JP2005017385A - 分散補償器 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＷＤＭ信号光の波長分散の分散量および分散スロープを補償する分散補償器では、分散補償デバイスの分散補償量は固定であるから、種々の距離および状態の伝送路による波長分散を補償するために、複数の異なる特性を持つ分散補償デバイスを予め準備する必要がある。
【解決手段】分散補償器（１Ａ）の入力信号光をプローブ光とし、ＬＤ（２１Ａ）からの励起光をポンプ光として、高非線形ファイバ（２０Ａ）において、縮退四光波混合（ＤＦＷＭ）による波長変換を行い、分散値が波長依存性を持つ分散補償ファイバ（３０Ａ）により分散補償後、再び高非線形ファイバ（２０Ｂ）で縮退四光波混合により波長変換を行い出力する。出力信号光の波長は入力信号光の波長と同一であり、ＤＦＷＭによる変換波長は励起光波長により変化するから、励起光波長により分散補償量が可変の分散補償器を構成できる。
【選択図】図１
【解決手段】分散補償器（１Ａ）の入力信号光をプローブ光とし、ＬＤ（２１Ａ）からの励起光をポンプ光として、高非線形ファイバ（２０Ａ）において、縮退四光波混合（ＤＦＷＭ）による波長変換を行い、分散値が波長依存性を持つ分散補償ファイバ（３０Ａ）により分散補償後、再び高非線形ファイバ（２０Ｂ）で縮退四光波混合により波長変換を行い出力する。出力信号光の波長は入力信号光の波長と同一であり、ＤＦＷＭによる変換波長は励起光波長により変化するから、励起光波長により分散補償量が可変の分散補償器を構成できる。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに用いられる分散補償器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報の伝送容量への需要は飛躍的に増大しており、幹線系に用いられる光伝送システムでは、大容量かつ柔軟なネットワーク形成が求められている。このような光伝送システムへの需要に対応するために、波長多重（ＷＤＭ；Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）通信が広く用いられている。ＷＤＭ伝送では、複数の異なる波長の光を多重化し、１本の光ファイバで複数の信号を同時に伝送することで、伝送容量を増加させている。
【０００３】
光ファイバにより信号光を伝送すると、波長により光の群速度が異なるために波長分散が生じ、信号光に歪みが生じる。伝送距離が長距離になると、信号光の波長分散が累積することによる信号光波形の歪みが増加し、歪みが大きくなると受信誤りが生じ、信号の伝送品質が劣化することとなる。このため、伝送距離を長距離化するために、中継局において伝送路と逆符号の波長分散を信号光に与えることで信号光の波長分散を補償する、分散補償器が用いられている。
【０００４】
分散補償器としては、分散補償デバイスとして、伝送路と逆符号の波長分散を持つ分散補償ファイバ（ＤＣＦ；Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆｉｂｅｒ）を用いたものや、ファイバグレーティングを用いたものが知られている。
【０００５】
伝送容量を増加するために、波長多重をする信号光波長数を増やすと、使用する信号波長帯域も広くなる。一般に、光ファイバの分散特性は、波長に対して一次的に増加する分散スロープと呼ばれる波長依存性を持っている。ＷＤＭ伝送では、多重化された信号光の各波長の波長分散を補償する必要があるので、信号帯域全体で波長分散が補償されなければならない。このため、分散補償器は、波長分散の分散量だけでなく、分散スロープについても、伝送路と逆符号で同じ大きさである必要がある。
【０００６】
分散補償器は、入力信号光の持つ波長分散に合わせて、その分散量を相殺する分散補償量を持つことが望ましい。分散補償量が可変である分散補償器の従来技術として、複数の分散補償モジュールを切り替えることにより分散補償量を変化させる分散補償器が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１６０７８０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
分散補償器により伝送路の波長分散を補償するためには、伝送路の波長分散と同じ絶対値の波長分散、及び分散スロープを持つ分散補償デバイスが必要である。伝送距離や設置条件が個々に異なる伝送路の波長分散を補償するためには、想定される伝送距離範囲に合わせて、あらかじめ種々の分散特性を持った分散補償器を用意する必要がある。
【０００９】
また、ＤＣＦ等の分散補償デバイスは、製造方法に由来して、波長分散の分散量や分散スロープが大きくバラつくので、目的の分散補償量および分散スロープを持つ分散補償デバイスを用意することが困難である。
【００１０】
複数の分散補償モジュールを切り替えることにより分散補償量を変化させる分散補償器を用いることにより、伝送路の波長分散および分散スロープを補償することができるが、複数の分散補償デバイスを備える必要があり、部品点数が増加し、製造コストも高くなる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであり、第１の発明による分散補償器は、入力光の波長を変換した第１の光を出力する第１の波長変換部と、前記第１の光を入力し、波長分散を補償した第２の光を出力する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、前記第２の光を入力し、波長を変換した第３の光を出力する第２の波長変換部とを備える。
【００１２】
第２の発明による分散補償器は、第１ないし第３のポートを有し、前記第１のポートに入力された光を前記第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力された光を前記第３のポートに出力する光部品と、前記光部品の第２のポートに一端が接続され、入力された光の波長を変換し出力する第１の波長変換部と、前記波長変換部の他端に一端が接続され、入力された光の波長分散を補償する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、前記分散補償部の一端に接続され、入力された光を反射する反射部とを備える。
【００１３】
第１および第２の発明による分散補償器によれば、分散補償部の分散補償量が可変でなくても、第１の波長変換部による変換波長を変化させることで、該分散補償器の分散補償量が変化する。
【００１４】
第３の発明による分散補償器は、第１の励起光を送出する第１の光源と、入力光と前記第１の励起光による非線形光学効果により前記入力光を波長変換した第１の光を出力する第１の波長変換部と、前記第１の光を入力し、波長分散を補償した第２の光を出力する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、第２の励起光を送出する第２の光源と、前記第２の光と前記第２の励起光による非線形光学効果により前記第２の光を波長変換した第３の光を出力する第２の波長変換部とを備える。
【００１５】
第４の発明による分散補償器は、第１ないし第３のポートを有し、前記第１のポートに入力された入力光を前記第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力された光を前記第３のポートに出力する光部品と、励起光を送出する光源と、前記光部品の第２のポートに一端が接続され、入力された光と前記励起光による非線形光学効果により前記入力された光の波長を変換し出力する第１の波長変換部と、前記波長変換部の他端に一端が接続され、入力された光の波長分散を補償する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、前記分散補償部の一端に接続され、入力された光を反射する反射部とを備える。
【００１６】
第３および第４の発明による分散補償器によれば、分散補償部の分散補償量が可変でなくても、信号光と励起光による非線形光学効果により変換波長を変化させることで、該分散補償器の分散補償量が変化する。
【００１７】
また、波長変換部の変換波長は、励起光波長を変化させることにより制御されるので、励起光波長を変化させることにより、該分散補償器の分散補償量が変化する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
まず、本実施例の波長変換部に用いられる縮退四光波混合（ＤＦＷＭ；Ｄｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｆｏｕｒ−Ｗａｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ）について説明する。
【００２０】
四光波混合（ＦＷＭ；Ｆｏｕｒ−Ｗａｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ）は、光ファイバ中で生じる非線形光学効果の１つであり、誘電率の３次分極に起因する効果である。光ファイバにおけるＦＷＭでは、図２（ａ）に示すように、周波数の異なるポンプ光（周波数ｆｐ１、ｆｐ２）とプローブ光（周波数ｆｐｒｏｂｅ）が入力されたとき、位相整合条件
ｆｉｄｌｅｒ ＝ ｆｐ１ ＋ ｆｐ２ − ｆｐｒｏｂｅ （１）
を満たしたアイドラ光（周波数ｆｉｄｌｅｒ）が発生する。
【００２１】
特に、二つのポンプ光の周波数が等しい、すなわち ｆｐ１ ＝ ｆｐ２ ＝ ｆｐ である四光波混合（ＦＷＭ）は、縮退四光波混合（ＤＦＷＭ）と呼ばれており、図２（ｂ）に示すように、位相整合条件は、
ｆｉｄｌｅｒ ＝ ２ｆｐ − ｆｐｒｏｂｅ （２）
となり、アイドラ光はポンプ光周波数に対してプローブ光周波数と対称である周波数に生じる。
【００２２】
図２（ｃ）に、図２（ｂ）のＤＦＷＭにおけるポンプ光、プローブ光とアイドラ光との関係を、横軸を波長に取り示す。ポンプ光波長λｐとプローブ光波長λｐｒｏｂｅの差が、ポンプ光波長に比べて十分小さいときは、アイドラ光波長λｉｄｌｅｒは、λｐに対してλｐｒｏｂｅとほぼ対称な位置となる。例えば、λｐが１５６０ｎｍ、λｐｒｏｂｅが１５４０ｎｍであるとき、λｉｄｌｅｒは１５８０．５ｎｍとなる。
【００２３】
逆に、アイドラ光の波長λｉｄｌｅｒのプローブ光と、波長λｐのポンプ光を光ファイバに入力した場合、ＤＦＷＭによるアイドラ光の波長は、元のプローブ光波長λｐｒｏｂｅとなることが、上記の位相整合条件より求められる。すなわち、ＤＷＦＭにより波長変換された光は、同一の周波数のポンプ光による再度のＤＦＷＭにより、元の波長へと波長変換される。
【００２４】
複数の異なる波長のプローブ光とポンプ光を光ファイバに入力した場合のＤＦＷＭによるアイドラ光は、それぞれの波長のプローブ光とポンプ光との間の位相整合条件を満たす波長に発生するので、波長多重（ＷＤＭ；Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号光とポンプ光を入力した場合、ＤＦＷＭによりＷＤＭ信号光は一括して波長変換され出力される。
【００２５】
図２（ｄ）（ｅ）に、ＷＤＭ信号光とポンプ光を入力した場合の、波長変換の関係を示す。非線形性の高いファイバに図２（ｄ）に示される波長λ１〜λｎ（ｎは自然数）のＷＤＭ信号光と波長λｐのポンプ光を入力した場合、ＤＦＷＭにより図２（ｅ）に示される波長変換された波長λ’１〜λ’ｎのＷＤＭ信号光が発生する。λ１〜λｎとλ’１〜λ’ｎの関係は、上記の位相整合条件を満たし、ポンプ光の波長λｐを変化させることにより、λ’１〜λ’ｎの値は変化する。すなわち、λ’ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、λｐに対してλｉとほぼ対称な位置にあるので、λｐの増加に伴い波長λ’ｉも増加する。
【００２６】
本発明による分散補償器は、ＤＦＷＭのポンプ光波長を変化させることにより変換波長が変化する波長変換部と、波長により分散補償量が異なる分散補償部とを組み合わせることにより、分散補償量が変化する分散補償器である。
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施例による分散補償器を示す図である。図１において、第１の実施例による分散補償器１Ａは、波長変換部２Ａおよび２Ｂと分散補償部３Ａにより構成される。
【００２８】
波長変換部２Ａは、分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光を入力し、波長変換して分散補償部３Ａに出力するものであり、レーザダイオード（ＬＤ；Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）２１Ａ、カプラ２２Ａ、ＷＤＭカプラ２３Ａ、高非線形ファイバ２０Ａを備える。
【００２９】
ＬＤ２１Ａは、高非線形ファイバ２０Ａおよび２０Ｂにおいて、ＤＦＷＭのポンプ光となる励起光を出力するＬＤであり、外部からの制御により励起光の出力波長が変化する。
【００３０】
カプラ２２Ａは、ＬＤ２１Ａからの励起光を、ＷＤＭカプラ２３Ａおよび２３Ｂに分岐する。ＷＤＭカプラ２３Ａは、カプラ２２Ａを通じて入力される励起光と、波長変換部２Ａに入力されたＷＤＭ信号光を合波し、高非線形ファイバ２０Ａに出力する。
【００３１】
高非線形ファイバ２０Ａは、カプラ２２ＡおよびＷＤＭカプラ２３Ａを通じて入力される励起光をポンプ光とし、ＷＤＭカプラ２３Ａを通じて入力されるＷＤＭ信号光をプローブ光としたＤＦＷＭにより、入力されたＷＤＭ信号光が波長変換されたアイドラ光を出力する。
【００３２】
分散補償部３Ａは、波長変換部２Ａより入力されたＷＤＭ信号光の波長分散を補償し、波長変換部２Ｂに出力するものであり、分散補償ファイバ（ＤＣＦ；Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆｉｂｅｒ）３０Ａおよびフィルタ３１Ａを備える。
【００３３】
ＤＣＦ３０Ａは波長に対して分散補償量が変化する分散特性を持つファイバであり、波長変換部２Ａにより波長変換されたＷＤＭ信号光の分散スロープおよび波長分散を補償する。
【００３４】
フィルタ３１Ａは、波長変換部２Ａより分散補償部３Ａに入力したＷＤＭ信号光をフィルタし、ＤＣＦ３０Ａに出力する。
【００３５】
波長変換部２Ｂは、波長変換部２Ａより入力されたＷＤＭ信号光を波長変換し、分散補償器１Ａの出力に出力するものであり、ＷＤＭカプラ２３Ｂ、高非線形ファイバ２０Ｂを備える。
【００３６】
ＷＤＭカプラ２３Ｂは、カプラ２２Ａを通じて入力されるＬＤ２１Ａからの励起光と、分散補償部３Ａより入力されるＷＤＭ信号光を合波し、高非線形ファイバ２０Ｂに出力する。
【００３７】
高非線形ファイバ２０Ｂは、カプラ２２ＡおよびＷＤＭカプラ２３Ｂを通じて入力されるＬＤ２１Ａからの励起光をポンプ光とし、分散補償部３ＡよりＷＤＭカプラ２３Ｂを通じて入力されるＷＤＭ信号光をプローブ光としたＤＦＷＭにより、入力されたＷＤＭ信号光が波長変換されたアイドラ光を出力する。
【００３８】
次に、第１の実施例による分散補償器の動作について説明する。
【００３９】
図３に、等間隔に配置された１０波の信号光（波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍ）を多重化したＷＤＭ信号光が、ノンゼロ分散シフトファイバ（ＮＺＤＳＦ：Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔｅｄ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ）１００ｋｍを伝送した後の光を、第１の実施例による分散補償器１Ａで分散補償する過程を、波長分散値と波長を軸に取り示す。
波長１５５０ｎｍの光に対して、ＮＺＤＳＦは、波長分散４．２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、分散スロープ０．０８４（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ）を持つので、ＮＺＤＳＦを伝送する距離が長距離となるにつれてＷＤＭ信号光の波長分散および分散スロープは累積する。
【００４０】
図３において、□印は第１の実施例による分散補償器１Ａに入力したＷＤＭ信号光の波長分散値を、△印は波長変換部２Ａを出力したＷＤＭ信号光の波長分散値を、○印は分散補償部３Ａにより分散が補償されたＷＤＭ信号光の波長分散値を、●印は波長変換部２Ｂにより再び波長変換されたＷＤＭ信号光の波長分散値を示す。
また、波長分散値が負の領域に描かれた線は、分散補償部３Ａの分散補償ファイバ（ＤＣＦ）３０Ａの分散特性を示す。
【００４１】
本実施例では、波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの１０波からなるＷＤＭ信号光が分散補償器１Ａにより分散補償され、出力される。以後、この１０波のＷＤＭ信号光を、波長の短い順にそれぞれλ１〜λ１０と呼ぶ。例えば、波長の一番短い１５３２ｎｍの信号光は、分散補償器１Ａにおいて、波長変換され、分散補償され、再び波長変換され、出力されるが、各過程でのこの信号光を信号光λ１と呼ぶこととする。他の波長の信号光についても同様である。
【００４２】
図３□印で示される、分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光の波長分散は、伝送路のＮＺＤＳＦの分散スロープにより、波長の増加に伴い増加するものとなっている。分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光は、波長変換部２１Ａに入力され、ＷＤＭカプラ２３ＡによりＬＤ２１Ａから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ａに入力される。
【００４３】
高非線形ファイバ２０Ａでは、ＬＤ２１Ａより出力された励起光をポンプ光とし、波長がそれぞれ１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号光λ１〜λ１０をプローブ光として図２（ｂ）〜（ｅ）に示されるＤＦＷＭが生じ、信号光λ１〜λ１０はそれぞれ図３△印で示される波長１５８９ｎｍ〜１５７０ｎｍの光へと変換される。高非線形ファイバ２０Ａにより波長変換された信号光λ１〜λ１０は、波長変換部２Ａを出力し、分散補償部３Ａに入力する。
【００４４】
分散補償部３Ａに入力された信号光λ１〜λ１０は、フィルタ３１Ａに入力する。
【００４５】
フィルタ３１Ａとしては、ＬＤ２１Ａより送出される励起光波長を遮断するフィルタや、波長変換部２Ａで波長変換されなかった光の波長を遮断するフィルタ、あるいはこれらを組み合わせたものが用いられる。
【００４６】
フィルタ３１Ａとして、ＬＤ２１Ａより送出される励起光波長を遮断するフィルタを用いる場合、フィルタ３１Ａは、ＬＤ２１Ａより送出された励起光のうち、高非線形ファイバ２０ＡによるＤＦＷＭで変換されず波長変換部２Ａを出力される光を遮断する。波長変換部２Ａで波長変換された信号光λ１〜λ１０は、フィルタ３１Ａを透過する。
【００４７】
これにより、フィルタ３１Ａ後段のＤＣＦ３０Ａに励起光が入力されないので、ＤＣＦ３０ＡにおいてＤＦＷＭ等の非線形光学現象が生じて信号光が劣化することが防止される。
【００４８】
フィルタ３１Ａとして、波長変換部２Ａで波長変換されなかった光の波長を遮断するフィルタを用いる場合、フィルタ３１Ａは、入力信号光のうち、高非線形ファイバ２０ＡによるＤＦＷＭで変換されず波長変換部２Ａを出力される光を遮断する。波長変換部２Ａで波長変換された信号光λ１〜λ１０はフィルタ３１Ａを透過する。
【００４９】
これにより、波長変換部２Ａおよび波長変換部２Ｂの双方で波長変換され、入力光と同じ波長に変換された信号光に、波長変換部２Ａおよび波長変換部２Ｂのいずれでも波長変換されない信号光が混入し、信号光が劣化することが防止される。例えば、入力ＷＤＭ信号光が全てＣバンド領域（１．５５μｍ帯；約１．５３μｍ〜約１．５６μｍ）にあり、波長変換後のＷＤＭ信号光が全てＣバンド領域外にある場合、Ｃバンド遮断フィルタを用いることにより、波長変換部２Ａで波長変換されなかった光の波長が遮断される。
【００５０】
上記の励起光遮断フィルタやＣバンド遮断フィルタとしては、誘電多層膜によるフィルタ等を用いることができる。
【００５１】
フィルタ３１Ａを透過した信号光λ１〜λ１０は、ＤＣＦ３０Ａに入力される。ＤＣＦ３０Ａは図３に示される分散特性を持ち、図３△印の波長分散値を持つ信号光λ１〜λ１０はＤＣＦ３０Ａにより、図３○印で示される、分散スロープおよび分散値がほぼ零となる光として出力される。ＤＣＦ３０Ａにより分散補償された信号光λ１〜λ１０は、分散補償部３Ａを出力し、波長変換部２Ｂに入力する。
【００５２】
波長変換部２Ｂに入力された、図３○印の波長分散を持つ信号光信号光λ１〜λ１０は、ＷＤＭカプラ２３ＢによりＬＤ２１Ａから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ｂに入力される。
【００５３】
高非線形ファイバ２０Ａでは、ＬＤ２１Ａより出力された励起光をポンプ光とし、波長分散が○印で示される信号光λ１〜λ１０をプローブ光として図２（ｂ）〜（ｅ）に示されるＤＦＷＭが生じ、信号光λ１〜λ１０はそれぞれ図３●印で示される光へと変換される。
【００５４】
高非線形ファイバ２０Ａおよび２０Ｂには、いずれもＬＤ２１Ａからの励起光が入力され、また、高非線形ファイバ２０Ａにより波長変換され出力した信号光は、分散補償部３Ａでは波長を変化させずに高非線形ファイバ２０Ｂに入力する。
【００５５】
したがって、高非線形ファイバ２０Ａと高非線形ファイバ２０Ｂで生じるＤＦＷＭのポンプ光波長は等しく、高非線形ファイバ２０ＡによるＤＦＷＭのアイドラ光の波長と、高非線形ファイバ２０ＢによるＤＦＷＭのプローブ光の波長が等しいので、高非線形ファイバ２０ＢによるＤＦＷＭのアイドラ光の波長は、高非線形ファイバ２０Ａのプローブ光の波長、すなわち、分散補償器１Ａに入力したＷＤＭ信号光の各波長となる。
【００５６】
これにより、波長分散が○印で示される波長１５８９ｎｍ〜１５７０ｎｍの信号光λ１〜λ１０は、高非線形ファイバ２０ＢのＤＦＷＭにより、元の信号光波長である波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの光へとそれぞれ波長変換され、波長変換部２Ｂを出力し、分散補償器１Ａの出力となる。
【００５７】
上記過程により、本実施例による分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光は、波長分散の分散スロープおよび分散量を補償され、出力される。本実施例では、ＬＤ２１Ａより出力される励起光をカプラ２２Ａにより分岐し、高非線形ファイバ２０Ａと高非線形ファイバ２０Ｂのポンプ光波長を等しくすることにより、入力されたＷＤＭ信号光は、波長分散を補償され、入力波長と同一波長で出力される。
【００５８】
なお、波長変換部２Ｂの高非線形ファイバ２０Ｂの後段に、ＬＤ２１Ａより送出される励起光の波長の光を遮断するフィルタを挿入することにより、分散補償部１Ａの出力光にＬＤ２１Ａより送出される励起光が含まれない構成としてもよい。
【００５９】
次に、実施例１による分散補償器１Ａにおいて、ＬＤ２１Ａから出力される励起光波長を変化させたときの分散補償量の変化について説明する。
【００６０】
図２（ｄ）（ｅ）に示したように、ＷＤＭ信号光をプローブ光として、ポンプ光とともに光ファイバに入射し、ＤＦＷＭによる波長変換をした場合、ポンプ光の波長を変化させると、波長変換されたＷＤＭ信号光の波長も変化する。この波長変換と、波長により波長分散補償量が変化する分散補償部を用いることにより、ポンプ光の波長を変化させることで、ＷＤＭ信号光の波長分散補償量が変化する。
【００６１】
図４（ａ）に、第１の実施例の構成で、波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号光λ１〜λ１０を分散補償器１Ａに入力した場合において、ＬＤ２１Ａからの励起光による高非線形ファイバ２０Ａのポンプ光波長を変化させたときの、波長変換後の信号光波長を示す。ＤＦＷＭによる波長変換は、（２）式により求められるアイドラ光波長に変換され、ポンプ光波長が増加するのに伴い、変換された信号光の波長も増加する。
【００６２】
図３の波長分散値が負の領域に示されているように、ＤＣＦ３０Ａの分散特性は、波長の増加に対して減少する特性となっている。図４（ｂ）に、ＤＣＦ３０Ａの特性と、図４（ａ）に示される信号光の波長変換後の波長から求められる、ポンプ光波長を変化させたときの、信号光λ１〜λ１０の受ける波長分散量を示す。図４（ａ）に示されるように、ポンプ光波長を増加させることにより、波長変換された信号光の波長は増加し、ＤＣＦ３０Ａの分散特性は波長の増加に対して減少するので、ポンプ光波長が増加するに伴い、信号光の分散補償量も減少する。
【００６３】
図４（ｂ）に示されるように、ＤＦＷＭのポンプ光波長を変化させることにより、信号光の波長分散補償量が変化するので、第１の実施例による分散補償器１Ａにより、図３□印に示される分散スロープおよび分散量とは異なる波長分散を持つＷＤＭ信号光の分散スロープおよび分散量も同様に補償される。
【００６４】
図５（ａ）（ｂ）にそれぞれ、ＮＺＤＳＦ伝送路を７０ｋｍおよび１３０ｋｍ伝送した、波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの１０波からなるＷＤＭ信号光が分散補償器１Ａにより分散補償され、出力される過程を示す。
【００６５】
図５（ａ）において、□印で示される分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光の波長分散は、図３の１００ｋｍ伝送の場合と同様に、伝送路のＮＺＤＳＦの分散スロープにより、波長の増加に伴い増加するが、１００ｋｍ伝送の場合よりも、分散スロープ、分散量ともに小さい値である。
【００６６】
したがって、ＤＣＦ３０Ａによる分散補償量も、１００ｋｍ伝送の場合よりも少なくなるので、図４（ｂ）に示されるように、ポンプ光波長は１００ｋｍ伝送の場合（１５６０ｎｍ）よりも長くなり、１５６６ｎｍとなる。
【００６７】
分散補償器１Ａに入力された波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号光λ１〜λ１０は、ＷＤＭカプラ２３ＡによりＬＤ２１Ａから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ａに入力される。高非線形ファイバ２０ＡにおけるＤＦＷＭによる波長変換により、信号光λ１〜λ１０はそれぞれ図５（ａ）△印で示される波長１６０２ｎｍ〜１５８２ｎｍの光へと変換される。
【００６８】
高非線形ファイバ２０Ａにより波長変換された信号光λ１〜λ１０は、ＤＣＦ３０Ａに入力し、図５（ａ）○印で示される、分散スロープおよび分散値が減少した光として出力される。入力ＷＤＭ信号光の分散スロープと、ＤＣＦ３０Ａの分散スロープが同じではないので、分散補償後の信号光（○）にも分散スロープが残っているが、その値は入力ＷＤＭ信号光（□）の分散スロープよりも小さなものとなっている。
【００６９】
ＤＣＦ３０Ａにより分散補償された信号光λ１〜λ１０は、ＷＤＭカプラ２３ＢによりＬＤ２１Ａから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ｂに入力される。高非線形ファイバ２０ＢにおけるＤＦＷＭによる波長変換により、信号光λ１〜λ１０は、図５（ａ）●印で示される波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの光へと変換され、分散補償器１Ａを出力する。高非線形ファイバ２０Ｂにより波長変換された光の波長が入力された信号光波長と同じであることは、１００ｋｍ伝送の場合と同様である。
【００７０】
上記過程により、本実施例による分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光は、分散スロープが分散補償器の分散スロープと異なり、分散値も１００ｋｍ伝送のＷＤＭ信号光と異なる７０ｋｍ伝送のものであっても、波長分散の分散スロープおよび分散量を補償され、出力される。
【００７１】
図５（ｂ）に、ＮＺＤＳＦ伝送路を１３０ｋｍ伝送した、波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの１０波からなるＷＤＭ信号光を分散補償する過程を示す。□印で示される分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光の波長分散は、図３の１００ｋｍ伝送の場合と同様に、伝送路のＮＺＤＳＦの分散スロープにより、波長の増加に伴い増加するが、１００ｋｍ伝送の場合よりも、分散スロープ、分散量ともに大きい値となっている。
【００７２】
したがって、ＤＣＦ３０Ａによる分散補償量は、１００ｋｍ伝送の場合よりも多くなり、図４（ｂ）に示されるように、ポンプ光波長は１００ｋｍ伝送の場合（１５６０ｎｍ）よりも短い、１５５４ｎｍとなる。
【００７３】
分散補償器１Ａに入力された波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号光λ１〜λ１０は、ＷＤＭカプラ２３ＡによりＬＤ２１Ａから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ａに入力される。高非線形ファイバ２０ＡにおけるＤＦＷＭによる波長変換により、信号光λ１〜λ１０はそれぞれ図５（ｂ）△印で示される波長１５７７ｎｍ〜１５５８ｎｍの光へと変換される。
【００７４】
高非線形ファイバ２０Ａにより波長変換された信号光λ１〜λ１０は、ＤＣＦ３０Ａに入力し、図５（ｂ）○印で示される、分散スロープおよび分散値が減少した光として出力される。入力ＷＤＭ信号光の分散スロープと、ＤＣＦ３０Ａの分散スロープが同じではないので、分散補償後の信号光（○）にも分散スロープが残っているが、その値は入力ＷＤＭ信号光（□）の分散スロープよりも小さなものとなっている。
【００７５】
ＤＣＦ３０Ａにより分散補償された信号光λ１〜λ１０は、ＷＤＭカプラ２３ＢによりＬＤ２１Ａから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ｂに入力される。高非線形ファイバ２０ＢにおけるＤＦＷＭによる波長変換により、信号光λ１〜λ１０は、図５（ａ）●印で示される波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの光へと変換され、分散補償器１Ａを出力する。高非線形ファイバ２０Ｂにより波長変換された光の波長が入力された信号光波長と同じであることは、１００ｋｍ伝送の場合と同様である。
【００７６】
上記過程により、本実施例による分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光は、分散スロープが分散補償器の分散スロープと異なり、分散値も１００ｋｍ伝送のＷＤＭ信号光と異なる１３０ｋｍ伝送のものであっても、波長分散の分散スロープおよび分散量を補償され、出力される。
【００７７】
上記のように、第１の実施例による分散補償器１Ａは、ＬＤ２１Ａの出力波長を変化させることにより、１００ｋｍ伝送のＷＤＭ信号光だけでなく、他の伝送距離を伝送後のＷＤＭ信号光についても、分散スロープおよび分散量が零近くとなるように分散補償される。
【００７８】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
【００７９】
図６は、本発明の第２の実施例による分散補償器を示す図である。図６において、第２の実施例による分散補償器１Ｂは、波長変換部２Ｃ、分散補償部３Ｂ、反射部４、サーキュレータ５、フィルタ３１Ｂにより構成される。
【００８０】
第２の実施例による分散補償器１Ｂは、反射部４を用いて折り返すことにより、図１に示される第１の実施例による分散補償器１Ａと同様に、波長変換を２回行うことにより分散補償量が変化する分散補償器を構成する。
【００８１】
サーキュレータ５は、ｐ１〜ｐ３の３つのポートを持ち、ポートｐ１に入力された光をポートｐ２より出力し、ポートｐ２に入力された光をポートｐ３に出力する非相反光部品である。
【００８２】
波長変換部２Ｃは、サーキュレータ５のポートｐ２より入力されるＷＤＭ信号光を、波長変換して分散補償部３Ｂに出力し、分散補償部３Ｂより入力されるＷＤＭ信号光を、波長変換してサーキュレータ５のポートｐ２に出力するものであり、ＬＤ２１Ｂ、ＷＤＭカプラ２３Ｃ、高非線形ファイバ２０Ｃを備える。
【００８３】
ＬＤ２１Ａは、高非線形ファイバ２０Ｃにおいて、ＤＦＷＭのポンプ光となる励起光を出力するＬＤであり、外部からの制御により励起光の出力波長が変化する。
【００８４】
ＷＤＭカプラ２３Ｃは、ＬＤ２１Ｂより出力される励起光と、サーキュレータ５のポートｐ２より入力されるＷＤＭ信号光を合波し、高非線形ファイバ２０Ｃに出力する。
【００８５】
高非線形ファイバ２０Ｃは、ＷＤＭカプラ２３Ｃを通じて入力される励起光をポンプ光とし、ＷＤＭ信号光をプローブ光としたＤＦＷＭにより、入力されたＷＤＭ信号光が波長変換されたアイドラ光を出力する。
【００８６】
分散補償部３Ｂは、波長変換部２Ｃより入力されたＷＤＭ信号光の波長分散を補償して反射部４に出力し、反射部４より入力されたＷＤＭ信号光の波長分散を補償して波長変換部２Ｃに出力するものであり、ＤＣＦ３０Ｂおよびフィルタ３１Ｂを備える。
【００８７】
ＤＣＦ３０Ｂは波長に対して分散補償量が変化する分散特性を持つファイバであり、波長変換部２Ｃおよび反射部４より入力されたＷＤＭ信号光の分散スロープおよび波長分散を補償する。
【００８８】
フィルタ３１Ｂは、波長変換部２Ｃより分散補償部３Ｂに入力したＷＤＭ信号光をフィルタし、ＤＣＦ３０Ｂに出力する。
【００８９】
反射部４は、分散補償部３Ｂより出力されたＷＤＭ信号光を反射するものであり、例えば、誘電体多層膜による全反射膜を用いることができる。
【００９０】
分散補償部３Ｂおよび反射部４により、波長変換部２Ｃを出力したＷＤＭ信号光は、分散補償をされて、再び波長変換部２Ｃに入力する。
【００９１】
次に、第２の実施例による分散補償器の動作について、説明する。
【００９２】
第２の実施例による分散補償器１Ｂは、第１の実施例による分散補償器１Ａと同様に、波長変換を２回行うことにより分散補償量が変化する分散補償器である。第２の実施例において、等間隔に配置された１０波の信号光（波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍ）を多重化したＷＤＭ信号光が、ＮＺＤＳＦ １００ｋｍを伝送した後の光（図３□印）を分散補償する過程について説明する。
【００９３】
図３□印で示される分散スロープおよび分散量を持ち、分散補償器１Ｂに入力される、波長がそれぞれ１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号光λ１〜λ１０は、サーキュレータ５のポートｐ１に入力され、ポートｐ２より出力されて、波長変換部２１Ｃに入力される。波長変換部２１Ｃに入力されたＷＤＭ信号光は、ＷＤＭカプラ２３ＣによりＬＤ２１Ｂから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ｃに入力される。
【００９４】
高非線形ファイバ２０Ｃでは、ＬＤ２１Ｂより出力された励起光をポンプ光とし、波長がそれぞれ１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号光λ１〜λ１０をプローブ光としてＤＦＷＭが生じ、信号光λ１〜λ１０はそれぞれ図３△印で示される波長１５８９ｎｍ〜１５７０ｎｍの光へと変換される。高非線形ファイバ２０Ｃにより波長変換された信号光λ１〜λ１０は、波長変換部２Ｃを出力し、フィルタ３１Ｂに入力される。
【００９５】
フィルタ３１Ｂとしては、ＬＤ２１Ｂより送出される励起光波長を遮断するフィルタや、波長変換部２Ｃで波長変換されなかった光の波長を遮断するフィルタ、あるいはこれらを組み合わせたものが用いられる。
【００９６】
フィルタ３１Ｂとして、ＬＤ２１Ｂより送出される励起光波長を遮断するフィルタを用いる場合、フィルタ３１Ｂは、ＬＤ２１Ｂより送出された励起光のうち、高非線形ファイバ２０ＣによるＤＦＷＭで変換されず波長変換部２Ｃを出力される光を遮断する。波長変換部２Ｃで波長変換された信号光λ１〜λ１０は、フィルタ３１Ｂを透過する。
【００９７】
これにより、フィルタ３１Ａ後段のＤＣＦ３０Ａに励起光が入力されないので、ＤＣＦ３０ＡにおいてＤＦＷＭ等の非線形光学現象が生じて信号光が劣化することが防止される。
【００９８】
フィルタ３１Ｂとして、波長変換部２Ｃで波長変換されなかった光の波長を遮断するフィルタを用いる場合、フィルタ３１Ｂは、入力信号光のうち、高非線形ファイバ２０ＣによるＤＦＷＭで変換されず波長変換部２Ｃを出力される光を遮断する。波長変換部２Ｃで波長変換された信号光λ１〜λ１０は、フィルタ３１Ｂを透過する。
【００９９】
これにより、波長変換部２Ｃで波長変換後、反射部４で反射され、再び波長変換部２Ｃで波長変換され、入力光と同じ波長に変換された信号光に、波長変換部２Ｃで波長変換されず、反射部４で反射され、再び波長変換部２Ｃで波長変換されない信号光が混入し、信号光が劣化することが防止される。例えば、入力ＷＤＭ信号光が全てＣバンド領域（１．５５μｍ帯；約１．５３μｍ〜約１．５６μｍ）にあり、波長変換後のＷＤＭ信号光が全てＣバンド領域外にある場合、Ｃバンド遮断フィルタを用いることにより、波長変換部２Ｃで波長変換されなかった光の波長が遮断される。
【０１００】
上記の励起光遮断フィルタやＣバンド遮断フィルタとしては、誘電多層膜によるフィルタ等を用いることができる。
【０１０１】
フィルタ３１Ｂを透過し、分散補償部３Ｂに入力した信号光λ１〜λ１０は、ＤＣＦ３０Ｂにより分散補償をされ、分散補償部３Ｂより出力される。分散補償部３Ｂより出力した信号光λ１〜λ１０は、反射部４により反射され、再び分散補償部３Ｂに入力し、ＤＣＦ３０Ｂにより分散補償をされ、フィルタ３１Ａを透過して分散補償部３Ｂより出力される。
【０１０２】
ここで、ＤＣＦ３０Ｂの分散スロープが図３に示される分散補償ファイバの分散スロープの半分の傾きである場合、ＤＣＦ３０Ｂにより分散補償をされた後、反射部４で反射をされ、ＤＣＦ３０Ｂにより再び分散補償をされることにより、信号光の分散補償量は、図３に示される分散補償ファイバの分散補償量と等しいものとなるので、図３○印で示される信号光λ１〜λ１０の分散スロープおよび分散値は、ほぼ零となる。
【０１０３】
分散補償部３Ｂより出力された信号光λ１〜λ１０は、波長変換部２Ｂに入力され、高非線形ファイバ２０Ｃにおいて、ＤＦＷＭにより波長変換され、サーキュレータ５のポートｐ２に出力される。分散補償部３Ｂより出力された信号光λ１〜λ１０をプローブ光とする、高非線形ファイバ２０ＣにおけるＤＦＷＭは、プローブ光波長が、サーキュレータ５のポートｐ２より入力された光によるＤＦＷＭのアイドラ光の波長と等しく、ポンプ光は共通であるので、アイドラ光の各波長は、サーキュレータ５のポートｐ２より入力された光によるＤＦＷＭのプローブ光の波長、すなわち分散補償器１Ｂに入力したＷＤＭ信号光の各波長と等しくなる。
【０１０４】
波長変換部２Ｂにより波長変換され、出力された信号光λ１〜λ１０は、サーキュレータ５のポートｐ２に入力され、ポートｐ３より出力されて、分散補償器１Ｂを出力となる。
【０１０５】
上記過程により、本実施例による分散補償器１Ｂに入力されたＷＤＭ信号光は、波長分散の分散スロープおよび分散量を補償され、出力される。本実施例では、反射部４により信号光を折り返す構成とし、サーキュレータ５を用いることにより、第１の実施例と同等の分散補償器を、１つの波長変換部を備えた構成で実現される。
【０１０６】
本発明の第１および第２の実施例による分散補償器では、分散補償部の特性をあらかじめ測定し、測定された特性に合わせて波長変換をすることにより、分散補償量を変化させ、任意の分散補償量が得られる。
【０１０７】
特に、分散補償デバイスの特性がデバイスごとに異なる場合、分散補償部の特性をあらかじめ測定し、本発明による分散補償器に用いることで、波長変換部で信号光の変換波長を調整することにより、任意の分散補償量を得る。
【０１０８】
また、第１および第２の実施例において用いられる高非線形ファイバとして、入力ＷＤＭ信号光の波長領域における波長分散値がほぼ零のファイバを用いると、高非線形ファイバ内で光の位相を揃いやすくなるので、ＤＦＷＭによる波長変換が効率よく行われる。
【０１０９】
以上説明したように、第１および第２の実施例による分散補償器では、高非線形ファイバにおける縮退四光波混合の変換波長は、励起光波長を変化させることにより制御されるので、励起光波長を変化させることにより、該分散補償器の分散補償量が変化する。
【０１１０】
また、縮退四光波混合により波長変換を行うので、ポンプ光の波長が同一であれば、再び縮退四光波混合により波長変換を行うことで、入力光の波長と同一波長の光が出力される。
本願は以下の付記の発明を包含する。
（付記１）
入力光の波長を変換した第１の光を出力する第１の波長変換部と、
前記第１の光を入力し、波長分散を補償した第２の光を出力する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、
前記第２の光を入力し、波長を変換した第３の光を出力する第２の波長変換部とを備えた分散補償器。
（付記２）
第１ないし第３のポートを有し、前記第１のポートに入力された光を前記第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力された光を前記第３のポートに出力する光部品と、
前記光部品の第２のポートに一端が接続され、入力された光の波長を変換し出力する第１の波長変換部と、
前記波長変換部の他端に一端が接続され、入力された光の波長分散を補償する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、
前記分散補償部の一端に接続され、入力された光を反射する反射部とを備えた分散補償器。
（付記３）
第１の励起光を送出する第１の光源と、
入力光と前記第１の励起光による非線形光学効果により前記入力光を波長変換した第１の光を出力する第１の波長変換部と、
前記第１の光を入力し、波長分散を補償した第２の光を出力する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、
第２の励起光を送出する第２の光源と、
前記第２の光と前記第２の励起光による非線形光学効果により前記第２の光を波長変換した第３の光を出力する第２の波長変換部とを備えた分散補償器。
（付記４）
付記３記載の分散補償器であって、前記第１の波長変換部と前記分散補償部の間に、前記第１の励起光波長の光を遮断するフィルタを備えた分散補償器。
（付記５）
付記３記載の分散補償器であって、前記第１の波長変換部と前記分散補償部の間に、前記入力光の波長の光を遮断するフィルタを備えた分散補償器。
（付記６）
第１ないし第３のポートを有し、前記第１のポートに入力された入力光を前記第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力された光を前記第３のポートに出力する光部品と、
励起光を送出する光源と、
前記光部品の第２のポートに一端が接続され、入力された光と前記励起光による非線形光学効果により前記入力された光の波長を変換し出力する第１の波長変換部と、
前記波長変換部の他端に一端が接続され、入力された光の波長分散を補償する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、
前記分散補償部の一端に接続され、入力された光を反射する反射部とを備えた分散補償器。
（付記７）
付記６記載の分散補償器であって、前記波長変換部と前記分散補償部の間に、前記入力光の波長の光を遮断するフィルタを備えた分散補償器。
（付記８）
付記６記載の分散補償器であって、前記第１の波長変換部と前記分散補償部の間に、前記入力光の波長の光を遮断するフィルタを備えた分散補償器。
（付記９）
付記１ないし付記８記載の分散補償器であって、前記分散補償部は前記入力光の波長領域における波長分散が略零である光ファイバを備えることを特徴とする分散補償器。
【０１１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、波長変換部による変換波長を変化させることにより、分散補償量を変化させることができる分散補償器を得る。分散補償部の特性をあらかじめ測定しておけば、任意の分散量の分散補償を行うことができる。
【０１１２】
また、波長変換の手段として縮退四光波混合（ＤＦＷＭ）を用いた場合、ＤＦＷＭのポンプ光波長を変化させることにより分散補償量を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による分散補償器を示す図である。
【図２】四光波混合による波長変換を示す図である。
【図３】本発明による波長分散の各過程での信号光の波長分散値を示す図である。
【図４】ポンプ光波長を変化させたときの変換波長および分散補償量を示す図である。
【図５】本発明による波長分散の各過程での信号光の波長分散値を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例による分散補償器を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｂ 分散補償器
２Ａ〜２Ｃ 波長変換部
３Ａ〜３Ｂ 分散補償部
４ 反射部
５ サーキュレータ
２０Ａ〜２０Ｃ 高非線形ファイバ
２１Ａ〜２１Ｂ レーザダイオード（ＬＤ）
２２Ａ カプラ
２３Ａ〜２３Ｃ ＷＤＭカプラ
３０Ａ〜３０Ｂ 分散補償ファイバ（ＤＣＦ）
３１Ａ〜３１Ｂ フィルタ
【発明の属する技術分野】本発明は、光通信システムに用いられる分散補償器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報の伝送容量への需要は飛躍的に増大しており、幹線系に用いられる光伝送システムでは、大容量かつ柔軟なネットワーク形成が求められている。このような光伝送システムへの需要に対応するために、波長多重（ＷＤＭ；Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ）通信が広く用いられている。ＷＤＭ伝送では、複数の異なる波長の光を多重化し、１本の光ファイバで複数の信号を同時に伝送することで、伝送容量を増加させている。
【０００３】
光ファイバにより信号光を伝送すると、波長により光の群速度が異なるために波長分散が生じ、信号光に歪みが生じる。伝送距離が長距離になると、信号光の波長分散が累積することによる信号光波形の歪みが増加し、歪みが大きくなると受信誤りが生じ、信号の伝送品質が劣化することとなる。このため、伝送距離を長距離化するために、中継局において伝送路と逆符号の波長分散を信号光に与えることで信号光の波長分散を補償する、分散補償器が用いられている。
【０００４】
分散補償器としては、分散補償デバイスとして、伝送路と逆符号の波長分散を持つ分散補償ファイバ（ＤＣＦ；Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆｉｂｅｒ）を用いたものや、ファイバグレーティングを用いたものが知られている。
【０００５】
伝送容量を増加するために、波長多重をする信号光波長数を増やすと、使用する信号波長帯域も広くなる。一般に、光ファイバの分散特性は、波長に対して一次的に増加する分散スロープと呼ばれる波長依存性を持っている。ＷＤＭ伝送では、多重化された信号光の各波長の波長分散を補償する必要があるので、信号帯域全体で波長分散が補償されなければならない。このため、分散補償器は、波長分散の分散量だけでなく、分散スロープについても、伝送路と逆符号で同じ大きさである必要がある。
【０００６】
分散補償器は、入力信号光の持つ波長分散に合わせて、その分散量を相殺する分散補償量を持つことが望ましい。分散補償量が可変である分散補償器の従来技術として、複数の分散補償モジュールを切り替えることにより分散補償量を変化させる分散補償器が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１６０７８０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
分散補償器により伝送路の波長分散を補償するためには、伝送路の波長分散と同じ絶対値の波長分散、及び分散スロープを持つ分散補償デバイスが必要である。伝送距離や設置条件が個々に異なる伝送路の波長分散を補償するためには、想定される伝送距離範囲に合わせて、あらかじめ種々の分散特性を持った分散補償器を用意する必要がある。
【０００９】
また、ＤＣＦ等の分散補償デバイスは、製造方法に由来して、波長分散の分散量や分散スロープが大きくバラつくので、目的の分散補償量および分散スロープを持つ分散補償デバイスを用意することが困難である。
【００１０】
複数の分散補償モジュールを切り替えることにより分散補償量を変化させる分散補償器を用いることにより、伝送路の波長分散および分散スロープを補償することができるが、複数の分散補償デバイスを備える必要があり、部品点数が増加し、製造コストも高くなる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するものであり、第１の発明による分散補償器は、入力光の波長を変換した第１の光を出力する第１の波長変換部と、前記第１の光を入力し、波長分散を補償した第２の光を出力する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、前記第２の光を入力し、波長を変換した第３の光を出力する第２の波長変換部とを備える。
【００１２】
第２の発明による分散補償器は、第１ないし第３のポートを有し、前記第１のポートに入力された光を前記第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力された光を前記第３のポートに出力する光部品と、前記光部品の第２のポートに一端が接続され、入力された光の波長を変換し出力する第１の波長変換部と、前記波長変換部の他端に一端が接続され、入力された光の波長分散を補償する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、前記分散補償部の一端に接続され、入力された光を反射する反射部とを備える。
【００１３】
第１および第２の発明による分散補償器によれば、分散補償部の分散補償量が可変でなくても、第１の波長変換部による変換波長を変化させることで、該分散補償器の分散補償量が変化する。
【００１４】
第３の発明による分散補償器は、第１の励起光を送出する第１の光源と、入力光と前記第１の励起光による非線形光学効果により前記入力光を波長変換した第１の光を出力する第１の波長変換部と、前記第１の光を入力し、波長分散を補償した第２の光を出力する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、第２の励起光を送出する第２の光源と、前記第２の光と前記第２の励起光による非線形光学効果により前記第２の光を波長変換した第３の光を出力する第２の波長変換部とを備える。
【００１５】
第４の発明による分散補償器は、第１ないし第３のポートを有し、前記第１のポートに入力された入力光を前記第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力された光を前記第３のポートに出力する光部品と、励起光を送出する光源と、前記光部品の第２のポートに一端が接続され、入力された光と前記励起光による非線形光学効果により前記入力された光の波長を変換し出力する第１の波長変換部と、前記波長変換部の他端に一端が接続され、入力された光の波長分散を補償する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、前記分散補償部の一端に接続され、入力された光を反射する反射部とを備える。
【００１６】
第３および第４の発明による分散補償器によれば、分散補償部の分散補償量が可変でなくても、信号光と励起光による非線形光学効果により変換波長を変化させることで、該分散補償器の分散補償量が変化する。
【００１７】
また、波長変換部の変換波長は、励起光波長を変化させることにより制御されるので、励起光波長を変化させることにより、該分散補償器の分散補償量が変化する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
まず、本実施例の波長変換部に用いられる縮退四光波混合（ＤＦＷＭ；Ｄｅｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｆｏｕｒ−Ｗａｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ）について説明する。
【００２０】
四光波混合（ＦＷＭ；Ｆｏｕｒ−Ｗａｖｅ Ｍｉｘｉｎｇ）は、光ファイバ中で生じる非線形光学効果の１つであり、誘電率の３次分極に起因する効果である。光ファイバにおけるＦＷＭでは、図２（ａ）に示すように、周波数の異なるポンプ光（周波数ｆｐ１、ｆｐ２）とプローブ光（周波数ｆｐｒｏｂｅ）が入力されたとき、位相整合条件
ｆｉｄｌｅｒ ＝ ｆｐ１ ＋ ｆｐ２ − ｆｐｒｏｂｅ （１）
を満たしたアイドラ光（周波数ｆｉｄｌｅｒ）が発生する。
【００２１】
特に、二つのポンプ光の周波数が等しい、すなわち ｆｐ１ ＝ ｆｐ２ ＝ ｆｐ である四光波混合（ＦＷＭ）は、縮退四光波混合（ＤＦＷＭ）と呼ばれており、図２（ｂ）に示すように、位相整合条件は、
ｆｉｄｌｅｒ ＝ ２ｆｐ − ｆｐｒｏｂｅ （２）
となり、アイドラ光はポンプ光周波数に対してプローブ光周波数と対称である周波数に生じる。
【００２２】
図２（ｃ）に、図２（ｂ）のＤＦＷＭにおけるポンプ光、プローブ光とアイドラ光との関係を、横軸を波長に取り示す。ポンプ光波長λｐとプローブ光波長λｐｒｏｂｅの差が、ポンプ光波長に比べて十分小さいときは、アイドラ光波長λｉｄｌｅｒは、λｐに対してλｐｒｏｂｅとほぼ対称な位置となる。例えば、λｐが１５６０ｎｍ、λｐｒｏｂｅが１５４０ｎｍであるとき、λｉｄｌｅｒは１５８０．５ｎｍとなる。
【００２３】
逆に、アイドラ光の波長λｉｄｌｅｒのプローブ光と、波長λｐのポンプ光を光ファイバに入力した場合、ＤＦＷＭによるアイドラ光の波長は、元のプローブ光波長λｐｒｏｂｅとなることが、上記の位相整合条件より求められる。すなわち、ＤＷＦＭにより波長変換された光は、同一の周波数のポンプ光による再度のＤＦＷＭにより、元の波長へと波長変換される。
【００２４】
複数の異なる波長のプローブ光とポンプ光を光ファイバに入力した場合のＤＦＷＭによるアイドラ光は、それぞれの波長のプローブ光とポンプ光との間の位相整合条件を満たす波長に発生するので、波長多重（ＷＤＭ；Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）信号光とポンプ光を入力した場合、ＤＦＷＭによりＷＤＭ信号光は一括して波長変換され出力される。
【００２５】
図２（ｄ）（ｅ）に、ＷＤＭ信号光とポンプ光を入力した場合の、波長変換の関係を示す。非線形性の高いファイバに図２（ｄ）に示される波長λ１〜λｎ（ｎは自然数）のＷＤＭ信号光と波長λｐのポンプ光を入力した場合、ＤＦＷＭにより図２（ｅ）に示される波長変換された波長λ’１〜λ’ｎのＷＤＭ信号光が発生する。λ１〜λｎとλ’１〜λ’ｎの関係は、上記の位相整合条件を満たし、ポンプ光の波長λｐを変化させることにより、λ’１〜λ’ｎの値は変化する。すなわち、λ’ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、λｐに対してλｉとほぼ対称な位置にあるので、λｐの増加に伴い波長λ’ｉも増加する。
【００２６】
本発明による分散補償器は、ＤＦＷＭのポンプ光波長を変化させることにより変換波長が変化する波長変換部と、波長により分散補償量が異なる分散補償部とを組み合わせることにより、分散補償量が変化する分散補償器である。
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施例による分散補償器を示す図である。図１において、第１の実施例による分散補償器１Ａは、波長変換部２Ａおよび２Ｂと分散補償部３Ａにより構成される。
【００２８】
波長変換部２Ａは、分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光を入力し、波長変換して分散補償部３Ａに出力するものであり、レーザダイオード（ＬＤ；Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）２１Ａ、カプラ２２Ａ、ＷＤＭカプラ２３Ａ、高非線形ファイバ２０Ａを備える。
【００２９】
ＬＤ２１Ａは、高非線形ファイバ２０Ａおよび２０Ｂにおいて、ＤＦＷＭのポンプ光となる励起光を出力するＬＤであり、外部からの制御により励起光の出力波長が変化する。
【００３０】
カプラ２２Ａは、ＬＤ２１Ａからの励起光を、ＷＤＭカプラ２３Ａおよび２３Ｂに分岐する。ＷＤＭカプラ２３Ａは、カプラ２２Ａを通じて入力される励起光と、波長変換部２Ａに入力されたＷＤＭ信号光を合波し、高非線形ファイバ２０Ａに出力する。
【００３１】
高非線形ファイバ２０Ａは、カプラ２２ＡおよびＷＤＭカプラ２３Ａを通じて入力される励起光をポンプ光とし、ＷＤＭカプラ２３Ａを通じて入力されるＷＤＭ信号光をプローブ光としたＤＦＷＭにより、入力されたＷＤＭ信号光が波長変換されたアイドラ光を出力する。
【００３２】
分散補償部３Ａは、波長変換部２Ａより入力されたＷＤＭ信号光の波長分散を補償し、波長変換部２Ｂに出力するものであり、分散補償ファイバ（ＤＣＦ；Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｆｉｂｅｒ）３０Ａおよびフィルタ３１Ａを備える。
【００３３】
ＤＣＦ３０Ａは波長に対して分散補償量が変化する分散特性を持つファイバであり、波長変換部２Ａにより波長変換されたＷＤＭ信号光の分散スロープおよび波長分散を補償する。
【００３４】
フィルタ３１Ａは、波長変換部２Ａより分散補償部３Ａに入力したＷＤＭ信号光をフィルタし、ＤＣＦ３０Ａに出力する。
【００３５】
波長変換部２Ｂは、波長変換部２Ａより入力されたＷＤＭ信号光を波長変換し、分散補償器１Ａの出力に出力するものであり、ＷＤＭカプラ２３Ｂ、高非線形ファイバ２０Ｂを備える。
【００３６】
ＷＤＭカプラ２３Ｂは、カプラ２２Ａを通じて入力されるＬＤ２１Ａからの励起光と、分散補償部３Ａより入力されるＷＤＭ信号光を合波し、高非線形ファイバ２０Ｂに出力する。
【００３７】
高非線形ファイバ２０Ｂは、カプラ２２ＡおよびＷＤＭカプラ２３Ｂを通じて入力されるＬＤ２１Ａからの励起光をポンプ光とし、分散補償部３ＡよりＷＤＭカプラ２３Ｂを通じて入力されるＷＤＭ信号光をプローブ光としたＤＦＷＭにより、入力されたＷＤＭ信号光が波長変換されたアイドラ光を出力する。
【００３８】
次に、第１の実施例による分散補償器の動作について説明する。
【００３９】
図３に、等間隔に配置された１０波の信号光（波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍ）を多重化したＷＤＭ信号光が、ノンゼロ分散シフトファイバ（ＮＺＤＳＦ：Ｎｏｎ−Ｚｅｒｏ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｈｉｆｔｅｄ ｓｉｎｇｌｅ−ｍｏｄｅ ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ）１００ｋｍを伝送した後の光を、第１の実施例による分散補償器１Ａで分散補償する過程を、波長分散値と波長を軸に取り示す。
波長１５５０ｎｍの光に対して、ＮＺＤＳＦは、波長分散４．２（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）、分散スロープ０．０８４（ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ）を持つので、ＮＺＤＳＦを伝送する距離が長距離となるにつれてＷＤＭ信号光の波長分散および分散スロープは累積する。
【００４０】
図３において、□印は第１の実施例による分散補償器１Ａに入力したＷＤＭ信号光の波長分散値を、△印は波長変換部２Ａを出力したＷＤＭ信号光の波長分散値を、○印は分散補償部３Ａにより分散が補償されたＷＤＭ信号光の波長分散値を、●印は波長変換部２Ｂにより再び波長変換されたＷＤＭ信号光の波長分散値を示す。
また、波長分散値が負の領域に描かれた線は、分散補償部３Ａの分散補償ファイバ（ＤＣＦ）３０Ａの分散特性を示す。
【００４１】
本実施例では、波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの１０波からなるＷＤＭ信号光が分散補償器１Ａにより分散補償され、出力される。以後、この１０波のＷＤＭ信号光を、波長の短い順にそれぞれλ１〜λ１０と呼ぶ。例えば、波長の一番短い１５３２ｎｍの信号光は、分散補償器１Ａにおいて、波長変換され、分散補償され、再び波長変換され、出力されるが、各過程でのこの信号光を信号光λ１と呼ぶこととする。他の波長の信号光についても同様である。
【００４２】
図３□印で示される、分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光の波長分散は、伝送路のＮＺＤＳＦの分散スロープにより、波長の増加に伴い増加するものとなっている。分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光は、波長変換部２１Ａに入力され、ＷＤＭカプラ２３ＡによりＬＤ２１Ａから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ａに入力される。
【００４３】
高非線形ファイバ２０Ａでは、ＬＤ２１Ａより出力された励起光をポンプ光とし、波長がそれぞれ１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号光λ１〜λ１０をプローブ光として図２（ｂ）〜（ｅ）に示されるＤＦＷＭが生じ、信号光λ１〜λ１０はそれぞれ図３△印で示される波長１５８９ｎｍ〜１５７０ｎｍの光へと変換される。高非線形ファイバ２０Ａにより波長変換された信号光λ１〜λ１０は、波長変換部２Ａを出力し、分散補償部３Ａに入力する。
【００４４】
分散補償部３Ａに入力された信号光λ１〜λ１０は、フィルタ３１Ａに入力する。
【００４５】
フィルタ３１Ａとしては、ＬＤ２１Ａより送出される励起光波長を遮断するフィルタや、波長変換部２Ａで波長変換されなかった光の波長を遮断するフィルタ、あるいはこれらを組み合わせたものが用いられる。
【００４６】
フィルタ３１Ａとして、ＬＤ２１Ａより送出される励起光波長を遮断するフィルタを用いる場合、フィルタ３１Ａは、ＬＤ２１Ａより送出された励起光のうち、高非線形ファイバ２０ＡによるＤＦＷＭで変換されず波長変換部２Ａを出力される光を遮断する。波長変換部２Ａで波長変換された信号光λ１〜λ１０は、フィルタ３１Ａを透過する。
【００４７】
これにより、フィルタ３１Ａ後段のＤＣＦ３０Ａに励起光が入力されないので、ＤＣＦ３０ＡにおいてＤＦＷＭ等の非線形光学現象が生じて信号光が劣化することが防止される。
【００４８】
フィルタ３１Ａとして、波長変換部２Ａで波長変換されなかった光の波長を遮断するフィルタを用いる場合、フィルタ３１Ａは、入力信号光のうち、高非線形ファイバ２０ＡによるＤＦＷＭで変換されず波長変換部２Ａを出力される光を遮断する。波長変換部２Ａで波長変換された信号光λ１〜λ１０はフィルタ３１Ａを透過する。
【００４９】
これにより、波長変換部２Ａおよび波長変換部２Ｂの双方で波長変換され、入力光と同じ波長に変換された信号光に、波長変換部２Ａおよび波長変換部２Ｂのいずれでも波長変換されない信号光が混入し、信号光が劣化することが防止される。例えば、入力ＷＤＭ信号光が全てＣバンド領域（１．５５μｍ帯；約１．５３μｍ〜約１．５６μｍ）にあり、波長変換後のＷＤＭ信号光が全てＣバンド領域外にある場合、Ｃバンド遮断フィルタを用いることにより、波長変換部２Ａで波長変換されなかった光の波長が遮断される。
【００５０】
上記の励起光遮断フィルタやＣバンド遮断フィルタとしては、誘電多層膜によるフィルタ等を用いることができる。
【００５１】
フィルタ３１Ａを透過した信号光λ１〜λ１０は、ＤＣＦ３０Ａに入力される。ＤＣＦ３０Ａは図３に示される分散特性を持ち、図３△印の波長分散値を持つ信号光λ１〜λ１０はＤＣＦ３０Ａにより、図３○印で示される、分散スロープおよび分散値がほぼ零となる光として出力される。ＤＣＦ３０Ａにより分散補償された信号光λ１〜λ１０は、分散補償部３Ａを出力し、波長変換部２Ｂに入力する。
【００５２】
波長変換部２Ｂに入力された、図３○印の波長分散を持つ信号光信号光λ１〜λ１０は、ＷＤＭカプラ２３ＢによりＬＤ２１Ａから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ｂに入力される。
【００５３】
高非線形ファイバ２０Ａでは、ＬＤ２１Ａより出力された励起光をポンプ光とし、波長分散が○印で示される信号光λ１〜λ１０をプローブ光として図２（ｂ）〜（ｅ）に示されるＤＦＷＭが生じ、信号光λ１〜λ１０はそれぞれ図３●印で示される光へと変換される。
【００５４】
高非線形ファイバ２０Ａおよび２０Ｂには、いずれもＬＤ２１Ａからの励起光が入力され、また、高非線形ファイバ２０Ａにより波長変換され出力した信号光は、分散補償部３Ａでは波長を変化させずに高非線形ファイバ２０Ｂに入力する。
【００５５】
したがって、高非線形ファイバ２０Ａと高非線形ファイバ２０Ｂで生じるＤＦＷＭのポンプ光波長は等しく、高非線形ファイバ２０ＡによるＤＦＷＭのアイドラ光の波長と、高非線形ファイバ２０ＢによるＤＦＷＭのプローブ光の波長が等しいので、高非線形ファイバ２０ＢによるＤＦＷＭのアイドラ光の波長は、高非線形ファイバ２０Ａのプローブ光の波長、すなわち、分散補償器１Ａに入力したＷＤＭ信号光の各波長となる。
【００５６】
これにより、波長分散が○印で示される波長１５８９ｎｍ〜１５７０ｎｍの信号光λ１〜λ１０は、高非線形ファイバ２０ＢのＤＦＷＭにより、元の信号光波長である波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの光へとそれぞれ波長変換され、波長変換部２Ｂを出力し、分散補償器１Ａの出力となる。
【００５７】
上記過程により、本実施例による分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光は、波長分散の分散スロープおよび分散量を補償され、出力される。本実施例では、ＬＤ２１Ａより出力される励起光をカプラ２２Ａにより分岐し、高非線形ファイバ２０Ａと高非線形ファイバ２０Ｂのポンプ光波長を等しくすることにより、入力されたＷＤＭ信号光は、波長分散を補償され、入力波長と同一波長で出力される。
【００５８】
なお、波長変換部２Ｂの高非線形ファイバ２０Ｂの後段に、ＬＤ２１Ａより送出される励起光の波長の光を遮断するフィルタを挿入することにより、分散補償部１Ａの出力光にＬＤ２１Ａより送出される励起光が含まれない構成としてもよい。
【００５９】
次に、実施例１による分散補償器１Ａにおいて、ＬＤ２１Ａから出力される励起光波長を変化させたときの分散補償量の変化について説明する。
【００６０】
図２（ｄ）（ｅ）に示したように、ＷＤＭ信号光をプローブ光として、ポンプ光とともに光ファイバに入射し、ＤＦＷＭによる波長変換をした場合、ポンプ光の波長を変化させると、波長変換されたＷＤＭ信号光の波長も変化する。この波長変換と、波長により波長分散補償量が変化する分散補償部を用いることにより、ポンプ光の波長を変化させることで、ＷＤＭ信号光の波長分散補償量が変化する。
【００６１】
図４（ａ）に、第１の実施例の構成で、波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号光λ１〜λ１０を分散補償器１Ａに入力した場合において、ＬＤ２１Ａからの励起光による高非線形ファイバ２０Ａのポンプ光波長を変化させたときの、波長変換後の信号光波長を示す。ＤＦＷＭによる波長変換は、（２）式により求められるアイドラ光波長に変換され、ポンプ光波長が増加するのに伴い、変換された信号光の波長も増加する。
【００６２】
図３の波長分散値が負の領域に示されているように、ＤＣＦ３０Ａの分散特性は、波長の増加に対して減少する特性となっている。図４（ｂ）に、ＤＣＦ３０Ａの特性と、図４（ａ）に示される信号光の波長変換後の波長から求められる、ポンプ光波長を変化させたときの、信号光λ１〜λ１０の受ける波長分散量を示す。図４（ａ）に示されるように、ポンプ光波長を増加させることにより、波長変換された信号光の波長は増加し、ＤＣＦ３０Ａの分散特性は波長の増加に対して減少するので、ポンプ光波長が増加するに伴い、信号光の分散補償量も減少する。
【００６３】
図４（ｂ）に示されるように、ＤＦＷＭのポンプ光波長を変化させることにより、信号光の波長分散補償量が変化するので、第１の実施例による分散補償器１Ａにより、図３□印に示される分散スロープおよび分散量とは異なる波長分散を持つＷＤＭ信号光の分散スロープおよび分散量も同様に補償される。
【００６４】
図５（ａ）（ｂ）にそれぞれ、ＮＺＤＳＦ伝送路を７０ｋｍおよび１３０ｋｍ伝送した、波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの１０波からなるＷＤＭ信号光が分散補償器１Ａにより分散補償され、出力される過程を示す。
【００６５】
図５（ａ）において、□印で示される分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光の波長分散は、図３の１００ｋｍ伝送の場合と同様に、伝送路のＮＺＤＳＦの分散スロープにより、波長の増加に伴い増加するが、１００ｋｍ伝送の場合よりも、分散スロープ、分散量ともに小さい値である。
【００６６】
したがって、ＤＣＦ３０Ａによる分散補償量も、１００ｋｍ伝送の場合よりも少なくなるので、図４（ｂ）に示されるように、ポンプ光波長は１００ｋｍ伝送の場合（１５６０ｎｍ）よりも長くなり、１５６６ｎｍとなる。
【００６７】
分散補償器１Ａに入力された波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号光λ１〜λ１０は、ＷＤＭカプラ２３ＡによりＬＤ２１Ａから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ａに入力される。高非線形ファイバ２０ＡにおけるＤＦＷＭによる波長変換により、信号光λ１〜λ１０はそれぞれ図５（ａ）△印で示される波長１６０２ｎｍ〜１５８２ｎｍの光へと変換される。
【００６８】
高非線形ファイバ２０Ａにより波長変換された信号光λ１〜λ１０は、ＤＣＦ３０Ａに入力し、図５（ａ）○印で示される、分散スロープおよび分散値が減少した光として出力される。入力ＷＤＭ信号光の分散スロープと、ＤＣＦ３０Ａの分散スロープが同じではないので、分散補償後の信号光（○）にも分散スロープが残っているが、その値は入力ＷＤＭ信号光（□）の分散スロープよりも小さなものとなっている。
【００６９】
ＤＣＦ３０Ａにより分散補償された信号光λ１〜λ１０は、ＷＤＭカプラ２３ＢによりＬＤ２１Ａから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ｂに入力される。高非線形ファイバ２０ＢにおけるＤＦＷＭによる波長変換により、信号光λ１〜λ１０は、図５（ａ）●印で示される波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの光へと変換され、分散補償器１Ａを出力する。高非線形ファイバ２０Ｂにより波長変換された光の波長が入力された信号光波長と同じであることは、１００ｋｍ伝送の場合と同様である。
【００７０】
上記過程により、本実施例による分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光は、分散スロープが分散補償器の分散スロープと異なり、分散値も１００ｋｍ伝送のＷＤＭ信号光と異なる７０ｋｍ伝送のものであっても、波長分散の分散スロープおよび分散量を補償され、出力される。
【００７１】
図５（ｂ）に、ＮＺＤＳＦ伝送路を１３０ｋｍ伝送した、波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの１０波からなるＷＤＭ信号光を分散補償する過程を示す。□印で示される分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光の波長分散は、図３の１００ｋｍ伝送の場合と同様に、伝送路のＮＺＤＳＦの分散スロープにより、波長の増加に伴い増加するが、１００ｋｍ伝送の場合よりも、分散スロープ、分散量ともに大きい値となっている。
【００７２】
したがって、ＤＣＦ３０Ａによる分散補償量は、１００ｋｍ伝送の場合よりも多くなり、図４（ｂ）に示されるように、ポンプ光波長は１００ｋｍ伝送の場合（１５６０ｎｍ）よりも短い、１５５４ｎｍとなる。
【００７３】
分散補償器１Ａに入力された波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号光λ１〜λ１０は、ＷＤＭカプラ２３ＡによりＬＤ２１Ａから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ａに入力される。高非線形ファイバ２０ＡにおけるＤＦＷＭによる波長変換により、信号光λ１〜λ１０はそれぞれ図５（ｂ）△印で示される波長１５７７ｎｍ〜１５５８ｎｍの光へと変換される。
【００７４】
高非線形ファイバ２０Ａにより波長変換された信号光λ１〜λ１０は、ＤＣＦ３０Ａに入力し、図５（ｂ）○印で示される、分散スロープおよび分散値が減少した光として出力される。入力ＷＤＭ信号光の分散スロープと、ＤＣＦ３０Ａの分散スロープが同じではないので、分散補償後の信号光（○）にも分散スロープが残っているが、その値は入力ＷＤＭ信号光（□）の分散スロープよりも小さなものとなっている。
【００７５】
ＤＣＦ３０Ａにより分散補償された信号光λ１〜λ１０は、ＷＤＭカプラ２３ＢによりＬＤ２１Ａから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ｂに入力される。高非線形ファイバ２０ＢにおけるＤＦＷＭによる波長変換により、信号光λ１〜λ１０は、図５（ａ）●印で示される波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの光へと変換され、分散補償器１Ａを出力する。高非線形ファイバ２０Ｂにより波長変換された光の波長が入力された信号光波長と同じであることは、１００ｋｍ伝送の場合と同様である。
【００７６】
上記過程により、本実施例による分散補償器１Ａに入力されたＷＤＭ信号光は、分散スロープが分散補償器の分散スロープと異なり、分散値も１００ｋｍ伝送のＷＤＭ信号光と異なる１３０ｋｍ伝送のものであっても、波長分散の分散スロープおよび分散量を補償され、出力される。
【００７７】
上記のように、第１の実施例による分散補償器１Ａは、ＬＤ２１Ａの出力波長を変化させることにより、１００ｋｍ伝送のＷＤＭ信号光だけでなく、他の伝送距離を伝送後のＷＤＭ信号光についても、分散スロープおよび分散量が零近くとなるように分散補償される。
【００７８】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
【００７９】
図６は、本発明の第２の実施例による分散補償器を示す図である。図６において、第２の実施例による分散補償器１Ｂは、波長変換部２Ｃ、分散補償部３Ｂ、反射部４、サーキュレータ５、フィルタ３１Ｂにより構成される。
【００８０】
第２の実施例による分散補償器１Ｂは、反射部４を用いて折り返すことにより、図１に示される第１の実施例による分散補償器１Ａと同様に、波長変換を２回行うことにより分散補償量が変化する分散補償器を構成する。
【００８１】
サーキュレータ５は、ｐ１〜ｐ３の３つのポートを持ち、ポートｐ１に入力された光をポートｐ２より出力し、ポートｐ２に入力された光をポートｐ３に出力する非相反光部品である。
【００８２】
波長変換部２Ｃは、サーキュレータ５のポートｐ２より入力されるＷＤＭ信号光を、波長変換して分散補償部３Ｂに出力し、分散補償部３Ｂより入力されるＷＤＭ信号光を、波長変換してサーキュレータ５のポートｐ２に出力するものであり、ＬＤ２１Ｂ、ＷＤＭカプラ２３Ｃ、高非線形ファイバ２０Ｃを備える。
【００８３】
ＬＤ２１Ａは、高非線形ファイバ２０Ｃにおいて、ＤＦＷＭのポンプ光となる励起光を出力するＬＤであり、外部からの制御により励起光の出力波長が変化する。
【００８４】
ＷＤＭカプラ２３Ｃは、ＬＤ２１Ｂより出力される励起光と、サーキュレータ５のポートｐ２より入力されるＷＤＭ信号光を合波し、高非線形ファイバ２０Ｃに出力する。
【００８５】
高非線形ファイバ２０Ｃは、ＷＤＭカプラ２３Ｃを通じて入力される励起光をポンプ光とし、ＷＤＭ信号光をプローブ光としたＤＦＷＭにより、入力されたＷＤＭ信号光が波長変換されたアイドラ光を出力する。
【００８６】
分散補償部３Ｂは、波長変換部２Ｃより入力されたＷＤＭ信号光の波長分散を補償して反射部４に出力し、反射部４より入力されたＷＤＭ信号光の波長分散を補償して波長変換部２Ｃに出力するものであり、ＤＣＦ３０Ｂおよびフィルタ３１Ｂを備える。
【００８７】
ＤＣＦ３０Ｂは波長に対して分散補償量が変化する分散特性を持つファイバであり、波長変換部２Ｃおよび反射部４より入力されたＷＤＭ信号光の分散スロープおよび波長分散を補償する。
【００８８】
フィルタ３１Ｂは、波長変換部２Ｃより分散補償部３Ｂに入力したＷＤＭ信号光をフィルタし、ＤＣＦ３０Ｂに出力する。
【００８９】
反射部４は、分散補償部３Ｂより出力されたＷＤＭ信号光を反射するものであり、例えば、誘電体多層膜による全反射膜を用いることができる。
【００９０】
分散補償部３Ｂおよび反射部４により、波長変換部２Ｃを出力したＷＤＭ信号光は、分散補償をされて、再び波長変換部２Ｃに入力する。
【００９１】
次に、第２の実施例による分散補償器の動作について、説明する。
【００９２】
第２の実施例による分散補償器１Ｂは、第１の実施例による分散補償器１Ａと同様に、波長変換を２回行うことにより分散補償量が変化する分散補償器である。第２の実施例において、等間隔に配置された１０波の信号光（波長１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍ）を多重化したＷＤＭ信号光が、ＮＺＤＳＦ １００ｋｍを伝送した後の光（図３□印）を分散補償する過程について説明する。
【００９３】
図３□印で示される分散スロープおよび分散量を持ち、分散補償器１Ｂに入力される、波長がそれぞれ１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号光λ１〜λ１０は、サーキュレータ５のポートｐ１に入力され、ポートｐ２より出力されて、波長変換部２１Ｃに入力される。波長変換部２１Ｃに入力されたＷＤＭ信号光は、ＷＤＭカプラ２３ＣによりＬＤ２１Ｂから出力された励起光と合波され、高非線形ファイバ２０Ｃに入力される。
【００９４】
高非線形ファイバ２０Ｃでは、ＬＤ２１Ｂより出力された励起光をポンプ光とし、波長がそれぞれ１５３２ｎｍ〜１５５０ｎｍの信号光λ１〜λ１０をプローブ光としてＤＦＷＭが生じ、信号光λ１〜λ１０はそれぞれ図３△印で示される波長１５８９ｎｍ〜１５７０ｎｍの光へと変換される。高非線形ファイバ２０Ｃにより波長変換された信号光λ１〜λ１０は、波長変換部２Ｃを出力し、フィルタ３１Ｂに入力される。
【００９５】
フィルタ３１Ｂとしては、ＬＤ２１Ｂより送出される励起光波長を遮断するフィルタや、波長変換部２Ｃで波長変換されなかった光の波長を遮断するフィルタ、あるいはこれらを組み合わせたものが用いられる。
【００９６】
フィルタ３１Ｂとして、ＬＤ２１Ｂより送出される励起光波長を遮断するフィルタを用いる場合、フィルタ３１Ｂは、ＬＤ２１Ｂより送出された励起光のうち、高非線形ファイバ２０ＣによるＤＦＷＭで変換されず波長変換部２Ｃを出力される光を遮断する。波長変換部２Ｃで波長変換された信号光λ１〜λ１０は、フィルタ３１Ｂを透過する。
【００９７】
これにより、フィルタ３１Ａ後段のＤＣＦ３０Ａに励起光が入力されないので、ＤＣＦ３０ＡにおいてＤＦＷＭ等の非線形光学現象が生じて信号光が劣化することが防止される。
【００９８】
フィルタ３１Ｂとして、波長変換部２Ｃで波長変換されなかった光の波長を遮断するフィルタを用いる場合、フィルタ３１Ｂは、入力信号光のうち、高非線形ファイバ２０ＣによるＤＦＷＭで変換されず波長変換部２Ｃを出力される光を遮断する。波長変換部２Ｃで波長変換された信号光λ１〜λ１０は、フィルタ３１Ｂを透過する。
【００９９】
これにより、波長変換部２Ｃで波長変換後、反射部４で反射され、再び波長変換部２Ｃで波長変換され、入力光と同じ波長に変換された信号光に、波長変換部２Ｃで波長変換されず、反射部４で反射され、再び波長変換部２Ｃで波長変換されない信号光が混入し、信号光が劣化することが防止される。例えば、入力ＷＤＭ信号光が全てＣバンド領域（１．５５μｍ帯；約１．５３μｍ〜約１．５６μｍ）にあり、波長変換後のＷＤＭ信号光が全てＣバンド領域外にある場合、Ｃバンド遮断フィルタを用いることにより、波長変換部２Ｃで波長変換されなかった光の波長が遮断される。
【０１００】
上記の励起光遮断フィルタやＣバンド遮断フィルタとしては、誘電多層膜によるフィルタ等を用いることができる。
【０１０１】
フィルタ３１Ｂを透過し、分散補償部３Ｂに入力した信号光λ１〜λ１０は、ＤＣＦ３０Ｂにより分散補償をされ、分散補償部３Ｂより出力される。分散補償部３Ｂより出力した信号光λ１〜λ１０は、反射部４により反射され、再び分散補償部３Ｂに入力し、ＤＣＦ３０Ｂにより分散補償をされ、フィルタ３１Ａを透過して分散補償部３Ｂより出力される。
【０１０２】
ここで、ＤＣＦ３０Ｂの分散スロープが図３に示される分散補償ファイバの分散スロープの半分の傾きである場合、ＤＣＦ３０Ｂにより分散補償をされた後、反射部４で反射をされ、ＤＣＦ３０Ｂにより再び分散補償をされることにより、信号光の分散補償量は、図３に示される分散補償ファイバの分散補償量と等しいものとなるので、図３○印で示される信号光λ１〜λ１０の分散スロープおよび分散値は、ほぼ零となる。
【０１０３】
分散補償部３Ｂより出力された信号光λ１〜λ１０は、波長変換部２Ｂに入力され、高非線形ファイバ２０Ｃにおいて、ＤＦＷＭにより波長変換され、サーキュレータ５のポートｐ２に出力される。分散補償部３Ｂより出力された信号光λ１〜λ１０をプローブ光とする、高非線形ファイバ２０ＣにおけるＤＦＷＭは、プローブ光波長が、サーキュレータ５のポートｐ２より入力された光によるＤＦＷＭのアイドラ光の波長と等しく、ポンプ光は共通であるので、アイドラ光の各波長は、サーキュレータ５のポートｐ２より入力された光によるＤＦＷＭのプローブ光の波長、すなわち分散補償器１Ｂに入力したＷＤＭ信号光の各波長と等しくなる。
【０１０４】
波長変換部２Ｂにより波長変換され、出力された信号光λ１〜λ１０は、サーキュレータ５のポートｐ２に入力され、ポートｐ３より出力されて、分散補償器１Ｂを出力となる。
【０１０５】
上記過程により、本実施例による分散補償器１Ｂに入力されたＷＤＭ信号光は、波長分散の分散スロープおよび分散量を補償され、出力される。本実施例では、反射部４により信号光を折り返す構成とし、サーキュレータ５を用いることにより、第１の実施例と同等の分散補償器を、１つの波長変換部を備えた構成で実現される。
【０１０６】
本発明の第１および第２の実施例による分散補償器では、分散補償部の特性をあらかじめ測定し、測定された特性に合わせて波長変換をすることにより、分散補償量を変化させ、任意の分散補償量が得られる。
【０１０７】
特に、分散補償デバイスの特性がデバイスごとに異なる場合、分散補償部の特性をあらかじめ測定し、本発明による分散補償器に用いることで、波長変換部で信号光の変換波長を調整することにより、任意の分散補償量を得る。
【０１０８】
また、第１および第２の実施例において用いられる高非線形ファイバとして、入力ＷＤＭ信号光の波長領域における波長分散値がほぼ零のファイバを用いると、高非線形ファイバ内で光の位相を揃いやすくなるので、ＤＦＷＭによる波長変換が効率よく行われる。
【０１０９】
以上説明したように、第１および第２の実施例による分散補償器では、高非線形ファイバにおける縮退四光波混合の変換波長は、励起光波長を変化させることにより制御されるので、励起光波長を変化させることにより、該分散補償器の分散補償量が変化する。
【０１１０】
また、縮退四光波混合により波長変換を行うので、ポンプ光の波長が同一であれば、再び縮退四光波混合により波長変換を行うことで、入力光の波長と同一波長の光が出力される。
本願は以下の付記の発明を包含する。
（付記１）
入力光の波長を変換した第１の光を出力する第１の波長変換部と、
前記第１の光を入力し、波長分散を補償した第２の光を出力する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、
前記第２の光を入力し、波長を変換した第３の光を出力する第２の波長変換部とを備えた分散補償器。
（付記２）
第１ないし第３のポートを有し、前記第１のポートに入力された光を前記第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力された光を前記第３のポートに出力する光部品と、
前記光部品の第２のポートに一端が接続され、入力された光の波長を変換し出力する第１の波長変換部と、
前記波長変換部の他端に一端が接続され、入力された光の波長分散を補償する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、
前記分散補償部の一端に接続され、入力された光を反射する反射部とを備えた分散補償器。
（付記３）
第１の励起光を送出する第１の光源と、
入力光と前記第１の励起光による非線形光学効果により前記入力光を波長変換した第１の光を出力する第１の波長変換部と、
前記第１の光を入力し、波長分散を補償した第２の光を出力する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、
第２の励起光を送出する第２の光源と、
前記第２の光と前記第２の励起光による非線形光学効果により前記第２の光を波長変換した第３の光を出力する第２の波長変換部とを備えた分散補償器。
（付記４）
付記３記載の分散補償器であって、前記第１の波長変換部と前記分散補償部の間に、前記第１の励起光波長の光を遮断するフィルタを備えた分散補償器。
（付記５）
付記３記載の分散補償器であって、前記第１の波長変換部と前記分散補償部の間に、前記入力光の波長の光を遮断するフィルタを備えた分散補償器。
（付記６）
第１ないし第３のポートを有し、前記第１のポートに入力された入力光を前記第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力された光を前記第３のポートに出力する光部品と、
励起光を送出する光源と、
前記光部品の第２のポートに一端が接続され、入力された光と前記励起光による非線形光学効果により前記入力された光の波長を変換し出力する第１の波長変換部と、
前記波長変換部の他端に一端が接続され、入力された光の波長分散を補償する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、
前記分散補償部の一端に接続され、入力された光を反射する反射部とを備えた分散補償器。
（付記７）
付記６記載の分散補償器であって、前記波長変換部と前記分散補償部の間に、前記入力光の波長の光を遮断するフィルタを備えた分散補償器。
（付記８）
付記６記載の分散補償器であって、前記第１の波長変換部と前記分散補償部の間に、前記入力光の波長の光を遮断するフィルタを備えた分散補償器。
（付記９）
付記１ないし付記８記載の分散補償器であって、前記分散補償部は前記入力光の波長領域における波長分散が略零である光ファイバを備えることを特徴とする分散補償器。
【０１１１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、波長変換部による変換波長を変化させることにより、分散補償量を変化させることができる分散補償器を得る。分散補償部の特性をあらかじめ測定しておけば、任意の分散量の分散補償を行うことができる。
【０１１２】
また、波長変換の手段として縮退四光波混合（ＤＦＷＭ）を用いた場合、ＤＦＷＭのポンプ光波長を変化させることにより分散補償量を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による分散補償器を示す図である。
【図２】四光波混合による波長変換を示す図である。
【図３】本発明による波長分散の各過程での信号光の波長分散値を示す図である。
【図４】ポンプ光波長を変化させたときの変換波長および分散補償量を示す図である。
【図５】本発明による波長分散の各過程での信号光の波長分散値を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例による分散補償器を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｂ 分散補償器
２Ａ〜２Ｃ 波長変換部
３Ａ〜３Ｂ 分散補償部
４ 反射部
５ サーキュレータ
２０Ａ〜２０Ｃ 高非線形ファイバ
２１Ａ〜２１Ｂ レーザダイオード（ＬＤ）
２２Ａ カプラ
２３Ａ〜２３Ｃ ＷＤＭカプラ
３０Ａ〜３０Ｂ 分散補償ファイバ（ＤＣＦ）
３１Ａ〜３１Ｂ フィルタ
Claims (4)
- 入力光の波長を変換した第１の光を出力する第１の波長変換部と、
前記第１の光を入力し、波長分散を補償した第２の光を出力する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、
前記第２の光を入力し、波長を変換した第３の光を出力する第２の波長変換部とを備えた分散補償器。 - 第１ないし第３のポートを有し、前記第１のポートに入力された光を前記第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力された光を前記第３のポートに出力する光部品と、
前記光部品の第２のポートに一端が接続され、入力された光の波長を変換し出力する第１の波長変換部と、
前記波長変換部の他端に一端が接続され、入力された光の波長分散を補償する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、
前記分散補償部の一端に接続され、入力された光を反射する反射部とを備えた分散補償器。 - 第１の励起光を送出する第１の光源と、
入力光と前記第１の励起光による非線形光学効果により前記入力光を波長変換した第１の光を出力する第１の波長変換部と、
前記第１の光を入力し、波長分散を補償した第２の光を出力する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、
第２の励起光を送出する第２の光源と、
前記第２の光と前記第２の励起光による非線形光学効果により前記第２の光を波長変換した第３の光を出力する第２の波長変換部とを備えた分散補償器。 - 第１ないし第３のポートを有し、前記第１のポートに入力された入力光を前記第２のポートに出力し、前記第２のポートに入力された光を前記第３のポートに出力する光部品と、
励起光を送出する光源と、
前記光部品の第２のポートに一端が接続され、入力された光と前記励起光による非線形光学効果により前記入力された光の波長を変換し出力する第１の波長変換部と、
前記波長変換部の他端に一端が接続され、入力された光の波長分散を補償する、波長により分散補償量が異なる分散補償部と、
前記分散補償部の一端に接続され、入力された光を反射する反射部とを備えた分散補償器。
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