JP2005092217A - 調整可能な分散補償器 - Google Patents

Abstract

【課題】低減された数のステージおよび制御電圧を有する、偏波独立性の単純化されたＭＺＩに基づくＴＤＣを提供する。
【解決手段】本発明は、３つのＭＺＩステージ（反射ＭＺＩ−ＴＤＣでは２つ）と１つの制御電圧に応答する２つの調整可能なカプラだけを有する、カラーレス偏波独立性のマッハ・チェンダー干渉計（ＭＺＩ）に基づく調整可能な分散補償器（ＴＤＣ）を実装する。３つのステージＭＺＩ−ＴＤＣの中央ステージＭＺＩの２つの経路長の中点を横切って配置された１／２波長板を使用し、反射ＭＺＩ−ＴＤＣの反射ファセットの前面に１／４波長板を使用することで偏波独立性を達成する。また、２つのＭＺＩ−ＴＤＣ構成を縦続接続し、同一の制御信号ですべての調整可能なカプラを駆動することで、単一の制御だけで縦続接続されたＭＺＩ−ＴＤＣを形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に光分散補償器に関し、より詳細には、カラーレス・マッハ・チェンダー干渉計（ｃｏｌｏｒｌｅｓｓ Ｍａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ−ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）に基づく調節可能な分散補償器を実装するための方法および装置に関する。

光信号分散補償器は、光ファイバにおける波長分散を補正することができ、特に１０Ｇｂ／ｓ以上のビットレートに有用である。有利には、さらに分散補償器が、調整可能な分散の量を有し、システム実装を容易にする。調整可能な分散補償器（Ｔｕｎａｂｌｅ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ：ＴＤＣ）がカラーレスであるなら、すなわち１つのデバイスが、同時に多くのチャネルを補償することができ、またはシステムにおける任意のチャネルを補償するために選択できるならまた有利である。

以前に提案されたカラーレスＴＤＣは、リング共振器^［１］、仮想イメージ的なフェーズド・アレイ（Ｖｉｒｔｕａｌｌｙ Ｉｍａｇｅｄ Ｐｈａｓｅｄ Ａｒｒａｙ：ＶＩＰＡ）^［２］、縦続接続されたマッハ・チェンダー干渉計（ＭＺＩ）^{［３、４、５］}、温度調整されたエタロン^［６］、熱レンズを有する導波路格子ルータ（ＷＧＲ）^［７］、および変形可能なミラーを有するバルク格子^［８］を含む。尚、括弧に入れられた参照^［］は、非特許文献のリスト内に挙げられた刊行物に開示されている。縦続接続されたＭＺＩ解決方法は、低い損失を示し、標準的なシリカ導波路で作られることができ、かつコンパクトであることができるので、特に見込みがある。しかしながら、ほとんどの以前のＭＺＩベースのＴＤＣは、ある場合^［３］には８つのステージおよび１７通りの制御電圧が必要であり、他の２つの場合^{［４、５］}には６つのステージおよび１３通りの制御電圧が必要である。この大きな数のステージおよび制御電圧は、特に１０Ｇｂ／ｓ信号を補償するときに、製造しかつ動作するのに高価であり電力を消費する。製造精度は、そのような長い経路長差の相対位相を保証することはできないので、各デバイスの各ステージは、個別に特徴付けられなければならない。また、多数のステージは、しばしば高い光損失および大きな形状ファクタを結果として生じる。さらに、ステージが多くなると、偏波独立性を達成するのがより難しくなる。

ある以前のＭＺＩベースのＴＤＣは、３つのステージおよび２つの制御電圧だけを必要とし、またパワー・レベルを制御するためにパワー監視および位相シフタを含む^［９］。そのデバイスは、４０Ｇｂ／ｓを補償するように設計される。しかしながら、１０Ｇｂ／ｓバージョンは、平面光波回路における典型的な複屈折性のために、恐らく有意な偏波従属性を有する。これは、ＭＺＩにおける経路長差が、４０Ｇｂ／ｓバージョンより１０Ｇｂ／ｓバージョンは４倍長いからであり、したがって、１０Ｇｂ／ｓバージョンは、複屈折に対して有意により感受性がある。
Ｃ．Ｋ．Ｍａｄｓｅｎ，Ｇ．Ｌｅｎｚ，Ａ．Ｊ．Ｂｒｕｃｅ，Ｍ．Ａ．Ｃａｐｐｕｚｚｏ，Ｌ．Ｔ．Ｇｏｍｅｚ，ａｎｄ Ｒ．Ｅ．Ｓｃｏｔｔｉ，"Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ａｌｌ−ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒｓ Ｆｏｒ ｔｕｎａｂｌｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｓｌｏｐｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ"ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｅ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．， ｖｏｌ．１１，ｐｐ．１６２３−１６２５，Ｄｅｃ．１９９９． Ｍ．Ｓｈｉｒａｓａｋｉ"Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ ｕｓｉｎｇ ｖｉｒｔｕａｌｌｙ ｉｍａｇｅｄ ｐｈａｓｅｄ ａｒｒａｙ"ＩＥＥＩ ｐｈｏｔｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌ Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．９，ｐｐ．１５９８−１６００，Ｄｅｃ．１９９７ Ｋｏｉｃｈｉ Ｔａｋｉｇｕｃｈｉ，Ｋａｎａｍｅ Ｊｉｎｇｕｊｉ，Ｋａｔｓｕｎａｒｉ Ｏｋａｍｏｔｏ，ａｎｄ Ｙａｓｕｊｉ Ｏｈｍｏｒｉ，"Ｖａｒｉａｂｌｅ ｇｒｏｕｐ−ｄｅｌａｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｅｑｕａｌｉｚｅｒ ｕｓｉｎｇ ｌａｔｔｉｃｅ−ｆｏｒｍ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｌｔｅｒ ｏｎ ｐｌａｎａｒ ｌｉｇｈｔｗａｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ，"ＩＥＥＥ Ｊ．Ｓｅｌ．Ｔｏｐｉｃｓ ｉｎ Ｑｕａｎｔ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．，Ｖｏｌ．２．，ｐｐ．２７０−２７６，１９９６． Ｍ．Ｂｏｈｎ，Ｆ．Ｈｏｒｓｔ，Ｂ，Ｊ．Ｏｆｆｒｅｉｎ，Ｇ．Ｌ．Ｂｏｎａ，Ｅ．Ｍｅｉｓｓｎｅｒ，ａｎｄ Ｗ．Ｒｏｓｅｎｋｒａｎｚ，"Ｔｕｎａｂｌｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ４０ Ｇｂ／ｓ ｓｙｓｔｅｍ ｕｓｉｎｇ ａ ｃｏｍｐａｃｔ ＦＩＲ ｌａｔｔｉｃｅ ｆｉｌｔｅｒ ｉｎ ＳｉＯＮ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，"Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｐａｐｅｒ ４．２．３，２００２． Ｓ．Ｓｕｚｕｋｉ，Ｔ．Ｔａｋｉｇｕｃｈｉ，ａｎｄ Ｔ．Ｓｈｉｂａｔａ，"Ｌｏｗ−ｌｏｓｓ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ−ｏｐｔｉｃ ｄｙｎａｍｉｃ ｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｓ ｕｓｉｎｇ ｌａｔｔｉｃｅ−ｆｏｒｍ ｐｌａｎａｒ ｌｉｇｈｔｗａｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔｓ，"ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆ．Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．１７６−１７７，２００３． Ｄ．Ｊ．Ｍｏｓｓ，Ｍ．Ｌａｍｏｎｔ，Ｓ．ＭｃＬａｕｇｈｌｉｎ，Ｇ．Ｒａｎｄａｌｌ，Ｐ．Ｃｏｌｂｏｕｒｎｅ，Ｓ．Ｋｉｒａｎ，ａｎｄ Ｃ．Ａ．Ｈｕｌｓｅ，"Ｔｕｎａｂｌｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｓｌｏｐｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒｓ ｆｏｒ １０ Ｇｂ／ｓ ｕｓｉｎｇ ａｌｌ−ｐａｓｓ ｍｕｌｔｉｃａｖｉｔｙ ｅｔａｌｏｎｓ，"ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．１５，ｐｐ． ７３０−７３２，Ｍａｙ ２００３． Ｃ．Ｒ．Ｄｏｅｒｒ，Ｌ．Ｗ．Ｓｔｕｌｚ，Ｓ．Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋｈａｒ，Ｌ．Ｂｕｈｌ，ａｎｄ Ｒ．Ｐａｆｃｈｅｋ，"Ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｔｕｎａｂｌｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ ａ ｔｈｅｒｍｏｏｐｔｉｃ ｌｅｎｓ，"Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ ｐａｐｅｒ ＦＡ６−１，２００２． Ｄ．Ｎｉｅｌｓｏｎ，Ｒ．Ｒｙｆ，Ｄ．Ｍａｒｏｍ，Ｓ．Ｃｈａｎｄｒａｓｅｋｈａｒ，Ｆ．Ｐａｒｄｏ，Ｖ．Ａｋｓｙｕｋ，Ｍ．Ｓｉｍｏｎ，ａｎｄ Ｄ．Ｌｏｐｅｚ，"Ｃｈａｎｎｅｌｉｚｅｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ ｗｉｔｈ ｆｌａｔ ｐａｓｓ ｂａｎｄｓ ｕｓｉｎｇ ａｎ ａｒｒａｙ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ＭＥＭＳ ｍｉｒｒｏｒｓ，"ＯＦＣ ｐｏｓｔｄｅａｄｌｉｎｅ ｐａｐｅｒ ＰＤ２９，２００３． Ｊ．Ｇｅｈｌｅｒ，Ｒ．Ｗｅｓｓｅｌ，Ｆ．Ｂｕｃｈａｌｉ，Ｇ．Ｔｈｉｅｌｅｃｋｅ，Ａ．Ｈｅｉｄ，Ｈ．Ｂｌｏｗ，"Ｄｙｎａｍｉｃ Ａｄａｐｔｉｏｎ ｏｆ ａ ＰＬＣ Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ ａｔ ４０ Ｇｂ／ｓ"ｉｎ ＯＦＣ ２００３，Ｖｏｌ．２，ｐｐ．７５０−７５１．

望まれているのは、低減された数のステージおよび制御電圧を有する、偏波独立性の単純化されたＭＺＩに基づくＴＤＣである。

本発明によれば、コンパクトにし、低パワーにし、かつ製造、テスト、および動作を簡単にする、３つのＭＺＩステージ（反射バージョンでは２つ）および１つの制御電圧に応答する２つの調整可能なカプラだけを有する、カラーレス偏波独立性のマッハ・チェンダー干渉計（ＭＺＩ）に基づく調整可能な分散補償器（ＴＤＣ）を実装する方法および装置を開示する。偏波独立性は、ＴＥ偏波とＴＭ偏波を交換するために、中間ステージＭＺＩの２つの経路長の中央点を横切って配置された１／２波長板を使用して達成される。２５ＧＨｚのフリー・スペクトル範囲のバージョンを有するそのようなＭＺＩに基づくＴＤＣは、１０Ｇｂ／ｓ信号に関して〜±２１００ｐｓ／ｎｍを補償することができる。整数によって分割されたシステム・チャネル間隔に等しいフリー・スペクトル範囲を有することは、ＴＤＣが、多くのチャネルを同時に補償することを可能にするか、波長がＴＤＣの調整なしに異なるチャネル間でジャンプするケースを補償することも可能にする。例えば、２５ＧＨｚのフリー・スペクトル範囲、ならびに２０ＧＨｚおよび３３．３ＧＨｚのフリー・スペクトル範囲は、ＴＤＣが１００ＧＨｚグリッド上の複数のチャネルを補償することを可能にする。

より詳細には、調整可能な光信号の波長分散補償器のある実施形態は、入力光信号を受信するための固定５０／５０カプラを含む第１のＭＺＩ、および第１のＭＺＩと共有される第１の調整可能なカプラと第３のＭＺＩと共有される第２の調整可能なカプラとを含む第２のＭＺＩを備え、第２のＭＺＩは、２つの経路長を通過する光信号のＴＥ偏波とＴＭ偏波を交換するように、第２のＭＺＩの２つの経路長の中央点を横切って配置された１／２波長板をさらに含み、さらに、分散調整された出力光信号を出力する固定５０／５０カプラを含む第３のＭＺＩを含み、前記第１および第２の共有された調整可能なカプラは、出力信号に調整可能な分散補償を提供するために、単一の制御信号を使用して等しい結合比で調整される。

反射性の実施形態において、調整可能な光信号の波長分散補償器は、第１のポートで入力光信号を受信するための固定５０／５０カプラと、第２の反射性ＭＺＩと共有される調整可能なカプラとを含む第１のＭＺＩを備え、第２のＭＺＩにおける２つのアーム間の経路長差は、第１のＭＺＩの２つのアーム間の経路長差に等しく、調整可能なカプラは、出力光信号を形成するために、前記補償器によって入力光信号に追加された信号分散の量を制御するために制御信号に応答する。偏波独立性が所望であれば、１／４波長板は、第２の反射性ＭＺＩの反射性ファセットの前面に配置される。

他の実施形態において、偏波独立性の縦続接続されたＭＺＩ−ＴＤＣ構成は、第１の３ステージＭＺＩ−ＴＤＣに、２つのＴＤＣ間の１／２波長板を有する第２の３ステージＭＺＩ−ＴＤＣを縦続接続することによって形成される。

さらに他の実施形態において、二重経路ＭＺＩ−ＴＤＣ構成は、信号がＴＤＣを２回通過するように、ＴＤＣの後に反射器を配置することによって形成される。この二重経路は、達成可能な分散の量を増大する。偏波独立性が所望であれば、１／４波長板が、ＴＤＣと反射器との間に配置されることができる。

本発明は、添付の図面に照らして読まれるべき以下の詳細な記載を考慮するによってより完全に理解されるであろう。
以下の記載において、異なる図面の同一の要素指定は、同一の要素を示す。要素指定に加えて、１の数字は、その要素が第１に配置される（例えば１０１は図１において第１に配置される）図面を参照する。

図１を参照すると、本発明による、３つのステージだけを有しかつ１つの制御電圧を使用する、偏波独立性の調節可能な分散補償器（ＴＤＣ）デバイスの概略図が示される。３つのステージ１０３、１０５、および１０７は、マッハ・チェンダー干渉計（ＭＺＩ）を使用して実装される。第１および第２のＭＺＩ１０３、１０５は、調整可能なカプラ１０４を共有し、第２および第３のＭＺＩ１０５、１０７は、調整可能なカプラ１０６を共有する。２つの調整可能なカプラ１０４、１０６は、常に等しく設定される。第１および第３のＭＺＩは、経路長差ΔＬを有し、中央ＭＺＩは、２ΔＬの経路長差（カプラから任意の位相オフセットに加えて）を有する。図１に示される好ましい実施形態において、より長い経路長が、それぞれ第１、第２、および第３のＭＺＩ１０３、１０５、１０７の頂部、底部、および頂部アームに配置されることに留意されたい。これは、構造が、図１０の導波路レイアウトで示されるようにコンパクトな構成に折りたたまれることを可能にする。代わりに、より長い経路長が、第１、第２、および第３のＭＺＩの頂部アームに配置されることができる。

偏波独立性のＴＤＣは、１／２波長板１１０をＴＤＣデバイスの中央（第２のＭＺＩ１０５の中央）に配置することによって、コスト的に効果的で低損失の解決方法が達成される。１／２波長板１１０は、１８０°の直交偏波間に異なる位相シフトを与える薄い複屈折波長板を言及する。波長板複屈折軸は、光波回路の平面に対して４５°に向けられる。Ｔａｋａｈａｓｈｉらは、低い偏波感度を達成するために、対称の導波路デバイスの中央の溝に、水晶から作られた１／２波長板を最初に使用した^［１１］。１／２波長板１１０は、ＴＤＣデバイスの中央におけるＴＥおよびＴＭ偏波の信号を交換し、したがって、デバイスが対称であり（図１におけるように）かつＴＤＣデバイスにおいてそうでなければＴＥとＴＭとの間の偏波カップリングが存在しないなら、偏波感度が排除される。その後、Ｉｎｏｕｅらは、ただ１５μｍの厚みでありかつ水晶のようにもろくない、偏波従属性を低減するためのポリイミド１／２波長板を開発した^［１２］。一連の干渉計で構成されるＴＤＣデバイスに関して、一般に各干渉計の中央に波長板を挿入しなければならず、Ｔａｋｉｇｕｃｈｉは、低偏波感度を達成するために５ステージのＭＺＩタイプのＴＤＣに５つの波長板を挿入した^［１３］。望ましくないことに、この多数の波長板の挿入は、著しいコストと損失を追加する。

前に示したように、残念なことに、長さが非平衡なＭＺＩ１０３、１０５、１０７のシリカ導波路アームは、応力で引き起こされる複屈折を示し、長さが非平衡なＭＺＩに蓄積された位相差を、横電気（ＴＥ）および横磁気（ＴＭ）偏波された光波について異ならせる。例えば、２５ＧＨｚのフリー・スペクトル範囲を有する１０Ｇｂ／ｓ信号のためのＴＤＣは、１．６ｃｍより長い経路長差を必要とし、２０ｐｍのシリカ・オン・シリコンに関する最新技術のＰＤＷを有する導波路を使用しても、ＴＤＣ ＰＬＣを高度な偏波従属性にする^［１０］。これは、結果としてＭＺＩ１０３、１０５、１０７における偏波従属性の波長シフト（ＰＤＷ）を生じる。図１のようにＴＤＣデバイス全体を対称にすると、ただ１つの１／２波長板１１０が、偏波従属性を取り除くため必要であることが分かった。したがって、例えば、ＴＥ偏波された光波が、ＭＺＩ１０３およびＭＺＩ１０５の第１の半分１０５Ａを通って進むなら、１／２波長板１１０は、ＴＥ偏波された光波がＭＺＩ１０５の第２の半分１０５ＢおよびＭＺＩ１０７を介してＴＭ偏波された光波になるように、ＴＥ偏波された光波を回転する。逆に、ＴＭ偏波された光波が、ＭＺＩ１０３およびＭＺＩ１０５の第１の半分１０５Ａを通って進むなら、１／２波長板１１０は、ＴＭ偏波された光波がＭＺＩ１０５の第２の半分１０５ＢおよびＭＺＩ１０７を超えてＴＥ偏波された光波になるように、ＴＭ偏波された光波を回転する。したがって、ＴＥ偏波された光波およびＴＭ偏波された光波が、ＭＺＩ１０３、１０５、１０７を通過するとき、ＴＥ偏波された光波とＴＭ偏波された光波との間にＰＤＷ差は存在しない。さらに、対称性のために、この構成における波長板１１０は、一般的な縦続接続されたＭＺＩ ＴＤＣとは異なり、カプラおよび位相シフタの偏波従属性も解消する。ＴＤＣフリー・スペクトル範囲の整数を引いた外側ＭＺＩ１０３および１０７におけるＰＤＷは、大きすぎることができず、そうでなければ、１／２波長板１１０が挿入されたときに、外側ＭＺＩが波長ずれされることに留意されたい。幸いなことに、性能は、この位置ずれにむしろ感受性が低く、図５Ａおよび図５Ｂは、完全なケース５０１、および外側ＭＺＩ１０３、１０７が、２５ＧＨｚフリー・スペクトル範囲デバイスにおける２０ｐｍだけ位置ずれされた位置ずれケース５０２に関する、シミュレートされた透過率および群遅延を比較する。５０２によって示されるように、最も外側のＭＺＩ間のわずかな周波数オフセットは、結果として主により高い損失を生じる。
Ｒ．Ｋａｓａｈａｒａ，Ｍ．Ｉｔｏｈ，Ｙ．Ｈｉｄａ，Ｔ．Ｓａｉｄａ，Ｙ．Ｉｎｏｕｅ，ａｎｄ Ｙ．Ｈｉｂｉｎｏ，"Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｓｉｌｉｃａ−ｂａｓｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｗｉｔｈ ｕｎｄｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ ｒｉｄｇｅ，"Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．３８，ｐｐ．１１７８−１１７９，Ｓｅｐｔ．２６，２００２． Ｈｉｒｏｓｈｉ Ｔａｋａｈａｓｈｉ，Ｙｏｓｈｉｎｏｒｉ Ｈｉｂｉｎｏ，ａｎｄ Ｉｓａｏ Ｎｉｓｈｉ，"Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ａｒｒａｙｅｄ−ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ，"Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．，Ｖｏｌ．１７，ｐｐ．４９９−５０１，Ａｐｒｉｌ １，１９９２ Ｋ．Ｔａｋｉｇｕｃｈｉ，Ｋ．Ｏｋａｍｏｔｏ，Ｙ．Ｉｎｏｕｅ，Ｍ．Ｉｓｈｉｉ，Ｋ．Ｍｏｒｉｗａｋｉ，ａｎｄ Ｓ．Ａｎｄｏ，"Ｐｌａｎａｒ ｌｉｇｈｔｗａｖｅ ｃｉｒｃｕｉｔ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｅｑｕａｌｉｓｅｒ ｍｏｄｕｌｅ ｗｉｔｈ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｎｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，"Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．３１，ｐｐ．５７−５８，１９９５． Ｋ．Ｍｏｒｉｗａｋｉ，Ｍ．Ａｂｅ，Ｙ．Ｉｎｏｕｅ，Ｍ．Ｏｋｕｎｏ，ａｎｄ Ｙ．Ｏｈｍｏｒｉ，"Ｎｅｗ Ｓｉｌｃａ−ｂａｓｅｄ ８×８ ｔｈｅｒｍｏ−ｏｐｔｉｃ ｍａｔｒｉｘ ｓｗｉｔｃｈ ｏｎ Ｓｉ ｔｈａｔ ｒｅｑｕｉｒｅｓ ｎｏ ｂｉａｓ ｐｏｗｅｒ，"ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｎｆ．Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．２１１−２１２，１９９５．

偏波独立性のＴＤＣが、図１に示される。偏波独立性のＴＤＣは、２つの調整可能なカプラ１０４および１０６とともに結合される３つのＭＺＩ１０３、１０５、および１０７を含み、各調整可能なカプラは、常に等しく設定される小さなＭＺＩで作られる。位相シフタ（カプラ１０４および１０６の）が駆動されないとき、調整可能なカプラ１０４および１０６は１００／０であり、デバイスは、すべての波長にわたって均一な透過率および平坦な群遅延を有する、大きな長さが非平衡な干渉計のように見える。両方の上方位相シフタ（例えば、図２の２０２）がともに駆動されるとき、カプラは５０／５０に向かって調節され、ＭＺＩ１０３はデマルチプレクサのように作用し、ＭＺＩ１０６はマルチプレクサのように作用し、より短い波長が負の分散を与える中央ＭＺＩのより長い経路を主に進むように、光を分割する。２つの下方位相シフタ（例えば、図２の２０３）を駆動すると、この逆である。調整可能なカプラ１０４および１０６が、正確に５０／５０であるとき、構成は、参照文献^［１４］の固定された複屈折性の結晶分散補償器に類似する。
Ｔ．Ｏｚｅｋｉ，"Ｏｐｔｉｃａｌ ｅｑｕａｌｉｚｅｒｓ，"Ｏｐｔ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．１７，ｐｐ．３７５−３７７，Ｍａｒｃｈ １９９２．

図１の分散補償ＴＤＣのより詳細な記載は以下である。ポート１０１での入力光信号は、ｙ分岐カプラ１０２によって第１のＭＺＩ１０３の２つのアームに等しく分割される。第１のＭＺＩ１０３において、一方のアームは、ΔＬだけ他方のアームより長く、光信号が第１の調整可能なカプラ１０４で再結合されたときに、第２のＭＺＩ１０５の各２つのアームに送られる光の量は、波長に応じる。制御信号Ｃ１に応答する第１の調整可能なカプラ１０４は、カプラ１０４から第２のＭＺＩ１０５のアームへ出力された信号に引き起こされる分散の符号および量を制御する。同様に、制御信号Ｃ１に応答する第２の調整可能なカプラ１０６は、第２のＭＺＩ１０５のアームから受けとられ、かつカプラ１０６から第３のＭＺＩ１０７のアームへ出力された信号に引き起こされる分散の符号および量を制御する。負の分散が所望であれば、調整可能なカプラ１０４、１０６への所定の制御信号Ｃ１は、より短い波長が、第２のＭＺＩ１０５のより長いアームを主に進むことを可能にするために使用される。正の分散が所望であれば、調整可能なカプラ１０４、１０６への所定の制御信号Ｃ１は、より長い波長が、第２のＭＺＩ１０５のより長いアームを主に進むことを可能にするために使用される。第３のＭＺＩ１０７は、次に、第１のＭＺＩに類似する機能を実行し、そのアームにおける波長は、最終ｙ分岐カプラ１０８において再結合され、出力ポート１０９に送られる。

ＴＤＣデバイスが、ゼロ分散について設定されるときに、２つの調整可能なカプラ１０４、１０６は、１００／０に設定される（すなわち、カプラは、単純な交差接続機能を実行し、調整可能なカプラの上方の左側ポートへの入力は、調整可能なカプラの下方の右側ポートへの出力ポートへ進み、逆もまた同じである）ことに留意されたい。そのようなゼロ分散のケースにおいて、ＴＤＣを通る光信号は、等しい経路長を横切る。図１において、ＭＺＩ１０３および１０７でアーム長さの差だけが示されているが、実際のアーム長さは、Ｌ＋ΔＬおよびＬであり、ＭＺＩにおいて、実際のアーム長さは、Ｌ＋２ΔＬおよびＬである。したがって、ｙ分岐カプラ１０２の１つの出力ポートからｙ分岐カプラ１０８の出力ポート１０９への信号経路は、ＭＺＩ１０３を通り長さＬ＋ΔＬ、ＭＺＩ１０５を通り長さＬ、およびＭＺＩ１０７を通り長さＬ＋ΔＬの経路をたどり、３Ｌ＋２ΔＬの全長さを与え、他の経路は、Ｌ、Ｌ＋２ΔＬ、およびＬからなり、同様に３Ｌ＋２ΔＬの全長さを与える。したがって、ゼロ分散設定のために、ＴＤＣデバイスは、長さ３Ｌ＋２ΔＬの導波路として単純に作用し、有意な波長分散を導入しない。

上述の記載において、ΔＬは、ＴＤＣのフリー・スペクトル範囲（ＦＳＲ）を決定する。ＦＳＲは、
ＦＳＲ＝Ｃ_０／（ΔＬ・ｎ_ｇ）
に等しい。ここで、Ｃ_０は３００ｋｍ／ｓ（真空光速）であり、ｎ_ｇはＭＺＩ導波路の群屈折率である。

ある例示的な構成において、１０Ｇｂ／ｓの光信号データ・レートに関して、ＦＳＲは、約２５ＧＨｚである。そのような２５ＧＨｚのフリー・スペクトル範囲を有するＭＺＩベースのＴＤＣバージョンは、１０Ｇｂ／ｓの信号について〜±２１００ｐｓ／ｎｍ補償することができる。複数波長チャネル・システムにおいて、整数によって分割されたシステム波長チャネル間隔に等しいＦＳＲを有することは、ＴＤＣが、多くのチャネルを同時に補償することを可能にする。したがって、ＴＤＣはカラーレスであり、すなわち、ＴＤＣは、多くのチャネルを同時に補償することができるか、または複数波長チャネル・システムにおける任意のチャネルを選択可能に補償することができる。ＦＳＲに関する他の妥当な選択は、１００ＧＨｚ離間されたチャネル波長グリッドを有する１０Ｇｂ／ｓのチャネルを補償するために、２０ＧＨｚおよび３３．３ＧＨｚを含む。

良く知られている方法においては、ＭＺＩ１０３、１０５、１０７は、平面光集積回路としてともに実装されることができ、または基板上に搭載された離散光学要素を使用して実装されることができる。

ＴＤＣの分散は、制御信号Ｃ１を使用してカプラ１０４および１０６を５０／５０に向かって調整することによって、正または負に調節されることができる。図３を参照して議論されるように、ゼロ分散制御信号Ｃ１設定より高いまたは低い制御信号Ｃ１を選択することによって、ＴＤＣは、正または負の分散レベルに設定されることができる。

調整可能なカプラ１０４および１０６が、共通の制御信号Ｃ１によって制御されながら、所望であれば、別個の制御信号を使用することができることに留意されたい。例えば、カプラが、製造の不均一性のために等しくない特徴を有するなら、別個の制御が有用であり得る。

図２は、本発明により、調整可能なカプラ１０４および１０６が、２つのＭＺＩベースの調整可能なカプラを使用して実装される、図１のＴＤＣを示す。示されるように、調整可能なカプラ１０４、１０６は、制御可能な位相シフタで小さなＭＺＩを使用して実装される。各ＭＺＩは、５０／５０固定エバネッセンス・カプラ２０１と、上方位相シフタ２０２と、下方位相シフタ２０３、および５０／５０固定エバネッセンス・カプラ２０４とを含む。第１のレベルで同じ制御信号Ｃ１を用いて、両方のＭＺＩの両方の下方位相シフタ２０３を駆動することが、分散を一方向に押し進め、第２のレベルで両方の上方位相シフタ２０２を駆動することが、分散を他の方向に押し進める。主ＭＺＩの向きに応じて、調整可能なカプラＭＺＩにおける２つのアーム間にわずかな経路長差が存在する可能性がある。例えば、調整可能なカプラにおける２つのアーム間に半波長の経路長差を有することが有利である。そのようなケースにおいて、調整可能なカプラにパワーが加えられないなら、デバイスがゼロ分散を有し、ＴＤＣパワー障害のケースで望ましいことがある。調整可能なカプラ１０４および１０６は、任意の変形をより正確に補償するように、ＭＺＩに作られる製造後の永続調整を有することができることに留意されたい。

位相シフタ２０２、２０３は、熱光学ヒータであるときには、正および負の両方の分散に調節するために、１つの制御信号Ｃ１だけを必要とする従来の電気レイアウトが、図３に示される。制御信号Ｃ１電圧は、レベルＶ１とＶ２との間で変わり、ここでＶ２はＶ１より大きい。制御電圧Ｃ１は、Ｖ１とＶ２との間の所定のゼロ分散レベルＶｚであるとき、両方の上方および下方位相シフタを通る同一の電流は、ゼロ分散を確立し、したがって調整可能な２０２、２０３は、前述された簡単な交差接続機能を実行する。制御信号Ｃ１が、レベルＶ１であるとき、上方位相シフタ２０２は電流が流れず、下方位相シフタ２０３は電流が流れて、第１極性の分散の最大量を確立する。所望の分散レベルが、ゼロ分散レベルＶｚと最大の第１極性の分散レベルＶ１との間のいずれかであるとき、制御信号Ｃ１は、Ｖ１とＶｚとの間の電圧レベルに適切に調整される。Ｖ１とＶｚとの間の制御信号Ｃ１レベルで、上方位相シフタ２０２および下方位相シフタ２０３は、プッシュ・プル構成で動作する。例えば、すなわち、上方位相シフタ２０２電流が増加し、一方、下方位相シフタ電流が低減する。

制御信号Ｃ１がレベルＶ２であるとき、下方位相シフタ２０２は電流が流れず、上方位相シフタ２０３は電流が流れて、第２極性の分散の最大量を確立する。所望の分散レベルが、ゼロ分散レベルＶｚと最大の第２極性の分散レベルＶ２との間のいずれかであるとき、制御信号Ｃ１は、ＶｚとＶ２との間の電圧レベルに適切に調整される。上方位相シフタ２０２および下方位相シフタ２０３のこのプッシュ・プル動作は、低い最悪なケースの熱光学パワー消費およびすべての調節設定に関してほぼ一定のパワー散逸を結果として生じる^［１５］。
Ｃ．Ｒ．Ｄｏｅｒｒ，Ｌ．Ｗ．Ｓｔｕｌｚ，Ｒ．Ｐａｆｃｈｅｋ，ａｎｄ Ｓ．Ｓｈｕｎｋ，"Ｃｏｍｐａｃｔ ａｎｄ ｌｏｗ−ｌｏｓｓ ｍａｎｎｅｒ ｏｆ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｇｒａｔｉｎｇ ｒｏｕｔｅｒ ｐａｓｓｂａｎｄ ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａ６４−ｃｈａｎｎｅｌ ｂｌｏｃｋｅｒ／ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ，"ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．１４，ｐｐ．５６−５８，Ｊａｎ．２００２．

図４を参照すると、本発明による、同様にただ１つの制御電圧を使用する調節可能な分散補償器（ＴＤＣ）の反射構成が示される。図４に示されるように、図１のＴＤＣ構成は対称であるので、サーキュラーの必要性を犠牲にして、より簡単な反射構成を使用して実装されることができる。図４に示される反射構成において、ＭＺＩ４０３は、図１の第１のＭＺＩ１０３および第３のＭＺＩ１０７の機能を実行し、反射ＭＺＩ４０５は、図１のＭＺＩ１０５の機能を実行する。偏波独立性の反射ＴＤＣが所望であれば、反射ファセット４０６の前面に配置された１／４波長板４１０を追加することによって得られることができる。光信号は、１／４波長板４１０を２回通過するので、図１の１／２波長板１１０と同じ効果を有する。

反射ＴＤＣの動作は、以下のようである。ポート４００での入力光信号は、サーキュラー４０１を通過し、ｙ分岐カプラ４１２によってＭＺＩ４０３の２つのアームに等しく分割される。ＭＺＩ４０３において、一方のアームは、ΔＬだけ他方のアームより長く、光信号が第１の調整可能なカプラ４０４で再結合されたときに、反射ＭＺＩ４０５の各２つのアームに送られる光の量は、波長に応じる。調整可能なカプラ４０４は、制御信号Ｃ１に応答して動作し、制御信号Ｃ１は、カプラ４０４から反射ＭＺＩ４０５のアーム４０７、４０８へ出力された信号に引き起こされる分散の符号および量の両方を制御し、同様に、カプラ４０４からＭＺＩ４０３のアームへ出力された信号に引き起こされる分散の同じ符号および量を確立する。反射ＭＺＩ４０５は、２つのアーム４０７および４０８からこれらのアームへ戻る受信した信号を反射するための反射ファセット４０６を有することに留意されたい。（示されたように、偏波独立性が反射ＴＤＣで望まれるなら、反射ファセット４０６の前面に配置された１／４波長板４２０を追加することによって得られることができる。）信号は、１／４波長板４２０を２回通過するので、図１の１／２波長板１１０と信号に対する同じ効果を有する。アーム４０７、４０８からの信号は、左から右へその後右から左への両方に進むので、アーム４０７の長さは、アーム４０８よりΔＬ長いだけが必要である。反射された信号は、次に、右から左の方向にＭＺＩ４０３を横切り（図１のＭＺＩ１０７のように作用するために）、ｙ分岐カプラ４０２で結合される（図１のｙ分岐カプラ１０８と同様に作用する）。ｙ分岐カプラ４０２からの出力信号は、次に出力ポート４０９へサーキュラー４０１を通過する。制御信号Ｃ１を使用する図４の反射ＴＤＣは、図１のＴＤＣによって達成されると同じ方法で、出力ポート４０９から出力された信号に引き起こされた分散の符号および量を制御することができる。

図２に示される方法とは異なる他の方法によって、調整可能なカプラを作ることができることに留意されたい。例えば、２つの５０／５０エバネッセンス・カプラ２０１および２０４の代わりに、２つの５０／５０のマルチ・セクション・エバネッセンス・カプラを使用することができる。マルチ・セクション・エバネッセンス・カプラは、波長、偏波、および製造変更にもかかわらず、より正確な５０／５０分割比を与えることができる。他の可能性は、マルチモード干渉計カプラを使用することである。

同様に、カプラ１０２および１０８は、ｙ分岐カプラではない他の５０／５０カプラであることができる。例えば、カプラ１０２および１０８は、マルチモード干渉計カプラであることができる。

図５Ａは、シミュレートされた透過率を示し、図５Ｂは、図１および図４の調整可能なカプラの３つの異なる設定（０、＋π／２、−π／２）でＴＤＣを通る、シミュレートされた群遅延特徴を示す。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、調節範囲の限界および中央で、フリー・スペクトル範囲は２５ＧＨｚである。波長は１５５０ｎｍである。マークされた位相は、図２の調節可能なカプラにおけるＭＺＩアーム間の位相差を示す。損失は、理論的にゼロであり、分散がゼロから外れて調節されたときにチャネル中央で増大しない。最大分散で、ピーク間で１．２５ｄＢの透過率リップルがあり、分散は±２５００ｐｓ／ｎｍに達する。帯域幅はあまり広くないが、送信器周波数誤差は、〜±２．５ＧＨｚ（±２０ｐｍ）より小さくなければならない。これは、波長固定送信器で達成可能である。実際に、このケースで１０Ｇｂ／ｓ信号に関して、分散は、ＦＳＲが２５ＧＨｚであるとき、〜±２１００ｐｓ／ｎｍに制限される。

ＴＤＣは、比較的狭い帯域幅を有する。波長固定送信器レーザがシステムで用いられなら、この帯域幅は一般に十分である。しかしながら、いくつかのシステムにおいて、レーザ波長における不正確さは、ＴＤＣ帯域幅には大きすぎることがある。そのようなケースにおいて、２つの最も外側のＭＺＩにおける位相シフタを調整することによって、レーザ波長にＴＤＣを固定することができる。例えば、一致して２つの最も外側のＭＺＩの両方のより長いアームにおける位相シフタへの駆動を増大して、ＴＤＣをより長い波長に調節することができる。固定のためのフィードバックは、特定の周波数で一致して最も外側のＭＺＩにおけるこれら位相シフタを変動させ、かつ標準的なピーク検出フィードバック制御を用いて、タップおよび光検出器を使用してＴＤＣからの出力パワーを測定することによって導き出されることができる。

図６Ａおよび図６Ｂは、例示的な光送信システムにおけるＴＤＣの使用法を示す。図６Ａは、事前送信分散補償システムを示し、第１の位置６００は、光送信器ユニット６０１、事前送信分散補償のために使用されるＴＤＣ６０２、光増幅器６０３、および必要であれば波長マルチプレクサ６０４を含む。出力信号は、光設備６１０を越えて第２の位置６２０へ送られ、第２の位置６２０は、波長デマルチプレクサ６２１（必要であれば）、増幅器６２３、および光受信器ユニット６２２を含む。例示的な光送信システムは両方向性であるので、第１の位置は、また、デマルチプレクサ６２１（必要であれば）、増幅器６２３、および光設備６３０を越えて第２の位置６２０に接続された光受信器ユニット６２２を含み、第２の位置は、光送信器ユニット６０１、事前送信分散補償のために使用されるＴＤＣ６０２、光増幅器６０３、およびマルチプレクサ６０４（必要であれば）を含む。光送信器ユニット６０１および光受信器ユニット６２２は、一般に応答器ユニット６４０としてともにパッケージされる。

図６Ｂは、後送信分散補償システムを示し、第１の位置６００は、光送信器ユニット６０１、光増幅器６０３、および波長マルチプレクサ６０４（必要であれば）を含む。出力信号は、光設備６１０を越えて第２の位置６２０へ送られ、第２の位置６２０は、波長デマルチプレクサ６２１（必要であれば）、増幅器６２３、後送信分散補償のためのＴＤＣ６０２、光フィルタ６０５（例えば、増幅された自然放出（ＡＳＥ）フィルタ）、および光受信器ユニット６２２を含む。例示的な光送信システムは両方向性であるので、第１の位置は、また、デマルチプレクサ６２１（必要であれば）、増幅器６２３、ＴＤＣ６０２、光フィルタ６０５、および光設備６３０を越えて第２の位置６２０に接続された光受信器ユニット６２２を含み、第２の位置６２０は、光送信器ユニット６０１、光増幅器６０３、およびマルチプレクサ６０４（必要であれば）を含む。ＴＤＣ６０２およびＡＳＥフィルタ６０５の順番は、システム性能に影響を与えることなく逆にすることができる。

約８０ｋｍより短い標準シングル・モード・ファイバ（ＳＳＭＦ）光設備６１０長さを有するシステムに関して、分散がない補償を一般に必要とすることに留意されたい。約８０−１３５ｋｍの範囲のＳＳＭＦ光設備６１０に関して、図６Ａの事前送信分散補償システムが好ましい。約１３５−１６０ｋｍの範囲のＳＳＭＦ光設備６１０に関して、図６Ｂの後送信分散補償システムが好ましい。

図６Ａおよび図６Ｂにシステム構成において、ＴＤＣ６０２は、光送信器６０１、光増幅器６０３、光フィルタ６０５、波長マルチプレクサ６０４、波長デマルチプレクサ６２１、および光受信器６２２などの１つ以上の光構成部品とともに統合されることができることに留意するべきである。例えば、ＴＤＣは、組み込まれた分散事前補償を有する光送信器を形成するために、レーザおよび光変調器とともに、ＩｎＧａＡｓＰにモノリシックに集積されることができる。

図７Ａは、エルビウム増幅器とともに配置されたＴＤＣの例示的な構成を示す。この構成において、ＴＤＣデバイス自体が偏波従属性であっても、ＴＤＣ機能を偏波独立性にするために、ＴＤＣ７００は、偏波ダイバーシティ・スキームで構成され、偏波維持ファイバ（ＰＭＦ）７０２および７０３は、参照文献^［１６］に記載されるタイプのサーキュレータ／偏波スプリッタ（ＣＰＳ）７０１にスプライスされる。動作において、サーキュレータによって受けられた入力光信号７００は、偏波スプリッタに分割され、かつＰＭＦ７０２からＴＤＣ７００を介して結合される。ＴＤＣ７００からの分散補償された光信号が、ＰＭＦ７０３を介して偏波スプリッタに結合され、かつサーキュレータを介してエルビウム増幅器７１０に結合される。サーキュレータ／偏波スプリッタ（ＣＰＳ）７０１は、エルビウム増幅器７１０における入力信号アイソレータ７１１の必要性を排除する。したがって、エルビウム増幅器７１０は、エルビウム・ファイバ出力アイソレータ７１３と、前方ポンプおよびカプラ７１４か、または後方ポンプおよびカプラ７１４のどちらかを含むことだけが必要である。図１のＴＤＣは、ただ３つのステージを有するので、そのＴＤＣ自体を偏波独立性に比較的簡単にすることができ、したがってＰＭＦ７０２および７０３とサーキュレータ／偏波スプリッタ（ＣＰＳ）７０１とを使用する偏波ダイバーシティ・スキームを必要としない。
Ｃ．Ｒ．Ｄｏｅｒｒ，Ｋ．Ｗ．Ｃｈａｎｇ，Ｌ．Ｗ．Ｓｔｕｌｚ，Ｒ．Ｐａｆｃｈｅｋ，Ｑ．Ｇｕｏ，Ｌ．Ｂｕｈｌ，Ｌ．Ｇｏｍｅｚ，Ｍ．Ｃａｐｐｕｚｚｏ，ａｎｄ Ｇ．Ｂｏｇｅｒｔ，"Ａｒｒａｙｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｄｙｎａｍｉｃ ｇａｉｎ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ ｗｉｔｈ ｒｅｄｕｃｅｄ ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ ｌｏｓｓ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ，"ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．１３．，ｐｐ．，３２９−３３１，Ａｐｒ．２００１．

図７Ｂは、エルビウム増幅器７１０とともに配置された図４の偏波独立性の反射ＴＤＣ７５１を示す。サーキュレータ７５０は、入力光信号７００をＴＤＣ７５１に結合し、かつ分散補償された光信号をエルビウム増幅器７１０に結合するために使用される。

図８は、単一の制御で駆動される２つの縦続接続されたＴＤＣ８１０および８２０を示す。縦続接続されたＴＤＣは、まだ単一の制御を有するが、より大きな分散調整範囲を有する単一のＴＤＣのように作用する。２つのＴＤＣは、同一のＰＬＣ上に統合されることができ、または別個のＰＬＣ上であることができる。２つのＴＤＣが両方とも、単一のＰＬＣ上であるなら、１／２波長板は、偏波従属性を低減するために２つのＴＤＣ間に任意選択で配置されることができる。２つのＴＤＣが、別個のＰＬＣ上にあるときに、一方のＰＬＣに平行に向けられたその低速軸と、他方のＰＬＣに平行に向けられたその高速軸とを有する偏波維持ファイバ８２１の部片は、偏波従属性を低減するために、２つのＴＤＣ間に任意選択で配置されることができる。

図９は、図８におけるような２つのＴＤＣの縦続接続された構成を提供する反射構成を示す。サーキュレータ９０１は、図４のサーキュレータ４０１と同じ方法で動作する。ＴＤＣ９０２は、図１に記載されるＴＤＣユニットと同じ方法で動作する。反射ファセット９０３は、図４の反射ファセット４０６と同じ方法で動作する。信号は、ＴＤＣ９０２を通って２回横切るので、図９の反射構成は、図８におけるような２つの縦続接続されたＴＤＣと同じ方法で機能する。さらに、全体の偏波従属性を低減するために、所望であれば、ＰＬＣと反射器との間に１／４波長板を配置することができる。

図１を参照して、作られかつテストされる例としてのプロトタイプのＴＤＣの初期設定を、例示的に記載する。ＴＤＣは、熱電子冷却器で温度制御される。ＭＺＩ１０３、１０５、および１０７における経路長差は長いので、製造後、各ＭＺＩステージにおける相対位相はランダムである。したがって、ＭＺＩアームは、過熱を使用して永続的にトリミングされる^［１７］。手順は以下の通りである。パワーが加えられない状態で、調整可能なカプラ１０４、１０６は、１００／０に設定され（すなわち、カプラは、図１における交差する導波路のように）、透過率スペクトルは平坦である。次に、左のカプラ１０４は、０／１００に調整され、透過率スペクトルを完全な正弦波リップルを有するようにする。谷の位置はマークされる。次に、左のカプラ１０４は０／１００に復元され、右のカプラ１０６は０／１００に調整される。２つの最も外側のＭＺＩ１０３、１０７における経路長差は、２つのケースからのリップルが波長に合わせられるときに訂正される。それらが訂正されないなら、外側ＭＺＩのアームの一方は、それらを整列させるために過熱される。次に、両方のカプラ１０４、１０６が１００／０の状態で、中央ＭＺＩ１０５アームは、透過率を最大にするために過熱される。トリミングの後で、ＣＰＳを含むＴＤＣ装置のファイバ間の損失は、４．０ｄＢである。
Ｋ．Ｍｏｒｉｗａｋｉ，Ｍ．Ａｂｅ，Ｙ．Ｉｎｏｕｅ，Ｍ．Ｏｋｕｎｏ，ａｎｄ Ｙ．Ｏｈｍｏｒｉ，"Ｎｅｗ ｓｉｌｉｃａ−ｂａｓｅｄ ８×８ ｔｈｅｒｍｏ−ｏｐｔｉｃ ｍａｔｒｉｘ ｓｗｉｔｃｈ ｏｎ Ｓｉ ｔｈａｔ ｒｅｑｕｉｒｅｓ ｎｏ ｂｉａｓ ｐｏｗｅｒ，"ｉｎ Ｏｐｔｉｃｌａ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏｎｆ．Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．２１１−２１２，１９９５．

前述の記載は、１０Ｇｂ／ｓ信号を補償するためにＴＤＣを使用することに焦点が合わされていたが、適正なΔＬを選択することによって、４０Ｇｂ／ｓなどの他のビット・レートを補償するために使用されることができる。

本発明の様々な修正は、当業者には明らかであろう。それにもかかわらず、基本的に原理に基づく本明細書の特定の教示、および技術の進歩によるそれらの等価物からすべての導き出されたものは、記載されかつ特許請求されたような本発明の範囲内にあると適切に考えられる。

本発明による、１／２波長板を有する中央ステージを含む３つのステージと、１つのＴＤＣ制御電圧とを含む、偏波独立性の調節可能な分散補償器（ＴＤＣ）を示す。 調整可能なカプラが、ＭＺＩに基づく調整可能なカプラを使用してそれぞれ実装される、図１のＴＤＣを示す。 図２の２つのＭＺＩに基づく調整可能なカプラを制御するために、単一の制御信号Ｃ１を使用する電子レイアウトを示す。 本発明による、ただ１つの制御電圧を使用する、１／４波長板を含む調節可能な分散補償器（ＴＤＣ）の反射構成を示す。 調整可能なカプラの３つの異なる設定でのＴＤＣの透過率特徴を例示的に示し、また２つの外側ＭＺＩにおける偏波独立性の波長シフトの効果を示す。 調整可能なカプラの３つの異なる設定でのＴＤＣの群遅延特徴を例示的に示し、また２つの外側ＭＺＩにおける偏波独立性の波長シフトの効果を示す。 例示的な光透過システムにおけるＴＤＣの使用を示す。 例示的な光透過システムにおけるＴＤＣの使用を示す。 エルビウム増幅器とともに構成されたＴＤＣを示す。 エルビウム増幅器とともに構成されたＴＤＣを示す。 ２つのＴＤＣの縦続接続された実施形態を示す。 ２つのＴＤＣの縦続接続された構成を提供する反射構成を示す。 図１のＴＤＣのコンパクトな導波路レイアウトを示す。

Claims (12)

1. 縦続接続された３つのマッハ・チェンダー干渉計（ＭＺＩ）を備える調整可能な光信号の波長分散補償器であって、
   第１のＭＺＩは、入力光信号を受信するための固定５０／５０カプラを含み、
   第２のＭＺＩは、前記第１のＭＺＩと共有される第１の調整可能なカプラと、第３のＭＺＩと共有される第２の調整可能なカプラとを含み、前記第２のＭＺＩは、２つの経路長を通過する前記光信号のＴＥ偏波とＴＭ偏波を交換するように、前記第２のＭＺＩの２つの経路長の中点を横切って配置された１／２波長板をさらに含み、
   第３のＭＺＩは、分散調整された出力光信号を出力する固定５０／５０カプラを含み、
   前記第１および第２の共有された調整可能なカプラを、単一の制御信号を使用して等しい結合比で調整して、前記出力信号に調整可能な分散補償を提供することを特徴とする光信号の波長分散補償器。
2. 前記２つの調整可能なカプラが１００／０の結合比に設定されたときには前記光信号分散補償器はゼロ分散を有するものであり、そして、前記２つの調整可能なカプラを５０／５０の結合比に向かって調整することによって、前記分散を正または負に調節することができることを特徴とする請求項１に記載の光信号分散補償器。
3. 前記各２つの調整可能なカプラが位相シフタを有するＭＺＩを使用して実装されることを特徴とする請求項１に記載の光信号分散補償器。
4. 前記各２つの調整可能なカプラの位相シフタは、単一の制御信号によってプッシュ・プル方法で動作される熱光学ヒータを使用することを特徴とする請求項１に記載の光信号分散補償器。
5. 光学要素である光送信器、光増幅器、光フィルタ、波長マルチプレクサ、波長デマルチプレクサ、及び、光受信器の１つ以上からなる光装置の一部として統合されていることを特徴とする請求項１に記載の光信号分散補償器。
6. 複数波長チャネル・システムで使用される請求項１に記載の光信号分散補償器であって、前記光信号分散補償器が、整数によって分割されるシステム・チャネル間隔に等しいフリー・スペクトル範囲を有することを特徴とする請求項１に記載の光信号分散補償器。
7. 調整可能な光信号の反射波長分散補償器であって、
   第１のポートで入力光信号を受信する固定５０／５０カプラと、第２の反射ＭＺＩと共有される調整可能なカプラとを含む第１のＭＺＩとを備え、前記第２のＭＺＩにおける２つのアーム間の経路長差は前記第１のＭＺＩの２つのアーム間の経路長差に等しく、
   前記調整可能なカプラは、前記入力光信号に前記補償器によって追加される信号分散の量を制御する制御信号に応答して、出力光信号を形成することを特徴とする光信号の反射波長分散補償器。
8. 前記第２のＭＺＩの反射ファセットの前面に配置された１／４波長板をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の光信号の反射波長分散補償器。
9. 偏波独立性の調整可能な光信号の波長分散補償器（ＴＤＣ）であって、
   第１のＴＤＣおよび第２のＴＤＣの縦続接続構成を備え、各ＴＤＣが、
   入力光信号を受信するための固定５０／５０カプラを含む第１のＭＺＩと、
   前記第１のＭＺＩと共有される第１の調整可能なカプラと第３のＭＺＩと共有される第２の調整可能なカプラとを含む第２のＭＺＩと、
   分散調整された出力光信号を出力する固定５０／５０カプラを含む第３のＭＺＩとを備え、
   前記第１のＴＤＣおよび第２のＴＤＣにおける前記第１および第２の共有された調整可能なカプラは、前記出力信号に調整可能な分散補償を提供すべく、単一の制御信号を使用して等しい結合比ですべて調整される偏波独立性の調整可能な光信号の波長分散補償器。
10. １／２波長板が、低い偏波独立性を達成するために前記２つのＴＤＣの間に配置される請求項９に記載の縦続接続されたＴＤＣ。
11. 入力光信号を受信するための固定５０／５０カプラを含む第１のＭＺＩと、
    前記第１のＭＺＩと共有される第１の調整可能なカプラと、第３のＭＺＩと共有される第２の調整可能なカプラとを含む第２のＭＺＩと、
    前記信号が前記ＭＺＩ構成を２回通過するように、反射器に接続された、分散調整された出力光信号を出力する固定５０／５０カプラを含む第３のＭＺＩとを備えることを特徴とする反射ＴＤＣ。
12. １／４波長板が、低い偏波独立性を達成するために、前記ＴＤＣと前記反射器との間に配置される請求項１１に記載の反射ＴＤＣ。
    

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