JP3478237B2 - 分散補償器 - Google Patents
分散補償器Info
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- G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
- G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
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Description
の波長分散を補償する分散補償器に関する。
の影響を避けるために、通常は光ファイバ伝送路の零分
散波長付近の波長の光が用いられる。例えば、シングル
モードファイバを伝送路に用いた場合には、その零分散
波長である 1.3μm帯の光信号が用いられ、零分散
波長を光ファイバの最低損失波長1.55μmに設定し
た分散シフトファイバを伝送路に用いた場合には、1.
55μm帯の光信号が用いられる。
ると、伝送路の波長分散の影響がでてくるが、比較的近
距離の伝送の場合や伝送速度が遅い場合はほとんど問題
にならない。しかし、長距離伝送や高速伝送の場合は、
伝送路の波長分散が伝送特性を劣化させる要因となる。
そのため、信号光波長をできるだけ零分散波長に近づけ
る必要があるが、その一方で非線形光学効果(例えば四
光波混合)の影響もあり、信号光波長と零分散波長を単
純に一致させてよいものでもない。
影響は不可避であり、特に波長多重伝送する場合には各
信号光波長に対する波長分散の影響は避けられない。ま
た、現在敷設されているシングルモードファイバを伝送
路に用いた1.55μm帯の波長多重伝送には、なおさ
ら波長分散の影響は無視できなくなる。したがって、こ
のような光ファイバ伝送システムでは、光ファイバ伝送
路の波長分散の補償が重要な課題の一つになっている。
成を示す。図において、61は光送信装置、62は光フ
ァイバ伝送路、63は光中継器、64は分散補償器、6
5は光受信装置である。光送信装置61から光ファイバ
伝送路62に送信された光信号は、所定の距離ごとに挿
入された光中継器63で光増幅されながら光受信装置6
5に伝送される。
2および光中継器63の波長分散により波形歪みが生
じ、隣接光パルス間の干渉により伝送特性が劣化する。
また、光信号の速度が増加するほど、1タイムスロット
(1ビットの占める時間幅)が減少するので、波長分散
による伝送特性への影響は増大する。そこで、この伝送
路(光ファイバ伝送路62および光中継器63)の波長
分散を補償する分散補償器64が用いられる。
号で絶対値が等しい分散値を有する光ファイバまたはチ
ャープファイバグレーティングを用い、伝送路の波長分
散を補償している。
のモデルを示す。ファイバグレーティングは、光ファイ
バのコアに紫外線を照射し、周期的な屈折率変化を誘起
してブラッグ回折格子を形成し、そのピッチに対応する
波長の光を反射させる反射型フィルタである。チャープ
ファイバグレーティングは、このピッチを光ファイバの
長さ方向に変化させることにより、波長によって反射す
る領域を変化させて波長ごとに異なる遅延時間を与え、
分散補償器として機能させるものである。図7に示すモ
デルでは、反射波長の短波長側(青)のピッチを細か
く、長波長側(赤)のピッチを粗く表現している。
に示すような波形歪みを受けた光パルスをチャープファ
イバグレーティングに入射したとき、光パルスの立ち上
がり部分(赤)はチャープファイバグレーティングの遠
端で反射され、立ち下がり部分(青)は近端で反射す
る。これにより、光ファイバ伝送路の波長分散を補償
し、反射光のパルス幅を狭くすることができる。
散補償器は、光ファイバ伝送路との結合が容易かつ接続
損失が小さいという利点があるが、非線形光学効果によ
り伝送特性を劣化させやすい問題点があった。さらに、
分散補償量が固定であるために、光ファイバ伝送路の温
度変化等による分散値の変動に対応できず、また曲げ損
失が大きいために小型化が困難であった。
用いた分散補償器はファイバ構造であるために、光ファ
イバを用いた分散補償器と同様に光ファイバ伝送路との
結合が容易かつ接続損失が小さく、さらに小型化が容易
である利点がある。しかし、同様に分散補償量が固定で
あるために、光ファイバ伝送路の分散値の変動には対応
できないこと、温度調整機能が必要であること、群遅延
特性にリプルが生じるなどの問題点があった。
に用いられる分散補償器として、非線形光学効果による
伝送特性劣化および群遅延特性のリプルを回避でき、さ
らに分散補償量を可変できるとともに小型化が容易な分
散補償器を提供することを目的とする。
光ファイバ伝送路の波長分散によって波形歪みを受けた
入力光パルスをポート0から入力し、ポート1から出力
する光サーキュレータと、光サーキュレータのポート1
の出力光をコリメートするコリメートレンズと、コリメ
ートレンズの出力光を所定の入射角で入射し、入力光パ
ルスに含まれる波長成分を分光するプリズムと、プリズ
ムで分光された各波長成分を含む光ビームを多重反射さ
せるように平行配置した第1および第2の反射鏡と、第
1および第2の反射鏡で多重反射された光ビームを所定
の入射角で入射し、コリメートして出力するくさび型プ
リズムと、くさび型プリズムの出力光を入射角90度で
入射し、くさび型プリズムに対して反射する第3の反射
鏡とを備え、第3の反射鏡の反射光をくさび型プリズ
ム、第1および第2の反射鏡、プリズム、コリメートレ
ンズを介して、光サーキュレータのポート1に入力し、
ポート2から光ファイバ伝送路の波長分散を補償した出
力光パルスとして出力する構成である。
射する反射鏡を第1の反射鏡とし、第2の反射鏡との間
で多重反射させた後に第2の反射鏡の反射光をくさび型
プリズムに入射する構成としたときに、第1の反射鏡と
くさび型プリズムと第3の反射鏡を固定して平行移動さ
せる可動ステージを備え、分散補償量を可変させる構成
としてもよい。
の間隔が変化しない方向に平行移動させ、反射回数を変
化させる構成としてもよい。また、可動ステージは、第
1および第2の反射鏡の間隔が変化する方向に平行移動
させる構成としてもよい。また、第1および第2の反射
鏡は、両面に反射鏡コーティングを施したガラスプレー
トにより形成して第1および第2の反射鏡を固定とし、
分散補償量を固定とする構成としてもよい。
明の分散補償器の第1の実施形態を示す。図において、
本実施形態の分散補償器は、ポート0,1,2を有する
光サーキュレータ1、コリメートレンズ2、プリズム
3、対向させた反射鏡4,5、くさび型プリズム6、反
射鏡7、反射鏡4とくさび型プリズム6と反射鏡7を固
定して平行移動させる可動ステージ8により構成され
る。可動ステージ8の移動方向を図中に矢印で示す。
歪みを受けた入力光パルスは、光サーキュレータ1のポ
ート0に入力され、ポート1から出力される。コリメー
トレンズ2は、光サーキュレータ1のポート1の出力光
をコリメートしてプリズム3に所定の入射角で入射す
る。プリズム3は、入力光パルスに含まれる波長成分を
分光する。これにより、入力光パルスの波長成分に応じ
た光路分布が生ずる。ここでは、簡単のために最短波長
成分の光路Sと最長波長成分の光路Lのみを図示する
が、他の波長成分の光路は光路Sと光路Lとの間に連続
的に分布している。ここで、プリズム3で分光された各
波長成分をまとめて光ビームという。
た光ビームを多重反射させ、くさび型プリズム6に入射
する。くさび型プリズム6は、入射する光ビームをコリ
メートするようなくさび角を有する。反射鏡7は、くさ
び型プリズム6でコリメートされ、入射角90度で入射
された光ビームを全反射する。これにより、光サーキュ
レータ1のポート1と反射鏡7との間に往復の光路が形
成され、波形整形された出力光パルスが光サーキュレー
タ1のポート1に入力し、ポート2から出力される。
波長帯域内で1とする。また、本分散補償器において分
散補償量を決定するパラメータは、反射鏡4への光ビー
ムの入射角、反射鏡4,5の間隔および反射鏡4の移動
長(反射鏡4,5による反射回数)、プリズム3および
くさび型プリズム6の屈折率および寸法、光学系の光ビ
ームのコリメート幅などである。
補償器の動作について説明する。波形歪みを受けた入力
光パルスは、光サーキュレータ1のポート0に入力さ
れ、ポート1から出力してコリメートレンズ2でコリメ
ートされ、プリズム3に入射する。プリズム3の入射面
および出射面では、入力光パルスの波長成分に応じた屈
折率で屈折するので、図1に示すような波長成分による
光路分布を生ずる。プリズム3から出射する光ビーム
は、光ビーム幅をわずかずつ広げながら反射鏡4に入射
される。さらに、反射鏡4,5の間で多重反射され、反
射鏡5で反射した光ビームがくさび型プリズム6により
コリメートされ、反射鏡7に入射角90度で入射する。
反射鏡7の反射光は、以上の光路を逆方向に光サーキュ
レータ1のポート1まで進行し、ポート2から出力され
る。
いて、図2を参照して説明する。図1に示す可動ステー
ジ8により可動する反射鏡4と固定の反射鏡5の相対位
置に応じて、光ビームの反射回数が決まる。この反射回
数に応じてプリズム3とくさび型プリズム6との距離が
決まり、くさび型プリズム6に入射する光ビームの光ビ
ーム幅が決まる。図2は、図1におけるプリズム3とく
さび型プリズム6を反射鏡4,5を省略して直線的に配
置したものである。ここでも、簡単のために最短波長成
分の光路Sと最長波長成分の光路Lのみを図示する。
7への入射角は90度となる。光路Sは経路(b−c−
d−e)を通過し、反射鏡7への入射角は90度とな
る。ここで、光路Sと光路Lの往路の光路差は、経路
(b−c−d−e)と経路(a−f)の差であり、光路
Sの方が長くなる。なお、光路Sと光路Lの往復の光路
差は、往路の2倍となる。さらに、くさび型プリズム6
の屈折率を考慮した光路Sと光路Lの光路長差について
も、光路Sの方が長くなる。これにより、短波長成分の
方が長波長成分よりも大きな遅延を受けることになる。
これは、光ファイバの波長分散と逆の特性を示し、光フ
ァイバの波長分散による各波長成分の遅延差をキャンセ
ルしてパルス波形が整形される、すなわち分散補償され
ることになる。
理について、図3を参照して説明する。図1に示す可動
ステージ8により可動する反射鏡4と固定の反射鏡5の
相対位置に応じて、光ビームの反射回数が決まる。反射
鏡4が移動すると反射回数が変化し、その反射回数に応
じてプリズム3とくさび型プリズム6との距離が変化
し、くさび型プリズム6に入射する光ビームの光ビーム
幅が変化する。図3は、反射鏡4,5の相対位置を変え
たときのプリズム3とくさび型プリズム6の距離を示
す。すなわち、反射回数が増す方向に反射鏡4を移動す
ることは、くさび型プリズム6を位置Aに対してプリズ
ム3から遠くなる位置Bに移動することと等価になる。
は、位置Bで入射する光ビームの光ビーム幅が広がって
いるために、光路Sと光路Lの光路長差はさらに大きく
なる。すなわち、光路Lの経路(a−f)の光路長が位
置Aと位置Bで不変とすると、位置Bにおける光路Sの
経路(b′−c′−d′−e′)の光路長は、位置Aに
おける光路Sの経路(b−c−d−e)の光路長より長
くなる。したがって、反射鏡4,5における反射回数を
増やし、プリズム3とくさび型プリズム6の距離を遠ざ
けるほど、光路Sと光路Lの光路長差が大きくなり、分
散補償量が大きくなる。
光ビーム幅も広がるが、くさび型プリズム6の入射面と
プリズム3からの光路Sおよび光路Lのなす角度が不変
であるので、くさび型プリズム6からの出射光はコリメ
ート状態を保つ。すなわち、分散補償量を変えるために
複雑な光学調整を行う必要はない。このように、可動ス
テージ8を移動して反射鏡4,5における光ビームの反
射回数を増減することにより、光路Sと光路Lの光路長
差も段階的に増減するので、分散補償量も段階的に変化
させることができる。なお、反射鏡4,5の間隔を小さ
くするほど、最小分散可変量を小さくすることができ
る。
1において反射鏡4,5の平行位置関係を保ったまま可
動ステージ8を上下方向(一次元的)に移動させ、反射
回数の増減によって分散補償量を段階的に変化させる構
成である。第2の実施形態では、分散補償量を連続的に
変化させるための構成例を示す。
は、反射鏡4,5の間隔を連続的に変化させればよい。
これは、図4に示すように可動ステージ8を反射鏡4,
5の平行位置関係を保ったまま斜め方向(二次元的)に
移動させる。この方法では、反射鏡4,5における反射
回数が変化しないように、反射鏡4,5の間隔だけを連
続的に変化させることができる。
み合わせることにより、例えばある範囲では分散補償量
の連続可変を実現し、その他の範囲では段階的に分散補
償量を可変させ、かつ補償範囲を拡大させるような構成
とすることも可能である。
る必要がない場合には、反射鏡4,5として、図5に示
すように両面に反射鏡コーティング9を施したガラスプ
レート10を用いてもよい。ただし、ガラスプレート1
0の光ビームの入射部および出射部は、反射鏡コーティ
ングは施されていない。本構成は、分散補償量が固定の
場合に、製造および調整が容易な分散補償器として用い
ることができる。
器は、プリズム、レンズおよび反射鏡を用いた空間系で
構成されており、従来の光ファイバ構造に見られるよう
な光学系内に光パワー密度が著しく高くなる部分がない
ので、非線形光学効果による波形劣化が原理的に生じな
い効果がある。
ングのような周期的な反射特性を有するデバイスを用い
ていないので、群遅延特性のリプルを回避することがで
きる。
との光路長差を変化させるために反射鏡による多重反射
および可動ステージ構成をとっているので、簡単な構成
で煩雑な光軸調整を全く必要とせずに分散補償量を可変
させることができる。また、本発明の分散補償器は、プ
リズム、レンズおよび反射鏡などの基本的な光学部品で
構成し、かつ可動ステージ構成をとっているので、マイ
クロオプティクス技術を利用することにより容易に小型
化することができる。
構成図である。
する図である。
て説明する図である。
構成図である。
構成図である。
ロック図である。
示す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 光ファイバ伝送路の波長分散によって波
形歪みを受けた入力光パルスをポート0から入力し、ポ
ート1から出力する光サーキュレータと、 前記光サーキュレータのポート1の出力光をコリメート
するコリメートレンズと、 前記コリメートレンズの出力光を所定の入射角で入射
し、前記入力光パルスに含まれる波長成分を分光するプ
リズムと、 前記プリズムで分光された各波長成分を含む光ビームを
多重反射させるように平行配置した第1および第2の反
射鏡と、 前記第1および第2の反射鏡で多重反射された光ビーム
を所定の入射角で入射し、コリメートして出力するくさ
び型プリズムと、 前記くさび型プリズムの出力光を入射角90度で入射
し、くさび型プリズムに対して反射する第3の反射鏡と
を備え、 前記第3の反射鏡の反射光を前記くさび型プリズム、前
記第1および第2の反射鏡、前記プリズム、前記コリメ
ートレンズを介して、前記光サーキュレータのポート1
に入力し、ポート2から前記光ファイバ伝送路の波長分
散を補償した出力光パルスとして出力する構成であるこ
とを特徴とする分散補償器。 - 【請求項2】 請求項1に記載の分散補償器において、 前記プリズムからの光ビームを最初に反射する反射鏡を
第1の反射鏡とし、第2の反射鏡との間で多重反射させ
た後に第2の反射鏡の反射光を前記くさび型プリズムに
入射する構成としたときに、第1の反射鏡と前記くさび
型プリズムと前記第3の反射鏡を固定して平行移動させ
る可動ステージを備えたことを特徴とする分散補償器。 - 【請求項3】 請求項2に記載の分散補償器において、 前記可動ステージは、前記第1および第2の反射鏡の間
隔が変化しない方向に平行移動させ、反射回数を変化さ
せる構成であることを特徴とする分散補償器。 - 【請求項4】 請求項2に記載の分散補償器において、 前記可動ステージは、前記第1および第2の反射鏡の間
隔が変化する方向に平行移動させる構成であることを特
徴とする分散補償器。 - 【請求項5】 請求項1に記載の分散補償器において、 前記第1および第2の反射鏡は、両面に反射鏡コーティ
ングを施したガラスプレートにより形成し、前記第1お
よび第2の反射鏡を固定とした構成であることを特徴と
する分散補償器。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000128547A JP3478237B2 (ja) | 2000-04-27 | 2000-04-27 | 分散補償器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001313607A JP2001313607A (ja) | 2001-11-09 |
JP3478237B2 true JP3478237B2 (ja) | 2003-12-15 |
Family
ID=18637971
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (5)
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JP4152836B2 (ja) * | 2003-08-22 | 2008-09-17 | 富士通株式会社 | 分波機能を備えた光部品および波長分散補償器 |
JP4518825B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2010-08-04 | 富士通株式会社 | 可変波長分散補償器 |
WO2009004702A1 (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-08 | Fujitsu Limited | 波長選択スイッチを用いた光遅延装置 |
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-
2000
- 2000-04-27 JP JP2000128547A patent/JP3478237B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
著者名:M. Jablonski, et al. タイトル:Adustable dispersion−slope compensator using entirely thin−film coupled−cavity allpass filters in a multi−reflection parallel configuration 学会名:Optical Fiber Communication Conference 引用箇所:Vol.2001,No.Mar.,pp.TuS3.1−3.3 |
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JP2001313607A (ja) | 2001-11-09 |
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