位置に関するデータを前記特定波長および波長分散スロープ値とともに記憶する第１領域と、前記波長グリッド上の各波長について、少なくとも２つの波長分散値に対応する前記光部品の温度に関するデータを前記波長グリッド上の各波長および波長温度係数とともに記憶する第２領域と、を有する記憶部と、運用時の波長および波長分散値が指定され、前記記憶部の第１領域に記憶された情報に基づいて前記指定された波長および波長分散値に対応する前記反射器の目標位置を演算するとともに、前記記憶部の第２領域に記憶された情報に基づいて前記指定された波長および波長分散値に対応する前記光部品の目標温度を演算する演算部と、前記反射器の位置を前記演算部で演算された目標位置に一致させる位置制御部と、前記光部品の温度を前記演算部で演算された目標温度に一致させる温度制御部と、を備えて構成されたことを特徴とする。
【００１３】
また、前記演算部は、前記指定された波長が前記波長グリッド上の各波長の間に存在するとき、前記記憶部の第１領域に記憶された波長分散スロープ値を用いて、前記指定された波長分散値を前記特定波長における波長分散値に変換した後、前記記憶部の第１領域に記憶された前記反射器の位置に関するデータを参照して、前記変換後の波長分散値に対応する前記反射器の目標位置を求めるようにするのが好ましい。
【００１４】
さらに、前記演算部は、前記波長グリッド上の各波長のうちで前記指定された波長に最も近い波長を近傍グリッド波長とし、該近傍グリッド波長について前記記憶部の第２領域に記憶された前記光部品の温度に関するデータを参照し、前記変換後の波長分散値に対応する前記光部品の温度を求め、該求めた温度を前記記憶部の第２領域に記憶された波長温度係数を用いて前記指定された波長に対応する温度に変換することによって前記光部品の目標温度を求めるようにしてもよい。
【００１５】
上記のような波長分散発生装置は、入力される光信号に累積した波長分散を補償可能な波長分散を発生する、波長分散補償器としての用途や、接続される光通信装置の波長分散耐力を測定可能な波長分散を発生する、波長分散エミュレータとしての用途に好適である。
【発明の効果】
【００１６】
上記のような本発明の波長分散発生装置によれば、反射器の位置を制御するためのデータとして、特定波長についての少なくとも２つの波長分散値に対応した反射器の位置と波長分散スロープ値とを記憶部の第１領域に記憶し、光部品の温度を制御するためのデータとして、所定の波長グリッド上の各波長についての少なくとも２つの波長分散値に対応した光部品の温度と波長温度係数とを記憶部の第２領域に記憶しておくことで、任意の波長について精度良く波長分散を発生させることができる。このような波長分散発生装置は、運用開始前における光学特性データの取得を比較的短時間で行うことが可能であり、また、記憶部の大容量化を効果的に防ぐことも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
【００１８】
図１は、本発明による波長分散発生装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１において、本実施形態の波長分散発生装置は、例えば、相対する平行な２つの反射面を有する素子としてのＶＩＰＡ板１と、そのＶＩＰＡ板１の照射窓１Ｄに対して一線分上に集光する光信号を入射可能にする、光サーキュレータ２、光ファイバ３、コリメートレンズ４およびライン焦点レンズ５からなる光学系と、ＶＩＰＡ板１で多重反射されて一方の平行平面から出射される光束を１点に集光する収束レンズ６と、その収束レンズ６で集光された光を所要の位置で反射し、収束レンズ６を介してＶＩＰＡ板１に戻すための反射器としての３次元ミラー７と、ＶＩＰＡ板１を含む所要の光部品が内部に収納されるケース８と、ＶＩＰＡ板１の温度を測定する温度センサ９と、３次元ミラー７の位置およびＶＩＰＡ板１の温度を制御する制御部１０と、を備えて構成される。
【００２０】
ＶＩＰＡ板１は、上述の図１３〜図１５に示した従来の構成で用いられるＶＩＰＡ板１１０と同様に、対向する平行平面を備えたガラス板１Ａと、そのガラス板１Ａの一方の平行平面に形成された反射多層膜１Ｂと、他方の平行平面に形成された反射多層膜１Ｃおよび照射窓１Ｄと、を有する。このＶＩＰＡ板１は、照射窓１Ｄに入射される光の光軸が垂直入射となる角度に対して所要の角度だけ傾けられている。
【００２１】
ガラス板１Ａは、線形熱膨張および温度に依存した屈折率変化を有する物質を用いて製作されている。反射多層膜１Ｂは、照射窓１Ｄから入射される光信号に対して１００％より低い（好ましくは９５〜９８％程度）反射率を有し、ガラス板１Ａの一方の平面全体に形成されている。また、反射多層膜１Ｃは、照射窓１Ｄから入射される光信号に対して略１００％の反射率を有し、ガラス板１Ａの他方の平面の一部分に形成されている。ガラス板１Ａの他方の平面の反射多層膜１Ｃが形成されていない部分は、光信号に対して透明な照射窓１Ｄとなっている。
【００２２】
光サーキュレータ２は、例えば、３つのポートを有し、第１ポートから第２ポートに向かう方向、第２ポートから第３ポートに向かう方向、第３ポートから第１ポートに向かう方向に光を伝達する一般的な光部品である。ここでは本波長分散発生装置に入力される光信号が、光サーキュレータ２の第１ポートに与えられ、第２ポートを介して光ファイバ３の一端に送られると共に、光ファイバ３の他端に戻されてきた光信号が、第２ポートを介して第３ポートから本波長分散発生装置の出力光として出力される。
【００２３】
光ファイバ３は、例えばシングルモードファイバ等の一端を光サーキュレータ２の第２ポートに接続し、他端をコリメートレンズ４の近傍に配置したものである。なお、光ファイバ３の種類は上記に限られるものではない。
【００２４】
コリメートレンズ４は、光ファイバ３の他端から出射される光ビームを平行光に変換してライン焦点レンズ５に与える一般的なレンズである。
【００２５】
ライン焦点レンズ５は、コリメートレンズ４からの平行光を１つの線分の上に集光させるものであり、具体的にはシリンドリカルレンズや屈折率分布レンズなどを用いることが可能である。
【００２６】
収束レンズ６は、ＶＩＰＡ板１で多重反射して反射多層膜１Ｂ側から出射され、相互に干渉して進行方向が波長に応じて異なる複数の光束をそれぞれ１点に集光する一般的なレンズである。
【００２７】
３次元ミラー７は、例えば、表面形状が非球面の３次元構造となっており、その非球面ミラー上には設計基準となる中心軸が存在する。この３次元ミラー７は、移動ステージ７Ａ上に載置されており、移動ステージ７Ａの走行軸と中心軸の各方向（図１におけるＸ軸方向）とが平行となるように配置されている。移動ステージ７Ａは、制御部１０から出力される制御信号Ｃｐに従って図示を省略したパルスモータ等を駆動することによりＸ軸方向に走行する。なお、ここではＶＩＰＡ板１に照射される光信号の光軸方向をＺ軸とし、ＶＩＰＡ板１から出射される光の角度分散方向に対して垂直方向をＸ軸、平行方向をＹ軸としている。
【００２８】
ケース８は、例えば、図示を省略したフィルムヒータを側面に設けた円筒形の容器等であって、ここでは、コリメートレンズ４、ライン焦点レンズ５、ＶＩＰＡ板１および収束レンズ６が上記容器内部の所定の位置に収容されている。フィルムヒータは、その動作が制御部１０からの制御信号Ｃｔに従って制御される。
【００２９】
温度センサ９は、例えば、ＶＩＰＡ板１の反射多層膜１Ｃの外側表面に取り付けられており、ＶＩＰＡ板１の温度に応じて内部抵抗値が変化するような一般的な温度センサが用いられる。この温度センサ９の抵抗値を示す信号Ｒｔは制御部１０に出力される。なお、温度センサ９の取り付け場所は上記の位置に限られるものではなく、ＶＩＰＡ板１の温度が測定可能な任意の場所に取り付けることが可能である。
【００３０】
制御部１０は、例えば、３次元ミラー７の位置を最適化する位置制御部としての移動ステージ制御回路１１と、ＶＩＰＡ板１の温度を最適化する温度制御部としての温度制御回路１２と、移動ステージ制御回路１１および温度制御回路１２を制御するマイクロコンピュータ１３と、後述するような手順に従って事前に取得した本装置の光学特性データを不揮発性メモリ等に記憶させた記憶部としての記憶回路１４と、を備える。マイクロコンピュータ１３は、外部通信コネクタ１０Ａを介して入力される設定指令に従って記憶回路１４に記憶された光学特性データを読み出し、３次元ミラー７の位置およびＶＩＰＡ板１の温度の目標値を演算して、その結果を移動ステージ制御回路１１および温度制御回路１２に伝える演算部としての機能をもつ。
【００３１】
ここで、制御部１０の具体的な構成例を、移動ステージ制御、温度制御および通信・コマンド処理の各機能に大別して説明する。
【００３２】
図２は、制御部１０の移動ステージ制御に関連した構成例を示す機能ブロック図である。なお、図中の細実線で示された機能ブロックは、ハードウェア（マイクロコンピュータ内部も含む）により構成されるものであり、太実線で示された機能ブロックは、ソフトウェアにより構成されるものである。この機能ブロックの表記法は以降の他の図面においても同様とする。
【００３３】
図２の構成例において、制御部１０が実装されるボード（以下、コントローラボートとする）内部のハードウェア構成としては、モータドライバ２０、エッジ検出回路２１Ａ，２１Ｂ、コンパレータ２２Ａ，２２ＢおよびＭＯＳＦＥＴスイッチ２３Ａ，２３Ｂが設けられる。また、マイクロコンピュータ１３の内部においてソフトウェアにより構成される機能ブロックとしては、パルスモータコントローラ２４、ＬＥＤ点灯／パワー制御部２５、リニアスケールカウンタ２６およびステージ動作監視部２７が設けられる。
【００３４】
モータドライバ２０は、移動ステージ７ＡをＸ軸方向に走行させるためのパルスモータに対して、パルスモータコントローラ２４からの出力指令に従った駆動信号を与えるものである。
【００３５】
エッジ検出回路２１Ａ，２１Ｂは、３次元ミラー７のＸ軸方向の位置を検出するために移動ステージ７Ａに設けられたリニアスケールから出力される信号のＡ相およびＢ相のエッジをそれぞれ検出し、その結果を示す信号をリニアスケールカウンタ２６に出力する。
【００３６】
コンパレータ２２Ａ，２２Ｂは、移動ステージ７ＡのＸ軸方向に対する可動範囲の両端に配置されたリミットスイッチ（ＬＥＤおよび受光素子）からの出力信号が与えられ、移動ステージ７Ａの位置が可動範囲外に達した場合にそれを示すリミット信号をパルスモータコントローラ２４に出力するとともに、コンディションフラグＣＦを発生する。
【００３７】
ＭＯＳＦＥＴスイッチ２３Ａ，２３Ｂは、ＬＥＤ点灯／パワー制御部２５からの点灯指令に従って、移動ステージ７Ａのリニアスケールおよびリミットスイッチの各ＬＥＤの発光／消灯を制御する。
【００３８】
パルスモータコントローラ２４は、記憶回路１４の光学特性データを基に算出された３次元ミラー７の目標位置および移動ステージ７Ａの速度に関する設定が入力され、その入力情報に従ってパルスモータの駆動状態を制御するための指令をモータドライバ２０に出力する。このモータドライバ２０に対する指令は、その出力状態がコンパレータ２２Ａ，２２Ｂからのリミット信号およびＬＥＤ点灯／パワー制御部２５からの動作許可およびパワー制御信号に応じて制御される。また、パルスモータコントローラ２４は、ＬＥＤ点灯／パワー制御部２５に対して点灯／消灯要請を出力するとともに、ステージ動作監視部２７に対してパルスモータの駆動状態に対応したモニタモータパルス信号を出力する。さらに、ここでは３次元ミラー７の現在位置を示す信号もパルスモータコントローラ２４から出力される。
【００３９】
ＬＥＤ点灯／パワー制御部２５は、パルスモータコントローラ２４からの点灯／消灯要請に従って点灯指令を生成し、それをＭＯＳＦＥＴスイッチ２３Ａ，２３Ｂおよびリニアスケールカウンタ２６に与える。また、ＬＥＤ点灯／パワー制御部２５は、パルスモータコントローラ２４に対して動作許可信号およびパワー制御信号を出力する。
【００４０】
リニアスケールカウンタ２６は、移動ステージ７Ａのリニアスケールから出力される信号およびエッジ検出回路２１Ａ，２１Ｂからの各出力信号を基に位置カウントを求めるとともに、ステージ動作監視部２７に対してリニアスケールパルス信号を出力する。
【００４１】
ステージ動作監視部２７は、パルスモータコントローラ２４からのモニタモータパルス信号およびリニアスケールカウンタ２６からのリニアスケールパルス信号に応じて最大パルス間隔の計算を実行する。
【００４２】
図３は、制御部１０の温度制御に関連した構成例を示す機能ブロック図である。
【００４３】
図３の構成例において、コントローラボート内部のハードウェア構成としては、パルス幅変調（Pulse Width Modulation：ＰＷＭ）アンプ３０、温度検出回路３１、ヒータ電流検出回路３２およびボード温度検出回路３３が設けられる。また、マイクロコンピュータ１３の内部には、ハードウェア構成として１０ビットアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）３５が設けられるとともに、ソフトウェアにより構成される機能ブロックとして、タイミングコントローラ３５、２５データ移動平均部３６、ＰＩＤ温調コントローラ３７、温調異常検出部３８およびヒータ異常検出部３９が設けられる。
【００４４】
ＰＷＭアンプ３０は、例えば、ＭＯＳＦＥＴスイッチ３０ＡおよびＰＭＷコントローラ３０Ｂから構成され、ＶＩＰＡ板１の温度調整を行うためにケース８に設けられたヒータに対してパルス幅変調された電流信号を供給してヒータを駆動するものである。なお、ＰＭＷコントローラ３０Ｂは、ソフトウェアにより構成される機能ブロックであり、ＰＩＤ温調コントローラ３７から出力されるＰＷＭ出力指令に従って、ＭＯＳＦＥＴスイッチ３０Ａのスイッチング動作を制御する。
【００４５】
温度検出回路３１は、ＶＩＰＡ板１の近傍に設けられた温度センサ９の抵抗値を示す信号Ｒｔを電圧信号Ｖｔに変換して１０ビットＡＤＣ３５に出力する。ヒータ電流検出回路３２は、ヒータの駆動電流Ｉｈを検出し、それを電圧信号Ｖｈに変換して１０ビットＡＤＣ３５に出力する。ボード温度検出回路３３は、コントローラボートの温度を検出して、その結果を１０ビットＡＤＣ３５に出力する。
【００４６】
１０ビットＡＤＣ３５は、温度検出回路３１、ヒータ電流検出回路３２およびボード温度検出回路３３からそれぞれ出力されるアナログ電圧信号をデジタル信号に変換して２５データ移動平均部３７に出力する。タイミングコントローラ３５は、後述するようにＰＭＷコントローラ３０Ｂおよび１０ビットＡＤＣ３５の動作タイミングを最適化することによってＶＩＰＡ板１の温度制御を高い精度で安定なものにする。２５データ移動平均部３６は、１０ビットＡＤＣ３５でＡＤ変換された各データを平均化することでＶＩＰＡ板１の温度、ヒータ電流およびボート温度のモニタ値を算出する。２５データ移動平均部３６で算出されたＶＩＰＡ板１の温度を示す信号は、ＰＩＤ温調コントローラ３７および温調異常検出部３８にそれぞれ送られ、ヒータ電流を示す信号は、ヒータ異常検出部３９に送られる。
【００４７】
ＰＩＤ温調コントローラ３７は、記憶回路１４の光学特性データを基に算出されたＶＩＰＡ板１の目標温度と、周知の比例−積分−微分制御（ＰＩＤ制御）を行うためのパラメータに関する設定とが入力され、該入力情報および２５データ移動平均部３６からのＶＩＰＡ板１の温度のモニタ値に従って、ヒータの駆動状態を制御するための指令（ＰＷＭ出力指令）をＰＷＭコントローラ３０Ｂおよび温調異常検出部３８にそれぞれ出力する。
【００４８】
温調異常検出部３８は、２５データ移動平均部３６からのＶＩＰＡ板１の温度およびＰＩＤ温調コントローラ３７からのＰＷＭ出力指令に基づいて、ＰＩＤ温調コントローラ３７による温度制御に異常（制御可能範囲を超えた場合も含む）が発生しているか否かを検出し、その検出結果に対応したヒータＯＮ／ＯＦＦ信号をＰＩＤ温調コントローラ３７に出力する。また、ヒータ異常検出部３９は、２５データ移動平均部３６からのヒータ電流のモニタ値に基づいて、ヒータの異常（例えば、断線や短絡など）が発生しているか否かを検出し、その検出結果に対応したヒータＯＮ／ＯＦＦ信号をＰＩＤ温調コントローラ３７に出力する。温調異常検出部３８およびヒータ異常検出部３９からのヒータＯＮ／ＯＦＦ信号を受けたＰＩＤ温調コントローラ３７では、温調異常検出部３８およびヒータ異常検出部３９のいずれかで異常発生が検出された場合に、ヒータの動作を停止させる指令をＰＷＭコントローラ３０Ｂに出力する。この際、異常発生に対応したコンディションフラグＣＦが、ＰＩＤ温調コントローラ３７、温調異常検出部３８およびヒータ異常検出部３９でそれぞれ発生する。
【００４９】
図４は、制御部１０の通信・コマンド処理に関連した構成例を示す機能ブロック図である。
【００５０】
図４の構成例において、コントローラボート内部のハードウェア構成としては、ＲＳ−２３２Ｃドライバ４０が設けられる。また、マイクロコンピュータ１３の内部においてソフトウェアにより構成される機能ブロックとしては、文字列受信部４１、応答送信部４２およびコマンド実行部４３が設けられる。
【００５１】
ＲＳ−２３２Ｃドライバ４０は、コントローラボート内の各ハードウェアとマイクロコンピュータ１３との間のシリアル通信に用いられる一般的なインターフェースである。このＲＳ２３２Ｃドライバ４０を介してマイクロコンピュータ１３で受信されるデータ信号は文字列受信部４１で必要な変換処理が施された後にコマンド実行部４３に送られる。コマンド実行部４３は、ステージ動作シーケンサ４３Ａおよび温調パラメータ測定シーケンサ４３Ｂを含んでおり、前述の図２および図３に示した各機能ブロックからの出力信号やコンディションフラグ、記憶回路１４の記憶データに基づいて、３次元ミラー７の位置およびＶＩＰＡ板１の温度を制御するために必要となる各種コマンドを実行する。コマンド実行部４３から出力される各種の指令は、応答送信部４２で必要な変換処理が施された後にＲＳ−２３２Ｃドライバ４０を介して対応するハードウェアに送られる。
【００５２】
次に、本実施形態の動作について説明する。
【００５３】
上記のような構成の波長分散発生装置では、波長分散補償や波長分散耐力測定などの運用を開始する前に、制御部１０による３次元ミラー７の位置およびＶＩＰＡ板１の温度の最適化のために必要となる光学特性データが計測により取得され、その光学特性データが制御部１０の記憶回路１４に記憶される。
【００５４】
表１および表２は、記憶回路１４に記憶される光学特性データの具体的な一例であって、表１は予め設定した特定波長についての波長分散値と移動ステージの位置との関係を示すデータ、表２はＩＴＵ−Ｔグリッド上の各波長と波長分散値の組み合わせに対するＶＩＰＡ板１の温度の関係を示すデータである。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
ここで、上記表１に示したデータの取得方法の具体例を図５のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。
【００５８】
波長分散値と移動ステージの位置との関係を取得するために、まず、図５のステップ１０（図中Ｓ１０で示し、以下同様とする）では、ＶＩＰＡ板１の温度が、ＩＴＵ−Ｔグリッド上の各波長とＶＩＰＡ板１の透過中心波長とが略一致する温度（以下、ＶＩＰＡ板設計温度とする）に設定される。
【００５９】
ステップ１１では、移動ステージ７ＡをＸ軸方向の可動範囲（ストローク）の前端付近に位置決めした後、本波長分散発生装置の運用波長範囲（例えばＣ−バンドなど）について、その中心波長近傍に存在するＩＴＵ−Ｔグリッド波長（例えば１５４５．３２２ｎｍ（周波数で表すと１９４ＴＨｚ）など）を特定波長に設定し、その特定波長付近の透過帯における波長分散値を測定する。なお、上記の運用波長範囲は、波長分散補償の対象となる光信号の波長帯域、または、波長分散耐力測定の対象となる光通信装置の使用波長範囲に対応させて設定される。
【００６０】
ステップ１２では、移動ステージ７ＡをＸ軸方向の可動範囲の中央付近に位置決めして、上記特定波長付近の透過帯における波長分散値を測定する。
【００６１】
ステップ１３では、移動ステージ７ＡをＸ軸方向の可動範囲の後端付近に位置決めして、上記特定波長付近の透過帯における波長分散値を測定する。
【００６２】
ステップ１４では、上記ステップ１１〜ステップ１３で測定された各波長分散値を移動ステージ７Ａの位置に対応させてプロットし、直線近似または２次近似などの一般的な近似法を適用して波長分散値と移動ステージ７Ａの位置との関係を表す近似式を求める。
【００６３】
ステップ１５では、上記ステップ１４で求めた近似式から、所要の波長分散値（上記表１の一例では、−２０００，−１９００，−１８００，…，１９００，２０００ｐｓ／ｎｍ）に対応する移動ステージの位置を計算する。なお、ここでは波長分散値を±２０００ｐｓ／ｎｍの範囲で１００ｐｓ／ｎｍ刻みに設定する場合を例示したが、波長分散値の設定は上記の一例に限定されるものではなく、少なくとも２つの波長分散値を設定すればよい。また、各波長分散値に対応した移動ステージの位置を［ｍｍ］の単位で表すようにしたが、リニアモータを駆動するパルス数により移動ステージの位置を表すようにしても構わない。
【００６４】
ステップ１６では、移動ステージ７Ａをステップ１５で計算した各位置に移動し、それぞれの位置における波長分散値を測定する。なお、この測定は、前述したステップ１１〜ステップ１３の場合と同様の波長帯について行われる。
【００６５】
ステップ１７では、上記ステップ１６で測定された波長分散値が上記ステップ１５で計算された波長分散値に一致しない場合に、測定された波長分散値に対応する移動ステージ７Ａの位置を基に、所要の波長分散値（上記表１の１００ｐｓ／ｎｍ刻みの波長分散値）となる移動ステージ７Ａの位置を計算により求める。このとき、計算に用いる式は、前述のステップ１４で求めた近似式、または、ステップ１６で測定したデータから新たに移動ステージ７Ａの位置と波長分散値をプロットし、直線近似または２次近似などの一般的な近似法を適用して求めた近似式のいずれであってもよい。
【００６６】
ステップ１８では、上記ステップ１７までの処理を行うことで、表１のデータを取得できたので、次に、波長分散スロープ値の測定を行う。まず、波長分散値の絶対値が大きい位置に移動ステージ７Ａを移動させる。
【００６７】
ステップ１９では、本波長分散発生装置の運用波長範囲（例えばＣ−バンドなど）に対して、短波長寄りのＩＴＵ―Ｔグリッド波長（例えば１５２５．６１１ｎｍ（周波数で表すと１９６．５ＴＨｚ）など）付近の透過帯での波長分散値を測定する。
【００６８】
ステップ２０では、移動ステージ７Ａの位置は固定として、上記運用波長範囲の中心近傍のＩＴＵグリッド波長（例えば１５４５．３２２ｎｍ（周波数で表すと１９４ＴＨｚ）など）付近の透過帯での波長分散値を測定する。
【００６９】
ステップ２１では、移動ステージ７Ａの位置は固定として、上記運用波長範囲の長波長寄りのＩＴＵグリッド波長（例えば１５６４．６７９ｎｍ（周波数で表すと１９１．６ＴＨｚ）など）付近の透過帯での波長分散値を測定する。
【００７０】
ステップ２２では、上記ステップ１９〜ステップ２１で測定したデータを、波長を横軸に、波長分散値を縦軸にしてプロットし、近似直線の傾きを計算する。この直線の傾きが「波長分散スロープ値」となるので、［ｐｓ／ｎｍ2］を単位にした値を、表１および特定波長のデータとともに記憶回路１４に記憶させる。
【００７１】
次に、上記表２に示したデータの取得方法の具体例を図６のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。
【００７２】
ステップ３０では、ＶＩＰＡ板１の温度を低温に設定し、ＩＴＵ−Ｔグリッド上の任意の波長近傍についての損失波長特性（横軸：波長、縦軸：損失［ｄＢ］）を測定する。
【００７３】
ステップ３１では、ＶＩＰＡ板１の温度を高温に設定し、上記ステップ３０で測定を行った波長帯についての損失波長特性を測定する。
【００７４】
ステップ３２では、上記ステップ３０およびステップ３１の測定結果を基に、波長温度係数[ｎｍ／℃]を計算する。この波長温度係数は、ＶＩＰＡ板１の温度変化に対してＶＩＰＡ板１の透過帯の中心波長が変化する割合を示すものである。
【００７５】
ステップ３３では、ＶＩＰＡ板１の温度をＶＩＰＡ板設計温度（ＩＴＵ−Ｔグリッド波長が透過中心となる温度）に設定する。
【００７６】
ステップ３４では、表１のデータを参照して設定可能な最小波長分散値の位置に移動ステージ７Ａを移動する。
【００７７】
ステップ３５では、ＩＴＵ−Ｔグリッド波長の最短波長付近についての損失波長特性（横軸：波長、縦軸：損失［ｄＢ］）を測定する。
【００７８】
ステップ３６では、ステップ３５で測定した損失波長特性における最小損失レベルから１ｄＢあるいは３ｄＢダウン（本波長分散発生装置の仕様定義による）したレベル線と損失特性曲線との交点（２箇所）の波長を特定し、それらの波長の中間波長（透過帯の中心波長）を求める。図７は、３ｄＢダウンの透過中心波長を求めた一例である。
【００７９】
ステップ３７では、上記ステップ３６で求めた透過帯の中心波長をその近傍に存在するＩＴＵ−Ｔグリッド波長に移動させるためのＶＩＰＡ板設定温度を、上記ステップ３２で求めた波長温度係数を用いて計算し、その設定温度をＩＴＵ−Ｔグリッド波長に対応させて表２のデータとして記録する。
【００８０】
ステップ３８では、運用波長範囲（例えばＣ−バンド）内におけるＩＴＵ−Ｔグリッド上の全ての波長について、上記ステップ３５〜ステップ３７と同様の処理を短波長側から順次行う。
【００８１】
ステップ３９では、移動ステージ７Ａの現在位置より、波長分散値を所要の刻み（表２の一例では、１００ｐｓ/ｎｍ刻み）だけ増やした移動ステージ７Ａの位置を表１のデータから求め、その位置に移動ステージ７Ａを移動させた後、上記ステップ３５〜ステップ３８の処理を実行する。そして、最大の波長分散値に対応した位置に移動ステージ７Ａが移動されるまで上記一連の動作を繰り返し、表２に記憶する各データを取得する。
【００８２】
なお、上記のような表２のデータ取得方法の一例では、ステップ３２において波長温度係数を計算した。この計算では、波長温度係数は一定値であるが、厳密には、波長温度係数が温度に依存する。
【００８３】
上記表２のデータ取得のための測定では、ＶＩＰＡ板１の温度をＶＩＰＡ板設計温度に設定したため、透過帯の中心波長を僅かな温度変更によりＩＴＵ−Ｔグリッド上の波長に合わすことができ、温度変化が僅かであれば波長温度係数を一定値とみなすことができるので、前述したような手順で表２のデータを取得することが可能である。しかしながら、ＩＴＵ−Ｔグリッド上の各波長の間にある波長についての波長分散耐力測定を可能にする必要がある波長分散エミュレータ等の用途では、ＶＩＰＡ板１の温度を大きく変化させて、任意の波長での使用を可能とするため、例えば図８のフローチャートに示すような手順に従って波長温度係数の温度依存性を関数として定義するのが好ましい。
【００８４】
図８において、ステップ５０では、ＶＩＰＡ板１の温度可変範囲を例えば４等分し、最低設定温度から最高設定温度までの測定温度を決める。ここでは例えば温度可変範囲が３５〜９５℃のとき、測定温度を３５℃、５０℃，６５℃、８０℃および９５℃とする。ただし、測定温度の設定はこの一例に限られるものではない。
【００８５】
ステップ５１では、ＶＩＰＡ板１の温度を最初の温度（例えば３５℃）に設定する。
【００８６】
ステップ５２では、上述した特定波長（運用波長範囲の中心近傍のＩＴＵ−Ｔグリッド波長）付近の透過帯の損失波長特性（横軸：波長、縦軸：損失［ｄＢ］）を測定する。
【００８７】
ステップ５３では、ステップ５２で測定した損失波長特性における最小損失レベルから１ｄＢあるいは３ｄＢダウン（本波長分散発生装置の仕様定義による）したレベル線と損失特性曲線との交点（２箇所）の波長を特定し、それらの波長の中間波長（透過帯の中心波長）を求める（前述の図７参照）。
【００８８】
ステップ５４では、ＶＩＰＡ板１の温度を次の測定温度（例えば５０℃）に設定し、上記ステップ５２，ステップ５３の場合と同様の処理を実行して透過帯の中心波長を求める。そして、上記の処理を他の測定温度でも繰り返して実行し、全ての測定温度について透過帯の中心波長を求めたらステップ５５に移る。
【００８９】
ステップ５５では、５０℃における透過帯の中心波長から３５℃における透過帯の中心波長を引き算して中心波長の変化量を求め、その変化量を３５℃と５０℃の中間の４２．５℃における波長温度係数とする。そして、他の測定温度についても上記と同様の処理を行って、５７．５℃，７２．５℃および８７．５℃における波長温度係数を計算する。次の表３は、各温度について計算された波長温度係数の具体的な一例を示したものである。
【００９０】
【表３】
【００９１】
ステップ５６では、上記表３のデータについて、例えば図９に示すように、温度を横軸に、波長温度係数を縦軸にしてプロットし、次の（１）式で表される近似直線の傾き（ＳｈｉｆｔＡ）および切片（ＳｈｉｆｔＢ）を求める。
【００９２】
ｄλ／ｄＴ＝ＳｈｉｆｔＡ×Ｔ＋ＳｈｉｆｔＢ…（１）
ただし、ＴはＶＩＰＡ板１の温度、λは波長を表す。具体的に図９に示したグラフでは、ＳｈｉｆｔＡ＝０．００００３０６６６７、ＳｈｉｆｔＢ＝０．０１０４９となる。このＳｈｉｆｔＡおよびＳｈｉｆｔＢの値が表２のデータとともに記憶回路１４に記憶されることにより、ＩＴＵ−Ｔグリッド上の波長だけでなくその間にある任意の波長についても、本波長分散発生装置を使用して波長分散耐力測定や波長分散補償を高い精度で行うことが可能になる。
【００９３】
次に、本実施形態の運用時の動作について具体的に説明する。
【００９４】
上記のようにして光学特性データが記憶回路１４に事前に記憶された波長分散発生装置では、運用時の波長および波長分散値の設定指令が外部通信コネクタ１０Ａ（図１）を介してマイクロコンピュータ１３に与えられると、記憶回路１４の光学特性データに基づいて、設定指令により指定された波長および波長分散値に対応した３次元ミラー７（移動ステージ７Ａ）の位置およびＶＩＰＡ板１の温度が、例えば図１０のフローチャートに従って決定される。
【００９５】
まず、図１０のステップ７０において、上記指定された波長および波長分散値が本波長分散発生装置で設定可能な範囲内にあるか否かをチェックする。適正な範囲内にある場合にはステップ７１に進み、設定範囲外にある場合にはエラーとなる。
【００９６】
ステップ７１では、記憶回路１４に記憶された特定波長および波長分散スロープのデータを用いて、上記指定された波長分散値を、特定波長における波長分散値に変換する。この波長分散値の変換は、次の（２）式の関係に従って行うことができる。
【００９７】
Ｄ（λ0）＝Ｄ（λ）−ＤＳ・（λ−λ0）…（２）
ただし、λ0は特定波長、λは指定された波長、Ｄ（λ）は波長λにおける波長分散値、ＤＳは波長分散スロープ値である。
【００９８】
ステップ７２では、ステップ７１で変換された波長分散値について、記憶回路１４に記憶された表１のデータを参照し、３次元ミラー７の目標位置を計算する。この際、ステップ７１で変換された波長分散値が表１における設定値（±２０００ｐｓ／ｎｍの範囲で１００ｐｓ／ｎｍ刻みに設定された各値）の間にある場合には、表１の位置データを直線補間等して、変換後の波長分散値に対応した３次元ミラー７の位置を求めるようにする。また、ステップ７１で変換された波長分散値が表１の範囲外にある場合には、外挿計算によって、変換後の波長分散値に対応した３次元ミラー７の位置を求めるようにする。
【００９９】
ステップ７３では、上記指定された波長について、ＩＴＵ−Ｔグリッド上の各波長うちで最も近い波長（以下、近傍グリッド波長と呼ぶ）を求める。
【０１００】
ステップ７４では、ステップ７３で求めた近傍グリッド波長について、記憶回路１４に記憶された表２のデータを参照し、ステップ７１で変換された波長分散値に対応するＶＩＰＡ板１の温度を求める。この際、ステップ７１で変換された波長分散値が表２の設定値
（±２０００ｐｓ／ｎｍの範囲で１００ｐｓ／ｎｍ刻みに設定された各値）の間にある場合には、表２の温度データを直線補間等して、変換後の波長分散値に対応したＶＩＰＡ板１の温度を求めるようにする。
【０１０１】
ステップ７５では、ステップ７４で求めた近傍グリッド波長についてのＶＩＰＡ板１の温度を、記憶回路１４に記憶されたＳｈｉｆｔＡおよびＳｈｉｆｔＢの値を用いて、前述の（１）式を温度Ｔについて解いた次の（３）式の関係に従って、指定された波長λについてのＶＩＰＡ板１の温度Ｔに変換する。
【０１０２】
【数１】
【０１０３】
ただし、λｇは近傍グリッド波長、Ｔｇは近傍グリッド波長についてのＶＩＰＡ板１の温度を表す。
【０１０４】
ステップ７６では、ステップ７５で（３）式の関係に従って計算されるＶＩＰＡ板１の温度Ｔが本装置における温度設定可能範囲内にあるか否かが判定される。ここで変換後のＶＩＰＡ板１の温度Ｔが設定可能範囲外となる状態について簡単に説明すると、例えば図１１に示すように、表２のデータから近傍グリッド波長λｇについてのＶＩＰＡ板１の温度Ｔｇが図中の白丸印で示すような位置にあるとき、ＶＩＰＡ板１の温度を変化させると、温度と波長の関係は上記の白丸印を通る斜め線のようになる。このため、指定された波長とするためにはＶＩＰＡ板１の温度を三角印まで変化させる必要があるが、本装置には部品耐熱温度等の制約があるため、図中の網掛け領域に示す温度設定可能範囲の外に三角印が位置してしまうことがある。このような場合には、近傍グリッド波長の隣に位置する第２近傍グリッド波長λｇ’についてのＶＩＰＡ板１の温度Ｔｇ’（黒丸印）を通る斜め線上の四角印にＶＩＰＡ板１の温度Ｔを設定すればよい。
【０１０５】
上記のステップ７６で温度設定可能範囲内と判定された場合には、ステップ７７に進んで、ステップ７２で計算された３次元ミラーの位置を目標位置として移動ステージ制御回路１１（図１）に設定し、かつ、ステップ７５で変換されたＶＩＰＡ板１の温度とを目標温度として温度制御回路１２に設定する。
【０１０６】
一方、上記のステップ７６で温度設定可能範囲外と判定された場合には、ステップ７８に移って、前述の図１１に示した第２近傍グリッド波長を計算する。そして、ステップ７９では、ステップ７８で計算した第２近傍グリッド波長について、記憶回路１４に記憶された表２のデータを参照し、ステップ７１で変換された波長分散値に対応するＶＩＰＡ板１の温度を求める。
【０１０７】
ステップ８０では、ステップ７５の場合と同様にして、第２近傍グリッド波長についてのＶＩＰＡ板１の温度を、（３）式の関係に従って、指定された波長λについてのＶＩＰＡ板１の温度Ｔに変換する。
【０１０８】
ステップ８１では、ステップ７２で計算された３次元ミラーの位置を目標位置として移動ステージ制御回路１１に設定し、かつ、ステップ８０で変換されたＶＩＰＡ板１の温度とを目標温度として温度制御回路１２に設定する。
【０１０９】
上記のようにして移動ステージ制御回路１１および温度制御回路１２の各制御目標値が設定されることによって、３次元ミラー７の位置およびＶＩＰＡ板１の温度がそれぞれ最適化されるようになるため、指定された波長における波長分散値を高い精度で実現することが可能になる。
【０１１０】
なお、ＶＩＰＡ板１の温度制御に関しては、上述の図３に示したような構成を適用した場合、ヒータを駆動するＰＷＭアンプ３０において大電流をＯＮ／ＯＦＦする際に発生するノイズが、ＶＩＰＡ板１の温度変化による温度センサ９の抵抗値の微小変化の検出に影響を及ぼさないようにするのが望ましい。具体的には、図３に示したタイミングコントローラ３５によって、ＰＷＭコントローラ３０ＢにおけるＰＷＭ変調のＯＮ／ＯＦＦのタイミングと、１０ビットＡＤＣ３４における変換開始のタイミングとをずらして、図１２のタイミング図に示すように、ＰＷＭ信号のＯＮ／ＯＦＦ時に発生するノイズが十分に小さくなった後に、温度モニタ信号のＡＤ変換を開始するようにする。これにより、ＰＷＭ信号のノイズの影響を殆ど受けることなく温度センサ９の微小な抵抗値の変化を検出して、ＶＩＰＡ板１の温度を安定して最適値に制御することができるため、所望の波長分散値をより高い精度で実現することが可能になる。
【０１１１】
上述したように本実施形態の波長分散発生装置によれば、３次元ミラー７の位置制御用のデータとしては、特定波長について少なくとも２つの波長分散値に対応した３次元ミラー７の位置と波長分散スロープ値とを記憶回路１４に記憶し、ＶＩＰＡ板１の温度制御用のデータとしては、ＩＴＵ−Ｔグリッド上の各波長について少なくとも２つの波長分散値に対応したＶＩＰＡ板１の温度とＳｈｉｆｔＡおよびＳｈｉｆｔＢとを記憶回路１４に記憶しておくことにより、任意の波長について精度良く波長分散を発生させることができる。よって、運用開始前における光学特性データの取得を比較的短時間で行うことが可能であり、かつ、記憶回路１４の大容量化を効果的に防ぐことが可能な波長分散発生装置を提供できる。このような波長分散発生装置は、例えば、任意の波長に対応可能な高精度の波長分散補償器として、または、任意の波長で使用される光通信装置の波長分散耐力測定用の波長分散エミュレータとして有用である。
【０１１２】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【０１１３】
（付記１）相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、１次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、該光部品の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を予め設定した位置で反射して前記光部品に戻す反射器とを備えて構成された波長分散発生装置であって、
所定の波長グリッド上の複数の波長のうちの特定波長について、２つの波長分散値に対応する前記反射器の位置に関するデータを前記特定波長および波長分散スロープ値とともに記憶する第１領域と、前記波長グリッド上の各波長について、少なくとも２つの波長分散値に対応する前記光部品の温度に関するデータを前記波長グリッド上の各波長および波長温度係数とともに記憶する第２領域と、を有する記憶部と、
運用時の波長および波長分散値が指定され、前記記憶部の第１領域に記憶された情報に基づいて前記指定された波長および波長分散値に対応する前記反射器の目標位置を演算するとともに、前記記憶部の第２領域に記憶された情報に基づいて前記指定された波長および波長分散値に対応する前記光部品の目標温度を演算する演算部と、
前記反射器の位置を前記演算部で演算された目標位置に一致させる位置制御部と、
前記光部品の温度を前記演算部で演算された目標温度に一致させる温度制御部と、
を備えて構成されたことを特徴とする波長分散発生装置。
【０１１４】
（付記２）付記１に記載の波長分散発生装置であって、
前記演算部は、前記指定された波長が前記波長グリッド上の各波長の間に存在するとき、前記記憶部の第１領域に記憶された波長分散スロープ値を用いて、前記指定された波長分散値を前記特定波長における波長分散値に変換した後、前記記憶部の第１領域に記憶された前記反射器の位置に関するデータを参照して、前記変換後の波長分散値に対応する前記反射器の目標位置を求めることを特徴とする波長分散発生装置。
【０１１５】
（付記３）付記２に記載の波長分散発生装置であって、
前記演算部は、前記波長グリッド上の各波長のうちで前記指定された波長に最も近い波長を近傍グリッド波長とし、該近傍グリッド波長について前記記憶部の第２領域に記憶された前記光部品の温度に関するデータを参照し、前記変換後の波長分散値に対応する前記光部品の温度を求め、該求めた温度を前記記憶部の第２領域に記憶された波長温度係数を用いて前記指定された波長に対応する温度に変換することによって前記光部品の目標温度を求めることを特徴とする波長分散発生装置。
【０１１６】
（付記４）付記３に記載の波長分散発生装置であって、
前記記憶部は、前記波長温度係数の温度依存性を表す近似式が前記第２領域に記憶され、
前記演算部は、前記記憶部の第２領域に記憶された近似式を用いて、前記指定された波長に対応する光部品の温度の変換を行うことを特徴とする波長分散発生装置。
【０１１７】
（付記５）付記３に記載の波長分散発生装置であって、
前記演算部は、前記記憶部の第２領域に記憶された波長温度係数を用いて変換された前記光部品の温度が、温度設定可能範囲外の温度に該当するとき、前記波長グリッド上の各波長のうちで前記指定された波長に２番目に近い波長を第２近傍グリッド波長とし、該第２近傍グリッド波長について前記記憶部の第２領域に記憶された前記光部品の温度に関するデータを参照することを特徴とする波長分散発生装置。
【０１１８】
（付記６）付記１に記載の波長分散発生装置であって、
前記温度制御部は、前記光部品の温度を調節するヒータと、前記光部品の温度を検出する温度センサと、該温度センサで検出される温度が前記演算部で演算された目標温度に一致するように前記ヒータの駆動状態を制御するコントローラと、を有することを特徴とする波長分散発生装置。
【０１１９】
（付記７）付記６に記載の波長分散発生装置であって、
前記温度制御部は、前記ヒータがパルス幅変調方式で駆動されるとき、該ヒータの駆動電流のＯＮ／ＯＦＦのタイミングに対して前記光部品の温度検出を開始するタイミングをずらすタイミングコントローラを備えたことを特徴とする波長分散発生装置。
【０１２０】
（付記８）付記１に記載の波長分散発生装置であって、
入力される光信号に累積した波長分散を補償可能な波長分散を発生することを特徴とする波長分散発生装置。
【０１２１】
（付記９）付記１に記載の波長分散発生装置であって、
接続される光通信装置の波長分散耐力を測定可能な波長分散を発生することを特徴とする波長分散発生装置。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明による波長分散発生装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施形態における制御部の移動ステージ制御に関連した構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】上記実施形態における制御部の温度制御に関連した構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】上記実施形態における制御部の通信・コマンド処理に関連した構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】上記実施形態で記憶回路に記憶される表１のデータ取得方法の具体例を示すフローチャートである。
【図６】上記実施形態で記憶回路に記憶される表２のデータ取得方法の具体例を示すフローチャートである。
【図７】３ｄＢダウンの透過中心波長を求めた一例を示す図である。
【図８】波長温度係数の温度依存性を表す近似式を導くための手順を示すフローチャートである。
【図９】波長温度係数の温度依存性を表す近似式の一例を示す図である。
【図１０】上記実施形態において運用時に指定される波長および波長分散値に対応した３次元ミラーの位置およびＶＩＰＡ板の温度を決める手順を示すフローチャートである。
【図１１】上記実施形態においてＶＩＰＡ板の温度が設定可能範囲外となるときの一例を示す図である。
【図１２】上記実施形態において温度制御を安定化させるためのヒータ駆動および温度検出のタイミングを例示した図である。
【図１３】従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器の構成例を示す斜視図である。
【図１４】図１３の構成例の上面図である。
【図１５】従来のＶＩＰＡの動作原理を説明するためのモデルを示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１…ＶＩＰＡ板
１Ａ…ガラス板
１Ｂ，１Ｃ…反射多層膜
１Ｄ…照射窓
２…光サーキュレータ
３…光ファイバ
４…コリメートレンズ
５…ライン焦点レンズ
６…収束レンズ
７…３次元ミラー
７Ａ…移動ステージ
８…ケース
９…温度センサ
１０…制御部
１０Ａ…外部通信コネクタ
１１…移動ステージ制御回路
１２…温度制御回路
１３…マイクロコンピュータ
１４…記憶回路
２０…モータドライバ
２１Ａ，２１Ｂ…エッジ検出回路
２２Ａ，２２Ｂ…コンパレータ
２３Ａ，２３Ｂ，３０Ａ…ＭＯＳＦＥＴスイッチ
２４…パルスモータコントローラ
２５…ＬＥＤ点灯／パワー制御部
２６…リニアスケールカウンタ
２７…ステージ動作監視部
３０…ＰＷＭアンプ
３０Ｂ…ＰＷＭコントローラ
３１…温度検出回路
３２…ヒータ電流検出回路
３３…ボード温度検出回路
３４…１０ビットＡＤＣ
３５…タイミングコントローラ
３６…２５データ移動平均部
３７…ＰＩＤ温調コントローラ
３８…温調異常検出部
３９…ヒータ異常検出部
４０…ＲＳ−２３２Ｃドライバ
４１…文字列受信部
４２…応答送信部
４３…コマンド実行部
４３Ａ…ステージ動作シーケンサ
４３Ｂ…温調パラメータ測定シーケンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所要の波長分散を発生して光信号の波長分散補償や光通信装置の波長分散耐力測定などを行うことのできる波長分散発生装置に関し、特に、入力光を波長に応じて分波する機能を備えた光部品を利用して構成した波長分散発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ通信システムでは、例えば、敷設されシングルモードファイバ（ＳＭＦ）等の波長分散特性に対して逆特性を持つ分散補償ファイバ（ＤＣＦ）を用いて波長分散補償が行われる。ＤＣＦは、その長さに応じて波長分散値が調整されるため、予め所要の波長分散を補償するのに必要なファイバ総長が計算されて、長さの異なる複数のＤＣＦリールが用意されることが多い。このため、システムの設置現場では、持ち込んだＤＣＦリールの組み合わせでしか波長分散値を設定することができず、最適な波長分散補償を実現することが困難な場合があった。
【０００３】
このようなＤＣＦに対し、波長分散値を自在に設定できるようにした波長分散補償器の１つとして、例えば、入力光を波長に応じて空間的に区別可能な複数の光束に分波する、いわゆるバーチャリ・イメージド・フェーズド・アレイ（Virtually Imaged Phased Array：ＶＩＰＡ）を利用して構成した波長分散補償器が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
図１３は、従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器の構成例を示す斜視図である。また、図１４は、図１３の構成例の上面図である。
【０００５】
各図に示すように従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器では、例えば、光サーキュレータ１２０を介して光ファイバ１３０の一端から出射された光が、コリメートレンズ１４０で平行光に変換された後に、ライン焦点レンズ１５０によって１つの線分の上に集光され、ＶＩＰＡ板１１０の照射窓１１６を通って対向する平行平面の間に入射される。このＶＩＰＡ板１１０への入射光は、例えば、ＶＩＰＡ板１１０の一方の平面に形成された１００％より低い反射率を有する反射多層膜１１２と、他方の平面に形成された略１００％の反射率を有する反射多層膜１１４との間で多重反射を繰り返す。その際、反射多層膜１１２の面で反射するごとに数％の光が当該反射面を透過してＶＩＰＡ板１１０の外に出射される。
【０００６】
ＶＩＰＡ板１１０を透過した光は、相互に干渉し、波長に応じて進行方向が異なる複数の光束を作る。その結果、各光束を収束レンズ１６０で１点に集光すると、各々の集光位置は波長の変化に伴って直線上を移動するようになる。この直線上に例えば３次元ミラー１７０を配置することにより、ＶＩＰＡ板１１０から出射され収束レンズ１６０で集光された光は、各々の波長に応じて３次元ミラー１７０上の異なる位置で反射されてＶＩＰＡ板１１０に戻される。３次元ミラー１７０で反射された光は元の光路を反対方向に伝搬するため、異なる波長成分は異なる距離を伝搬することになって、入力光の波長分散補償が行われる。
【０００７】
上記のようにＶＩＰＡ板１１０で多重反射される光の振る舞いは、例えば図１５に示すようなモデルを考えると、階段状の回折格子として周知のエシュロン格子（Echelon grating）と同様の振る舞いをする。このため、ＶＩＰＡ板１１０は仮想的な回折格子として考えることができる。ＶＩＰＡ板１１０における干渉条件を考えると、図１５の右側に示すように、出射光はその光軸を基準にして上側が短波長、下側が長波長の条件で干渉するので、各波長の光信号の短波長成分が光軸の上側に出射され、長波長成分が光軸の下側に出射されることになる。このような従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器は、波長分散を広い範囲で補償することができ、また、補償する光の波長（透過波長）を変化させることが可能であるといった長所がある。
【特許文献１】特開平９−４３０５７号公報
【特許文献２】特表２０００−５１１６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記のような従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器は、波長分散値や透過波長などの光学特性が同一のものであっても、ＶＩＰＡ光学系の構成部品の個々のばらつきにより、内部の設定値（例えば３次元ミラーの位置やＶＩＰＡ板の温度など）は異なったものとなる。そこで、本出願人は、波長分散補償の運用を開始する前に、３次元ミラーの位置やＶＩＰＡ板の温度に対応させて、各波長における波長分散値や透過波長特性に関するデータを取得して記憶し、運用時に、その記憶したデータのうちから波長分散値等の設定条件に対応したデータを読み取って３次元ミラーの位置やＶＩＰＡ板の温度を制御する技術を提案している（例えば、特願２００３−３１１０８３号参照）。
【０００９】
しかし、上記の先願発明に関しては、基本的に、運用時に使用が想定されるすべての波長および波長分散値について予めデータを取得しておかなければならないため、より多くの波長および波長分散値に対応可能な汎用性の高いＶＩＰＡ型波長分散補償器を実現しようとすると、データの取得に長時間を要してしまうという課題がある。
【００１０】
また、上記のような従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器についての他の用途として、光通信に用いられるデバイスやモジュールの波長分散耐力測定に利用することが検討されており、このような用途では前述した図１３の構成が任意の波長分散を発生させる波長分散エミュレータとして利用される。前述した波長分散補償の用途では、基本的にＩＴＵ−Ｔ等に準拠した波長グリッドに対応する光信号が波長分散補償の対象となるため、グリッド上の各波長に対応させて上記データを取得し、それを記憶データとしておけばよい。一方、波長分散エミュレータとしての用途では、ＩＴＵ−Ｔ等の波長グリッド上以外の波長で使用されるデバイスやモジュールについても波長分散耐力の測定対象となるため、任意の波長に対応した上記データを取得して記憶させておかなければならず、所望の測定精度を実現するにはデータの取得に要する時間が非常に長くなってしまうとともに大容量のメモリが必要になるという課題がある。
【００１１】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、任意の波長について高い精度で波長分散を発生させることのできる波長分散発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため本発明は、相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、１次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、該光部品の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を予め設定した位置で反射して前記光部品に戻す反射器とを備えて構成された波長分散発生装置を提供する。この波長分散発生装置は、所定の波長グリッド上の複数の波長のうちの特定波長について、少なくとも２つの波長分散値に対応する前記反射器の位置に関するデータを前記特定波長および波長分散スロープ値とともに記憶する第１領域と、前記波長グリッド上の各波長について、少なくとも２つの波長分散値に対応する前記光部品の温度に関するデータを前記波長グリッド上の各波長および波長温度係数とともに記憶する第２領域と、を有する記憶部と、運用時の波長および波長分散値が指定され、前記記憶部の第１領域に記憶された情報に基づいて前記指定された波長および波長分散値に対応する前記反射器の目標位置を演算するとともに、前記記憶部の第２領域に記憶された情報に基づいて前記指定された波長および波長分散値に対応する前記光部品の目標温度を演算する演算部と、前記反射器の位置を前記演算部で演算された目標位置に一致させる位置制御部と、前記光部品の温度を前記演算部で演算された目標温度に一致させる温度制御部と、を備えて構成されたことを特徴とする。
【００１３】
また、前記演算部は、前記指定された波長が前記波長グリッド上の各波長の間に存在するとき、前記記憶部の第１領域に記憶された波長分散スロープ値を用いて、前記指定された波長分散値を前記特定波長における波長分散値に変換した後、前記記憶部の第１領域に記憶された前記反射器の位置に関するデータを参照して、前記変換後の波長分散値に対応する前記反射器の目標位置を求めるようにするのが好ましい。
【００１４】
さらに、前記演算部は、前記波長グリッド上の各波長のうちで前記指定された波長に最も近い波長を近傍グリッド波長とし、該近傍グリッド波長について前記記憶部の第２領域に記憶された前記光部品の温度に関するデータを参照し、前記変換後の波長分散値に対応する前記光部品の温度を求め、該求めた温度を前記記憶部の第２領域に記憶された波長温度係数を用いて前記指定された波長に対応する温度に変換することによって前記光部品の目標温度を求めるようにしてもよい。
【００１５】
上記のような波長分散発生装置は、入力される光信号に累積した波長分散を補償可能な波長分散を発生する、波長分散補償器としての用途や、接続される光通信装置の波長分散耐力を測定可能な波長分散を発生する、波長分散エミュレータとしての用途に好適である。
【発明の効果】
【００１６】
上記のような本発明の波長分散発生装置によれば、反射器の位置を制御するためのデータとして、特定波長についての少なくとも２つの波長分散値に対応した反射器の位置と波長分散スロープ値とを記憶部の第１領域に記憶し、光部品の温度を制御するためのデータとして、所定の波長グリッド上の各波長についての少なくとも２つの波長分散値に対応した光部品の温度と波長温度係数とを記憶部の第２領域に記憶しておくことで、任意の波長について精度良く波長分散を発生させることができる。このような波長分散発生装置は、運用開始前における光学特性データの取得を比較的短時間で行うことが可能であり、また、記憶部の大容量化を効果的に防ぐことも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
【００１８】
図１は、本発明による波長分散発生装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１において、本実施形態の波長分散発生装置は、例えば、相対する平行な２つの反射面を有する素子としてのＶＩＰＡ板１と、そのＶＩＰＡ板１の照射窓１Ｄに対して一線分上に集光する光信号を入射可能にする、光サーキュレータ２、光ファイバ３、コリメートレンズ４およびライン焦点レンズ５からなる光学系と、ＶＩＰＡ板１で多重反射されて一方の平行平面から出射される光束を１点に集光する収束レンズ６と、その収束レンズ６で集光された光を所要の位置で反射し、収束レンズ６を介してＶＩＰＡ板１に戻すための反射器としての３次元ミラー７と、ＶＩＰＡ板１を含む所要の光部品が内部に収納されるケース８と、ＶＩＰＡ板１の温度を測定する温度センサ９と、３次元ミラー７の位置およびＶＩＰＡ板１の温度を制御する制御部１０と、を備えて構成される。
【００２０】
ＶＩＰＡ板１は、上述の図１３〜図１５に示した従来の構成で用いられるＶＩＰＡ板１１０と同様に、対向する平行平面を備えたガラス板１Ａと、そのガラス板１Ａの一方の平行平面に形成された反射多層膜１Ｂと、他方の平行平面に形成された反射多層膜１Ｃおよび照射窓１Ｄと、を有する。このＶＩＰＡ板１は、照射窓１Ｄに入射される光の光軸が垂直入射となる角度に対して所要の角度だけ傾けられている。
【００２１】
ガラス板１Ａは、線形熱膨張および温度に依存した屈折率変化を有する物質を用いて製作されている。反射多層膜１Ｂは、照射窓１Ｄから入射される光信号に対して１００％より低い（好ましくは９５〜９８％程度）反射率を有し、ガラス板１Ａの一方の平面全体に形成されている。また、反射多層膜１Ｃは、照射窓１Ｄから入射される光信号に対して略１００％の反射率を有し、ガラス板１Ａの他方の平面の一部分に形成されている。ガラス板１Ａの他方の平面の反射多層膜１Ｃが形成されていない部分は、光信号に対して透明な照射窓１Ｄとなっている。
【００２２】
光サーキュレータ２は、例えば、３つのポートを有し、第１ポートから第２ポートに向かう方向、第２ポートから第３ポートに向かう方向、第３ポートから第１ポートに向かう方向に光を伝達する一般的な光部品である。ここでは本波長分散発生装置に入力される光信号が、光サーキュレータ２の第１ポートに与えられ、第２ポートを介して光ファイバ３の一端に送られると共に、光ファイバ３の他端に戻されてきた光信号が、第２ポートを介して第３ポートから本波長分散発生装置の出力光として出力される。
【００２３】
光ファイバ３は、例えばシングルモードファイバ等の一端を光サーキュレータ２の第２ポートに接続し、他端をコリメートレンズ４の近傍に配置したものである。なお、光ファイバ３の種類は上記に限られるものではない。
【００２４】
コリメートレンズ４は、光ファイバ３の他端から出射される光ビームを平行光に変換してライン焦点レンズ５に与える一般的なレンズである。
【００２５】
ライン焦点レンズ５は、コリメートレンズ４からの平行光を１つの線分の上に集光させるものであり、具体的にはシリンドリカルレンズや屈折率分布レンズなどを用いることが可能である。
【００２６】
収束レンズ６は、ＶＩＰＡ板１で多重反射して反射多層膜１Ｂ側から出射され、相互に干渉して進行方向が波長に応じて異なる複数の光束をそれぞれ１点に集光する一般的なレンズである。
【００２７】
３次元ミラー７は、例えば、表面形状が非球面の３次元構造となっており、その非球面ミラー上には設計基準となる中心軸が存在する。この３次元ミラー７は、移動ステージ７Ａ上に載置されており、移動ステージ７Ａの走行軸と中心軸の各方向（図１におけるＸ軸方向）とが平行となるように配置されている。移動ステージ７Ａは、制御部１０から出力される制御信号Ｃｐに従って図示を省略したパルスモータ等を駆動することによりＸ軸方向に走行する。なお、ここではＶＩＰＡ板１に照射される光信号の光軸方向をＺ軸とし、ＶＩＰＡ板１から出射される光の角度分散方向に対して垂直方向をＸ軸、平行方向をＹ軸としている。
【００２８】
ケース８は、例えば、図示を省略したフィルムヒータを側面に設けた円筒形の容器等であって、ここでは、コリメートレンズ４、ライン焦点レンズ５、ＶＩＰＡ板１および収束レンズ６が上記容器内部の所定の位置に収容されている。フィルムヒータは、その動作が制御部１０からの制御信号Ｃｔに従って制御される。
【００２９】
温度センサ９は、例えば、ＶＩＰＡ板１の反射多層膜１Ｃの外側表面に取り付けられており、ＶＩＰＡ板１の温度に応じて内部抵抗値が変化するような一般的な温度センサが用いられる。この温度センサ９の抵抗値を示す信号Ｒｔは制御部１０に出力される。なお、温度センサ９の取り付け場所は上記の位置に限られるものではなく、ＶＩＰＡ板１の温度が測定可能な任意の場所に取り付けることが可能である。
【００３０】
制御部１０は、例えば、３次元ミラー７の位置を最適化する位置制御部としての移動ステージ制御回路１１と、ＶＩＰＡ板１の温度を最適化する温度制御部としての温度制御回路１２と、移動ステージ制御回路１１および温度制御回路１２を制御するマイクロコンピュータ１３と、後述するような手順に従って事前に取得した本装置の光学特性データを不揮発性メモリ等に記憶させた記憶部としての記憶回路１４と、を備える。マイクロコンピュータ１３は、外部通信コネクタ１０Ａを介して入力される設定指令に従って記憶回路１４に記憶された光学特性データを読み出し、３次元ミラー７の位置およびＶＩＰＡ板１の温度の目標値を演算して、その結果を移動ステージ制御回路１１および温度制御回路１２に伝える演算部としての機能をもつ。
【００３１】
ここで、制御部１０の具体的な構成例を、移動ステージ制御、温度制御および通信・コマンド処理の各機能に大別して説明する。
【００３２】
図２は、制御部１０の移動ステージ制御に関連した構成例を示す機能ブロック図である。なお、図中の細実線で示された機能ブロックは、ハードウェア（マイクロコンピュータ内部も含む）により構成されるものであり、太実線で示された機能ブロックは、ソフトウェアにより構成されるものである。この機能ブロックの表記法は以降の他の図面においても同様とする。
【００３３】
図２の構成例において、制御部１０が実装されるボード（以下、コントローラボートとする）内部のハードウェア構成としては、モータドライバ２０、エッジ検出回路２１Ａ，２１Ｂ、コンパレータ２２Ａ，２２ＢおよびＭＯＳＦＥＴスイッチ２３Ａ，２３Ｂが設けられる。また、マイクロコンピュータ１３の内部においてソフトウェアにより構成される機能ブロックとしては、パルスモータコントローラ２４、ＬＥＤ点灯／パワー制御部２５、リニアスケールカウンタ２６およびステージ動作監視部２７が設けられる。
【００３４】
モータドライバ２０は、移動ステージ７ＡをＸ軸方向に走行させるためのパルスモータに対して、パルスモータコントローラ２４からの出力指令に従った駆動信号を与えるものである。
【００３５】
エッジ検出回路２１Ａ，２１Ｂは、３次元ミラー７のＸ軸方向の位置を検出するために移動ステージ７Ａに設けられたリニアスケールから出力される信号のＡ相およびＢ相のエッジをそれぞれ検出し、その結果を示す信号をリニアスケールカウンタ２６に出力する。
【００３６】
コンパレータ２２Ａ，２２Ｂは、移動ステージ７ＡのＸ軸方向に対する可動範囲の両端に配置されたリミットスイッチ（ＬＥＤおよび受光素子）からの出力信号が与えられ、移動ステージ７Ａの位置が可動範囲外に達した場合にそれを示すリミット信号をパルスモータコントローラ２４に出力するとともに、コンディションフラグＣＦを発生する。
【００３７】
ＭＯＳＦＥＴスイッチ２３Ａ，２３Ｂは、ＬＥＤ点灯／パワー制御部２５からの点灯指令に従って、移動ステージ７Ａのリニアスケールおよびリミットスイッチの各ＬＥＤの発光／消灯を制御する。
【００３８】
パルスモータコントローラ２４は、記憶回路１４の光学特性データを基に算出された３次元ミラー７の目標位置および移動ステージ７Ａの速度に関する設定が入力され、その入力情報に従ってパルスモータの駆動状態を制御するための指令をモータドライバ２０に出力する。このモータドライバ２０に対する指令は、その出力状態がコンパレータ２２Ａ，２２Ｂからのリミット信号およびＬＥＤ点灯／パワー制御部２５からの動作許可およびパワー制御信号に応じて制御される。また、パルスモータコントローラ２４は、ＬＥＤ点灯／パワー制御部２５に対して点灯／消灯要請を出力するとともに、ステージ動作監視部２７に対してパルスモータの駆動状態に対応したモニタモータパルス信号を出力する。さらに、ここでは３次元ミラー７の現在位置を示す信号もパルスモータコントローラ２４から出力される。
【００３９】
ＬＥＤ点灯／パワー制御部２５は、パルスモータコントローラ２４からの点灯／消灯要請に従って点灯指令を生成し、それをＭＯＳＦＥＴスイッチ２３Ａ，２３Ｂおよびリニアスケールカウンタ２６に与える。また、ＬＥＤ点灯／パワー制御部２５は、パルスモータコントローラ２４に対して動作許可信号およびパワー制御信号を出力する。
【００４０】
リニアスケールカウンタ２６は、移動ステージ７Ａのリニアスケールから出力される信号およびエッジ検出回路２１Ａ，２１Ｂからの各出力信号を基に位置カウントを求めるとともに、ステージ動作監視部２７に対してリニアスケールパルス信号を出力する。
【００４１】
ステージ動作監視部２７は、パルスモータコントローラ２４からのモニタモータパルス信号およびリニアスケールカウンタ２６からのリニアスケールパルス信号に応じて最大パルス間隔の計算を実行する。
【００４２】
図３は、制御部１０の温度制御に関連した構成例を示す機能ブロック図である。
【００４３】
図３の構成例において、コントローラボート内部のハードウェア構成としては、パルス幅変調（Pulse Width Modulation：ＰＷＭ）アンプ３０、温度検出回路３１、ヒータ電流検出回路３２およびボード温度検出回路３３が設けられる。また、マイクロコンピュータ１３の内部には、ハードウェア構成として１０ビットアナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）３５が設けられるとともに、ソフトウェアにより構成される機能ブロックとして、タイミングコントローラ３５、２５データ移動平均部３６、ＰＩＤ温調コントローラ３７、温調異常検出部３８およびヒータ異常検出部３９が設けられる。
【００４４】
ＰＷＭアンプ３０は、例えば、ＭＯＳＦＥＴスイッチ３０ＡおよびＰＭＷコントローラ３０Ｂから構成され、ＶＩＰＡ板１の温度調整を行うためにケース８に設けられたヒータに対してパルス幅変調された電流信号を供給してヒータを駆動するものである。なお、ＰＭＷコントローラ３０Ｂは、ソフトウェアにより構成される機能ブロックであり、ＰＩＤ温調コントローラ３７から出力されるＰＷＭ出力指令に従って、ＭＯＳＦＥＴスイッチ３０Ａのスイッチング動作を制御する。
【００４５】
温度検出回路３１は、ＶＩＰＡ板１の近傍に設けられた温度センサ９の抵抗値を示す信号Ｒｔを電圧信号Ｖｔに変換して１０ビットＡＤＣ３５に出力する。ヒータ電流検出回路３２は、ヒータの駆動電流Ｉｈを検出し、それを電圧信号Ｖｈに変換して１０ビットＡＤＣ３５に出力する。ボード温度検出回路３３は、コントローラボートの温度を検出して、その結果を１０ビットＡＤＣ３５に出力する。
【００４６】
１０ビットＡＤＣ３５は、温度検出回路３１、ヒータ電流検出回路３２およびボード温度検出回路３３からそれぞれ出力されるアナログ電圧信号をデジタル信号に変換して２５データ移動平均部３７に出力する。タイミングコントローラ３５は、後述するようにＰＭＷコントローラ３０Ｂおよび１０ビットＡＤＣ３５の動作タイミングを最適化することによってＶＩＰＡ板１の温度制御を高い精度で安定なものにする。２５データ移動平均部３６は、１０ビットＡＤＣ３５でＡＤ変換された各データを平均化することでＶＩＰＡ板１の温度、ヒータ電流およびボート温度のモニタ値を算出する。２５データ移動平均部３６で算出されたＶＩＰＡ板１の温度を示す信号は、ＰＩＤ温調コントローラ３７および温調異常検出部３８にそれぞれ送られ、ヒータ電流を示す信号は、ヒータ異常検出部３９に送られる。
【００４７】
ＰＩＤ温調コントローラ３７は、記憶回路１４の光学特性データを基に算出されたＶＩＰＡ板１の目標温度と、周知の比例−積分−微分制御（ＰＩＤ制御）を行うためのパラメータに関する設定とが入力され、該入力情報および２５データ移動平均部３６からのＶＩＰＡ板１の温度のモニタ値に従って、ヒータの駆動状態を制御するための指令（ＰＷＭ出力指令）をＰＷＭコントローラ３０Ｂおよび温調異常検出部３８にそれぞれ出力する。
【００４８】
温調異常検出部３８は、２５データ移動平均部３６からのＶＩＰＡ板１の温度およびＰＩＤ温調コントローラ３７からのＰＷＭ出力指令に基づいて、ＰＩＤ温調コントローラ３７による温度制御に異常（制御可能範囲を超えた場合も含む）が発生しているか否かを検出し、その検出結果に対応したヒータＯＮ／ＯＦＦ信号をＰＩＤ温調コントローラ３７に出力する。また、ヒータ異常検出部３９は、２５データ移動平均部３６からのヒータ電流のモニタ値に基づいて、ヒータの異常（例えば、断線や短絡など）が発生しているか否かを検出し、その検出結果に対応したヒータＯＮ／ＯＦＦ信号をＰＩＤ温調コントローラ３７に出力する。温調異常検出部３８およびヒータ異常検出部３９からのヒータＯＮ／ＯＦＦ信号を受けたＰＩＤ温調コントローラ３７では、温調異常検出部３８およびヒータ異常検出部３９のいずれかで異常発生が検出された場合に、ヒータの動作を停止させる指令をＰＷＭコントローラ３０Ｂに出力する。この際、異常発生に対応したコンディションフラグＣＦが、ＰＩＤ温調コントローラ３７、温調異常検出部３８およびヒータ異常検出部３９でそれぞれ発生する。
【００４９】
図４は、制御部１０の通信・コマンド処理に関連した構成例を示す機能ブロック図である。
【００５０】
図４の構成例において、コントローラボート内部のハードウェア構成としては、ＲＳ−２３２Ｃドライバ４０が設けられる。また、マイクロコンピュータ１３の内部においてソフトウェアにより構成される機能ブロックとしては、文字列受信部４１、応答送信部４２およびコマンド実行部４３が設けられる。
【００５１】
ＲＳ−２３２Ｃドライバ４０は、コントローラボート内の各ハードウェアとマイクロコンピュータ１３との間のシリアル通信に用いられる一般的なインターフェースである。このＲＳ２３２Ｃドライバ４０を介してマイクロコンピュータ１３で受信されるデータ信号は文字列受信部４１で必要な変換処理が施された後にコマンド実行部４３に送られる。コマンド実行部４３は、ステージ動作シーケンサ４３Ａおよび温調パラメータ測定シーケンサ４３Ｂを含んでおり、前述の図２および図３に示した各機能ブロックからの出力信号やコンディションフラグ、記憶回路１４の記憶データに基づいて、３次元ミラー７の位置およびＶＩＰＡ板１の温度を制御するために必要となる各種コマンドを実行する。コマンド実行部４３から出力される各種の指令は、応答送信部４２で必要な変換処理が施された後にＲＳ−２３２Ｃドライバ４０を介して対応するハードウェアに送られる。
【００５２】
次に、本実施形態の動作について説明する。
【００５３】
上記のような構成の波長分散発生装置では、波長分散補償や波長分散耐力測定などの運用を開始する前に、制御部１０による３次元ミラー７の位置およびＶＩＰＡ板１の温度の最適化のために必要となる光学特性データが計測により取得され、その光学特性データが制御部１０の記憶回路１４に記憶される。
【００５４】
表１および表２は、記憶回路１４に記憶される光学特性データの具体的な一例であって、表１は予め設定した特定波長についての波長分散値と移動ステージの位置との関係を示すデータ、表２はＩＴＵ−Ｔグリッド上の各波長と波長分散値の組み合わせに対するＶＩＰＡ板１の温度の関係を示すデータである。
【００５５】
【表１】
【００５６】
【表２】
【００５７】
ここで、上記表１に示したデータの取得方法の具体例を図５のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。
【００５８】
波長分散値と移動ステージの位置との関係を取得するために、まず、図５のステップ１０（図中Ｓ１０で示し、以下同様とする）では、ＶＩＰＡ板１の温度が、ＩＴＵ−Ｔグリッド上の各波長とＶＩＰＡ板１の透過中心波長とが略一致する温度（以下、ＶＩＰＡ板設計温度とする）に設定される。
【００５９】
ステップ１１では、移動ステージ７ＡをＸ軸方向の可動範囲（ストローク）の前端付近に位置決めした後、本波長分散発生装置の運用波長範囲（例えばＣ−バンドなど）について、その中心波長近傍に存在するＩＴＵ−Ｔグリッド波長（例えば１５４５．３２２ｎｍ（周波数で表すと１９４ＴＨｚ）など）を特定波長に設定し、その特定波長付近の透過帯における波長分散値を測定する。なお、上記の運用波長範囲は、波長分散補償の対象となる光信号の波長帯域、または、波長分散耐力測定の対象となる光通信装置の使用波長範囲に対応させて設定される。
【００６０】
ステップ１２では、移動ステージ７ＡをＸ軸方向の可動範囲の中央付近に位置決めして、上記特定波長付近の透過帯における波長分散値を測定する。
【００６１】
ステップ１３では、移動ステージ７ＡをＸ軸方向の可動範囲の後端付近に位置決めして、上記特定波長付近の透過帯における波長分散値を測定する。
【００６２】
ステップ１４では、上記ステップ１１〜ステップ１３で測定された各波長分散値を移動ステージ７Ａの位置に対応させてプロットし、直線近似または２次近似などの一般的な近似法を適用して波長分散値と移動ステージ７Ａの位置との関係を表す近似式を求める。
【００６３】
ステップ１５では、上記ステップ１４で求めた近似式から、所要の波長分散値（上記表１の一例では、−２０００，−１９００，−１８００，…，１９００，２０００ｐｓ／ｎｍ）に対応する移動ステージの位置を計算する。なお、ここでは波長分散値を±２０００ｐｓ／ｎｍの範囲で１００ｐｓ／ｎｍ刻みに設定する場合を例示したが、波長分散値の設定は上記の一例に限定されるものではなく、少なくとも２つの波長分散値を設定すればよい。また、各波長分散値に対応した移動ステージの位置を［ｍｍ］の単位で表すようにしたが、リニアモータを駆動するパルス数により移動ステージの位置を表すようにしても構わない。
【００６４】
ステップ１６では、移動ステージ７Ａをステップ１５で計算した各位置に移動し、それぞれの位置における波長分散値を測定する。なお、この測定は、前述したステップ１１〜ステップ１３の場合と同様の波長帯について行われる。
【００６５】
ステップ１７では、上記ステップ１６で測定された波長分散値が上記ステップ１５で計算された波長分散値に一致しない場合に、測定された波長分散値に対応する移動ステージ７Ａの位置を基に、所要の波長分散値（上記表１の１００ｐｓ／ｎｍ刻みの波長分散値）となる移動ステージ７Ａの位置を計算により求める。このとき、計算に用いる式は、前述のステップ１４で求めた近似式、または、ステップ１６で測定したデータから新たに移動ステージ７Ａの位置と波長分散値をプロットし、直線近似または２次近似などの一般的な近似法を適用して求めた近似式のいずれであってもよい。
【００６６】
ステップ１８では、上記ステップ１７までの処理を行うことで、表１のデータを取得できたので、次に、波長分散スロープ値の測定を行う。まず、波長分散値の絶対値が大きい位置に移動ステージ７Ａを移動させる。
【００６７】
ステップ１９では、本波長分散発生装置の運用波長範囲（例えばＣ−バンドなど）に対して、短波長寄りのＩＴＵ―Ｔグリッド波長（例えば１５２５．６１１ｎｍ（周波数で表すと１９６．５ＴＨｚ）など）付近の透過帯での波長分散値を測定する。
【００６８】
ステップ２０では、移動ステージ７Ａの位置は固定として、上記運用波長範囲の中心近傍のＩＴＵグリッド波長（例えば１５４５．３２２ｎｍ（周波数で表すと１９４ＴＨｚ）など）付近の透過帯での波長分散値を測定する。
【００６９】
ステップ２１では、移動ステージ７Ａの位置は固定として、上記運用波長範囲の長波長寄りのＩＴＵグリッド波長（例えば１５６４．６７９ｎｍ（周波数で表すと１９１．６ＴＨｚ）など）付近の透過帯での波長分散値を測定する。
【００７０】
ステップ２２では、上記ステップ１９〜ステップ２１で測定したデータを、波長を横軸に、波長分散値を縦軸にしてプロットし、近似直線の傾きを計算する。この直線の傾きが「波長分散スロープ値」となるので、［ｐｓ／ｎｍ2］を単位にした値を、表１および特定波長のデータとともに記憶回路１４に記憶させる。
【００７１】
次に、上記表２に示したデータの取得方法の具体例を図６のフローチャートを参照しながら詳しく説明する。
【００７２】
ステップ３０では、ＶＩＰＡ板１の温度を低温に設定し、ＩＴＵ−Ｔグリッド上の任意の波長近傍についての損失波長特性（横軸：波長、縦軸：損失［ｄＢ］）を測定する。
【００７３】
ステップ３１では、ＶＩＰＡ板１の温度を高温に設定し、上記ステップ３０で測定を行った波長帯についての損失波長特性を測定する。
【００７４】
ステップ３２では、上記ステップ３０およびステップ３１の測定結果を基に、波長温度係数[ｎｍ／℃]を計算する。この波長温度係数は、ＶＩＰＡ板１の温度変化に対してＶＩＰＡ板１の透過帯の中心波長が変化する割合を示すものである。
【００７５】
ステップ３３では、ＶＩＰＡ板１の温度をＶＩＰＡ板設計温度（ＩＴＵ−Ｔグリッド波長が透過中心となる温度）に設定する。
【００７６】
ステップ３４では、表１のデータを参照して設定可能な最小波長分散値の位置に移動ステージ７Ａを移動する。
【００７７】
ステップ３５では、ＩＴＵ−Ｔグリッド波長の最短波長付近についての損失波長特性（横軸：波長、縦軸：損失［ｄＢ］）を測定する。
【００７８】
ステップ３６では、ステップ３５で測定した損失波長特性における最小損失レベルから１ｄＢあるいは３ｄＢダウン（本波長分散発生装置の仕様定義による）したレベル線と損失特性曲線との交点（２箇所）の波長を特定し、それらの波長の中間波長（透過帯の中心波長）を求める。図７は、３ｄＢダウンの透過中心波長を求めた一例である。
【００７９】
ステップ３７では、上記ステップ３６で求めた透過帯の中心波長をその近傍に存在するＩＴＵ−Ｔグリッド波長に移動させるためのＶＩＰＡ板設定温度を、上記ステップ３２で求めた波長温度係数を用いて計算し、その設定温度をＩＴＵ−Ｔグリッド波長に対応させて表２のデータとして記録する。
【００８０】
ステップ３８では、運用波長範囲（例えばＣ−バンド）内におけるＩＴＵ−Ｔグリッド上の全ての波長について、上記ステップ３５〜ステップ３７と同様の処理を短波長側から順次行う。
【００８１】
ステップ３９では、移動ステージ７Ａの現在位置より、波長分散値を所要の刻み（表２の一例では、１００ｐｓ/ｎｍ刻み）だけ増やした移動ステージ７Ａの位置を表１のデータから求め、その位置に移動ステージ７Ａを移動させた後、上記ステップ３５〜ステップ３８の処理を実行する。そして、最大の波長分散値に対応した位置に移動ステージ７Ａが移動されるまで上記一連の動作を繰り返し、表２に記憶する各データを取得する。
【００８２】
なお、上記のような表２のデータ取得方法の一例では、ステップ３２において波長温度係数を計算した。この計算では、波長温度係数は一定値であるが、厳密には、波長温度係数が温度に依存する。
【００８３】
上記表２のデータ取得のための測定では、ＶＩＰＡ板１の温度をＶＩＰＡ板設計温度に設定したため、透過帯の中心波長を僅かな温度変更によりＩＴＵ−Ｔグリッド上の波長に合わすことができ、温度変化が僅かであれば波長温度係数を一定値とみなすことができるので、前述したような手順で表２のデータを取得することが可能である。しかしながら、ＩＴＵ−Ｔグリッド上の各波長の間にある波長についての波長分散耐力測定を可能にする必要がある波長分散エミュレータ等の用途では、ＶＩＰＡ板１の温度を大きく変化させて、任意の波長での使用を可能とするため、例えば図８のフローチャートに示すような手順に従って波長温度係数の温度依存性を関数として定義するのが好ましい。
【００８４】
図８において、ステップ５０では、ＶＩＰＡ板１の温度可変範囲を例えば４等分し、最低設定温度から最高設定温度までの測定温度を決める。ここでは例えば温度可変範囲が３５〜９５℃のとき、測定温度を３５℃、５０℃，６５℃、８０℃および９５℃とする。ただし、測定温度の設定はこの一例に限られるものではない。
【００８５】
ステップ５１では、ＶＩＰＡ板１の温度を最初の温度（例えば３５℃）に設定する。
【００８６】
ステップ５２では、上述した特定波長（運用波長範囲の中心近傍のＩＴＵ−Ｔグリッド波長）付近の透過帯の損失波長特性（横軸：波長、縦軸：損失［ｄＢ］）を測定する。
【００８７】
ステップ５３では、ステップ５２で測定した損失波長特性における最小損失レベルから１ｄＢあるいは３ｄＢダウン（本波長分散発生装置の仕様定義による）したレベル線と損失特性曲線との交点（２箇所）の波長を特定し、それらの波長の中間波長（透過帯の中心波長）を求める（前述の図７参照）。
【００８８】
ステップ５４では、ＶＩＰＡ板１の温度を次の測定温度（例えば５０℃）に設定し、上記ステップ５２，ステップ５３の場合と同様の処理を実行して透過帯の中心波長を求める。そして、上記の処理を他の測定温度でも繰り返して実行し、全ての測定温度について透過帯の中心波長を求めたらステップ５５に移る。
【００８９】
ステップ５５では、５０℃における透過帯の中心波長から３５℃における透過帯の中心波長を引き算して中心波長の変化量を求め、その変化量を３５℃と５０℃の中間の４２．５℃における波長温度係数とする。そして、他の測定温度についても上記と同様の処理を行って、５７．５℃，７２．５℃および８７．５℃における波長温度係数を計算する。次の表３は、各温度について計算された波長温度係数の具体的な一例を示したものである。
【００９０】
【表３】
【００９１】
ステップ５６では、上記表３のデータについて、例えば図９に示すように、温度を横軸に、波長温度係数を縦軸にしてプロットし、次の（１）式で表される近似直線の傾き（ＳｈｉｆｔＡ）および切片（ＳｈｉｆｔＢ）を求める。
【００９２】
ｄλ／ｄＴ＝ＳｈｉｆｔＡ×Ｔ＋ＳｈｉｆｔＢ…（１）
ただし、ＴはＶＩＰＡ板１の温度、λは波長を表す。具体的に図９に示したグラフでは、ＳｈｉｆｔＡ＝０．００００３０６６６７、ＳｈｉｆｔＢ＝０．０１０４９となる。このＳｈｉｆｔＡおよびＳｈｉｆｔＢの値が表２のデータとともに記憶回路１４に記憶されることにより、ＩＴＵ−Ｔグリッド上の波長だけでなくその間にある任意の波長についても、本波長分散発生装置を使用して波長分散耐力測定や波長分散補償を高い精度で行うことが可能になる。
【００９３】
次に、本実施形態の運用時の動作について具体的に説明する。
【００９４】
上記のようにして光学特性データが記憶回路１４に事前に記憶された波長分散発生装置では、運用時の波長および波長分散値の設定指令が外部通信コネクタ１０Ａ（図１）を介してマイクロコンピュータ１３に与えられると、記憶回路１４の光学特性データに基づいて、設定指令により指定された波長および波長分散値に対応した３次元ミラー７（移動ステージ７Ａ）の位置およびＶＩＰＡ板１の温度が、例えば図１０のフローチャートに従って決定される。
【００９５】
まず、図１０のステップ７０において、上記指定された波長および波長分散値が本波長分散発生装置で設定可能な範囲内にあるか否かをチェックする。適正な範囲内にある場合にはステップ７１に進み、設定範囲外にある場合にはエラーとなる。
【００９６】
ステップ７１では、記憶回路１４に記憶された特定波長および波長分散スロープのデータを用いて、上記指定された波長分散値を、特定波長における波長分散値に変換する。この波長分散値の変換は、次の（２）式の関係に従って行うことができる。
【００９７】
Ｄ（λ0）＝Ｄ（λ）−ＤＳ・（λ−λ0）…（２）
ただし、λ0は特定波長、λは指定された波長、Ｄ（λ）は波長λにおける波長分散値、ＤＳは波長分散スロープ値である。
【００９８】
ステップ７２では、ステップ７１で変換された波長分散値について、記憶回路１４に記憶された表１のデータを参照し、３次元ミラー７の目標位置を計算する。この際、ステップ７１で変換された波長分散値が表１における設定値（±２０００ｐｓ／ｎｍの範囲で１００ｐｓ／ｎｍ刻みに設定された各値）の間にある場合には、表１の位置データを直線補間等して、変換後の波長分散値に対応した３次元ミラー７の位置を求めるようにする。また、ステップ７１で変換された波長分散値が表１の範囲外にある場合には、外挿計算によって、変換後の波長分散値に対応した３次元ミラー７の位置を求めるようにする。
【００９９】
ステップ７３では、上記指定された波長について、ＩＴＵ−Ｔグリッド上の各波長うちで最も近い波長（以下、近傍グリッド波長と呼ぶ）を求める。
【０１００】
ステップ７４では、ステップ７３で求めた近傍グリッド波長について、記憶回路１４に記憶された表２のデータを参照し、ステップ７１で変換された波長分散値に対応するＶＩＰＡ板１の温度を求める。この際、ステップ７１で変換された波長分散値が表２の設定値
（±２０００ｐｓ／ｎｍの範囲で１００ｐｓ／ｎｍ刻みに設定された各値）の間にある場合には、表２の温度データを直線補間等して、変換後の波長分散値に対応したＶＩＰＡ板１の温度を求めるようにする。
【０１０１】
ステップ７５では、ステップ７４で求めた近傍グリッド波長についてのＶＩＰＡ板１の温度を、記憶回路１４に記憶されたＳｈｉｆｔＡおよびＳｈｉｆｔＢの値を用いて、前述の（１）式を温度Ｔについて解いた次の（３）式の関係に従って、指定された波長λについてのＶＩＰＡ板１の温度Ｔに変換する。
【０１０２】
【数１】
【０１０３】
ただし、λｇは近傍グリッド波長、Ｔｇは近傍グリッド波長についてのＶＩＰＡ板１の温度を表す。
【０１０４】
ステップ７６では、ステップ７５で（３）式の関係に従って計算されるＶＩＰＡ板１の温度Ｔが本装置における温度設定可能範囲内にあるか否かが判定される。ここで変換後のＶＩＰＡ板１の温度Ｔが設定可能範囲外となる状態について簡単に説明すると、例えば図１１に示すように、表２のデータから近傍グリッド波長λｇについてのＶＩＰＡ板１の温度Ｔｇが図中の白丸印で示すような位置にあるとき、ＶＩＰＡ板１の温度を変化させると、温度と波長の関係は上記の白丸印を通る斜め線のようになる。このため、指定された波長とするためにはＶＩＰＡ板１の温度を三角印まで変化させる必要があるが、本装置には部品耐熱温度等の制約があるため、図中の網掛け領域に示す温度設定可能範囲の外に三角印が位置してしまうことがある。このような場合には、近傍グリッド波長の隣に位置する第２近傍グリッド波長λｇ’についてのＶＩＰＡ板１の温度Ｔｇ’（黒丸印）を通る斜め線上の四角印にＶＩＰＡ板１の温度Ｔを設定すればよい。
【０１０５】
上記のステップ７６で温度設定可能範囲内と判定された場合には、ステップ７７に進んで、ステップ７２で計算された３次元ミラーの位置を目標位置として移動ステージ制御回路１１（図１）に設定し、かつ、ステップ７５で変換されたＶＩＰＡ板１の温度とを目標温度として温度制御回路１２に設定する。
【０１０６】
一方、上記のステップ７６で温度設定可能範囲外と判定された場合には、ステップ７８に移って、前述の図１１に示した第２近傍グリッド波長を計算する。そして、ステップ７９では、ステップ７８で計算した第２近傍グリッド波長について、記憶回路１４に記憶された表２のデータを参照し、ステップ７１で変換された波長分散値に対応するＶＩＰＡ板１の温度を求める。
【０１０７】
ステップ８０では、ステップ７５の場合と同様にして、第２近傍グリッド波長についてのＶＩＰＡ板１の温度を、（３）式の関係に従って、指定された波長λについてのＶＩＰＡ板１の温度Ｔに変換する。
【０１０８】
ステップ８１では、ステップ７２で計算された３次元ミラーの位置を目標位置として移動ステージ制御回路１１に設定し、かつ、ステップ８０で変換されたＶＩＰＡ板１の温度とを目標温度として温度制御回路１２に設定する。
【０１０９】
上記のようにして移動ステージ制御回路１１および温度制御回路１２の各制御目標値が設定されることによって、３次元ミラー７の位置およびＶＩＰＡ板１の温度がそれぞれ最適化されるようになるため、指定された波長における波長分散値を高い精度で実現することが可能になる。
【０１１０】
なお、ＶＩＰＡ板１の温度制御に関しては、上述の図３に示したような構成を適用した場合、ヒータを駆動するＰＷＭアンプ３０において大電流をＯＮ／ＯＦＦする際に発生するノイズが、ＶＩＰＡ板１の温度変化による温度センサ９の抵抗値の微小変化の検出に影響を及ぼさないようにするのが望ましい。具体的には、図３に示したタイミングコントローラ３５によって、ＰＷＭコントローラ３０ＢにおけるＰＷＭ変調のＯＮ／ＯＦＦのタイミングと、１０ビットＡＤＣ３４における変換開始のタイミングとをずらして、図１２のタイミング図に示すように、ＰＷＭ信号のＯＮ／ＯＦＦ時に発生するノイズが十分に小さくなった後に、温度モニタ信号のＡＤ変換を開始するようにする。これにより、ＰＷＭ信号のノイズの影響を殆ど受けることなく温度センサ９の微小な抵抗値の変化を検出して、ＶＩＰＡ板１の温度を安定して最適値に制御することができるため、所望の波長分散値をより高い精度で実現することが可能になる。
【０１１１】
上述したように本実施形態の波長分散発生装置によれば、３次元ミラー７の位置制御用のデータとしては、特定波長について少なくとも２つの波長分散値に対応した３次元ミラー７の位置と波長分散スロープ値とを記憶回路１４に記憶し、ＶＩＰＡ板１の温度制御用のデータとしては、ＩＴＵ−Ｔグリッド上の各波長について少なくとも２つの波長分散値に対応したＶＩＰＡ板１の温度とＳｈｉｆｔＡおよびＳｈｉｆｔＢとを記憶回路１４に記憶しておくことにより、任意の波長について精度良く波長分散を発生させることができる。よって、運用開始前における光学特性データの取得を比較的短時間で行うことが可能であり、かつ、記憶回路１４の大容量化を効果的に防ぐことが可能な波長分散発生装置を提供できる。このような波長分散発生装置は、例えば、任意の波長に対応可能な高精度の波長分散補償器として、または、任意の波長で使用される光通信装置の波長分散耐力測定用の波長分散エミュレータとして有用である。
【０１１２】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【０１１３】
（付記１）相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、１次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、該光部品の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を予め設定した位置で反射して前記光部品に戻す反射器とを備えて構成された波長分散発生装置であって、
所定の波長グリッド上の複数の波長のうちの特定波長について、２つの波長分散値に対応する前記反射器の位置に関するデータを前記特定波長および波長分散スロープ値とともに記憶する第１領域と、前記波長グリッド上の各波長について、少なくとも２つの波長分散値に対応する前記光部品の温度に関するデータを前記波長グリッド上の各波長および波長温度係数とともに記憶する第２領域と、を有する記憶部と、
運用時の波長および波長分散値が指定され、前記記憶部の第１領域に記憶された情報に基づいて前記指定された波長および波長分散値に対応する前記反射器の目標位置を演算するとともに、前記記憶部の第２領域に記憶された情報に基づいて前記指定された波長および波長分散値に対応する前記光部品の目標温度を演算する演算部と、
前記反射器の位置を前記演算部で演算された目標位置に一致させる位置制御部と、
前記光部品の温度を前記演算部で演算された目標温度に一致させる温度制御部と、
を備えて構成されたことを特徴とする波長分散発生装置。
【０１１４】
（付記２）付記１に記載の波長分散発生装置であって、
前記演算部は、前記指定された波長が前記波長グリッド上の各波長の間に存在するとき、前記記憶部の第１領域に記憶された波長分散スロープ値を用いて、前記指定された波長分散値を前記特定波長における波長分散値に変換した後、前記記憶部の第１領域に記憶された前記反射器の位置に関するデータを参照して、前記変換後の波長分散値に対応する前記反射器の目標位置を求めることを特徴とする波長分散発生装置。
【０１１５】
（付記３）付記２に記載の波長分散発生装置であって、
前記演算部は、前記波長グリッド上の各波長のうちで前記指定された波長に最も近い波長を近傍グリッド波長とし、該近傍グリッド波長について前記記憶部の第２領域に記憶された前記光部品の温度に関するデータを参照し、前記変換後の波長分散値に対応する前記光部品の温度を求め、該求めた温度を前記記憶部の第２領域に記憶された波長温度係数を用いて前記指定された波長に対応する温度に変換することによって前記光部品の目標温度を求めることを特徴とする波長分散発生装置。
【０１１６】
（付記４）付記３に記載の波長分散発生装置であって、
前記記憶部は、前記波長温度係数の温度依存性を表す近似式が前記第２領域に記憶され、
前記演算部は、前記記憶部の第２領域に記憶された近似式を用いて、前記指定された波長に対応する光部品の温度の変換を行うことを特徴とする波長分散発生装置。
【０１１７】
（付記５）付記３に記載の波長分散発生装置であって、
前記演算部は、前記記憶部の第２領域に記憶された波長温度係数を用いて変換された前記光部品の温度が、温度設定可能範囲外の温度に該当するとき、前記波長グリッド上の各波長のうちで前記指定された波長に２番目に近い波長を第２近傍グリッド波長とし、該第２近傍グリッド波長について前記記憶部の第２領域に記憶された前記光部品の温度に関するデータを参照することを特徴とする波長分散発生装置。
【０１１８】
（付記６）付記１に記載の波長分散発生装置であって、
前記温度制御部は、前記光部品の温度を調節するヒータと、前記光部品の温度を検出する温度センサと、該温度センサで検出される温度が前記演算部で演算された目標温度に一致するように前記ヒータの駆動状態を制御するコントローラと、を有することを特徴とする波長分散発生装置。
【０１１９】
（付記７）付記６に記載の波長分散発生装置であって、
前記温度制御部は、前記ヒータがパルス幅変調方式で駆動されるとき、該ヒータの駆動電流のＯＮ／ＯＦＦのタイミングに対して前記光部品の温度検出を開始するタイミングをずらすタイミングコントローラを備えたことを特徴とする波長分散発生装置。
【０１２０】
（付記８）付記１に記載の波長分散発生装置であって、
入力される光信号に累積した波長分散を補償可能な波長分散を発生することを特徴とする波長分散発生装置。
【０１２１】
（付記９）付記１に記載の波長分散発生装置であって、
接続される光通信装置の波長分散耐力を測定可能な波長分散を発生することを特徴とする波長分散発生装置。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】本発明による波長分散発生装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施形態における制御部の移動ステージ制御に関連した構成例を示す機能ブロック図である。
【図３】上記実施形態における制御部の温度制御に関連した構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】上記実施形態における制御部の通信・コマンド処理に関連した構成例を示す機能ブロック図である。
【図５】上記実施形態で記憶回路に記憶される表１のデータ取得方法の具体例を示すフローチャートである。
【図６】上記実施形態で記憶回路に記憶される表２のデータ取得方法の具体例を示すフローチャートである。
【図７】３ｄＢダウンの透過中心波長を求めた一例を示す図である。
【図８】波長温度係数の温度依存性を表す近似式を導くための手順を示すフローチャートである。
【図９】波長温度係数の温度依存性を表す近似式の一例を示す図である。
【図１０】上記実施形態において運用時に指定される波長および波長分散値に対応した３次元ミラーの位置およびＶＩＰＡ板の温度を決める手順を示すフローチャートである。
【図１１】上記実施形態においてＶＩＰＡ板の温度が設定可能範囲外となるときの一例を示す図である。
【図１２】上記実施形態において温度制御を安定化させるためのヒータ駆動および温度検出のタイミングを例示した図である。
【図１３】従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器の構成例を示す斜視図である。
【図１４】図１３の構成例の上面図である。
【図１５】従来のＶＩＰＡの動作原理を説明するためのモデルを示す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１…ＶＩＰＡ板
１Ａ…ガラス板
１Ｂ，１Ｃ…反射多層膜
１Ｄ…照射窓
２…光サーキュレータ
３…光ファイバ
４…コリメートレンズ
５…ライン焦点レンズ
６…収束レンズ
７…３次元ミラー
７Ａ…移動ステージ
８…ケース
９…温度センサ
１０…制御部
１０Ａ…外部通信コネクタ
１１…移動ステージ制御回路
１２…温度制御回路
１３…マイクロコンピュータ
１４…記憶回路
２０…モータドライバ
２１Ａ，２１Ｂ…エッジ検出回路
２２Ａ，２２Ｂ…コンパレータ
２３Ａ，２３Ｂ，３０Ａ…ＭＯＳＦＥＴスイッチ
２４…パルスモータコントローラ
２５…ＬＥＤ点灯／パワー制御部
２６…リニアスケールカウンタ
２７…ステージ動作監視部
３０…ＰＷＭアンプ
３０Ｂ…ＰＷＭコントローラ
３１…温度検出回路
３２…ヒータ電流検出回路
３３…ボード温度検出回路
３４…１０ビットＡＤＣ
３５…タイミングコントローラ
３６…２５データ移動平均部
３７…ＰＩＤ温調コントローラ
３８…温調異常検出部
３９…ヒータ異常検出部
４０…ＲＳ−２３２Ｃドライバ
４１…文字列受信部
４２…応答送信部
４３…コマンド実行部
４３Ａ…ステージ動作シーケンサ
４３Ｂ…温調パラメータ測定シーケンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、１次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、該光部品の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を予め設定した位置で反射して前記光部品に戻す反射器とを備えて構成された波長分散発生装置であって、
所定の波長グリッド上の複数の波長のうちの特定波長について、少なくとも２つの波長分散値に対応する前記反射器の位置に関するデータを前記特定波長および波長分散スロープ値とともに記憶する第１領域と、前記波長グリッド上の各波長について、少なくとも２つの波長分散値に対応する前記光部品の温度に関するデータを前記波長グリッド上の各波長および波長温度係数とともに記憶する第２領域と、を有する記憶部と、
運用時の波長および波長分散値が指定され、前記記憶部の第１領域に記憶された情報に基づいて前記指定された波長および波長分散値に対応する前記反射器の目標位置を演算するとともに、前記記憶部の第２領域に記憶された情報に基づいて前記指定された波長および波長分散値に対応する前記光部品の目標温度を演算する演算部と、
前記反射器の位置を前記演算部で演算された目標位置に一致させる位置制御部と、
前記光部品の温度を前記演算部で演算された目標温度に一致させる温度制御部と、
を備えて構成されたことを特徴とする波長分散発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の波長分散発生装置であって、
前記演算部は、前記指定された波長が前記波長グリッド上の各波長の間に存在するとき、前記記憶部の第１領域に記憶された波長分散スロープ値を用いて、前記指定された波長分散値を前記特定波長における波長分散値に変換した後、前記記憶部の第１領域に記憶された前記反射器の位置に関するデータを参照して、前記変換後の波長分散値に対応する前記反射器の目標位置を求めることを特徴とする波長分散発生装置。
【請求項３】
請求項２に記載の波長分散発生装置であって、
前記演算部は、前記波長グリッド上の各波長のうちで前記指定された波長に最も近い波長を近傍グリッド波長とし、該近傍グリッド波長について前記記憶部の第２領域に記憶された前記光部品の温度に関するデータを参照し、前記変換後の波長分散値に対応する前記光部品の温度を求め、該求めた温度を前記記憶部の第２領域に記憶された波長温度係数を用いて前記指定された波長に対応する温度に変換することによって前記光部品の目標温度を求めることを特徴とする波長分散発生装置。
【請求項４】
請求項１に記載の波長分散発生装置であって、
入力される光信号に累積した波長分散を補償可能な波長分散を発生することを特徴とする波長分散発生装置。
【請求項５】
請求項１に記載の波長分散発生装置であって、
接続される光通信装置の波長分散耐力を測定可能な波長分散を発生することを特徴とする波長分散発生装置。
【請求項１】
相対する平行な２つの反射面を有する素子を含み、１次元方向に集光した光が前記素子の各反射面の間に入射され、該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過して出射され、該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、該光部品の一方の反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を予め設定した位置で反射して前記光部品に戻す反射器とを備えて構成された波長分散発生装置であって、
所定の波長グリッド上の複数の波長のうちの特定波長について、少なくとも２つの波長分散値に対応する前記反射器の位置に関するデータを前記特定波長および波長分散スロープ値とともに記憶する第１領域と、前記波長グリッド上の各波長について、少なくとも２つの波長分散値に対応する前記光部品の温度に関するデータを前記波長グリッド上の各波長および波長温度係数とともに記憶する第２領域と、を有する記憶部と、
運用時の波長および波長分散値が指定され、前記記憶部の第１領域に記憶された情報に基づいて前記指定された波長および波長分散値に対応する前記反射器の目標位置を演算するとともに、前記記憶部の第２領域に記憶された情報に基づいて前記指定された波長および波長分散値に対応する前記光部品の目標温度を演算する演算部と、
前記反射器の位置を前記演算部で演算された目標位置に一致させる位置制御部と、
前記光部品の温度を前記演算部で演算された目標温度に一致させる温度制御部と、
を備えて構成されたことを特徴とする波長分散発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の波長分散発生装置であって、
前記演算部は、前記指定された波長が前記波長グリッド上の各波長の間に存在するとき、前記記憶部の第１領域に記憶された波長分散スロープ値を用いて、前記指定された波長分散値を前記特定波長における波長分散値に変換した後、前記記憶部の第１領域に記憶された前記反射器の位置に関するデータを参照して、前記変換後の波長分散値に対応する前記反射器の目標位置を求めることを特徴とする波長分散発生装置。
【請求項３】
請求項２に記載の波長分散発生装置であって、
前記演算部は、前記波長グリッド上の各波長のうちで前記指定された波長に最も近い波長を近傍グリッド波長とし、該近傍グリッド波長について前記記憶部の第２領域に記憶された前記光部品の温度に関するデータを参照し、前記変換後の波長分散値に対応する前記光部品の温度を求め、該求めた温度を前記記憶部の第２領域に記憶された波長温度係数を用いて前記指定された波長に対応する温度に変換することによって前記光部品の目標温度を求めることを特徴とする波長分散発生装置。
【請求項４】
請求項１に記載の波長分散発生装置であって、
入力される光信号に累積した波長分散を補償可能な波長分散を発生することを特徴とする波長分散発生装置。
【請求項５】
請求項１に記載の波長分散発生装置であって、
接続される光通信装置の波長分散耐力を測定可能な波長分散を発生することを特徴とする波長分散発生装置。
【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】
【公開番号】特開２００６−１８４７９８（Ｐ２００６−１８４７９８Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３８１０１０（Ｐ２００４−３８１０１０）
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２８日（２００４．１２．２８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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