(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光を送信する送信機と前記信号光を受信する受信機との間に配置された第１の光ファイバおよび第２の光ファイバと、
前記送信機と前記第１の光ファイバとの間に配置され、前記送信機から送信される信号光の波長を前記第１の光ファイバの累積分散値がＢ（ｐｓ／ｎｍ）であり、累積分散スロープ値がＣ（ｐｓ／ｎｍ2）である波長に変換する波長変換器と、
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとの間に配置され、前記第１の光ファイバを通過した信号光を、前記第２の光ファイバの累積分散値がＢ（ｐｓ／ｎｍ）であり、分散スロープの符号が前記累積分散スロープ値Ｃの符号と異なる波長の位相共役光に変換する位相共役光発生器とを具備し、
前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバは、共に通信波長領域６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて下に凸となる波長分散特性を有する
ことを特徴とする信号光の可変遅延発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の信号光の可変遅延発生装置であって、
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとが、同一の波長分散特性を有すると共に、同一の長さを有する
ことを特徴とする信号光の可変遅延発生装置。
【請求項３】
信号光を送信する送信機と前記信号光を受信する受信機との間に配置される光ファイバと、
前記送信機に接続され、前記送信機から送信される信号光の波長を前記光ファイバの波長分散値がＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、分散スロープ値がＳ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）である波長に変換する波長変換器と、
前記波長変換器と前記光ファイバに接続して配置される第１の合分波器と、
前記光ファイバの他端に接続して配置される第２の合分波器と、
前記第１の合分波器と前記第２の合分波器とで形成される光リングに配置され、前記第２の合分波器から入力された信号光を、前記光ファイバの分散値がＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、分散スロープの符号が前記分散スロープ値Ｓの符号と異なる波長の位相共役光に変換して前記第１の合分波器に出力する位相共役光発生器と、
前記第２の合分波器に接続されると共に、前記受信機に接続され、前記位相共役光発生器にて変換された位相共役光のみを透過する光フィルタとを具備し、
前記光ファイバは、通信波長領域６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて下に凸となる波長分散特性を有する
ことを特徴とする信号光の可変遅延発生装置。
【請求項４】
信号光を送信する送信機と前記信号光を受信する受信機との間に配置される光ファイバと、
前記送信機に接続され、前記送信機から送信される信号光の波長を前記光ファイバの波長分散値がＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、分散スロープ値がＳ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）である波長に変換する波長変換器と、
前記波長変換器と前記光ファイバと前記受信機との間に配置され、前記波長変換器から入力された信号光を前記光ファイバへ出力すると共に、前記光ファイバから入力された信号光を前記受信機に出力する光サーキュレータと、
前記光ファイバの他端に接続して配置される合分波器と、
前記合分波器に接続され、該合分波器から入力された信号光を、前記光ファイバの波長分散値がＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、分散スロープの符号が前記分散スロープ値Ｓの符号と異なる波長の位相共役光に変換する位相共役光発生器と、
前記位相共役光発生器と前記合分波器の間に配置され、前記位相共役光発生器から入力された信号光を前記合分波器に出力する光アイソレータとを具備し、
前記光ファイバは、通信波長領域６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて下に凸となる波長分散特性を有する
ことを特徴とする信号光の可変遅延発生装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の信号光の可変遅延発生装置であって、
前記光ファイバは、センタコア部と、前記センタコア部を包囲するサイドコア部と、前記サイドコア部を包囲するリングコア部と、前記リングコア部を包囲するクラッド部を有し、前記センタコア部および前記リングコア部の屈折率が前記クラッド部よりも高く形成されて、前記センタコア部および前記リングコア部のモード結合が通信波長領域６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて生じるものである
ことを特徴とする信号光の可変遅延発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光伝送ネットワークにおける信号光の可変遅延発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光伝送ネットワークにおいて、ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）伝送により、１心の光ファイバ当たりの伝送容量が増加している。これらの光ファイバが終端されるルータでは、伝送データの処理を光から電気に変換して処理を行っている。したがって、ルータにおける伝送データの光−電気変換処理及び電気信号処理がボトルネックとなっている。
【０００３】
そこで、ＯＡＤＭ（Optical Add/Drop Multiplexer）や光スイッチといった信号光を電気に変換することなく処理を行うデバイスが用いられてきている。しかし、これらの技術は、波長を基にしたパス制御、又は、静的なスイッチング処理に留まり、伝送データの単位であるパケット毎のルーティングといった柔軟な制御を行うことができない。
【０００４】
これを実現するためには、信号処理部における信号の衝突を回避する必要があり、光バッファ等の信号光を電気に変換することなく保持する機構が必要となる。近年、この機構を実現するための技術として、光パルスの伝送速度制御がある。例えば、非特許文献１，２では、信号光を波長変換し、この信号光が波長分散を有する光ファイバを伝送することで可変量の遅延を発生させる技術が検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Louis Christen et al., "Tunable 105 ns optical delay for 80 Gb/s RZ-DQPSK, 40 Gb/s RZ-DPSK, and 40 Gb/s RZ-OOK signals using wavelength conversion and chromatic dispersion", OPTICS LETTERS,Vol.34,No.4,p.542-544,2009年2月15日
【非特許文献２】N.Alic et al., "1.83-μs Wavelength-Transparent All-Optical Delay",in Optical Fiber Communication Conference, OSA Technical Digest (CD)(Optical Society of America,2009),paper PDPA1.
【非特許文献３】K.Thyagarajan et al., "A Novel Design of a Dispersion Compensating Fiber",IEEE Photonics Technology Letters,Vol.8,No.11,pp.1510-1512,1996年11月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１に記載の手法では従来の分散補償光ファイバが用いられており、その分散量は数十〜数百ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであることから、十分な遅延量を発生させるためには数十ｋｍの光ファイバが必要となってしまい、遅延発生装置の規模が大きくなってしまう。また、非特許文献１及び２に記載の手法では、信号光の波長分散を補償することができるが、分散スロープを補償することができない。そのため、分散スロープが影響を及ぼす高速な信号を伝送する場合には問題となる。
【０００７】
以上のことから、本発明は上述のような課題を解決するために為されたものであって、短尺な光ファイバで大きな遅延量を発生させ、波長分散と分散スロープの補償が可能である信号光の可変遅延発生装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決する第１の発明に係る信号光の可変遅延発生装置は、
信号光を送信する送信機と前記信号光を受信する受信機との間に配置された第１の光ファイバおよび第２の光ファイバと、
前記送信機と前記第１の光ファイバとの間に配置され、前記送信機から送信される信号光の波長を前記第１の光ファイバの累積分散値がＢ（ｐｓ／ｎｍ）であり、累積分散スロープ値がＣ（ｐｓ／ｎｍ2）である波長に変換する波長変換器と、
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとの間に配置され、前記第１の光ファイバを通過した信号光を、前記第２の光ファイバの累積分散値がＢ（ｐｓ／ｎｍ）であり、分散スロープの符号が前記累積分散スロープ値Ｃの符号と異なる波長の位相共役光に変換する位相共役光発生器とを具備し、
前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバは、共に通信波長領域６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて下に凸となる波長分散特性を有する
ことを特徴とする。
【０００９】
上述した課題を解決する第２の発明に係る信号光の可変遅延発生装置は、
第１の発明に係る信号光の可変遅延発生装置であって、
前記第１の光ファイバと前記第２の光ファイバとが、同一の波長分散特性を有すると共に、同一の長さを有する
ことを特徴とする。
【００１０】
上述した課題を解決する第３の発明に係る信号光の可変遅延発生装置は、
信号光を送信する送信機と前記信号光を受信する受信機との間に配置される光ファイバと、
前記送信機に接続され、前記送信機から送信される信号光の波長を前記光ファイバの波長分散値がＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、分散スロープ値がＳ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）である波長に変換する波長変換器と、
前記波長変換器と前記光ファイバに接続して配置される第１の合分波器と、
前記光ファイバの他端に接続して配置される第２の合分波器と、
前記第１の合分波器と前記第２の合分波器とで形成される光リングに配置され、前記第２の合分波器から入力された信号光を、前記光ファイバの分散値がＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、分散スロープの符号が前記分散スロープ値Ｓの符号と異なる波長の位相共役光に変換して前記第１の合分波器に出力する位相共役光発生器と、
前記第２の合分波器に接続されると共に、前記受信機に接続され、前記位相共役光発生器にて変換された位相共役光のみを透過する光フィルタとを具備し、
前記光ファイバは、通信波長領域６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて下に凸となる波長分散特性を有する
ことを特徴とする。
【００１１】
上述した課題を解決する第４の発明に係る信号光の可変遅延発生装置は、
信号光を送信する送信機と前記信号光を受信する受信機との間に配置される光ファイバと、
前記送信機に接続され、前記送信機から送信される信号光の波長を前記光ファイバの波長分散値がＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、分散スロープ値がＳ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）である波長に変換する波長変換器と、
前記波長変換器と前記光ファイバと前記受信機との間に配置され、前記波長変換器から入力された信号光を前記光ファイバへ出力すると共に、前記光ファイバから入力された信号光を前記受信機に出力する光サーキュレータと、
前記光ファイバの他端に接続して配置される合分波器と、
前記合分波器に接続され、該合分波器から入力された信号光を、前記光ファイバの波長分散値がＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、分散スロープの符号が前記分散スロープ値Ｓの符号と異なる波長の位相共役光に変換する位相共役光発生器と、
前記位相共役光発生器と前記合分波器の間に配置され、前記位相共役光発生器から入力された信号光を前記合分波器に出力する光アイソレータとを具備し、
前記光ファイバは、通信波長領域６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて下に凸となる波長分散特性を有する
ことを特徴とする。
【００１２】
上述した課題を解決する第５の発明に係る信号光の可変遅延発生装置は、
第１乃至第４の何れか一つの発明に係る信号光の可変遅延発生装置であって、
前記光ファイバは、センタコア部と、前記センタコア部を包囲するサイドコア部と、前記サイドコア部を包囲するリングコア部と、前記リングコア部を包囲するクラッド部を有し、前記センタコア部および前記リングコア部の屈折率が前記クラッド部よりも高く形成されて、前記センタコア部および前記リングコア部のモード結合が通信波長領域６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて生じるものである
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る信号光の可変遅延発生装置によれば、分散量が数十〜数百ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである従来の分散補償光ファイバと比較して短尺な光ファイバで大きな遅延を発生させることができ、装置の規模を小さくできる。
【００１４】
本発明に係る信号光の可変遅延発生装置によれば、特定の波長において波長分散スロープが大きいため、同じ遅延を発生させる場合、非特許文献１，２に記載される従来手法と比較して装置で用いる波長変換の変換幅を小さくすることができ、信号光の劣化を低減することができる。
【００１５】
本発明に係る信号光の可変遅延発生装置によれば、単一種類の光ファイバのみで、波長分散と分散スロープの分散補償が可能であり、信号光の劣化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の光ファイバの屈折率分布を説明するための図である。
【図２】従来の光ファイバの特性を示す図であり、図２（ａ）に波長と群速度との関係を示し、図２（ｂ）に波長と波長分散との関係を示す。
【図３】本発明の第一の実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置の概略構成図である。
【図４】信号光の可変遅延発生装置が具備する光ファイバの一例を説明するための図である。
【図５】光ファイバの特性を示す図であり、図５（ａ）に波長と群速度との関係を示し、図５（ｂ）に波長と波長分散との関係を示し、図５（ｃ）に波長と分散スロープとの関係を示す。
【図６】本発明の第二の実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置による作用を説明するための図であり、図６（ａ）に波長λ11と波長λ12との関係を示し、図６（ｂ）に波長λ11と遅延量との関係を示す。
【図７】本発明の第三の実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置の概略構成図である。
【図８】本発明の第四の実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置の概略構成図である。
【図９】信号光の可変遅延発生装置が具備する光ファイバの他例を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る信号光の可変遅延発生装置について、各実施形態にて詳細に説明する。
【００１８】
［第一の実施形態］
本実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１９】
まず、信号光の可変遅延発生装置の構成要素の前提について説明する。
波長分散とは、波長の異なる信号光が同一媒質中を進むとき、異なる伝搬速度で進む現象である。波長分散Ｄ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）又はβ2（ｐｓ2）は、各周波数ωの信号光が光ファイバを伝搬するときの群速度ｖgから以下に示す式（１）で求められる。伝搬定数をβとし、βの１階微分をβ1とし、βの２階微分をβ2とした。光の速度をｃとし、波長をλとした。
【００２０】
【数１】
0005497365.tif 000002
【００２１】
ここで、図１に示す屈折率分布を持つ光ファイバについて、群速度および波長分散特性について検討する。光ファイバは、コア部１と、このコア部１を包囲するサイドコア部２と、このサイドコア部２を包囲するクラッド部３とを有する。コア部１の屈折率は、クラッド部３よりもΔa高く形成されている。サイドコア部２の屈折率は、クラッド部よりもΔb低く形成されている。コア部１の直径を２ａとし、サイドコア部２の直径を２ｂとした。
【００２２】
この光ファイバにおいて、例えば、ａ＝１．５μｍ、ｂ＝２．７μｍ、Δa＝１．５％、Δb＝−０．８８％とすると、波長（μｍ）と群速度Ｖｇ（ｍ／ｓ）との関係は図２（ａ）に示すようになり、波長（μｍ）と波長分散Ｄ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係は図２（ｂ）に示すようになる。この光ファイバに、信号光の波長を任意の波長λaに変換して入射する場合と、波長λaよりも高い任意の波長λb（＞λa）に変換し入射する場合とでは、群速度が異なり、Δｖの速度差が生じ、遅延が発生する。また、四光波混合などを用い、信号光を位相共役光に変換すると、位相共役光が受ける波長分散Ｄ’は以下に示す式（２）を満たしている。このことから、非特許文献２に記載されるとおり、遅延を発生させつつ波長分散を補償することができる。なお、分散スロープは、波長分散の波長に対する微分により求められ、位相共役光の発生により、波長分散の符号は反転するが、分散スロープの符号は反転しない。
【００２３】
【数２】
0005497365.tif 000003
【００２４】
以上のことから、信号光の可変遅延発生装置１０は、図３に示すように、波長変換器１５、第１の光ファイバ１３、位相共役光発生器１６、第２の光ファイバ１４を具備する。具体的には、第１の光ファイバ１３および第２の光ファイバ１４は、信号光を送信する送信機１１と信号光を受信する受信機１２との間に配置される。波長変換器１５は、第１の光ファイバ１３の送信機１１側（入射端）に接続して配置される。位相共役光発生器１６は、第１の光ファイバ１３と第２の光ファイバ１４との間に配置される。すなわち、位相共役光発生器１６は、第２の光ファイバ１４の入射端（第１の光ファイバ１３の出射端）に接続して配置される。よって、送信機１１から送信された信号光は、波長変換器１５、第１の光ファイバ１３、位相共役光発生器１６、および第２の光ファイバ１４を通過して、受信機１２で受信される。
【００２５】
波長変換器１５は、第１の光ファイバ１３の累積分散値がＢ（ｐｓ／ｎｍ）であり、累積分散スロープ値がＣ（ｐｓ／ｎｍ2）である波長に変換する機器である。
【００２６】
位相共役光発生器１６は、第２の光ファイバ１４の累積分散値がＢ（ｐｓ／ｎｍ）であり、分散スロープの符号が前記累積分散スロープ値Ｃと異なる波長の位相共役光に変換する機器である。
【００２７】
第１，第２の光ファイバ１３，１４は共に通信波長領域６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて下に凸となる波長分散特性を有する。このような波長分散特性を有する光ファイバの実現手法の一つとして、非特許文献３に示されるスーパーモードと呼ばれるモードを発生させる方法がある。
【００２８】
本実施形態では、波長分散が下に凸である光ファイバとして、図４に示すように、軸心部分にあるセンタコア部４１と、このセンタコア部４１を包囲するサイドコア部４２と、サイドコア部４２を包囲するリングコア部４３と、リングコア部４３を包囲するクラッド部４４とからなる光ファイバを用いた。リングコア部４３の屈折率はクラッド部４４よりもΔ3高く形成される。センタコア部４１の屈折率はリングコア部４３よりもΔ1高く形成される。センタコア部４１に導波するモードとリングコア部４３を導波するモードの伝搬定数が一致する波長では、強いモード結合が生じ、大きな負分散が発生する。なお、サイドコア部４２の屈折率はクラッド部４４よりもΔ2低く形成される。センタコア部４１の直径を２ａ1とし、サイドコア部４２の直径を２ａ2とし、リングコア部４３の直径を２ａ3とした。
【００２９】
上述した図４に示す光ファイバにおいて、ａ1＝１．３４μｍ、ａ2＝１０．７μｍ、ａ3＝１７．３μｍ、Δ1＝１．６８８％、Δ2＝０％、Δ3＝０．４８％としたとき、波長（μｍ）と群速度Ｖｇ（ｍ／ｓ）との関係を図５（ａ）に示し、波長（μｍ）と波長分散Ｄ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）との関係を図５（ｂ）に示し、波長（μｍ）と分散スロープＳ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）との関係を図５（ｃ）に示す。図５に示すように、モード結合が生じる波長付近の群速度が急激に変化し、波長分散が下に凸となる。この例ではモード結合が１６００ｎｍ付近において生じており、分散の最小値をＤminとし、そのときの波長をλ0とする。
【００３０】
モード結合が生じる波長付近では分散スロープの符号は、λ0より短波長側と長波長側では異なる。
【００３１】
さて、図３に示す第１の光ファイバ１３の最小分散波長をλ0とし、第２の光ファイバ１４の最小分散波長をλ0’とすると、送信機１１から送信される波長λの信号光（入射光）が、波長変換器１５においてλ0より短波長であり、累積分散がＢ（ｐｓ／ｎｍ）である波長に変換される（そのときの群速度をｖ1とする）。続いて、群速度ｖ1の信号光が、位相共役光発生器１６においてλ0’より長波長であり、その分散量がＢ（ｐｓ／ｎｍ）である波長（そのときの群速度をｖ2とする）の位相共役光に変換される。このとき、上述した式（２）に示すように、第２の光ファイバ１４で位相共役光が受ける分散が−Ｂとなる。よって、波長分散を補償することができる。
また、第１の光ファイバ１３と第２の光ファイバ１４で受ける分散スロープは符号が逆であるため、信号光を補償することができる。
【００３２】
第１，第２の光ファイバ１３，１４の長さがそれぞれＬ1，Ｌ2であるとすると、信号光が光ファイバ１３，１４を通過するのにかかる時間ｔは以下の（３）式となる。
【００３３】
【数３】
0005497365.tif 000004
【００３４】
つまり、変換波長を変化させることで、信号光が受ける遅延量を制御することができる。
【００３５】
なお、波長変換器１５において変換する波長は、λ0より長波長側でもよく、その場合は、位相共役光発生器１６にてλ0’より短波長側に変換すればよい。
【００３６】
よって、上述した信号光の可変遅延発生装置１０によれば、分散量が数十〜数百ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである従来の分散補償光ファイバと比較して短尺な光ファイバで大きな遅延を発生させることができ、装置の規模を小さくできる。
【００３７】
さらに、特定の波長において波長分散スロープが大きいため、同じ遅延を発生させる場合、非特許文献１，２に記載される従来手法と比較して装置で用いる波長変換の変換幅を小さくすることができ、信号光の劣化を低減することができる。
【００３８】
その上、単一種類の光ファイバのみで、波長分散と分散スロープの分散補償が可能であり、信号光の劣化を低減することができる。
【００３９】
［第２の実施形態］
本実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置について、図４〜図６を参照して説明する。
本実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置は、上述した第１の実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置と同じ機器を具備する。
本実施形態では、第１の光ファイバ１３と第２の光ファイバ１４の波長分散特性および長さを同一とした。
【００４０】
第１の光ファイバ１３および第２の光ファイバ１４は、図４に示す構造を持っている。そのため、第１，第２の光ファイバ１３，１４において、モード結合が生じる波長付近では、波長分散が等しくなる波長が、λ0よりも短波長側と長波長側にそれぞれ存在する。
【００４１】
ここで、図５（ｂ）に示すように、波長分散がＤ0（≧Ｄmin）となる波長で、λ0よりも短波長側をλ11とし、長波長側をλ12とする。
送信機１１から送信される波長λの信号光が、波長変換器１５において波長λ11に変換される。波長λ11の信号光が第１の光ファイバ１３に入射する。このときの群速度をｖ11とする。続いて、第１の光ファイバ１３を通過した波長λ11の信号光が位相共役光発生器１６にてλ12の位相共役光に変換される。これにより、第２の光ファイバ１４で受ける分散がＤ0となり、波長分散を補償することができる。波長λ12における群速度がｖ12であり、第１，第２の光ファイバ１３，１４の長さがＬであるとすると、信号光が光ファイバ１３，１４を通過するのにかかる時間ｔは、以下の式（４）となる。
【００４２】
【数４】
0005497365.tif 000005
【００４３】
また、分散スロープについても、波長λ11と波長λ12での分散スロープＳ11，Ｓ12は符号が逆であり、｜Ｓ11｜＝｜Ｓ12｜であることから補償することができる。
【００４４】
ここで、波長λ11と波長λ12との関係を図６（ａ）に示し、第１，第２の光ファイバ長をそれぞれ１ｋｍとした場合の波長λ11と発生する遅延量の関係を図６（ｂ）に示す。
分散が最小となる波長λ0は１５９５．９ｎｍであり、図６（ｂ）に示すように、｜λ11−λ0｜を大きくすることで、遅延量は連続的に大きくなっていることがわかる。なお、波長変換器１５において変換する波長は、λ0よりも長波長側でもよく、例えば、λ12である場合、位相共役光発生器１６においてλ11に変換すればよい。このような場合であっても、遅延特性は変らない。
【００４５】
したがって、本実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置によれば、図５（ｂ）に示すように、光ファイバの波長分散量が−数千ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであり、分散量が数十〜数百ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである従来の分散補償光ファイバと比較して短尺な光ファイバで大きな遅延を発生させることができ、装置の規模を小さくできる。さらに、分散スロープをより高精度に補償することができる。
【００４６】
［第３の実施形態］
本実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置について、図７を参照して説明する。
信号光の可変遅延発生装置２０は、図７に示すように、信号光を送信する送信機１１と信号光を受信する受信機１２との間に配置される光ファイバ２１を具備する。送信機１１と光ファイバ２１との間には、波長変換器２５と第１の合分波器２２とが配置される。光ファイバ２１と受信機１２との間には第２の合分波器２３と光フィルタ２４とが配置される。第１の合分波器２２と第２の合分波器２３で形成される光リングには、位相共役光発生器２６が配置される。
【００４７】
波長変換器２５は送信機１１に接続して配置される。波長変換器２５は、送信機１１から送信される信号光の波長を光ファイバ２１の波長分散値がＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、分散スロープ値がＳ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）である波長に変換する機器である。
【００４８】
第１の合分波器２２は、２×２の入出力ポート２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄを有するカプラである。第１の合分波器２２の第１の入力ポート２２ａが波長変換器２５に接続される。第１の合分波器２２の第２の入力ポート２２ｂが位相共役光発生器２６の出力側に接続される。第１の合分波器２２の第１の出力ポート２２ｃが光ファイバ２１に接続される。
【００４９】
第２の合分波器２３は、２×２の入出力ポート２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄを有するカプラである。第２の合分波器２３の第１の入力ポート２３ａが光ファイバ２１の他方の端部に接続される。第２の合分波器２３の第１の出力ポート２３ｃが光フィルタ２４に接続される。第２の合分波器２３の第２の出力ポート２３ｄが位相共役光発生器２６の入力側に接続される。
【００５０】
位相共役光発生器２６は、分散値がＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、分散スロープの符号が前記分散スロープ値Ｓと異なる波長の位相共役光に変換する機器である。
【００５１】
光フィルタ２４は、所定の周波数の信号光、ここでは上述した位相共役光発生器２６で発生した位相共役光のみを透過する機器である。
【００５２】
光ファイバ２１は、通信波長領域６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて下に凸となる波長分散特性を有する。光ファイバ２１として、図５に示した特性を有する光ファイバを用いた。
【００５３】
上述した構成の信号光の可変遅延発生装置２０による信号光の伝送について説明する。
送信機１１から送信される波長λの信号光が波長変換器２５に入射し、波長変換器２５において波長分散値がＤ0である波長λ11に変換される。波長λ11の信号光が第１の合分波器２２および光ファイバ２１を通過して、第２の合分波器２３に入射する。第２の合分波器２３に入射した信号光は、光フィルタ２４又は位相共役光発生器２６に入射する。位相共役光発生器２６において、波長λ11の信号光は、波長分散がＤ0となる波長λ12の位相共役光に変換される。波長λ12の位相共役光が第１の合分波器２２を通過して光ファイバ２１に入射する。波長λ12の位相共役光が光ファイバ２１を通過する際、すなわち、光ファイバ２１を１回通過した信号光が再び当該光ファイバ２１を通過する際、受ける分散が−Ｄ0となるので、波長分散を補償することができる。波長がλ12であり、分散が−Ｄ0である位相共役光が第２の合分波器２３を通過し、光フィルタ２４に入射される。位相共役光の波長は光フィルタ２４の透過周波数と一致しているため、位相共役光のみが光フィルタ２４を透過し受信機１２にて受信される。
【００５４】
分散スロープについては、第２の実施形態と同様に、波長λ11と波長λ12での分散スロープＳ11，Ｓ12の符号が逆であり、｜Ｓ11｜＝｜Ｓ12｜であることから補償することができる。
【００５５】
変換波長と遅延量の関係は、１つの光ファイバ２１を信号光が２回通過するため、第２の実施形態の場合と同じである。
【００５６】
したがって、本実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置によれば、上述した第１および第２の実施形態の信号光の可変遅延発生装置と同様、分散量が数十〜数百ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである従来の分散補償光ファイバと比較して短尺な光ファイバで大きな遅延を発生させることができ、装置の規模を小さくできる。
【００５７】
特定の波長において波長分散スロープが大きいため、同じ遅延を発生させる場合、非特許文献１，２に記載される従来手法と比較して装置で用いる波長変換の変換幅を小さくすることができ、信号光の劣化を低減することができる。
【００５８】
単一種類の光ファイバのみで、波長分散と分散スロープの分散補償が可能であり、信号光の劣化を低減することができる。
【００５９】
さらに、１つの光ファイバ２１で信号光の遅延を発生させることができる。
【００６０】
［第４の実施形態］
本実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置について、図８を参照して説明する。
信号光の可変遅延発生装置３０は、図８に示すように、信号光を送信する送信機１１と信号光を受信する受信機１２との間に配置される光ファイバ３１を具備する。送信機１１には波長変換器２５が接続される。波長変換器２５と光ファイバ３１と受信機１２との間に光サーキュレータ３２が配置される。光ファイバ３１の他端には、合分波器３３、位相共役光発生器２６、光アイソレータ３４が配置される。
【００６１】
波長変換器２５は、送信機１１から送信される信号光の波長を光ファイバ３１の波長分散値がＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、分散スロープ値がＳ（ｐｓ／ｎｍ2／ｋｍ）である波長に変換する機器である。
【００６２】
光サーキュレータ３２は、波長変換器２５から入力された信号光を光ファイバ３１に出力すると共に、光ファイバ３１から入力された信号光を受信機１２に出力する機器である。
【００６３】
合分波器３３は、２×２の入出力ポート３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄを有するカプラである。合分波器３３の第１の入出力ポート３３ａが光ファイバ３１の他方の端部に接続される。合分波器３３の第３の入出力ポート３３ｃが位相共役光発生器２６の入力側に接続される。合分波器３３の第４の入出力ポート３３ｄが光アイソレータ３４を介して位相共役光発生器２６の出力側に接続される。
【００６４】
位相共役光発生器２６は、分散値がＤ（ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ）であり、分散スロープの符号が前記分散スロープ値Ｓと異なる波長の位相共役光に変換する機器である。
【００６５】
光アイソレータ３４はその入力側が位相共役光発生器２６の出力側に接続され、その出力側が合分波器３３の第４の入出ポート３３ｄに接続される。
【００６６】
光ファイバ３１は、通信波長領域６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて下に凸となる波長分散特性を有する。光ファイバ３１として、図５に示した特性を有する光ファイバを用いた。
【００６７】
上述した構成の信号光の可変遅延発生装置３０による信号光の伝送について説明する。
送信機１１から送信された波長λの信号光が波長変換器１５に入射し、波長変換器２５において波長分散値がＤ0である波長λ11に変換される。波長λ11の信号光が光サーキュレータ３２および光ファイバ３１を通過して、合分波器３３に入射する。合分波器３３に入射した信号光は、位相共役光発生器２６に入射する。位相共役光発生器２６において、波長λ11の信号光は、波長分散がＤ0となる波長λ12の位相共役光に変換される。波長λ12の位相共役光が光アイソレータ３４および合分波器３３を通過して光ファイバ３１に入射する。波長λ12の位相共役光が光ファイバ３１を通過する際、すなわち、光ファイバ３１を１回通過した信号光が再び当該光ファイバ３１を通過する際、受ける分散が−Ｄ0となるので、波長分散を補償することができる。波長がλ12であり、分散が−Ｄ0である位相共役光が光サーキュレータ３２を通過した後、受信機１２に受信される。なお、合分波器３３の第３，第４の入出力ポート３３ｃ，３３ｄが接続して形成される光リングを図中にて反時計回りに伝搬する信号光、すなわち、合分波器３３の第４の入出力ポート３３ｄから出力された信号光は、光アイソレータ３４により遮断される。
【００６８】
分散スロープについては、第２の実施形態と同様に、波長λ11と波長λ12での分散スロープＳ11，Ｓ12の符号が逆であり、｜Ｓ11｜＝｜Ｓ12｜であることから補償することができる。
【００６９】
変換波長と遅延量の関係は、１つの光ファイバ３１を信号光が２回通過するため、第２の実施形態の場合と同じである。
【００７０】
したがって、本実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置によれば、上述した第１および第２の実施形態の信号光の可変遅延発生装置と同様、分散量が数十〜数百ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである従来の分散補償光ファイバと比較して短尺な光ファイバで大きな遅延を発生させることができ、装置の規模を小さくできる。
【００７１】
特定の波長において波長分散スロープが大きいため、同じ遅延を発生させる場合、非特許文献１，２に記載される従来手法と比較して装置で用いる波長変換の変換幅を小さくすることができ、信号光の劣化を低減することができる。
【００７２】
単一種類の光ファイバのみで、波長分散と分散スロープの分散補償が可能であり、信号光の劣化を低減することができる。
【００７３】
さらに、１つの光ファイバ３１で信号光の遅延を発生させることができる。
【００７４】
［第５の実施形態］
本実施形態に係る信号光の可変遅延発生装置について、図４および図９を参照して説明する。
本実施形態にて、上述した第１〜第４の実施形態の信号光の可変遅延装置が具備する光ファイバの特性を特定した場合について説明する。
【００７５】
光ファイバは、屈折率がクラッド部より高いセンタコア部と、このセンタコア部を覆うサイドコア部を包囲するリングコア部とを有し、センタコア部とリングコア部の２つのコア部のモード結合を通信波長領域６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて生じるものである。
【００７６】
光ファイバは図４に示す構造を有しており、その波長分散量が、例えば図５（ｂ）に示すように、−数千ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ程度である。よって、分散量が数十〜数百ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである従来の分散補償光ファイバと比較して短尺な光ファイバで大きな遅延を発生させることができ、装置の規模を小さくできる。
【００７７】
また、上述した光ファイバとして、図９に示すように、センタコア部５１とサイドコア部５２とリングコア部５３とクラッド部５４とを有し、サイドコア部５２に複数の空孔５５を設けた光ファイバを利用することも可能である。センタコア部５１は光ファイバの軸心部分である。サイドコア部５２はセンタコア部５１を包囲している。リングコア部５３はサイドコア部５２を包囲している。クラッド部５４はリングコア部５３を包囲している。複数（図示例では６個）の空孔５５は、サイドコア部５２にて同心円上に形成されている。リングコア部５３の屈折率は、図４に示す光ファイバと同様に、クラッド部５４よりも高く形成される。センタコア部５１の屈折率は、リングコア部５３よりも高く形成される。
【００７８】
上述した光ファイバが、屈折率がクラッド部５４より高いセンタコア部５１とリングコア部５３を有し、２つのコア部５１，５３のモード結合を通信波長領域６００ｎｍ〜１７００ｎｍにおいて生じるものである。よって、分散量が数十〜数百ｐｓ／ｎｍ／ｋｍである従来の分散補償光ファイバと比較して短尺な光ファイバで大きな遅延を発生させることができ、装置の規模を小さくできる。
【００７９】
［他の実施形態］
なお、本発明は、上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施形態に記載の複数の構成要素を適宜に組み合わせることも可能である。例えば、上述した実施形態に記載の全ての構成要素からいくつかの構成要素を削除することも可能である。更に、異なる実施形態に示される構成要素を適宜に組み合わせることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明に係る信号光の速度制御装置によれば、単一の多波長光源で任意の周波数間隔の多波長光を発生することができるため、経済的であり、伝送信号のビットレートや伝送路の状況の変化に応じて周波数間隔を連続的に変化させることができ、信号光の品質を向上させることができ、大容量・長距離通信を実現することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１          コア部
２          サイドコア部
３          クラッド部
１０，２０，３０  信号光の可変遅延発生装置
１１        送信機
１２        受信機
１３        第１の光ファイバ
１４        第２の光ファイバ
１５        波長変換器
１６        位相共役光発生器
２１        光ファイバ
２２        第１の合分波器
２３        第２の合分波器
２４        光フィルタ
２５        波長変換器
２６        位相共役光発生器
３１        光ファイバ
３２        光サーキュレータ
３３        合分波器
３４        光アイソレータ
４１，５１  センタコア部
４２，５２  サイドコア部
４３，５３  リングコア部
４４，５４  クラッド部
５５        空孔
【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】
0005497365.tif 000012
【図８】
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【図９】
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