(57)【要約】【課題】光フィルタとＶＩＰＡ板に、同一の制御温度を印加して、ＶＩＰＡ板の透過特性を平坦化させる。【解決手段】光モジュール１０は、波長周期性の透過特性を持つ光フィルタ１２と、光を高反射する反射面１３ａおよび反射面１３ａよりも低い反射率を持つ透過面１３ｂを備え、反射面１３ａと透過面１３ｂとで挟まれる内部領域で、光フィルタ１２からの出射された光を多重反射させて、透過面１３ｂを介して回折した出射光を出射する光学部品１３と、光フィルタ１２および光学部品１３の温度制御を行う温度制御部１５とを備える。温度制御部１５は、光フィルタ１２および光学部品１３に対して、同一の制御温度を印加することで、透過面１３ｂから出射した出射光の透過スペクトル形状を平坦化する。【選択図】図１
2010231126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長分波を行う光モジュールにおいて、
波長周期性の透過特性を持つ光フィルタと、
光を高反射する反射面および前記反射面よりも低い反射率を持つ透過面を備え、前記反射面と前記透過面とで挟まれる内部領域で、前記光フィルタからの出射された光を多重反射させて、前記透過面を介して回折した光を出射する光学部品と、
前記光フィルタおよび前記光学部品の温度制御を行う温度制御部と、
を備え、
前記温度制御部は、前記光フィルタおよび前記光学部品に対して、同一の制御温度を印加することで、前記透過面からの出射光の透過スペクトル形状を平坦化する、
ことを特徴とする光モジュール。
【請求項２】
前記温度制御部は、
前記制御温度を印加して、前記光フィルタの光路長および前記光学部品の光路長を変化させて、それぞれの透過波長をシフトし、
前記光学部品の透過スペクトル形状のピークに位置する波長であるピーク波長と、前記光フィルタの透過スペクトル形状のボトムに位置する波長であるボトム波長とを一致させて、前記出射光の透過スペクトル形状を平坦化する、
ことを特徴とする請求項１記載の光モジュール。
【請求項３】
単一温度変化当たりの波長変化量を示す波長温度係数に対して、前記光フィルタの材質の前記波長温度係数は、前記光学部品の材質の前記波長温度係数よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の光モジュール。
【請求項４】
前記温度制御部は、
前記ピーク波長が信号光波長に一致するように前記制御温度を印加し、
前記制御温度が前記光学部品および前記光フィルタと共に印加されて、前記ピーク波長と前記信号光波長が一致した状態のときに、前記ピーク波長と前記ボトム波長との差分がｄλであった場合に、
前記光学部品の材質の前記波長温度係数をαV、前記光フィルタの材質の前記波長温度係数をαE（αE＞αV）、制御温度変化量をΔＴ、制御温度変化量ΔＴを印加したときの前記ピーク波長の変化量をΔλV、制御温度変化量ΔＴを印加したときの前記ボトム波長の変化量をΔλEとした際に、
ΔλE＝ΔλV＋ｄλ
ΔＴ＝ΔλE／αE＝ΔλV／αV
から制御温度変化量ΔＴを求め、現在印加している前記制御温度をΔＴだけ変化させることを特徴とする請求項３記載の光モジュール。
【請求項５】
光の波長分散の補償を行う分散補償装置において、
入力してきた入力光と、内部で処理された後の出力光との光路の切り分けを行う光入出力処理部と、
波長周期性の透過特性を持つ光フィルタと、
光を高反射する反射面および前記反射面よりも低い反射率を持つ透過面を備え、光が入出力する窓が前記反射面側に設けられた光学部品と、
前記透過面から出射された出射光を反射し、戻り光を生成して前記透過面の所定の箇所に再び到達させる可動型の反射ミラーと、
前記光入出力処理部と前記光フィルタとの間に配置して、前記入力光を集光して前記光フィルタへ入射させる前段レンズと、
前記光学部品と前記反射ミラーとの間に配置して、前記出射光を前記反射ミラーに集光する後段レンズと、
前記光フィルタおよび前記光学部品の温度制御を行う温度制御部と、
を備え、
前記光学部品は、前記光フィルタから出射され、前記窓に入射した光ビームを、前記反射面と前記透過面とで挟まれる内部領域で多重反射させて、前記透過面を介して回折した前記出射光を出射し、前記透過面に到達した前記戻り光を、前記内部領域で多重反射させて、分散補償した光を前記出力光として前記窓から出射し、
前記温度制御部は、前記光フィルタおよび前記光学部品に対して、同一の制御温度を印加することで、前記透過面からの出射光の透過スペクトル形状を平坦化する、
ことを特徴とする分散補償装置。
【請求項６】
前記温度制御部は、
前記制御温度を印加して、前記光フィルタの光路長および前記光学部品の光路長を変化させて、それぞれの透過波長をシフトし、
前記光学部品の透過スペクトル形状のピークに位置する波長であるピーク波長と、前記光フィルタの透過スペクトル形状のボトムに位置する波長であるボトム波長とを一致させて、前記出射光の透過スペクトル形状を平坦化する、
ことを特徴とする請求項５記載の分散補償装置。
【請求項７】
単一温度変化当たりの波長変化量を示す波長温度係数に対して、前記光フィルタの材質の前記波長温度係数は、前記光学部品の材質の前記波長温度係数よりも大きいことを特徴とする請求項６記載の分散補償装置。
【請求項８】
前記温度制御部は、
前記ピーク波長が信号光波長に一致するように前記制御温度を印加し、
前記制御温度が前記光学部品および前記光フィルタと共に印加されて、前記ピーク波長と前記信号光波長が一致した状態のときに、前記ピーク波長と前記ボトム波長との差分がｄλであった場合に、
前記光学部品の材質の前記波長温度係数をαV、前記光フィルタの材質の前記波長温度係数をαE（αE＞αV）、制御温度変化量をΔＴ、制御温度変化量ΔＴを印加したときの前記ピーク波長の変化量をΔλV、制御温度変化量ΔＴを印加したときの前記ボトム波長の変化量をΔλEとした際に、
ΔλE＝ΔλV＋ｄλ
ΔＴ＝ΔλE／αE＝ΔλV／αV
から制御温度変化量ΔＴを求め、現在印加している前記制御温度をΔＴだけ変化させることを特徴とする請求項７記載の分散補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光モジュールおよび分散補償装置に関し、波長分波を行う光モジュールおよび光の波長分散の補償を行う分散補償装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ上で光パルスが伝播する速度（群速度）は、光の波長毎に異なるため、高速大容量の光伝送を行うと、伝送距離が伸びるにつれて、光のパルス波形が鈍る波長分散が生じる。波長分散は、波長が１ｎｍ異なるふたつの単色光を１ｋｍ伝搬させたときの伝搬時間差、単位はｐｓ／ｎｍ／ｋｍで定義される。
【０００３】
ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplex）のような光伝送を行うシステムで、波長分散によるパルス広がりが生じると、受信レベルを著しく劣化させてシステムに有害な影響を及ぼすことになる。このため、波長分散を等価的にゼロに（キャンセル）する分散補償を行って、光伝送時に生じた波長分散を抑制する必要がある。
【０００４】
分散補償を行う機器としては、分散補償ファイバ（ＤＣＦ：Dispersion Compensation Fiber）や分散補償グレーティング（ＤＣＧ：Dispersion Compensation Grating）等があるが、これらの多くは分散補償量（光ファイバ伝送路で生じた分散量とは逆符号の分散量）が固定である。
【０００５】
一方、４０Ｇｂｐｓ以上の高速光通信システムでは、波長分散のトレランス（残留分散の許容耐力）が狭く、より正確な分散値で補償する必要があるため、分散補償量を任意に調整可能な可変分散補償器を用いることが不可欠である。可変分散補償器としては、近年、ＶＩＰＡ（Virtually Imaged Phased Array）と呼ばれる光学部品が注目されている。
【０００６】
ＶＩＰＡは、ガラスプレートの両面に反射率の高い膜を蒸着した波長分波素子（ＶＩＰＡ板）を有したデバイスであり、ＶＩＰＡ板に集光ビームを入力してガラスプレート内部で多重反射させることで、通常の回折格子を用いずに、波長分波を行うことを可能にする。以降、図８〜図１１でＶＩＰＡの基本概念について説明する。
【０００７】
図８はＶＩＰＡの基本構成を示す図である。ＶＩＰＡ５０は、シリンドリカルレンズ５１、ＶＩＰＡ板５２から構成される。
シリンドリカルレンズ５１は、入力光を集光するレンズである。ＶＩＰＡ板５２は、反射率が１００％または１００％に近い反射膜５ａがコーティングされた反射面５２ａと、反射率がおよそ９５〜９８％程度の反射膜５ｂがコーティングされた透過面５２ｂと、窓（照射窓）５２ｃとを有するガラスプレートである。
【０００８】
図９はＶＩＰＡ５０の動作概要を説明するための図である。シリンドリカルレンズ５１で集光されたビームＢ１は、ＶＩＰＡ板５２の窓５２ｃから入力する。このとき、ビームＢ１の光軸Ｚは、ＶＩＰＡ板５２の法線Ｈに対して、小さな傾き角θを持っている。
【０００９】
反射面５２ａの反射率を１００％、透過面５２ｂの反射率を９８％とすると、ビームＢ１の２％の光は、透過面５２ｂからガラスプレートの厚み分のビーム径を持って外部へ出射し（透過面５２ｂから出射する光は、広がり角の少ない丸いビーム（コリメートビーム）であり、ビーム径はガラスプレートの厚み分となる）、残りの９８％のビームＢ１ａは、反射面５２ａ側へ向かって反射する（ビームＢ１ａは、ガラスプレート内部で、プレートの厚み分わずかに広がりながら反射面５２ａへ向かう）。
【００１０】
また、反射面５２ａは反射率１００％なので、ビームＢ１ａは、透過面５２ｂに向かって全反射する（ビームＢ１ａは、ガラスプレート内部で、プレートの厚み分わずかに広がりながら透過面５２ｂへ向かう）。そして、ビームＢ１ａの２％の光は、ガラスプレートの厚み分のビーム径を持って透過面５２ｂから外部へ出射する。このとき、ビームＢ１とビームＢ１ａの出射光のスポット位置はｄだけずれている。
【００１１】
同様に、ビームＢ１ａの残りの９８％のビームＢ１ｂは、反射面５２ａ側へ向かって反射する。このようなことが繰り返されることで、シリンドリカルレンズ５１を介して、ＶＩＰＡ板５２に入力したビームは、ＶＩＰＡ板５２内で少しずつ広がりながら多重反射し、透過面５２ｂから一定の間隔ｄだけ離れて光が少しずつ出射していくことになる。
【００１２】
透過面５２ｂから一定の間隔ｄだけ離れて出射する光は、あたかも階段状に配列された仮想出射スポットｖ１〜ｖｎ（図９ではｖ４まで示す）から出射しているとみなせ（これにより、バーチャリ・イメージ・フェーズド・アレイと呼ばれている）、この振る舞いは、エシェロン型（階段状）の回折格子の動作といえるので、出射光は分光されて出射することになる。
【００１３】
また、これらの仮想出射スポットｖ１〜ｖｎは、ＶＩＰＡ板５２のガラスプレートの厚みをＤとすれば、ＶＩＰＡ板５２の法線Ｈに沿って、一定の間隔２Ｄで配置される。仮想出射スポットｖ１、ｖ２について見ると、線分ｐｑ＝線分ｑｒ＝Ｄであるから、仮想出射スポットｖ１、ｖ２の配置間隔は、ＶＩＰＡ板５２の法線Ｈ上に２Ｄとなり、その他の仮想出射スポットの配置間隔も間隔２Ｄで配置することになる。
【００１４】
図１０はＶＩＰＡ５０の干渉条件を示す図である。出射スポットｖａから出射される光に対し、ビームＢ２ａでは、経路ｔ０内にｍ個の波長（中波長とする）があるものとする。この場合、ビームＢ２ａの上側のビームＢ２ｂで、光が強め合う方向に干渉条件が満たされる場合、経路ｔ１＜経路ｔ０なので、ビームＢ２ｂにｍ個の波長が入るためには、ビームＢ２ｂの波長は、ビームＢ２ａに含まれる波長よりも短波長となる必要がある。
【００１５】
また、ビームＢ２ａの下側のビームＢ２ｃで、光が強め合う方向に干渉条件が満たされる場合、経路ｔ０＜経路ｔ２なので、ビームＢ２ｃにｍ個の波長が入るためには、ビームＢ２ｃの波長は、ビームＢ２ａに含まれる波長よりも長波長となる必要がある。
【００１６】
したがって、ＶＩＰＡ板５２からの出射光に対して、光が強め合う干渉条件は、光軸を基準に上側が短波長、下側が長波長となることとなり、ＶＩＰＡ板５２から光軸の上側には短波長の光が、下側には長波長の光が出射されることになる。
【００１７】
図１１はＶＩＰＡ板５２の回折光の次数を示す図である。ＶＩＰＡ板５２の中間出射ポイントからは、回折次数（回折格子によって回折された光の方向を示す正または負の整数）がｍ次の光が出射する。
【００１８】
また、中間出射ポイントの上側の出射ポイントからはｍ−１次、下側の出射ポイントからは、ｍ＋１次の光が出射される。このように、ＶＩＰＡ板５２からは、さまざまな回折次数の光が出射するが、制御に必要な次数の回折光のみ着眼することになる。
【００１９】
次に光ネットワーク上において、波長分散によって生じる受信劣化について説明する。図１２は波長分散が生じて正常受信できない状態を説明するための図である。光ファイバＦ０を通じて、“０”、“１”のデータを持つ信号光が流れている。ここで、１ビットのパルスのスペクトルに着目すると、１ビットを構成するパルスのスペクトルには、複数の波長が含まれている。スペクトル中間の波長をλC、長波長側をλL、短波長側をλSとし、波長λCの速度をＶ（λC）、波長λLの速度をＶ（λL）、波長λSの速度をＶ（λS）とする。
【００２０】
これらの波長λC、λL、λSが、光ファイバＦ０を通じて、同じ速度で伝送して受信機Ｒｘに到達すれば（Ｖ（λC）＝Ｖ（λL）＝Ｖ（λS））、該当１ビットの波形には、歪みは生じておらず、正常にビット識別が可能である。
【００２１】
ところが、高速光伝送時で伝送距離が伸びたりして波長分散が生じると、１ビットを構成しているスペクトルの波長が、Ｖ（λS）＞Ｖ（λC）＞Ｖ（λL）というように、速度差が生じてしまう。このような速度差が生じると、該当１ビットの伝送波形には歪みが生じることになり、受信機Ｒｘにおいて正確なビット識別が行えなくなる。
【００２２】
次にＶＩＰＡ５０を使用した分散補償について図１３、図１４を用いて説明する。図１３、図１４はＶＩＰＡ型分散補償を説明するための図である。ＶＩＰＡ板５２の出射側に、集光レンズ５３と反射ミラー５４が配置される。出射した回折光は、集光レンズ５３によって反射ミラー５４に集光される。
【００２３】
反射ミラー５４は、非球面形状をしており、反射位置によってさまざまな方向に光を反射させる。また、反射ミラー５４のカーブによって反射方向を変えることができる。ここで、短波長λSのビーム（ビームλSとする）は、ＶＩＰＡ板５２の中心より上側の箇所に到達するように反射させ、長波長λLのビーム（ビームλLとする）は、中心より下側の箇所に到達するように反射させる。
【００２４】
すると図１４に示すように、反射したビームλSは、ＶＩＰＡ板５２の上側のポイントｐ１に到達してＶＩＰＡ板５２に再度入力するので、ＶＩＰＡ板５２内部で多くの回数の反射を繰り返して窓５２ｃから出射することになる。また、反射したビームλLは、ＶＩＰＡ板５２の下側のポイントｐ２に到達して再度入力するので、ＶＩＰＡ板５２内部で少ない回数の反射を繰り返して窓５２ｃから出射することになる。
【００２５】
このように、反射ミラー５４で反射された光は、ＶＩＰＡ板５２に到達し、ＶＩＰＡ板５２の到達位置は各波長によって異なるので、ＶＩＰＡ板５２内部で多重反射して窓５２ｃに戻るまでに時間差が生じることになり、波長毎に時間差（分散）を発生させることができる（群遅延時間を発生させることができる）。
【００２６】
上記の場合、波長分散によって、短波長λSが最も早く受信機Ｒｘに到達し、長波長λLが最も遅く到達するので、短波長λSに対して多くの遅延時間を発生させ（短波長λSの光は、ＶＩＰＡ板５２の窓５２ｃから出射されるまでに遠回りさせているイメージである）、長波長λLの遅延時間は小さくすることで（長波長λLの光は、ＶＩＰＡ板５２の窓５２ｃから出射されるまでに近回りさせているイメージである）、光伝送路上で生じた波長分散の補償を行うものである。
【００２７】
従来技術として、ＶＩＰＡを使用した分散補償デバイスは、特許文献１に提案されている。また、ＶＩＰＡの透過帯域特性をエタロンフィルタを用いて平坦化した技術が特許文献２に、空間フィルタを用いて平坦化する技術が特許文献３に提案されている。しかし、特許文献２に示されている方法では、エタロンフィルタの波長調整を行うための温度調整機構を追加する必要があり、装置構造が複雑になる、装置体積が大きくなるという問題ある。また、特許文献３に示されている空間フィルタは技術的に製造が難しいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２８】
【特許文献１】特表２０００−５１１６５５号公報
【特許文献２】特開２００３−２０２５１５号公報
【特許文献３】特開２００３−２０７６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
光デバイスに光を透過させたときの透過特性は、一般に、透過光のスペクトルが広く、透過帯域が平坦性を持つことが要求される。なぜなら、透過帯域が平坦でないと、入射前にあった周波数成分のパワーが阻止されてしまい、波形歪みを生じさせるからである（さらに、透過帯域幅は隣接チャネルのクロストークの漏れ込みが生じない程度に狭いほうがよい、などといったことも要求される）。
【００３０】
しかし、ＶＩＰＡ５０を構成するＶＩＰＡ板５２は、透過特性が平坦性を有しておらず、このため、ＶＩＰＡ５０をそのまま使用して分散補償を行うと、伝送品質の劣化を引き起こすといった問題があった。
【００３１】
図１５はＶＩＰＡ板５２の周期フィルタ特性を示す図である。縦軸は透過率、横軸は波長である。ＶＩＰＡ板５２は、周期フィルタであり、ＶＩＰＡ板５２から出射される光は、波長周期性を有している。
【００３２】
ＶＩＰＡ板５２に帯域の広い光（白色光）が入射すると、ＶＩＰＡ板５２の出射光は、図に示すようなλ１、λ２、λ３・・・と順に透過出力するような波長周期性が現れる（特定の厚みを介して、表面と裏面に反射膜を設け、光を内部干渉するように多重反射させるＶＩＰＡ板や、またはエタロンなどの光学部品による出射光では、このようなフィルタ特性が現れる）。
【００３３】
なお、ＶＩＰＡ板５２内部を通る光の光路長は、ＶＩＰＡ板５２のガラスプレートの屈折率ｎとガラスプレートの厚みＤに比例し（光路長∝ｎ×Ｄ）、波長周期Ｔは光路長に依存する。
【００３４】
図１６はＶＩＰＡ板５２の出射光の単一波長における透過特性を示す図である。縦軸は透過率、横軸は波長である。ＶＩＰＡ板５２の出射光は、各透過帯域内の中心波長付近にピークを持つラウンドトップ形状の特性を持っている。このように、ＶＩＰＡ板５２の透過帯域は平坦ではないため、ＶＩＰＡ板５２を透過した光は、実質的に帯域制限を受けることになる。
【００３５】
ＶＩＰＡ板５２の出射光では、透過特性がラウンドトップ形状なので、透過帯域内の単一波長において光レベル（透過率）に差が生じ、ＶＩＰＡ板５２の通過前後で、信号光パルス波形が大きく異なることにより、顕著な波形歪みが生じてしまう。
【００３６】
また、特に高速大容量・長距離の光通信システムにおいて、このようなＶＩＰＡ板５２を含む分散補償器を多段に用いて分散補償を行うと、波形歪みが蓄積することになるので、信号光パルスの劣化が非常に大きくなってしまう。
【００３７】
一方、上記の従来技術（特許第３９９４７３７号公報）では、ＶＩＰＡ板５２の透過特性に対して、相反する透過特性を持つエタロンフィルタを用いて、ＶＩＰＡ板５２の透過スペクトルを平坦化する手法を採っている。
【００３８】
この場合、透過光スペクトルのピークとボトムが互いに相殺されるように、ＶＩＰＡ板５２の透過波長およびエタロンフィルタの透過波長を調整することが必要であり、このような波長調整を行うためには、温度制御が一般的に行われる。
【００３９】
しかし、従来技術（特許第３９９４７３７号公報）には、温度制御による波長調整および温度制御機構については何ら考慮されていない。また、温度制御を行うとしても、通常は、ＶＩＰＡ板５２の透過波長とエタロンフィルタの透過波長は一致しておらず、温度変化１℃あたりの波長変化量を示す波長温度係数も、ＶＩＰＡ板５２とエタロンフィルタでは互いに異なるため、各々を異なる温度で制御することが考えられる。
【００４０】
しかし、ＶＩＰＡ板５２およびエタロンフィルタそれぞれに対して、別個の温度制御機構で温度調整を行ってしまうと、装置構成が複雑となり、回路規模、消費電力およびコストの増大を引き起こすといった問題があった。
【００４１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、同一の温度制御機構による温度制御によって、ＶＩＰＡ板の透過特性を平坦化して、伝送品質の向上、回路規模および消費電力の低減化を図った光モジュールを提供することを目的とする。
【００４２】
また、本発明の他の目的は、同一の温度制御機構による温度制御によって、ＶＩＰＡ板の透過特性を平坦化して、伝送品質の向上、回路規模および消費電力の低減化を図った分散補償装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４３】
上記課題を解決するために、波長分波を行う光モジュールが提供される。この光モジュールは、波長周期性の透過特性を持つ光フィルタと、光を高反射する反射面および前記反射面よりも低い反射率を持つ透過面を備え、前記反射面と前記透過面とで挟まれる内部領域で、前記光フィルタからの出射された光を多重反射させて、前記透過面を介して回折した光を出射する光学部品と、前記光フィルタおよび前記光学部品の温度制御を行う温度制御部とを備える。
【００４４】
ここで、温度制御部は、光フィルタおよび光学部品に対して、同一の制御温度を印加することで、透過面からの出射光の透過スペクトル形状を平坦化する。
【発明の効果】
【００４５】
光フィルタとＶＩＰＡ板に対して、同一の制御温度を印加して、ＶＩＰＡ板の透過特性を平坦化することにより、伝送品質の向上、回路規模および消費電力の低減化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】光モジュールの原理図である。
【図２】ＶＩＰＡ板の透過スペクトル形状を示す図である。
【図３】透過スペクトル形状を示す図である。
【図４】透過波長の調整動作を示す図である。
【図５】透過波長の調整動作を示す図である。
【図６】透過波長の調整動作を示す図である。
【図７】分散補償装置の構成を示す図である。
【図８】ＶＩＰＡの基本構成を示す図である。
【図９】ＶＩＰＡの動作概要を説明するための図である。
【図１０】ＶＩＰＡの干渉条件を示す図である。
【図１１】ＶＩＰＡ板の回折光の次数を示す図である。
【図１２】波長分散が生じて正常受信できない状態を説明するための図である。
【図１３】ＶＩＰＡ型分散補償を説明するための図である。
【図１４】ＶＩＰＡ型分散補償を説明するための図である。
【図１５】ＶＩＰＡ板の周期フィルタ特性を示す図である。
【図１６】ＶＩＰＡ板の出射光の単一波長における透過特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は光モジュールの原理図である。光モジュール１０は、レンズ１１、光フィルタ１２、光学部品１３（以下、ＶＩＰＡ板１３）から構成され、波長分波を行う光モジュールである。
【００４８】
レンズ１１は、入力光を集光して集光ビームを生成する。光フィルタ１２は、波長周期性の透過特性を持つフィルタであり、集光ビームをフィルタリングして出射する。
なお、光フィルタ１２は、具体的にはエタロンフィルタ（２枚のミラーが平行に向かい合わさった構造で、特定の周波数の整数倍の光だけを選択的に透過させ、それ以外の光は通さない光共振器）を用いるので、以降ではエタロンフィルタ１２と呼ぶ。
【００４９】
ＶＩＰＡ板１３は、光を高反射する反射面１３ａ（反射率１００％または１００％に近い反射膜１３−１がコーティングされた面である）および反射面１３ａよりも低い反射率を持つ反射膜１３−２がコーティングされた透過面１３ｂを備える。
【００５０】
エタロンフィルタ１２から出射された光ビームが窓１３ｃへ入射すると、反射面１３ａと透過面１３ｂとで挟まれる内部領域で、窓１３ｃから入射された光ビームを多重反射させて、透過面１３ｂを介して回折した光を出射する。なお、エタロンフィルタ１２とＶＩＰＡ板１３は、接着剤１４で貼り合わせる。
【００５１】
温度制御部１５は、エタロンフィルタ１２およびＶＩＰＡ板１３の温度制御を行い、エタロンフィルタ１２およびＶＩＰＡ板１３に対して、同一の制御温度を印加することで、ＶＩＰＡ板１３の透過面１３ｂから出射した出射光の透過スペクトル形状を平坦化する。
【００５２】
図２はＶＩＰＡ板１３の透過スペクトル形状を示す図である。縦軸は透過率、横軸は波長である。光モジュール１０の構成によって、ＶＩＰＡ板１３の透過面１３ｂから出射される光の透過スペクトル形状は、平坦な形状となる。
【００５３】
次にＶＩＰＡ板１３からの透過スペクトルを平坦化するための光モジュール１０の動作について詳しく説明する。図３は透過スペクトル形状を示す図である。縦軸は透過率、横軸は波長である。ＶＩＰＡ板１３単体の透過スペクトル形状１ａと、エタロンフィルタ１２単体の透過スペクトル形状１ｂと、これらを足し合わせたときのＶＩＰＡ板１３の出射光の透過スペクトル形状１ｃとを示している。
【００５４】
温度制御部１５は、ＶＩＰＡ板１３に制御温度を印加して、ＶＩＰＡ板１３の光路長を可変に調節して、ＶＩＰＡ板１３の透過波長を左方向または右方向にずらす。また、エタロンフィルタ１２に制御温度を印加して、エタロンフィルタ１２の光路長を可変に調節して、エタロンフィルタ１２の透過波長を左方向または右方向にずらす。
【００５５】
このような温度制御を行うことにより、ＶＩＰＡ板１３のラウンドトップのスペクトル形状のピーク波長λ１、λ２と、エタロンフィルタ１２のスペクトル形状のボトム波長λ１、λ２とをそれぞれ一致させる。
【００５６】
すると、ＶＩＰＡ板１３のピーク波長λ１の透過率と、エタロンフィルタ１２のボトム波長λ１の透過率とが足し合わされることにより、ＶＩＰＡ板１３の透過面１３ｂからの出射光の波長λ１の透過率は平坦化する。
【００５７】
同様に、ＶＩＰＡ板１３のピーク波長λ２の透過率と、エタロンフィルタ１２のボトム波長λ２の透過率とが足し合わされることにより、ＶＩＰＡ板１３の透過面１３ｂからの出射光の波長λ２の透過率は平坦化する。
【００５８】
ここで、通常は、ＶＩＰＡ板１３とエタロンフィルタ１２の透過波長は一致しておらず、温度変化１℃あたりの波長変化量（波長温度係数）も異なるため、温度制御によって波長をシフトさせる場合は、各々を異なる温度で制御することが考えられるが、上述したように、ＶＩＰＡ板１３およびエタロンフィルタ１２それぞれに対して、別個の温度制御機構を設けると、回路規模、消費電力およびコストの増大を引き起こしてしまう。
【００５９】
そこで、光モジュール１０では、ＶＩＰＡ板１３の材質と比べて波長温度係数が数倍大きな材質をエタロンフィルタ１２に用いることで、ＶＩＰＡ板１３とエタロンフィルタ１２に対して、同一温度で制御することにより、ＶＩＰＡ板１３の波長調整と、エタロンフィルタ１２の波長調整とを同時に行って、両者の波長を調整する。
【００６０】
図４は透過波長の調整動作を示す図である。縦軸は透過率、横軸は波長である。グラフｇ１において、ある温度でＶＩＰＡ板１３の透過波長（ピーク波長λｐ）がグリッド波長λｇ（信号光の波長）と完全に一致しており、同一温度で制御されたエタロンフィルタ１２のボトム波長λｂが、ＶＩＰＡ板１３のピーク波長λｐと一致していないとする（この状態では、ＶＩＰＡ板１３の透過スペクトル形状は平坦化されていない）。
【００６１】
なお、グリッド波長とは、ＩＴＵ−Ｔ（International Telecommunications Union−Telecommunications）で標準化された、ＷＤＭネットワークで使用される波長のことである。ＷＤＭネットワークでは、互いに異なる複数の波長を多重化して伝送するので、隣接チャネルからの影響を避けるべく、信号波長がＩＴＵ−Ｔで勧告されている。具体的には、周波数193.1THz（1,552.525nm）を基準に、100GHz（0.8nm）間隔で並んだ周波数グリッド上に波長を設定することが決定されている。
【００６２】
グラフｇ２において、エタロンフィルタ１２のボトム波長λｂをグリッド波長λｇ付近に合わせるために、制御温度を変更する。この場合、ＶＩＰＡ板１３のピーク波長λｐは、先に調整していたグリッド波長λｇからずれる（右方向へのずれが生じる）ことになるが、波長温度係数がエタロンフィルタ１２の基板材質と比べて数分の１であるため、波長ずれは実質的にほとんど影響の無い範囲に抑えることができる。
【００６３】
そして、グラフｇ３のように、グリッド波長λｇとエタロンフィルタ１２のボトム波長λｂとＶＩＰＡ板１３のピーク波長λｐとが互いに略一致することによって、ＶＩＰＡ板１３の透過光におけるグリッド波長λｇの透過スペクトルは、平坦化した形状となる。
【００６４】
このように、ＶＩＰＡ板１３とエタロンフィルタ１２の基板材質の波長温度係数の差を大きくして、両者を同一の温度制御機構により温度調整することにより、実質的に影響の無い波長誤差の範囲内で、ＶＩＰＡ板１３の透過スペクトル特性を平坦化することが可能となる。
【００６５】
次に具体的な数値を用いて透過波長の調整動作について説明する。ＶＩＰＡ板１３の基板材質には、代表的な光学ガラスであるＢＫ７ボロシリケート・クラウン・ガラス（Borosilicate Crown Glass：光学ガラスの中では一番多く製造されており、組成の分類では硼珪酸ガラスに入る光学用ガラス材料）を使用し、エタロンフィルタ１２の基板材質としては、シリコン（Ｓｉ）を用いる。また、ＢＫ７は、波長１５５０ｎｍでの波長温度係数が約１６ｐｍ／℃であり、シリコンは、波長１５５０ｎｍでの波長温度係数が約８２ｐｍ／℃である（エタロンフィルタ１２の材質の波長温度係数は、ＶＩＰＡ板１３の材質の波長温度係数よりも約５倍大きい）。
【００６６】
図５は透過波長の調整動作を示す図である。縦軸は透過率、横軸は波長であり、エタロンフィルタ１２のボトム波長とＶＩＰＡ板１３のピーク波長にずれがある状態を示している。平坦化のための温度制御を行う前の、ＶＩＰＡ板１３のピーク波長をλV、エタロンフィルタ１２のボトム波長をλEとする。
【００６７】
温度制御部１５は、最初に、ＶＩＰＡ板１３のピーク波長λVがグリッド波長λｇに完全に一致するように温度調整を行う（λV＝λｇ）。このとき、通常はエタロンフィルタ１２のボトム波長λEは、ＶＩＰＡ板１３のピーク波長λVと一致しない。ＶＩＰＡ板１３のピーク波長λVと、エタロンフィルタ１２のボトム波長λEとの間にずれがあり、ずれｄλが８０ｐｍであったとする（λｇ−λE＝ｄλ＝８０ｐｍ）。
【００６８】
図６は透過波長の調整動作を示す図である。縦軸は透過率、横軸は波長であり、エタロンフィルタ１２のボトム波長λEとＶＩＰＡ板１３のピーク波長λVとを一致させた状態を示している（波長シフト前を細実線、波長シフト後を太実線で示す）。
【００６９】
温度制御部１５は、エタロンフィルタ１２およびＶＩＰＡ板１３に対して、同じ制御温度を印加して、エタロンフィルタ１２のボトム波長λEとＶＩＰＡ板１３のピーク波長λVとを一致させる。
【００７０】
この場合、ＶＩＰＡ板１３の材質の波長温度係数をαV、エタロンフィルタ１２の材質の波長温度係数をαE（αE＞αV）、制御温度の変化量をΔＴ、制御温度変化量ΔＴを印加したときのＶＩＰＡ板１３のピーク波長λVの変化量をΔλV、制御温度変化量ΔＴを印加したときのエタロンフィルタ１２のボトム波長λEの変化量をΔλEとすると、以下の式（１）、（２）が成り立つ。
【００７１】
ΔλE＝ΔλV＋ｄλ・・・（１）
ΔＴ＝ΔλE／αE＝ΔλV／αV・・・（２）
式（１）、（２）に対して、ｄλ＝８０ｐｍ、αE＝８２ｐｍ／℃、αV＝１６ｐｍ／℃を代入して、制御温度変化量ΔＴを求めると、ΔＴ＝１．２℃となる。したがって、温度制御部１５は、ＶＩＰＡ板１３のピーク波長λVをグリッド波長λｇに一致させたときの制御温度から１．２℃さらに上昇させることにより、エタロンフィルタ１２のボトム波長λEとＶＩＰＡ板１３のピーク波長λVとを一致させることができる。
【００７２】
このとき、ＶＩＰＡ板１３のピーク波長λVが、グリッド波長λｇより約１９ｐｍ（＝Δ＝１．２×１６）長波長側にシフトするが、ＶＩＰＡ板１３の出射光の透過スペクトル形状は平坦化されるために、この程度の波長ずれは実用上問題ない。
【００７３】
次に光モジュール１０を適用した分散補償装置について説明する。図７は分散補償装置の構成を示す図である。分散補償装置２０は、光入出力処理部２１、シリンドリカルレンズ１１ａ（前段レンズ）、エタロンフィルタ１２、ＶＩＰＡ板１３、集光レンズ２２（後段レンズ）、反射ミラー２３、温度制御部１５から構成される。なお、上述した構成要素には同じ符号を付けてそれらの構成の説明は省略する。また、ＶＩＰＡ板１３の透過スペクトル形状の平坦化制御は上述したので、ここでは分散補償動作について説明する。
【００７４】
光入出力処理部２１は、入力してきた入力光と、内部で処理された後の出力光（分散補償されてＶＩＰＡ板１３から戻ってきた出力光）とが重ならないように光路の切り分けを行う。すなわち、ＶＩＰＡ板１３に到達するまでの入力光と、ＶＩＰＡ板１３から戻ってきた出力光とがオーバラップしないように分離する。
【００７５】
光入出力処理部２１は、具体的には、サーキュレータ２１ａとコリメートレンズ２１ｂから構成される。サーキュレータ２１ａは、３つのポートＰ１〜Ｐ３を有し、ポートＰ１から入力した光は、ポートＰ２から出力させ、ポートＰ２から入力した光は、ポートＰ３から出力させるものである。
【００７６】
サーキュレータ２１ａのポートＰ１に入力した光は、ポートＰ２から出力して、光ファイバＦへ入力する。光ファイバＦから出力された光は、コリメートレンズ２１ｂによって平行光となって、シリンドリカルレンズ１１ａに向かう。
【００７７】
シリンドリカルレンズ１１ａは、光入出力処理部２１から出力された光（入力光）を集光して、エタロンフィルタ１２へ入射し、エタロンフィルタ１２からの出射光は、ＶＩＰＡ板１３の窓１３ｃに入射する。
【００７８】
ＶＩＰＡ板１３の内部で多重反射して出射した回折光は、集光レンズ２２によって反射ミラー２３に集光される。反射ミラー２３は、透過面１３ｂから出射された出射光を反射し、戻り光を生成する。反射された戻り光は、集光レンズ２２を介して、波長毎に遅延時間差を付けるために必要な透過面１３ｂの所定の箇所に到達する。
【００７９】
なお、反射ミラー２３には、３Ｄ（３Dimensional）ミラーが使用される。３Ｄミラー２３は、例えば、ｘ軸方向に沿って、ｙ軸方向の形状が凹から凸に連続的に変化するような形状を有する。
【００８０】
したがって、光の波長毎にミラー表面の集光位置（ｙ軸方向の位置）でのミラーの傾きが異なるために、反射方向を波長毎に異ならせることができ、光の波長毎に光路長を変化させ、透過面１３ｂに対する戻り光の入射時間に差を設けることができる。また、ｘ軸方向について３Ｄミラー２３の設置位置を調整することにより、波長間の光路長差（時間差）を変化させることができる。このように、３Ｄミラー２３を駆動することにより、適切に波長分散量を変化させることができる。
【００８１】
ＶＩＰＡ板１３の内部で多重反射して窓１３ｃから出射する光は、図１３、図１４で上述した制御によって分散補償されており、シリンドリカルレンズ１１ａは、分散補償後の光（出力光）を平行光にして、コリメートレンズ２１ｂへ入力する。コリメートレンズ２１ｂは、平行光を集光して光ファイバＦに入力する。そして、光ファイバＦからの出力光は、サーキュレータのポートＰ２に入力し、ポートＰ３へドロップして出力パス側へ伝送される。
【００８２】
以上説明したように、ＶＩＰＡ板１３の基板材質と比べて波長温度係数（単位温度変化あたりの波長シフト量）の大きい材質でできたエタロンフィルタ１２を、ＶＩＰＡ板１３の反射面１３ａ側に貼り付け、ＶＩＰＡ板１３とエタロンフィルタ１２を同一温度にて温度制御することにより、ＶＩＰＡ板１３の透過光波長ずれが許容可能な範囲内で、エタロンフィルタ１２の波長を所望の波長に調整することができ、ＶＩＰＡ板１３の透過スペクトル特性を平坦化することが可能になる。
【符号の説明】
【００８３】
１０  光モジュール
１１  レンズ
１２  光フィルタ（エタロンフィルタ）
１３  光学部品（ＶＩＰＡ板）
１３−１、１３−２  反射膜
１３ａ  反射面
１３ｂ  透過面
１３ｃ  窓
１４  接着剤
１５  温度制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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