(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側（ＥＥ）と、
光導波路（ＬＷＬ）と、
偏波変換器（ＰＴ）と、
出力側（ＡＡ）とを有し、
前記光導波路の少なくとも一部が、異なる群速度（ＤＧＤ）を有する偏波保持形光導波路（ＰＭＦ）であり、
前記偏波変換器（ＰＴ）内に、異なる群速度（ＤＧＤ）を有する偏波保持形光導波路（ＰＭＦ）へ当接及びスプライス接続なしで移行し、トーション負荷が加えられる光導波路（ＬＷＬ，ＰＭＦ）が設けられている、光波（Ｌ）の偏波モード分散に対するエミュレータ/コンペンセータ（ＥＫ）において、
前記偏波保持形光導波路（ＰＭＦ）は、直線複屈折特性を有しており、
前記偏波保持形光導波路（ＰＭＦ）の主偏波状態を少なくとも部分的に、前記主偏波状態に対して任意に中断のないように選択可能な位相シフトを用いて、前記主偏波状態に直交する別の主偏波状態へ変換させることのできる複数の手段（ＰＭＦ，ＦＫ，ＢＫ，ＢＫ０，ＢＫ１，ＢＫ２，ＢＫ３，ＢＫ４，ＴＳ，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４）が設けられており、
少なくとも１つのアンカポイント（ＦＫ，ＢＫ）は、複数の櫛形先端（ＺＩ）を有しており、相互に可動な種々のアンカポイント（ＦＫ，ＢＫ）に属する櫛形先端（ＺＩ）が周期的に交互に続いており、それによってその間を延在するトーション区分（ＴＳ）が周期的に交互に回転方向で捻られる、
ことを特徴とする、エミュレータ/コンペンセータ。
【請求項２】
入力側（ＥＥ）と、
光導波路（ＬＷＬ）と、
偏波変換器（ＰＴ）と、
出力側（ＡＡ）とを有し、
前記光導波路の少なくとも一部が、異なる群速度（ＤＧＤ）を有する偏波保持形光導波路（ＰＭＦ）であり、
偏波変換器（ＰＴ）内に、異なる群速度（ＤＧＤ）を有する偏波保持形光導波路（ＰＭＦ）へ当接及びスプライス接続なしで移行し、トーション負荷が加えられる光導波路（ＬＷＬ，ＰＭＦ）が設けられている、光波（Ｌ）の偏波モード分散に対するエミュレータ/コンペンセータ（ＥＫ）において、
前記光導波路（ＬＷＬ）は、偏波変換器（ＰＴ）を含んでいない隣接する支持ポイント（Ｈ）の間で捻られており、それによって当該光導波路は円複屈折特性を有する偏波保持形光導波路（ＰＭＦ）として作用し、
移動の際に当該光導波路（ＬＷＬ）のトーション負荷を引き起こす少なくとも１つの可動のファイバループ（ＦＳ１，ＦＳ２）を有した偏波変換器（ＰＴ）を含んだ隣接する支持ポイント（Ｈ）の間は、少なくとも前記ファイバループ（ＦＳ１，ＦＳ２）の所定の状況では捻られず、それによって、このファイバループ（ＦＳ１，ＦＳ２）が回転可能な波長板のように作用するように構成されており、
少なくとも１つのアンカポイント（ＦＫ，ＢＫ）は、複数の櫛形先端（ＺＩ）を有しており、相互に可動な種々のアンカポイント（ＦＫ，ＢＫ）に属する櫛形先端（ＺＩ）が周期的に交互に続いており、それによってその間を延在するトーション区分（ＴＳ）が周期的に交互に回転方向で捻られる、
ことを特徴とする、エミュレータ/コンペンセータ。
【請求項３】
前記光導波路（ＬＷＬ）は、直線複屈折特性を備えた偏波保持形光導波路（ＰＭＦ）を有している、請求項１記載のエミュレータ/コンペンセータ。
【請求項４】
２つのアンカポイント（ＦＫ，ＢＫ０，ＢＫ４）の間に複数のアンカポイント（ＢＫ１，ＢＫ２，ＢＫ３）が設けられており、これらのアンカポイントは順次連続するトーション区分（ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４）によって相互に分離されている、請求項１または２記載のエミュレータ/コンペンセータ。
【請求項５】
前記アンカポイント（ＦＫ，ＢＫ，ＢＫ０，ＢＫ１，ＢＫ２，ＢＫ３，ＢＫ４）の回転方向（ＤＲ）での回転は、ステップモータ（ＳＭ）によって作動される、請求項１または２記載のエミュレータ/コンペンセータ。
【請求項６】
前記ファイバループ（ＦＳ１，ＦＳ２）のうちの少なくとも１つは、少なくとも近似的に、回転可能な１/４波長の波長板として作用する、請求項２記載のエミュレータ/コンペンセータ。
【請求項７】
それぞれ１つの入力側（Ｅ）と出力側（Ａ）を備えた複数のシングルエミュレータ/コンペンセータ（１，２，Ｎ）が設けられており、前記シングルエミュレータ/コンペンセータ（１，２，Ｎ）の１つの出力側（Ａ）は、それに続くシングルエミュレータ/コンペンセータの入力側（Ｅ）に接続可能である、請求項１または２項記載のエミュレータ/コンペンセータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、電磁波、有利には光波の偏波を周波数に依存させて変更可能な、偏波モード分散に対するエミュレータ/コンペンセータに関する。それ故に本発明は同時に周波数依存性の偏波変換器でもある。
【０００２】
光学的な伝送技術においては、長い光導波路−伝送区間が用いられる。この光導波路自体は、製造上の理由から完全な等方性ではなく、わずかに複屈折している。伝送区間が長いために、伝送区間では周波数依存性の偏波光変化が生じる。このことは、偏波モード分散または偏波分散とも称され、“ＰＭＤ”と略される。この偏波分散は特に送信されたパルスの拡散に結び付き、ひいては使用可能な伝送データレートの制限を引き起こす。伝送特性はさらに温度や機械的負荷並びに伝送区間のＰＭＤによって変化し、このことはさらに事態の悪化を招く。それ故に適応するＰＭＤ−コンペンセータが必要とされ、これが伝送経路に挿入される。ＰＭＤ補償されていない伝送系のＰＭＤ−偏差の簡単な検査や開発に対しては、多様な設定が可能で、但し簡素で低コストかつ減衰の少ないＰＭＤエミュレータが必要とされる。このエミュレータは、数千ｋｍの長さにまで及ぶ光導波路ＬＷＬ区間の周波数依存性の偏波光伝送特性を異なる時点と温度のもとで統計的に有意な方式でシミュレート可能である。
【０００３】
ＰＭＤコンペンセータは、少なくとも１つの光学的周波数のもとで、伝送区間とコンペンセータ（あるいは配置構成に応じてその逆）のシステム全体の偏波光伝送特性を、一次近似もしくはそれ以上のオーダで近似的に周波数に依存せずに行わせるべきである。波長−多重モードでは、この周波数非依存性を作動波長のもとで達成することが試みられる。本発明はＰＭＤエミュレータとしてもＰＭＤコンペンセータとしても使用できる。
【０００４】
そのような構成ユニットに対する要求は、低い挿入減衰と、複数の光導波路に対する融通性であり、さらに多様な関連性の中で周波数に依存した可変の偏波光伝送特性である。
【０００５】
ＰＭＤのエミュレーション又は補償に対しては、伝送区間と同じか逆の伝送特性を有した構成ユニットが適していることは明らかである。公知文献においては、ＰＭＤが多数のリターダもしくは偏波光ローテータによってしばしば数学的に記載されており、これらは比較的強い複屈折の間、つまり２つの主偏波状態の間で際立った遅延時間を有するＬＷＬ部分に位置する。複屈折の強いこれらのＬＷＬ部分は、相互に直交している２つの主偏波状態、略してＰＳＰ（principal states-of-polarization）とも称される、を含んでいる。従って偏波を保持する光導波路は略してＰＭＦ（polarization-maintaining fiber）とも称される。このＰＭＦは偏波分散の傾向が強い。相応する例は、公知文献“Tagungsband zur Optial Fiber Communications Conference 1995(OFC'95) der Optical Society of America als Beitrag WQ2 S. 190-192”に記載がある。
【０００６】
公知文献“Electron  Lett., 17. Feb. 1994, Band 30, No.4, P348-349”には、ＰＭＤ補償に関する記載がある。ここでも偏波変換器によって接続されている複数のＰＭＦが用いられている。この公知文献は非常に参考になる。なぜならそこにはＰＭＤコンペンセータの光受信器への接続と基準の形成について記載されているからである。それ故本発明ではそれが上位概念として用いられている。そのような配置構成は、ＰＭＤエミュレータとしてもＰＭＤコンペンセータとしても用いることが可能である。しかしながら実際には前述した文献の立場では非常に僅かな部分のＰＭＦだけに限定され、発生する光減衰も、スプライス接続が避けられないために高くならざるを得ない。非常に多くのそのような偏波変換器とＰＭＦ部分を非常に僅かな減衰しか生じさせないでカスケード接続させることのできる、機能的に類似した又は同等の配置構成はまだ知られていない。
【０００７】
本発明の課題は、前述したような従来技術における欠点に鑑みこれを解消すべく改善を行うことであり、具体的には非常に僅かな挿入減衰しか有さず、かつその製造も容易なＰＭＤエミュレータとＰＭＤコンペンセータを提供することである。
【０００８】
前記課題は、請求項１の特徴部分に記載された本発明による、偏波モード分散に対するエミュレータ/コンペンセータによって解決される。本発明の別の有利な実施例は従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明によれば、偏波保持形光ファイバ（ＰＭＦ）の比較的長い部分がＰＭＤ−エミュレータ/コンペンセータの製造に適している。この場合の主偏波状態は、市販の偏波保持形光ファイバのように、第１実施例においては有利には近似的に線形である。ＰＭＦのねじれ区分がその全長に亘って分散している場合には、偏波の変化が生じる。
【００１０】
ＰＭＦの捻れに関しては既に公知文献“Applied Optics, Band 18, No.13, P2241-2251”から直線複屈折形ＬＷＬにおいて偏波変換を実施可能な手段が公知である（図９参照）。いずれにせよ市販ベースのＰＭＦの複屈折は、そこに述べられている６８゜のねじれが少なくとも長期に亘ってＰＭＦの障害となる位に強い。
【００１１】
それ故に市販のＰＭＦを適用する場合には、本発明によれば交互の捻れ方向を有する複数のトーション区分が所望の転換の形成のために縦続接続される。それに対して代替的に、複屈折が市販のＰＭＦよりは弱いが通常のＬＷＬよりは遙かに強い特別なＰＭＦが用いられる。
【００１２】
捻れに関してはこれらの全てのケースにおいて可変に構成可能である（例えばステップモータの適用によって）。
【００１３】
光導波路の制限された機械的な剛性のために必然的に制限されたトーション領域は、特にＰＭＤコンペンセータとしての作動の場合、補償能力のネックになり得る。その他にも製造上の制約から理想的には定められないトーション部分の長さと、類似したような影響は機能的な精度の悪化を生じさせる。このような場合によっては生じ得る欠点は、付加的なトーション区分の挿入によって取除くことができる。この場合、有利には、相互に依存しない捻れの可能な複数のトーション区分、もしくはトーション区分の群が集まって近接的に配置される。いわゆる無端の偏波光制御が望ましい。ＰＭＤコンペンセータとしての作動モードの場合には、絶え間ない補償が必要だからである。短い中断も通常の極端に高い伝送ビットレートのために、不所望なビットエラーに結び付く可能性がある。無端の偏波光制御に関して良い参考になる公知文献として例えば“IEEE Journal of lightwave Technology in Band 9, Oktober 1991, No. 10, P. 1353-1366”が挙げられる。捻れによる偏波保持形光ファイバに基づいた無端偏波制御は、いずれにしてもまだ知られていない。
【００１４】
直線複屈折形ＰＭＦの代わりに、円または楕円状の複屈折形ＰＭＦを用いることも可能である。但しこの場合は、偏波変換器が変調されるべきである。
【００１５】
実施例の説明
次に本発明によるＰＭＤエミュレータ/コンペンセータを図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。この場合、
図１は、本発明によるＰＭＤエミュレータ/コンペンセータを概略的に示した図であり、
図２は、偏波変換器として位相整合形モード変換器を示した図であり、
図３は、直線複屈折形光導波路におけるトーション区分を備えた無端偏波変換器を示した図であり、
図４は、ステップモータの貫通軸線における直線複屈折形光導波路の可動アンカポイントを示した図であり、
図５は、円複屈折形光導波路及び可動光導波路ループを含んだ２つのエミュレータ/コンペンセータを示した図である。
【００１６】
図１の実施例では、光波ＬがＰＭＤエミュレータ/コンペンセータＥＫを光導波路ＬＷＬ内で、入力側ＥＥから出力側ＡＡまで通っている。光導波路ＬＷＬは、偏波保持形光導波路ＰＭＦからなっており、これは中断されず、製造の際でも分断されることがなく、外部から入力側ＥＥもしくは出力側ＡＡにおいてスプライス接続される必要はない。この理由からＰＭＤエミュレータ/コンペンセータＥＫは、光波Ｌに対して非常に僅かな挿入減衰しか有していない。ＰＭＤエミュレータ/コンペンセータＥＫは、シングルエミュレータ/コンペンセータ１，２………Ｎを含んでいる。これらのシングルエミュレータ/コンペンセータ１，２………Ｎはそれぞれ入力側Ｅと出力側Ａを有しており、この場合シングルエミュレータ/コンペンセータの出力側Ａは、それに続くシングルエミュレータ/コンペンセータの入力側Ｅとそのつど接続されている。これらのシングルエミュレータ/コンペンセータ１，２………Ｎの各々には、入力側Ｅに偏波変換器ＰＴ、異なる群速度ＤＧＤ（differentiellen Gruppenlaufzeit）を有する偏波分散型光導波路ＰＭＦ、出力側Ａが続く。
【００１７】
この装置の入力側ＥＥと出力側ＡＡは、入替えてもよい。この場合は光波Ｌは装置の中を、入力側ＥＥから出力側ＡＡへ通過するのではなく、逆方向に通過する。同様に偏波変換器ＰＴ、異なる群速度ＤＧＤを有する光導波路の順序も図示の順序とは異ならせて、例えば１つ、複数、又は全てのシングルエミュレータ/コンペンセータ１，２………Ｎにおいて入替えることも可能である。
【００１８】
群速度ＤＧＤを有する偏波分散形光導波路は、適した長さに選択された、偏波保持形光導波路ＰＭＦの部分である。市販のＰＭＦは、うねり波長を有しており、その内部においては３６０゜の位相遅延、または２つの主偏波状態の間の光波の周期的な時間遅延が生じ、波長が１５５０ｎｍの光波Ｌの場合では２ｍｍ〜４ｍｍのオーダーにある。このことは、偏波分散形光導波路の異なる遅延時間ＤＧＤ、例えば１.３〜２.６ｐｓ/ｍに相応する。固定の長さの均質な複屈折形光導波路と複屈折のうねり波長の異なる時間遅延は相互に反比例して基準化される。
【００１９】
同様に偏波変換器ＰＴにおいても光は、偏波保持形光導波路ＰＭＦの中を誘導され、これは以下で説明するように、本発明による偏波変換器ＰＴの構成によって可能となる。
【００２０】
シングルエミュレータ/コンペンセータの総数は、幅広い限界の中で可変であり、目下のところでは例えば１から１００もしくは２００までの数が経済的に有利である。特に有利にはこの総数は、少なくてもエミュレートもしくは補償される光導波路の統計的に類似した偏波分散特性が得られるくらいの規模に抑えるのがよい。それに対しては例えば約６〜５０のシングルエミュレータ/コンペンセータが要求に応じて求められる。
【００２１】
本発明によれば、ＰＭＤエミュレータ/コンペンセータが非常に広帯域な信号、例えば比較的高い伝送ビットレートのデータ信号、あるいは光学的波長多重モードでの複数または多数の信号に対して用いられる場合に、たくさんのシングルエミュレータ/コンペンセータを有利に使用することができる。
【００２２】
本発明をＰＭＤエミュレータとしてだけ用いるのならば、コストの低減に対して有利には、偏波変換器ＰＴとして唯１つのモード変換器だけを用いればよい。後続の偏波変化はいずれにせよ偏波保持形光導波路ＰＭＦの温度ドリフトによって生じる。エミュレータにおいてはこのことは良好な補償器におけるのとは異なって許容範囲である。直線複屈折式偏波保持形光導波路ＰＭＦのモード変換器は、本発明によれば図２に示されているように位相整合形モード変換器として実施される。このモード変換器は偏波保持形光導波路ＰＭＦを含んでおり、この光導波路には２つの相互に係合するここでは櫛形のトーションアンカＦＫ，ＢＫが、例えばエポキシ接着剤によって固定されている。これらのトーションアンカは相互に軸線としての偏波保持形光導波路ＰＭＦの周りで回転可能である。この場合外側にある櫛形部分が回転方向ＤＲで回転可能である。これらの２つのトーションアンカは、可動に構成してもよいし、あるいはそれらの一方、例えばＦＫを固定にして、他方のＢＫは可動にしてもよい。トーションアンカのＢＫの駆動部として例えばステップモータＳＭが適している。これはより高い分解能を得るために連続的に微妙な段階的稼働が可能である。トーションアンカまたは櫛型構造部ＦＫ，ＢＫが相互に回転することによって、櫛形先端ＺＩの間の短い光導波路部分ＴＳに捻れが生じる。このトーション部分ＴＳにおける捻れは機械的な負荷ＭＢである。図２では、見易くするために、全体の中で一部の光導波路部分ＴＳ、櫛形先端ＺＩ、機械的負荷ＭＢだけに符号が付されている。
【００２３】
例えば固定のトーションアンカないし櫛形構造部ＦＫが２つの先端ＺＩを有し、可動のトーションアンカないし櫛形構造部ＢＫが１つの先端ＺＩしか有さないならば、１つの回転レバーに略される。これによって、既に公知文献“Applied Optics, Band 18, No. 13, S. 2241-2251（図９）”からも周知のモード変換器が得られる。櫛形先端ＺＩの多用化は、いずれにせよ２つの櫛形構造部ＢＫ，ＦＫ相互の所要の回転角度を僅かにする効果がある。特に市販のＰＭＦの複屈折は、公知文献などで示されている６８゜の捻れがＰＭＦに少なくとも長期に亘って障害を及ぼすくらいに強いものである。この６８゜の捻れを起こさなければならない長さは、うねり波長が２ｍｍのケースでは０.７ｍｍである。従ってトーション区分の存在が多くなればなるほど、トーション角度は少なくなり、トーション部分ＴＳの長さも偏波保持形光導波路ＰＭＦの光波Ｌの半分のうねり波長により近付く。
【００２４】
本発明が、多岐に亘って可変のＰＭＤエミュレータもしくはＰＭＤコンペンセータとして使用されるべき場合には、既に前述したように有利には、多数のシングルエミュレータ/コンペンセータが用いられ、あるいは可変の偏波変換器ＰＴが用いられる。可変の偏波変換器を用いるケースの例は、図３に示されている。この場合固定のトーションアンカＦＫは櫛形先端を２つのみ有する。それに対して可動のトーションアンカは多数設けられている（ＢＫ１，ＢＫ２，ＢＫ３）。
【００２５】
この可動のトーションアンカの総数としては特に３つが有利である。なぜならそれにより本発明によれば無端の偏波変換が可能となるからである。それに対して代替的に、技術的に簡単な実施形態を望むのであるなら２つの可動トーションアンカが選択でき、偏波変換の実現と制御を容易にすることを望むのであるなら４つあるいはそれ以上のトーションアンカが選択できる。特に偏波保持形光導波路ＰＭＦのうねり波長が正確に定められないか又は位置に依存して変動するような場合には、有利には３つよりも多い数の可動トーションアンカが用いられる。固定のトーションアンカＦＫも１つまたは２つの可動トーションアンカＢＫ０，ＢＫ４によって置換えてもよい。このことは本発明による偏波変換の付加的な変化性を提供し、それによって望ましい値からのトーション区分ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４の長さのずれ、光導波路ＰＭＦの複屈折の不均一性、及び類似した不精度も、無端偏波制御の能力を損うことはない。
【００２６】
まずアンカポイントは無視できるくらいに短いので、偏波変換器ＰＴはほぼ捻れ可能な光導波路のみからなる。光導波路ＰＭＦの４つのトーション区分ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４の長さは、この場合、光導波路ＰＭＦの高速な振動モードと低速な振動モードの間で捻れなしの作動モードで現れる位相遅延が、ほぼ同じ１.７ラジアンとなるような大きさに選択される。このことは１.７/(2・pi）＝うねり波長の０.２７倍であることに相応する。光導波路ＰＭＦの複屈折の不均一性と、類似の不精度が、無端偏波制御のための機能を損なうことがないようにするために、これらの長さも可変である。例えばトーション区分ＴＳ１，ＴＳ４はそれぞれ約１.６ラジアンの位相遅延を有するくらいの長さに選択され、トーション区分ＴＳ２，ＴＳ３はそれぞれ約１.８ラジアンの位相遅延を有するくらいの長さに選択される。
【００２７】
本発明による無端偏波変換を可能にするために、理想的な前提条件のもとでは、トーションアンカＢＫ２は、少なくともほぼ±７３゜だけ、そしてトーションアンカＢＫ１，ＢＫ３はそれぞれ少なくともほぼ±３５゜だけトーションフリー状態に比べて回転可能であるべきである。光導波路ＰＭＦのトーションの際には主軸のみが幾何学的に回転するわけではなく、光波の楕円偏波光も僅かな量で、幾何学的回転の約５％〜１０％は共に回転するので、トーションアンカのトーション領域は実際には、係数Ｆ（＝約１.０５〜１.１）で乗算される。それにより、トーションアンカＢＫ２に対してはほぼ±７９゜、トーションアンカＢＫ１，ＢＫ３に対してはほぼ±３８゜となる。これらの値は、光導波路のタイプに応じてほぼ±１０％変動し得る。
【００２８】
トーション区分ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４の長さと、トーションアンカＢＫ１，ＢＫ２，ＢＫ３の回転可能性のさらなる変化例は、次のような場合に必要とされる。すなわちアンカポイントＦＫ，ＢＫ０，ＢＫ１，ＢＫ２，ＢＫ３，ＢＫ４における固定が点状ではなく、所期の長さに亘って行われるような場合に必要とされる。それにより、小部分により順次連続するトーション区分は複屈折ではあるが捻れ不能となる。なぜなら偏波保持形光導波路が分離されるからである。
【００２９】
無端偏波変換は、可動のトーションアンカＢＫ１，ＢＫ２，ＢＫ３の所定の共通の周期的回転角変化が次のように生じる場合には常に可能である。すなわち偏波保持形光導波路ＰＭＦの主偏波状態が、当該回転角変化のいずれのフェーズにおいても少なくとも近似的に他の、第１の直交主偏波状態へ変換されるように生じる場合には常に可能である。そのように特定される回転角よりも僅かな回転角を用いることにより、他に生じ得る所要の全ての偏波変換が達成され得る。
【００３０】
このことは計算支援手段を用いれば、アンカポイントにおける最終的な固定幅の考慮のもとでも容易に計算できる。そのため、トーション区分の所要の長さと、本発明の多くの実施例に対する回転角度範囲は、問題なく提供することが可能である。それにより固定幅に応じて前述の所要の長さと回転角度範囲の一義的な変化例が達成可能である。以下には決して完全ではないがいくつかの実施例としてのテーブルを挙げる。このテーブルで示唆されているこれらの値は高い精度で算出されたものではない。いずれにせよ実際上は偏波保持形光導波路の不均一性と比較的大きな精度の悪さに対する悪影響を引き起こすが、これらはトーションアンカーの個々の回転角制御、場合によってはより多くのトーションアンカの個々の回転角制御によって取除くことが可能である。トーション区分ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４の長さの選択と、トーションアンカＢＫ１，ＢＫ２，ＢＫ３の光導波路固定幅の選択によって次のことが可能となる。すなわち偏波保持形光導波路ＰＭＦによって生じるうねり波長と機械的な構造上の設定によって小型で高能力の実施例が構成できる。
【００３１】
以下のテーブル中、それぞれの列の意味は以下の通りである。
【００３２】
−ＴＳ１，ＴＳ４  トーション区分ＴＳ１，ＴＳ４のラジアンにおける異なる遅                  延
−ＴＳ２，ＴＳ３  トーション区分ＴＳ２，ＴＳ３のラジアンにおける異なる遅                  延
−ＣＡ,ＣＢ,ＣＣ  引続き説明するようにアンカポイントＢＫ１,ＢＫ２,ＢＫ                  ３の所要の回転角に直接関連して生じるラジアンにおけるト                  ーション区分の円複屈折成分
−ＶＶ            トーションアンカＢＫ１，ＢＫ２，ＢＫ３に固定された偏波                  維持形光導波路部分のラジアンにおける異なる遅延
前記ＣＡ,ＣＢ,ＣＣは、可動トーションアンカＢＫ１，ＢＫ２，ＢＫ３の周期的に生じ得る回転角度変化を特定しており、これらは、偏波保持形光導波路ＰＭＦの主偏波状態を、これらの回転角度変化のあらゆるフェーズにおいて、他の第１の直交主偏波状態に少なくとも近似的に移行させる。ラジアンにおける実際の回転角度は以下の通りである。
【００３３】
トーションアンカＢＫ１： Ｆ*（CA/2 * cos(phi) + cc/2 * sin(phi)）
トーションアンカＢＫ２： Ｆ*（CB/2 * cos(phi)
トーションアンカＢＫ３： Ｆ*（CA/2 * cos(phi) − cc/2 * sin(phi)）
この場合前記phiは連続的に変化している角度であり、前記Ｆは、前述した係数である。トーションアンカにおける点状の固定の場合、すなわち例えばＶＶ＝０、Ｆ＝１.０８の場合では、トーションアンカＢＫ２の回転角度に対して既に前述したように極値 ±１.０８*２.５５ rad / 2 ＝±７９゜が得られる。
【００３４】
【表１】
0003648453.tif 000002
【００３５】
さらなる実施例は、比較的長いトーション区分ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４によって得られる。これらは光波のうねり波長の整数分だけ前述のものよりも長い。この場合トーション角度は次のように変更される。すなわち不変のトーションレート、つまり長さ単位毎の不変の角度変化が得られるように変更される。このようにして負の長さを有する前述の例も実現可能な実施例に置換えることができる。列ＶＶに対しても同じことが当てはまる。このことは、前記テーブルの最初の行と最後の行の比較によって容易に見て取ることができる。これらの行は、列ＶＶにおいて２*pi ラジアンの値だけ異なっている。前記テーブル中に示されている角度ＣＡ，ＣＢ，ＣＣは、単に手掛かりの値として理解されたい。というのも偏波変換のより高い変化性を得るためには、有利には明らかに大きな回転角度、例えば１.５倍または２倍に拡大された回転角度ＣＡ，ＣＢ，ＣＣが与えられるからである。
【００３６】
３つよりも多い可動のトーションアンカを備えた実施例は、例えば次のように構成されてもよい。すなわち偏波保持形光導波路ＰＭＦの位置関数と少なくとも近似的に同じトーションプロファイルが前述の例のように達成されるようにして構成されてもよい。
【００３７】
前述した長さ、例えばうねり波長の０.２７倍を、偏波保持形光導波路に悪影響を与えることなく、前述したオーダ、例えば±７９゜もしくはそれ以上の回転角度範囲でさらなる制御手段を得るべく捻れ可能にするためには、うねり波長を十分な大きさで選択しなければならない。特に１０〜２００ｍｍのうねり波長、有利にはその中でも３０〜１００ｍｍのうねり波長が要となる。
【００３８】
光波Ｌの波長が１５５０ｎｍで受入れられるうねり波長が５０ｍｍの場合には、異なる遅延時間はメートル毎に約０.１psである。従って異なる群速度ＤＧＤを例えば２５psにするためには、約２５０ｍの偏波保持形光導波路ＰＭＦが必要となる。例えば１０個のシングルエミュレータ/コンペンセータがこの異なる群速度ＤＧＤを有するならば、全体で約２.５ｋｍの長さの光導波路が必要となる。前述のオーダーにある直線複屈折特性を備えた偏波保持形光導波路が従来技法に従って楕円状のコア断面又は機械的な緊張の所期の組み入れによって容易に製造できる。但し欠点として受入れざるを得ないことは、うねり波長が比較的大きい場合には所定の異なる群速度ＤＧＤの収得に必要な長さが比較的長くなることと偏波維持の度合いが低いことである。前記最初の欠点は、石英光導波路の減衰が非常に僅かなために特に高い減衰損失を引き起こさない。そして後者の欠点は、偏波変換器ＰＴの構成の際および最初の作動開始の際に多数のアンカポイントＦＫ，ＢＫまたは回転角度領域の前述した値からの偏差の確定によって考慮することが可能である（前記表１参照）。
【００３９】
光導波路が楕円状のコア断面を有している場合、２.５ｋｍの長さに亘る減衰は非常に僅かであり、全体でも約０.５ｄＢ以下である。その他に偏波保持形光導波路ＰＭＦを同時にクロマティック光導波路分布の補償とエミュレーションのために構成することも可能である
トーション区分ＴＳ，ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３，ＴＳ４の過誤による障害を避けるために、必要に応じて、例えばステップモータの回転角度を決定するステップモータ制御部の停電後に回転ストッパや角度センサをステップモータＳＭの軸に設けてもよい。
【００４０】
図４には、ステップモータＳＭが概略的に示された固定子ＳＴと軸ＡＸと共に示されている。この軸には孔部ＢＯが設けられている。軸直径と固定子において光導波路ＬＷＬは同心的に案内されている。この光導波路ＬＷＬはこの実施例では、偏波保持形光導波路ＰＭＦである。光導波路ＬＷＬ，ＰＭＦは、軸ＡＸに固定的に接着されている。故にこの軸ＡＸは同時に可動のトーションアンカＢＫ，ＢＫ０，ＢＫ１，ＢＫ２，ＢＫ３，ＢＫ４を表わしている。特にステップモータの適用のもとでディスク形状（フラット）の特別な構造であるならば、この装置は極端に小型にできる。そのため図３の全ての偏波変換器ＰＴは、同じようにコンパクトに構成できる。例えば可動のアンカポイントＢＫ，ＢＫ０，ＢＫ１，ＢＫ２，ＢＫ３，ＢＫ４の間の間隔は次のように僅かにしてもよい。すなわち複屈折形光導波路ＰＭＦを適度な大きさのうねり波長を伴わせて使用できるようにしてもよい。
【００４１】
これまでは直線複屈折形光導波路ＰＭＦと偏波変換器ＰＴにおける機械的負荷ＭＢとしてのトーションに基づいて説明を行ってきたが、他の実施例では円複屈折形光導波路ＰＭＦとしてツイスト形の標準光導波路ＬＷＬが用いられる。公知文献“Electron. Lett., 17 (1981) 11, P388-389”に記載されているように、標準のシングルモード光導波路は、トーションによって円複屈折を受ける。前述した実施例に比べて有利には、この標準の光導波路は、簡単に入手可能である。図５には、一例として２つのシングルエミュレータ/コンペンセータが１，２が示されている。これらは円複屈折形光導波路であり、可動の光導波路ループないしファイバループＦＳ１，ＦＳ２を含んでいる。光導波路ＬＷＬは、それぞれ偏波変換器ＰＴの前後の支持ポイントＨにて固定されている。２つの隣接する支持ポイントＨの間ではそれは、偏波変換器ＰＴも含めて付加的な湾曲のない通常の（詳細には複屈折のない）光導波路ＬＷＬとして作用する。回転可能なファイバループの少なくとも所定の状況、すなわち光導波路ループＦＳ１，ＦＳ２において任意に可動な光導波路ＬＷＬの場合だけでなく、これらの光導波路ループＦＳ１，ＦＳ２のあらゆる状況においてもそれには捻れがない。それに対して２つの隣接する支持ポイントＨの間でそれらの間に偏波変換器ＰＴが存在しない所では、光導波路は強く捻られる。それにより、この導波路は、２つの円形の主偏波状態の間で異なる群速度ＤＧＤを有する円複屈折形及び偏波保持形光導波路ＰＭＦとして作用する。製造に対しては例えば撚り機が適する。偏波変換器ＰＴは、ファイバループＦＳ１，ＦＳ２を含んでいる。これは例えば公知文献“Electoronics Letters, Band 21, 1985, P.895-896”および“Electoronics Letters, Band 22, 1986, P.78-79”から無制限に回転可能な形態として公知である。但し例えばこの装置がエミュレータとしてだけでＰＭＤの補償器として用いられない場合には、制限的に回転可能であっても良く、これは構造的に簡素となる。２つの１/４波長ループ、すなわちフィバーループ（そこでは曲げの際に生じる線形で相互に直交する主偏波状態の間に位相遅れｐｉ/２ラジアンが生じる）を用いるならば、本発明によりここに求められている適用ケースに対して無端偏波変換を得ることができる。偏波変換器ＰＴ内での２つ以上のファイバループによって、製造過程に起因する光導波路の非適合性、例えば不所望な捻れなどが補償され得る。それ故にこれらのファイバループＦＳ１，ＦＳ２は、回転可能に構成され、それ以外にも光導波路ＬＷＬは、そこでは基本的に曲げられる。そのため第１の実施例のように機械的な負荷ＭＢが光導波路ＬＷＬに生じる。
【００４２】
本発明によるＰＭＤコンペンセータＥＫは、公知文献“Electron. Lett., 17. Feb. 1994, Band 30, No. 4, P.348-349”に記載されているようにＰＭＤ補償のための光学的受信器に用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によるＰＭＤエミュレータ/コンペンセータを概略的に示した図である。
【図２】  偏波変換器として位相整合形モード変換器を示した図である。
【図３】  直線複屈折形光導波路におけるトーション区分を備えた無端偏波変換器を示した図である。
【図４】  ステップモータの貫通軸線における直線複屈折形光導波路の可動アンカポイントを示した図である。
【図５】  円複屈折形光導波路及び可動光導波路ループを含んだ２つのエミュレータ/コンペンセータを示した図である。
【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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