JPWO2009001847A1 - 分散補償器 - Google Patents
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Abstract
Description
φ(u)=k2×u2 (rad) 式(1)
ここで、k2は係数であり、k2を変更することによって、入力光信号に与える分散量を変化させることができる。
w2≧wSLM 式(2)
w2≧gSLM 式(3)
式(2)および式(3)の関係を満足せず、w2がwSLMまたはgSLMよりも小さい場合、ピクセル9により与えられる位相の値は離散化され、隣り合うピクセル9間の境界近傍において位相の値が急激に変化する。このため、空間位相制御素子8によって光信号に与えられる位相も急激に変化し、分散補償器の透過スペクトルおよび設定分散量にリプルを生じてしまう。
wu≧wSLMu 式(4)
v方向については、軌跡Lmを描く集光スポットラスタは、バルク型回折格子15の角度分散に基づいて、アレイ導波路格子のFSRに対応する光周波数毎にdv移動する。したがって、集光スポットのv方向の楕円半径について、次式を満たすようにすることで、隣接チャンネル内のビームの重なりを除去することができる。
wv≦wSLMv/2 式(5)
wSLMv ≪ wv 式(6)
図9は、実施例3に係る分散補償器の空間位相制御素子上の集光スポットサイズとピクセルの関係を示した図である。図9においては、バルク型回折格子15の角度分散による光信号1チャンネル当たりの、v方向の集光スポットのシフト量dvが、空間位相制御素子8の複数個のピクセル幅に相当する関係と成るように、ピクセルの構成を設定する。
実施例1と同様に、入力ファイバ10から入力された光信号はサーキュレータ11および接続ファイバ13を介して、アレイ導波路格子1の入力導波路2へと入射する。さらに光信号は、スラブ導波路3、アレイ導波路4、シリンドリカルレンズ6を介して自由空間へ出射される。出射された光信号は、偏波分離素子23により直交する2つの偏波成分に分離される。すなわち、一方の偏波成分は偏波分離素子23から光路22へ、他方の偏波成分は光路21へと出力される。さらに、光路22を通過する偏波成分は1/2波長板20により偏波方向を回転し、光路21を通過する偏波成分と同じ方向の偏波を持つことになる。光路21および光路22を通る光波は、それぞれ集光レンズ7によって、空間位相制御素子8上の同一点に集光する。
φ(u)=k3×u3 (rad) 式(7)
ここでk3は係数であり、k3を変更することで光信号に与える分散を変化させることができる。また、実施例1と同様に、空間位相変調素子のミラーはu方向に離散的に配置されており、ミラーにより与えられる位相の値は離散化されている。このため、i番目のミラーにより与えられる位相は、その中心座標uiにおける位相量φ(ui)で代表させる。すなわち、MEMS位相変調素子による位相設定量は、図15に示されるような階段状の分布となる。
w2≧wSLM 式(2)
この理由を、スポットサイズの柔軟性の観点から次のように説明することができる。
w2≧wSLM 式(2)
w2≧gSLM 式(3)
ここで、空間位相制御素子上における単色光の集光スポットの光強度が1/e2、すなわちピーク光強度の13.5%となる半径をw2、空間位相制御素子のピクセルの幅をwSLM、隣り合うピクセル間のギャップをgSLMとする(図3も参照のこと)。本実施例では、分散補償器により与えられる群遅延特性に生じるリプルを、さらに低減する方法を示す。
f・θ≧2×W2 式(12)
w2≧2/π・d≒p(=wSLM+gSLM) 式(13)
式(13)から、式(2)および(3)の条件が得られる。以上は、回折の理論から導かれる、ビームサイズおよびピクセルサイズの関係に対する要請の説明である。
w≧p 式(14)
以上詳細に説明してきたように、本発明の分散補償器によれば、既存の汎用低コストの光学部品を組み合わせて、比較的単純な空間光学系の構成により、柔軟な分散特性を設定可能な分散補償器を提供することができる。小型で分散特性の設定の自由度が高く、さらに製造性にも優れる。AWGを使うことによって、バルクの回折格子には無い柔軟な光学設計、さらには良好な光学特性を実現できる。例えば、バルクの回折格子は、回折次数が1次から2次の低い次数で用いられるが、アレイ導波路格子は、その設計の柔軟性により数十次から数千次まで高い次数に設定することができる。したがって、式(9)に示される用に、大きな分散値を設定することができる。
Claims (14)
- 入力光信号の波長に応じた出射角度で光信号を出射する第1の分光素子と、
前記第1の分光素子からの光信号を集光する少なくとも1枚の集光レンズと、
前記少なくとも1枚の集光レンズにより集光された光信号の位相を制御する空間位相制御素子とを備え、
前記空間位相制御素子面と前記第1の分光素子により形成される第1の分波面との交線として規定される第1の分波軸方向において、前記第1の分波軸についての2次以上の多項式によって表される関数で与えられる位相分布を前記光信号に付与することを特徴とする分散補償器。 - 前記位相分布における位相値が2πを越えるときは、前記2πを超える位相値を2πで割った剰余位相を前記光信号に付与することを特徴とする請求項1に記載の分散補償器。
- 前記空間位相制御素子は、前記第1の分波軸方向に繰り返し配列され、離散的な位相値を各々に対して設定可能な複数のピクセルからなり、前記空間位相制御素子面上でビーム半径wxを単色光の光強度がピーク値の1/e2となる距離とし、前記ピクセルの繰り返し距離をwpとするとき、
wx≧wp
の関係を有することを特徴とする請求項1または2に記載の分散補償器。 - 前記空間位相制御素子は、前記第1の分波軸方向に直交する第2の分波軸方向に繰り返し距離wSLMvで配列されたピクセル列を有することを特徴とする請求項3に記載の分散補償器。
- 前記空間位相制御素子面上で、前記第2の分波軸方向おける半径wvを単色光の光強度がピーク強度の1/e2となる距離とし、前記ピクセルの前記第2の分波軸方向の繰返し距離をwSLMvとするとき、
wv≦wSLMv/2
の関係を有することを特徴とする請求項4に記載の分散補償器。 - 前記空間位相制御素子面上で、前記第2の分波軸方向おける半径wvを単色光の光強度がピーク強度が1/e2となる距離とし、前記ピクセルの前記第2の分波軸方向の繰返し距離をwSLMvとするとき、
wSLMv≪wv
の関係を有することを特徴とする請求項4に記載の分散補償器。 - 前記第1の分波軸方向に関する所望の位相設定値をφとするとき、光ビームの集光点に覆われるピクセル群に包含される前記第1の分波軸に直交する方向に配列された複数のピクセル列に対して、前記複数のピクセル列の中の1つのピクセルに対する位相設定値をφとし、前記1つのピクセルの他の各ピクセルに対してはφとは異なる位相設定値を有する位相分布を与えることを特徴とする請求項4または6に記載の分散補償器。
- 前記第1の分光素子は、入力導波路、スラブ導波路およびアレイ導波路を含むアレイ導波路格子であり、前記少なくとも1枚の集光レンズは、前記アレイ導波路の光信号の出力端からの出射光を前記第1の分波面に垂直な方向で平行光とするシリンドリカルレンズと、前記アレイ導波路の前記出力端および前記空間位相制御素子のいずれからも距離fの位置に配置された焦点距離fの集光レンズとを含むことを特徴とする請求項1乃至7いずれかに記載の分散補償器。
- 前記シリンドリカルレンズと前記集光レンズとの間に配置され、前記アレイ導波路格子の前記第1の分波面と、概ね直交する第2の分波面を有する第2の分光素子をさらに備え、前記空間位相制御素子は、前記第1の分波面に対応する前記第1の分波軸および前記第2の分波面に対応し前記第1の分波軸に概ね直交する前記第2の分波軸に沿って、それぞれ周期的に繰り返し2次元配置されたピクセルを有することを特徴とする請求項8に記載の分散補償器。
- 前記アレイ導波路格子の自由スペクトルレンジは、前記位相分布により分散補償を行う光信号を含むWDMグリッドのグリッド波長間隔に等しいことを特徴とする請求項9に記載の分散補償器。
- 前記空間位相制御素子面上で、前記第2の分波軸上おける半径wvを単色光の光強度がピーク強度の1/e2となる距離とし、前記第2の分光素子の前記空間位相制御素子面上における線分散をdv/dλ、前記アレイ導波路格子の自由スペクトルレンジをFSRとするとき、
wv ≦dv/dλ×FSR
の関係を有することを特徴とする請求項10に記載の分散補償器。 - 入力光信号の波長に応じた出射角度で光信号を出射する第1の分光素子と、
前記第1の分光素子からの光信号を集光する少なくとも1枚の集光レンズと、
前記少なくとも1枚の集光レンズにより集光された光信号の位相を制御する空間位相制御素子であって、前記空間位相制御素子は、
前記空間位相制御素子面と前記第1の分光素子により形成される第1の分波面との交線として規定される第1の分波軸方向に繰り返し配列され、離散的な位相値を各々に対して設定可能な複数のピクセルからなり、
前記複数のピクセルは、それぞれが前記複数のピクセルの一部からなる複数の区間に分割され、前記各区間において、異なる波長を持つ前記光信号に対して前記第1の分波軸についての2次以上の多項式によって表される関数で与えられる位相分布が独立に付与され、
さらに、前記空間位相制御素子面上でビーム半径wxを単色光の光強度がピーク値の1/e2となる距離とし、前記ピクセルの繰り返し距離をwpとするとき、
wx≧wp
の関係を有することと
を備えたことを特徴とする分散補償器。 - 前記分光素子からの出射光が、前記空間位相制御素子の前記第1の分波軸上において、前記集光レンズにより集光されたときsinc関数形状のビームの電界分布を持つように、前記分光素子が構成されていることを特徴とする請求項1乃至12いずれかに記載の分散補償器。
- 前記分散補償器の入力に、出力が接続された光分岐手段と、
前記分散補償器の出力に、入力が接続された光波長分岐手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項1乃至13いずれかに記載の分散補償器。
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