(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈折率の差が０．１以上異なる二つのコアで構成され、これら二つのコアが第１コアと、その第１コアより屈折率が高い第２コアとからなり、上記第１コアと第２コアは直接接触しており、上記第２コアの幅は上記第１コアの幅以下であり、上記第２コアの厚さは上記第１コアの厚さより薄い複合コアチャネル導波路を石英基板上に形成したことを特徴とする複合コア型分散補償器。
【請求項２】
上記複合コアチャネル導波路の周囲をクラッドガラスで覆った請求項１に記載の複合コア型分散補償器。
【請求項３】
一方のコアの幅が、長手方向に徐々にテーパ状に細く形成されるか或いは高さ方向に徐々に細く形成され、一方のコアの太い方の複合コアチャネル導波路に対して垂直に１／４波長板が設けられ、さらにその１／４波長板に反射板が形成された請求項１または２に記載の複合コア型分散補償器。
【請求項４】
上記１／４波長板と上記反射板とは複合コアチャネル導波路の端面に光学接着剤等で張付けられている請求項３に記載の複合コア型分散補償器。
【請求項５】
上記反射板は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ等の高反射金属膜からなる請求項３に記載の複合コア型分散補償器。
【請求項６】
上記複合コアチャネル導波路を構成する一方のコアの材質が、ＴｉＯ2 、ＧｅＯ2 −ＳｉＯ2 、Ｐ2 Ｏ5 −ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 −Ｐ2 Ｏ5 −ＳｉＯ2 あるいはこれらにＢ2 Ｏ3 を加えた石英系ガラスであり、他方のコアの材質が、アモルファスＳｉ、ＴｉＯ2 あるいはＳｉ3 Ｎ4 である請求項１から５のいずれかに記載の複合コア型分散補償器。
【請求項７】
上記基板の上記１／４波長板と上記反射板とが形成されている部分の反対側の部分に光ファイバとサーキュレータあるいはカプラが接続されている請求項３から６のいずれかに記載の複合コア型分散補償器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複合コア型分散補償器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は光通信システムの概念図である。
【０００３】
単一モード光ファイバ１１を伝搬する光信号は、単一の波長の光信号では構成されておらず種々の波長の光信号からなっている。一般に、単一モード光ファイバは波長毎に光信号が伝搬する速度が異なるため、入力端ではシャープであった光パルス列が出力端において鈍り、信号の「１」と「０」との識別が困難となる。このような波長毎に光信号が伝搬する速度が異なる特性は、単位波長（１ｎｍ）当たりの遅延時間（ｐｓ）で表わすことができ、これを「波長分散」と呼ぶ。この波長分散の値が小さいほど光信号が長距離伝搬しても光パルスが鈍ることがなく伝搬することができる。「波長分散」は、
（１）光ファイバを構成しているガラスの屈折率が波長によって異なること（材料分散）、
（２）光ファイバは、屈折率が異なるコアとクラッドとで構成され、伝搬する光信号の波長が変化すると閉じ込めの状態が変化し、等価的に光の感じる屈折率が変化すること（導波路分散）
の二つが支配的である。通常の単一モード光ファイバにおける１．５５μｍでの分散は１ｋｍ当たり約１７ｐｓ／ｎｍ程度であり、１０Ｇｐｓの伝送を考えると、これを補償するデバイスが望まれている。
【０００４】
従来のデバイスは、コアとクラッドとの屈折率差を大きくとり、特殊な屈折率分布を持たせＤＣＦ  （Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  Ｆｉｂｅｒ）を用い、導波路分散の効果を大きくし、逆符号の分散を持たせたものが用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術には以下の問題点があった。
【０００６】
（１）基本的に光ファイバで構成されているため、その補償量は小さく、補償される伝送用光ファイバと同程度の長さが必要になる。このため、損失が無視できない。
【０００７】
（２）導波路分散の効果を大きくし、逆符号の分散を持たせようとすると、ＤＣＦのコアが小さくなり光信号のエネルギー密度が上昇する。このため、非線形現象の影響が顕著になる。光信号は、長いＤＣＦを伝搬していく間に、非線形現象であるブリリアン散乱等が生じ伝送システム上問題となっていた。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、損失が小さく、かつ非線形現象の影響も小さい複合コア型分散補償器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の複合コア型分散補償器は、屈折率の差が０．１以上異なる二つのコアで構成され、これら二つのコアが第１コアと、その第１コアより屈折率が高い第２コアとからなり、上記第１コアと第２コアは直接接触しており、上記第２コアの幅は上記第１コアの幅以下であり、上記第２コアの厚さは上記第１コアの厚さより薄い複合コアチャネル導波路を石英基板上に形成したものである。
【００１０】
上記構成に加え本発明の複合コア型分散補償器の複合コアチャネル導波路の周囲をクラッドガラスで覆ってもよい。
【００１１】
上記構成に加え本発明の複合コア型分散補償器の一方のコアの幅が、長手方向に徐々にテーパ状に細く形成されるか或いは高さ方向に徐々に細く形成され、一方のコアの太い方の複合コアチャネル導波路に対して垂直に１／４波長板が設けられ、さらにその１／４波長板に反射板が形成されてもよい。
【００１２】
上記構成に加え本発明の複合コア型分散補償器の１／４波長板と反射板とは複合コアチャネル導波路の端面に光学接着剤等で張付けられていてもよい。
【００１３】
上記構成に加え本発明の複合コア型分散補償器の反射板は、Ａｕ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ等の高反射金属膜からなってもよい。
【００１４】
上記構成に加え本発明の複合コア型分散補償器の複合コアチャネル導波路を構成する一方のコアの材質が、ＴｉＯ２  、ＧｅＯ２  −ＳｉＯ２  、Ｐ２  Ｏ５  −ＳｉＯ２  、ＴｉＯ２  −Ｐ２  Ｏ５  −ＳｉＯ２  あるいはこれらにＢ２  Ｏ３  を加えた石英系ガラスであり、他方のコアの材質が、アモルファスＳｉ、ＴｉＯ２  あるいはＳｉ３  Ｎ４  であってもよい。
【００１５】
上記構成に加え本発明の複合コア型分散補償器の基板の１／４波長板と反射板とが形成されている部分の反対側の部分に光ファイバとサーキュレータあるいはカプラが接続されていてもよい。
【００１６】
本発明の特徴は、分散補償器を実現するため、複合コアチャネル導波路を用いたことにある。
【００１７】
本発明によれば、屈折率の差が０．１以上異なり、直接接触している二つのコアで複合コアチャネル導波路を構成することにより、デバイス長さを短くでき、大きな分散補償量が得られる。デバイスの長さを短くすることにより、非線形現象の影響を受けにくくなり、損失も小さく抑えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１（ａ）は本発明の複合コア型分散補償器の一実施の形態を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００２０】
この複合コア型分散補償器は、石英基板２１上に形成した矩形断面形状の二つの領域からなる複合コア（直接接触している第１コア２２と第２コア２３）の周囲を、石英基板（屈折率１．４４）２１と同じ屈折率のクラッドガラス（例えばＰ2 Ｏ5 −Ｂ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ）２４で覆った構造を有している。信号光は矢印２８方向に入射し、矢印２９方向に出射する。
【００２１】
第１コア２２は、ＴｉＯ２  −ＳｉＯ２  系ガラスで構成されている。このため、屈折率はたかだか１．４５７５程度であり、光ファイバのコアの屈折率とほぼ同等である。従って、概ねフィールド分布は同じであるため、光ファイバとの整合性が良く、低損失、高信頼性の接続が可能となる。
【００２２】
第２コア２３はＳｉで構成されている。このためＳｉの屈折率は３．４８と第１コア２２の屈折率と大きく異なる。
【００２３】
以上のように、屈折率が大きく異なり、第１コア２２と第２コア２３が直接接触している複合コアでは、大きな導波路分散が生じることを以下に説明する。
【００２４】
まず、Ｓｉで構成される第２コア２３を摂動部分と考え、第１コア２２が基本となる構造とする。第２コア２３が加わったことによる伝搬は近似的に数１式で与えられる。
【００２５】
【数１】
0003613978.tif 000002
【００２６】
以上は定性的説明である。以下、図２（ａ）、（ｂ）を用い、数値解析に基づいて波長分散を定量的に論ずる。
【００２７】
図２（ａ）は、本発明の複合コア型分散補償器の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した複合コア型分散補償器の厚さ方向にＸ軸をとり、Ｘ方向の屈折率分布を示したものである。
【００２８】
第２コア（Ｓｉ）の部分の屈折率は第１コア２２よりもかなり大きいため、第２コア２３の厚さは第１コア２２の厚さに比べ薄くする必要がある。もし第２コア２３の厚さが大きい場合は、第１コア２２の摂動とは見做されず、この部分に光エネルギーのほとんど全てが集中し、第２コア２３のみが基本的なコアと見做される（この場合、逆に、第１コア２２が第２コア２３の摂動となる）。
【００２９】
以上において、第１コア２２の厚さは５μｍ、第２コア２３の厚さは０．５μｍとした。この構造の基本モードのフィールド分布を示したものが図２（ｃ）である。同図において横軸がＸ軸を示し、縦軸が振幅を示す。ほとんどのエネルギーは第１コア２２とその周りのクラッドガラスにあるが、一部のエネルギーは鋭く第２コア（Ｓｉ）２３の部分に閉じ込められている。
【００３０】
図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の複合コア型分散補償器の分散特性を示した図である。図３（ａ）は偏波がＸ軸に対して垂直なＴＥモードの場合の計算値、図３（ｂ）はＴＭモードの場合の計算値を示している。
【００３１】
ＴＥモードの場合、波長１５５７ｎｍで分散の値は１ｃｍあたり−１．４ｐｓ／ｎｍとなり、約１２ｃｍで光ファイバ１ｋｍ分を補償できることになる。一方、ＴＭモードの場合、分散補償量はＴＥモードに比べて２桁小さい。このように、屈折率差が大きい第２コア２３で偏波により特性が大きく変化することになる。
【００３２】
そこで、本発明で付加した機能が１／４波長板２５及び反射板２６の存在である。
【００３３】
再び図１に戻って説明する。
【００３４】
本発明の複合コア型分散補償器では、入射した光信号はＴＥモードとＴＭモードとに分離して導波路中を伝搬していく。１／４波長板２５及び反射板２６により、反射した光信号は、ＴＥモードはＴＭモードに変換され、ＴＭモードはＴＥモードに変換されて伝搬する。従って、偏波依存性が解消されることになる。さらに、入力側の第２コア２３の幅は、テーパ状に細くなっており、第１コア２２が単独で存在する場合のフィールドに徐々に接近していくため、光ファイバと低損失で接続できる。
【００３５】
計算の一例である図３（ａ）に示すように、分散補償量の最大値は、第２コア２３の幅、厚さにより変化できる。また、これらの値を変化させることにより、所望の波長で最大の分散補償量を実現できる。
【００３６】
図４は、本発明の複合コア型分散補償器を実際に使用する場合の光学系の概念図である。
【００３７】
本デバイスは反射型であるため、ポートａからポートｂ、ポートｂからポートｃへ順方向特性を有するサーキュレータ２７を用いて反射の光路を別のポートに切り替えてもよい。この場合、信号光は矢印３０方向に入射し、矢印３１方向に出射する。尚、サーキュレータ２７は３ｄＢカプラを用いてもよい。
【００３８】
また、第１コアと第２コア以外に第３のコアあるいはそれ以上のコアを追加してもよい。第１コア〜第３コアの各コア間に屈折率の低いクラッドを持つ構造としてもよい。さらに第１コアの略中心に第２のコアを形成してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００４０】
本発明の複合コア型分散補償器は、大きな分散補償量が得られる。また、デバイス長さが短いため、損失が小さく、かつ非線形現象の影響を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の複合コア型分散補償器の一実施の形態を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の複合コア型分散補償器の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した複合コア型分散補償器の厚さ方向にＸ軸をとり、Ｘ方向の屈折率分布を示したものであり、（ｃ）は基本モードのフィールド分布を示したものである。
【図３】本発明の複合コア型分散補償器の分散特性を示した図であり、（ａ）は偏波がＸ軸に対して垂直なＴＥモードの場合の計算値、（ｂ）はＴＭモードの場合の計算値を示している。
【図４】本発明の複合コア型分散補償器を実際に使用する場合の光学系の概念図である。
【図５】光通信システムの概念図である。
【符号の説明】
２１  基板（石英基板）
２２  第１コア
２３  第２コア
２４  クラッドガラス
２５  １／４波長板
２６  反射板
【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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