(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる波長が多重化された信号光が伝搬される入力光伝送路と、
前記入力光伝送路からの信号光を長波帯、短波帯等の複数の波長領域の信号光に分波する光分波器と、
前記光分波器で分波した前記複数の波長領域の前記信号光を複数の異なる波長の信号光に分波すると共に分波した前記信号光を波長分散補償した後に合波して出力側へ送出する複数の光合分波器と、
前記複数の光合分波器によって分波した前記信号光を個別に伝搬及び反射させて波長分散補償を施して前記光合分波器へ送出する複数のチャープトグレーティングファイバと、
を備えることを特徴とする超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項２】
前記入力光伝送路は、波長１．３μｍに零分散波長を持つシングルモードファイバまたは分散シフトファイバであることを特徴とする請求項１記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項３】
前記光分波器は、その前段に分散補償ファイバが設けられていることを特徴とする請求項１記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項４】
前記光分波器から前記複数の光合分波器への信号光の伝搬、及び前記複数の光合分波器から前記出力側への信号光の伝搬を複数の光サーキュレータを用いて行なうことを特徴とする請求項１記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項５】
前記複数の光サーキュレータから出力される信号光を合波する光合波器を備えることを特徴とする請求項１記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項６】
前記光合波器は、前記複数の光合分波器の１つから出力される前記複数の波長領域の一つの波長領域の信号光を通過させる光アイソレータと、該光アイソレータを通過した信号光を第１のポートより入力して第２のポートへ出力し、かつ、前記複数の光合分波器の他の１つから出力される前記複数の波長領域の他の１つの波長領域の信号光を第３のポートから入力して第１のポートへ出力させることによって前記光アイソレータで反射させ、この反射した信号光を第１のポートから入力して第２のポートへ出力させる光サーキュレータとを備えて構成されることを特徴とする請求項５記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項７】
前記光合波器は、その出力側に光アイソレータが接続されていることを特徴とする請求項５または６記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項８】
前記複数の光合分波器の出力側に接続されて前記光合分波器のそれぞれの出力信号光を増幅する複数の希土類元素添加光ファイバと、該希土類元素添加光ファイバのそれぞれに励起光を供給する励起手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項９】
前記励起手段は、前記希土類元素添加光ファイバ内の一方向または両方向へ励起光を伝搬させることを特徴とする請求項８記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項１０】
前記励起手段は、前記多重化された信号光が波長１．５３μｍ〜１．６１μｍの信号光を含むとき、励起光源として、０．９８μｍ帯、１．４８μｍ帯、またはこの両方の波長帯の励起光を出射する半導体レーザを有することを特徴とする請求項８または９記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項１１】
前記チャープトグレーティングファイバは、波長１．５３μｍ帯の信号光を伝搬するものに限り、途中に波長１．５３μｍ帯の信号光を減衰させる光フィルタが挿入されていることを特徴とする請求項１記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項１２】
前記入力光伝送路は３端子光サーキュレータの第１の端子に接続され、前記光分波器は前記３端子光サーキュレータの第２の端子に接続され、前記出力側が前記３端子光サーキュレータの第３の端子に接続されていることを特徴とする請求項１記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項１３】
前記３端子光サーキュレータの出力端に接続されて該光サーキュレータの出力信号光を増幅する希土類元素添加光ファイバと、前記希土類元素添加光ファイバに励起光を供給する励起手段を備えたことを特徴とする請求項１２記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【請求項１４】
前記チャープトグレーティングファイバをチャープトグレーティング導波路で構成したことを特徴とする請求項１記載の超広帯域波長分散補償デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重通信用伝送路の波長分散を広帯域にわたって補償するための超広帯域波長分散補償デバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、１．５５μｍ帯の光ファイバ増幅器の急速な進展に伴い、１．５５μｍ帯の光信号を数波乃至数十波用いた波長多重伝送により、高速かつ大容量の情報を長距離伝送するシステムの研究開発が活発になってきた。このようなシステムの構成方法として、伝送路に零分散特性を１．３μｍで持つシングルモード光ファイバを用い、これに１．５５μｍ帯の波長多重された信号光を数波〜数十波伝送させる方法が検討されている。波長多重された信号光を長距離伝送する場合、問題になるのは波長分散（光の速度が波長により異なること）である。
【０００３】
図９は分散状態と伝搬距離の関係を示す。パルス状の入力信号光が光ファイバを伝搬するとき、分散が零であれば光ファイバから出力される波形に変化は生じない。しかし、分散値が大きくなるにつれて、入力信号光のパルス波形自体が崩れて広がりを持ってくる。このように分散値の大きい光ファイバ内を入力信号光が長距離伝搬すると、その出力信号光が劣化する。そこで、波長分散を補償し、分散値を零にする必要がある。１．５５μｍ帯での光ファイバの波長分散を補償する方法として、波長多重伝送路に分散補償ファイバを付加する方法が提案されている。その具体例が、特開平８−２３４２５５号公報及び特開平９−１９１２９０号公報に示されている。
【０００４】
図１０は従来の波長分散補償デバイスの第１例を示す。光分岐結合器（ＣＰＬ）１０１は、波長λ１  〜λｎ  により波長多重されている信号光１００−１を入力とし、波長λ１  ，λ２  ・・・〜λｎ  の波長毎に分岐して出力する。光分岐結合器１０１のｎ個の出力端のそれぞれには、予め設定した波長帯のみを通過させるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０２−１〜１０２−ｎが接続されている。バンドパスフィルタ１０２−１〜１０２−ｎのそれぞれには、波長分散補償部（ＤＣ）１０３−１〜１０３−ｎが接続され、これらの出力端には光分岐結合器（ＣＰＬ）１０４が接続されている。光分岐結合器１０４からは、波長λ１  〜λｎ  を波長多重した信号光１００−２が出力される。
【０００５】
図１０の構成では、光分岐結合器１０１によって波長λ１  〜λｎ  が波長毎に分波され、更に、バンドパスフィルタ１０２−１〜１０２−ｎのそれぞれによって定められた波長以外の波長成分が除去される。この後、分波後の各波長の光信号毎にそれぞれ独立に波長分散補償部１０３−１〜１０３−ｎにより伝送路の波長分散が補償され、各波長λ１  〜λｎ  のそれぞれに対して全体として零分散になる。波長分散補償部１０３−１〜１０３−ｎの出力は、光分岐結合器１０４によって多重化され、信号光１００−２として出力される。
【０００６】
また、伝送距離を延ばすため、伝送路の途中に光ファイバ増幅器を挿入する方法が考えられており、その一例が特開平８−３１６９１２号公報に示されている。これについて以下に説明する。
図１１は従来の波長分散補償デバイスの第２例を示す。入力光伝送路２０１には波長λ１  〜λｎ  により波長多重されている信号光入力１００−１が伝搬されており、その出力端には光増幅器２０２が接続されている。光増幅器２０２には、光サーキュレータ２０３の第１のポート▲１▼が接続され、第２のポート▲２▼には波長分散補償ファイバ２０５が接続され、第３のポート▲３▼には出力光伝送路２０４が接続されている。更に、波長分散補償ファイバ２０５にはチャープトグレーティングファイバ  （ｃｈｉｒｐｅｄ  ｇｒａｔｉｎｇ  ｆｉｂｅｒ）２０６が接続され、その出力端には無反射終端２０７が設けられている。
【０００７】
図１１において、波長多重されている信号光１００−１を入力光伝送路２０１に入力して伝搬させることにより、波長λ１  〜λｎ  のそれぞれの信号光のパワー減衰と、各波長の信号光の波長分散値を補うことができる。すなわち、波長λ１  〜λｎ  の各信号光のパワー減衰は、光増幅器２０２による信号光の増幅によって補われる。また、波長λ１  〜λｎ  の各波長の信号光の波長分散値は、光増幅器２０２の出力信号光を光サーキュレータ２０３の第１のポート▲１▼に入射させ、第２のポート▲２▼から取り出し、第２のポート▲２▼に接続された波長分散補償ファイバ２０５とチャープトグレーティングファイバ２０６内を信号光２０８として伝搬させ、チャープトグレーティングファイバ２０６内で各波長毎に信号光を反射させた後、波長分散補償デバイス２０５内を信号光２０９として逆方向に伝搬させる。この逆方向に伝搬した信号光２０９は、光サーキュレータ２０３の第２のポート▲２▼から第３のポート▲３▼へ伝搬し、更に、出力光伝送路４内を信号光２１０として伝搬することで波長分散補償と高出力化が図られ、信号光出力１００−２が得られる。
【０００８】
図１２は従来の波長分散補償デバイスの第３例を示す。図１２の構成は、図１１の構成において、光増幅器２０２を光サーキュレータ２０３と出力光伝送路２０４の間に移設した構成にしている。その他の構成に変更はないので、重複する説明は省略する。入力光伝送路２０１からの波長λ１  〜λｎ  により波長多重された信号光入力１００−１は、光サーキュレータ２０３を通過して波長分散補償ファイバ２０５に伝搬する。波長分散補償ファイバ２０５によって波長分散補償が行なわれた後、チャープトグレーティングファイバ２０６で反射し、この反射信号光は光サーキュレータ２０３の第２のポート▲２▼→第３のポート▲３▼の経路で光増幅器２０２に到達し、ここで光増幅された後、出力光伝送路２０４を通過して信号光出力１００−２として取り出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の波長分散補償デバイスによると、以下に列挙する問題がある。（１）図１０の構成の場合、波長分散補償部１０３−１〜１０３−ｎには通過型の光部品、例えば、分散補償ファイバが用いられるが、その長さが数ｋｍ以上に及ぶため、光損失が大きい、サイズが大きい、低コスト化が難しい、等の問題がある。
（２）また、入力部に波長多重されている信号光出力をｎ分配するための光分岐結合器１０１を必要とし、更に、出力部にｎ分波された信号光を合波させるための光分岐結合器１０４を必要とするため、これら光分岐結合器での分岐損失により、波長多重された信号光が減衰し、伝送距離に制限を受けるという問題がある。
（３）更に、多数の光部品を使用しているため、各々の光部品間の接続損失が問題になるほか、それぞれの接続部からの反射光がそれぞれのチャンネル間のクロストークを劣化させるという問題がある。
（４）図１１及び図１２の構成の場合、独立した機能を有する光増幅器と波長分散補償部が設けられ、それらがカスケード接続されているため、光部品点数が多くなり、コストアップの要因になる。更に、光部品点数が多くなるのに伴って伝送損失が増え、小型化が難しいという問題がある。
（５）（４）のような光部品点数の増大は、それぞれの光部品との間の接続損失を増大させ、更に、偏光依存性損失をも増大させてしまう。
（６）更に、図１１及び図１２の構成の大きな問題は、波長多重された信号光の波長帯域が広がるにつれ、チャープトグレーティングファイバ２０６の波長分散特性を高精度にすることが困難なため、再現性良く製造することが難しく、環境変化によるチャープトグレーティング特性の信頼性も低い。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、広帯域にわたって伝送路の波長分散及びその分散スロープを補償することが可能な超広帯域波長分散補償デバイスを提供することにある。
更に、本発明の他の目的は、波長分散補償された信号光の増幅を一体化回路で構成することのできる超広帯域波長分散補償デバイスを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、複数の異なる波長が多重化された信号光が伝搬される入力光伝送路と、前記入力光伝送路からの信号光を長波帯、短波帯等の複数の波長領域の信号光に分波する光分波器と、前記光分波器で分波した前記複数の波長領域の前記信号光を複数の異なる波長の信号光に分波すると共に分波した前記信号光を波長分散補償した後に合波して出力側へ送出する複数の光合分波器と、前記複数の光合分波器によって分波した前記信号光を個別に伝搬及び反射させて波長分散補償を施して前記光合分波器へ送出する複数のチャープトグレーティングファイバと、を備えることを特徴とする超広帯域波長分散補償デバイスを提供する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本発明の各実施の形態においては、波長帯として、１．５３μｍ〜１．５６μｍの短波長帯（以下、「Ｌバンド」という）と、１．５７μｍ〜１．６１μｍの長波長帯（以下、「Ｈバンド」という）を用い、少なくとも８波以上が波長多重伝送されている光伝送路（例えば、シングルモードファイバ又は分散シフトファイバ）の波長分散を補償し、かつ、それらの分散スロープ（各波長λ１  〜λｎ  に対して波長分散値が異なる特性）を制御し、上記波長帯でのそれぞれの波長の信号光の分散値をほぼ０にすることをめざしている。
【００１３】
図１は本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第１の実施の形態を示す。信号光１３が伝搬されている入力光伝送路１には、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）２が接続され、この分散補償ファイバ２にＷＤＭフィルタ（波長分割多重フィルタ：  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｆｉｌｔｅｒ）３が接続されている。ＷＤＭフィルタ３の信号光４ａ（短波長帯）を出力する端部には光サーキュレータ５のポート▲１▼が接続され、ＷＤＭフィルタ３（光分波器）の信号光４ｂ（長波長帯）を出力する端部には光サーキュレータ６のポート▲１▼が接続されている。光サーキュレータ５のポート▲２▼にはＷＤＭフィルタ７（光合分波器）が接続され、その４つの出力端のそれぞれにはチャープトグレーティングファイバ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが接続されている。同様に、光サーキュレータ６のポート▲２▼にはＷＤＭフィルタ９（光合分波器）が接続され、その４つの出力端のそれぞれにはチャープトグレーティングファイバ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが接続されている。光サーキュレータ５，６のポート▲３▼のそれぞれには、ＷＤＭフィルタ１１（光合波器）が接続され、その出力端には出力光伝送路１２が接続されている。
【００１４】
入力光伝送路１には、例えば、波長１．３μｍにおいて零分散波長になるシングルモードファイバ（または、分散シフトファイバ）が用いられ、その長さは、数十ｋｍに及んでいる。波長多重されている信号光１３は上記したようにＬバンド（波長領域）とＨバンドで構成されている。例えば、Ｌバンドでは０．８ｎｍ間隔に８波の信号光（波長λ１  〜λ８  ）を含み、Ｈバンドは０．８ｎｍ間隔に８波の信号光（波長λ９  〜λ１６）を含んでいる。そして、これらの信号光は、例えば、１０Ｇｂ／ｓの伝送速度で伝搬している。ＷＤＭフィルタ７，９は、共に１入力４出力の光合分波回路である。
【００１５】
次に、図１の構成の超広帯域波長分散補償デバイスの動作について説明する。入力光伝送路１を伝搬してきた信号光１３は分散補償ファイバ２に入力され、分散補償が行なわれる。分散補償ファイバ２は、入力光伝送路１内を波長λ１  〜λ１６（ただし、λ１  ＜λ１６）で波長多重されている信号光１３が伝搬することにより生じる分散値（λ１  の場合はＤ１  、λ１６の場合はＤ１６、Ｄ１  ＜Ｄ１６）と、ほぼ逆符号の値を持った分散値を有し、例えば、−Ｄ１  の分散値を持つようにファイバ長が定められている。分散補償ファイバ２より出力された信号光１４は、ＷＤＭフィルタ３に入力される。このＷＤＭフィルタ３とＷＤＭフィルタ１１との間で、上記それぞれの波長での分散偏差値が補償される。ＷＤＭフィルタ３は上記波長多重された信号光λ１  〜λ１６を２つの波長帯、すなわち、λ１  〜λ８  とλ９  〜λ１６に分波する。波長λ１  〜λ８  は信号光４ａとして分波され、波長λ９  〜λ１６は信号光４ｂとして分波され、それぞれ光サーキュレータ５，６の各ポート▲１▼に入力される。
【００１６】
光サーキュレータ５は、そのポート▲１▼に入力された信号光４ａを信号光１５ａとしてポート▲２▼へ出力させ、ＷＤＭフィルタ７へ伝搬させる。そして、ＷＤＭフィルタ７からの信号光１６ａをポート▲２▼からポート▲３▼へ出力させる。同様に、光サーキュレータ６は、そのポート▲１▼に入力された信号光４ｂを信号光１５ｂとしてポート▲２▼へ出力させ、ＷＤＭフィルタ９へ伝搬させる。そして、ＷＤＭフィルタ９からの信号光１６ｂをポート▲２▼からポート▲３▼へ出力させる。
【００１７】
ＷＤＭフィルタ７は、波長多重されている信号光１５ａを４つの波長帯、すなわち、λ１  とλ２  、λ３  とλ４  、λ５  とλ６  、λ７  とλ８  に分波して出力する。具体的には、λ１  とλ２  がチャープトグレーティングファイバ８ａに、λ３  とλ４  がチャープトグレーティングファイバ８ｂに、λ５  とλ６  がチャープトグレーティングファイバ８ｃに、λ７  とλ８  がチャープトグレーティングファイバ８ｄに出力される。同様に、ＷＤＭフィルタ９は、波長多重されている信号光１５ｂを４つの波長帯、すなわち、λ９  とλ１０、λ１１とλ１２、λ１３とλ１４、λ１５とλ１６に分波して出力する。λ９  とλ１０はチャープトグレーティングファイバ１０ａに、λ１１とλ１２がチャープトグレーティングファイバ１０ｂに、λ１３とλ１４がチャープトグレーティングファイバ１０ｃに、λ１５とλ１６がチャープトグレーティングファイバ１０ｄに出力される。
【００１８】
これらチャープトグレーティングファイバ８ａ〜８ｄ，１０ａ〜１０ｄは、分散補償ファイバ２で補償しきれなかった分散補償及び分散スロープ補償を行なうための波長分散補償回路である。例えば、チャープトグレーティングファイバ８ａは、その中を伝搬する波長λ１  とλ２  の信号光の波長分散を補償するものであり、波長λ１  とλ２  の信号光は１７ａとしてチャープトグレーティングファイバ８ａ内を伝搬し、波長λ１  の信号光はチャープトグレーティングファイバ８ａ内の更に奥の方まで伝搬した後で反射する。また、波長λ２  の信号光はチャープトグレーティングファイバ８ａ内の波長λ１  の反射位置より少し手前で反射し、それぞれ信号光１７ｂとして戻り、ＷＤＭフィルタ７で合波される。
【００１９】
チャープトグレーティングファイバ８ｂ内には波長λ３  とλ４  の信号光がそれぞれ伝搬し、波長λ４  は手前の方で、波長λ３  は波長λ４  より更に奥の方まで伝搬してそれぞれ反射した後、再びＷＤＭフィルタ７へ戻り、ここで合波される。チャープトグレーティングファイバ８ｃ内には波長λ５  とλ６  の信号光がそれぞれ伝搬し、波長λ６  は手前の方で、波長λ５  は更に奥の方でそれぞれ反射し、再びＷＤＭフィルタ７に戻って合波される。更に、チャープトグレーティングファイバ８ｄ内には波長λ７  とλ８  の信号光がそれぞれ伝搬し、波長λ８  は手前の方で、波長λ７  はそれより奥の方でそれぞれ反射し、再びＷＤＭフィルタ７へ戻り、ＷＤＭフィルタ７で合波される。ＷＤＭフィルタ７では、それぞれの波長の信号光が伝搬遅延を与えられることにより波長分散が補償される。チャープトグレーティングファイバ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにおいても、ＷＤＭフィルタ７側と同様に入力された波長の信号光が伝搬し、所定の位置で反射した後、再びＷＤＭフィルタ９に戻って合波され、それぞれの波長の信号光が伝搬遅延を与えられることにより波長分散が補償される。
【００２０】
ＷＤＭフィルタ７，９で分散補償された信号光は、ＷＤＭフィルタ７，９内を逆方向に信号光１６ａ，１６ｂとして伝搬し、光サーキュレータ５，６の各ポート▲２▼からポート▲３▼を通ってＷＤＭフィルタ１１へ出力される。ＷＤＭフィルタ１１は、Ｌバンドの分散補償された信号光１６ａとＨバンドの分散補償された信号光１６ｂとを合波し、分散補償された信号光１９として出力光伝送路１２へ出力する。
【００２１】
波長多重された信号光１３は、入力光伝送路１内を数十ｋｍの長さにわたって伝送されるため、伝送距離が長くなるほど波長分散値が大きくなり、かつ、分散スロープを持つことになる。波長分散値はできるだけ０に近づけ、かつ、分散スロープを小さく、すなわち、入力伝送路１内を伝搬する信号光の伝送歪みをできるだけ小さくする必要がある。
【００２２】
上記実施の形態によれば、波長多重された信号光１３が入力光伝送路１内を伝搬することによって生じたそれぞれの波長の分散値（Ｄ１  〜Ｄ１６）は、先ず、分散補償ファイバ２で−Ｄ１  だけ補償しておき、Ｄ２  −Ｄ１  、Ｄ３  −Ｄ１  ，Ｄ４  −Ｄ１  ，・・・Ｄ１６−Ｄ１  までの波長分散値は、ＷＤＭフィルタ３とＷＤＭフィルタ１１の間で補償するようにしたため、波長分散値及び分散スロープを補償することが可能になった。この結果、出力光伝送路１２側には、波長λ１  からλ１６までの信号光の分散はほぼ０になり、かつ、相互間で波長分散値がほぼ等しくなるように補償された信号光１８を得ることができる。
【００２３】
図２は本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第２の実施の形態を示す。図１の構成と相違するところは、次の３点である。まず、第１の相違点は、ＷＤＭフィルタ７，９のそれぞれに１入力８出力の光合分波器を用いている。すなわち、ＷＤＭフィルタ７は波長λ１  からλ８  の信号光を８つの出力端にそれぞれ分波し、それぞれの出力端に接続されたチャープトグレーティングファイバ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈ内に伝搬させている。同様に、ＷＤＭフィルタ９は波長λ９  からλ１６の信号光を８つの出力端にそれぞれ分波し、それぞれの出力端に接続されたチャープトグレーティングファイバ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ内に伝搬させている。
【００２４】
第２の相違点は、チャープトグレーティングファイバ８ａは、波長λ１  の信号光の分散を補償するためのものであり、同様に、チャープトグレーティングファイバ１０ａは、波長λ９  の信号光の分散を補償するために用いられる。これ以外のチャープトグレーティングファイバ８ｂ〜８ｈ，１０ｂ〜１０ｈもそれぞれ１つの波長の信号光の分散を補償するために用いられる。
【００２５】
第３の相違点は、図１のＷＤＭフィルタ１１に代え、光アイソレータ２０と光サーキュレータ２１を用いて光合波器を構成したところにある。すなわち、分散補償されたＬバンドの信号光１６ａは、光アイソレータ２０を通って信号光２２として光サーキュレータ２１のポート▲１▼に入射し、そのポート▲２▼を通って出力光伝送路１２へ導かれる。他方、分散補償されたＨバンドの信号光１６ｂは、光サーキュレータ２１のポート▲３▼へ入射し、そのポート▲１▼に導かれ、信号光２３として光アイソレータ２０へ伝搬する。そして、この光アイソレータ２０で反射されて信号光２４として光サーキュレータ２１のポート▲１▼に入射し、そのポート▲２▼を通って出力光伝送路１２へ出力される。
【００２６】
図２の構成の特徴は、出力側にＷＤＭフィルタ１１に代え、光アイソレータ２０と光サーキュレータ２１を用いた結果、Ｌバンドの信号光１６ａとＨバンドの信号光１６ｂとの光アイソレーション特性を大きくとることができ、互いの光クロストーク特性を良好に保てることにある。また、光サーキュレータ２１を用いているため、出力光伝送路１２側からの反射戻り光を阻止することもできる。
【００２７】
図３は本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第３の実施の形態を示す。本実施の形態は、超広帯域の波長分散補償デバイスと増幅デバイスを一体化して増幅機能を持たせ、かつ、低コスト化が図れるようにした光デバイスの実現を目標にしている。図３においては、図１及び図２と同一または同一機能を有するものには同一引用数字を用いたので、ここでは重複する説明を省略する。
【００２８】
図３においては、図１の光サーキュレータ５，６とＷＤＭフィルタ１１の間の伝送路にＥｒ（希土類元素）添加光ファイバ３１，３２を用いている。Ｅｒ添加光ファイバ３１の入力側寄りにはＷＤＭカプラ３３が結合され、Ｅｒ添加光ファイバ３２の両側にはＷＤＭカプラ３４，３５が結合されている。ＷＤＭカプラ３３には励起光源３６が接続され、ＷＤＭカプラ３４，３５には励起光源３７，３８が接続されている。励起光源３６には波長１．４８μｍ帯或いは０．９８μｍ帯の半導体レーザが用いられ、励起光源３７，３８には波長１．４８μｍ帯或いは０．９８μｍ帯の半導体レーザが用いられる。更に、出力光伝送路１２の途中には、出力側からの光入射を防止するために、光アイソレータ２０が設置されている。
【００２９】
すでに分散補償されたＬバンドの信号光１６ａは、光サーキュレータ５からＥｒ添加光ファイバ３１に入力される。Ｅｒ添加光ファイバ３１には、励起光源３６からの励起光がＷＤＭカプラ３３を通して入力される。この励起光をＥｒ添加光ファイバ３１に伝搬させて反転分布状態を形成すると、信号光１６ａは、例えば、数千倍から約１０，０００倍に増幅され、増幅された信号光がＷＤＭフィルタ１１の一方の入力端に入力される。更に、Ｅｒ添加光ファイバ３２にも励起光源３７，３８からの励起光がＷＤＭカプラ３４，３５を通して入力される。その結果、信号光１６ｂは、例えば、数千倍から約１０，０００倍に増幅され、この増幅された信号光がＷＤＭフィルタ１１の他方の入力端に入力される。ＷＤＭフィルタ１１は、増幅された２つのバンドの信号光を合波して光アイソレータ２０へ送出する。光アイソレータ２０を通った上記２つのバンドの信号光は、出力光伝送路１２を信号光１８として伝搬する。光アイソレータ２０は、出力光伝送路１２からの信号光の反射戻り光を抑圧する機能を持っている。
【００３０】
Ｅｒ添加光ファイバ３１への励起光は、Ｅｒ添加光ファイバ３１の入力側のみからではなく、出力側から励起してもよい。また、励起光源３６のほかに１台を追加して両側から励起する構成にしてもよい。
図４は本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第４の実施の形態を示す。本実施の形態における基本構成は図３と同一であり、チャープトグレーティングファイバ８ａに光フィルタ４１を設け、波長λ１  ，λ２  ，λ３  ，λ４  ，λ５  ，λ６  ，λ７  ，λ８  からなるＬバンドの信号光の増幅度を一様にすることができるようにしたところに特徴がある。すなわち、波長λ１  の１．５３μｍ帯の利得ピークを抑えるために、チャープトグレーティングファイバ８ａの途中に光フィルタ４１を設け、１．５３μｍ帯の信号光を減衰させている。本実施の形態においては、チャープトグレーティングファイバ８ａを伝搬する波長λ１  及びλ２  の信号光のうち、主に波長λ１  （＝１．５３μｍ）の信号光の一部を減衰させるようにしている。これにより、波長λ１  〜λ１６までの信号光の増幅度をほぼ一様にすることができる。
【００３１】
ＬバンドとＨバンドとの増幅度の調節は、Ｅｒ添加光ファイバ３１，３２の長さ、Ｅｒ添加量、励起光源３６，３７，３８の光パワー等を適宜設定することにより可能である。Ｅｒ添加光ファイバ３１，３２には、Ｅｒの添加のほか、Ａｌが共添加された石英系ファイバまたはフッ化物系ファイバを用いることができる。或いは、Ａｌが共添加された石英系ファイバとフッ化物系ファイバを組み合わせたファイバを用いることもできる。
【００３２】
図４の実施の形態によれば、図３の実施の形態と同様に、波長分散補償に加え、信号光の増幅を行なうことが可能になる。
図５は本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第５の実施の形態を示す。本実施の形態は、図４で用いたＥｒ添加光ファイバ３１，３２、ＷＤＭカプラ３３，３４，３５、励起光源３６，３７，３８を図２の構成に追加した構成になっている。すなわち、光サーキュレータ５と光アイソレータ２０との間、及び光サーキュレータ６と光サーキュレータ２１との間に、それぞれＥｒ添加光ファイバ１３１，３２を接続し、これらのＥｒ添加光ファイバ３１，３２に励起光源３６，３７，３８からの励起光をそれぞれ伝搬させ、信号光１６ａ，１６ｂのそれぞれを独立に増幅できるようにしている。
【００３３】
図５の実施の形態によれば、波長分散補償に加え、信号光の増幅も行なうことができる。
図６は本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第６の実施の形態を示す。図６においては、図１に用いたと同一であるものには同一引用数字を用いている。入力光伝送路１には光サーキュレータ６１のポート▲１▼が接続され、そのポート▲２▼には分散補償ファイバ２が接続され、ポート▲３▼には出力光伝送路１２が接続されている。分散補償ファイバ２にはＷＤＭフィルタ３が接続され、このＷＤＭフィルタ３にはＷＤＭフィルタ７，９が接続されている。ＷＤＭフィルタ７にはチャープトグレーティングファイバ８ａ〜８ｄが接続され、ＷＤＭフィルタ９にはチャープトグレーティングファイバ１０ａ〜１０ｄが接続されている。
【００３４】
図６においては、入力光伝送路１を伝搬してきた信号光１３（波長λ１  〜λ１６からなる）を光サーキュレータ６１のポート▲１▼に入力させ、これをポート▲２▼から分散補償ファイバ２へ信号光６２として出力し、また、分散補償ファイバ２からの信号光６３をポート▲３▼へ信号光１２として出力する。
入力光伝送路１を伝搬してきたことによって生じる波長分散値（Ｄ１  〜Ｄ１６）の約１／２の分散（約、−Ｄ１  ／２）が、分散補償ファイバ２によって補償される。この分散補償ファイバ２を通った信号光６４は光分波器であるＷＤＭフィルタ３に入射し、このＷＤＭフィルタ３で２つの波長帯、つまりＬバンドの信号光１５ａとＨバンドの信号光１５ｂに分離される。Ｌバンドの信号光１５ａ（波長λ１  〜λ８  の信号光）は、ＷＤＭフィルタ７に入射する。また、Ｈバンドの信号光１５ｂ（波長λ９  〜λ１６の信号光）は、ＷＤＭフィルタ９に入射する。
【００３５】
ＷＤＭフィルタ７に入射した波長λ１  〜λ８  から成る８つの波長のそれぞれは４つの出力端に分波され、それぞれの出力端に接続されたチャープトグレーティングファイバ８ａ〜８ｄを伝搬する。例えば、チャープトグレーティングファイバ８ａには波長λ１  とλ２  の信号光が伝搬し、波長λ２  の信号光はチャープトグレーティングファイバ８ａの手前で反射して戻り、波長λ１  の信号光はλ２  の反射位置より奥の方で反射して戻り、再びＷＤＭフィルタ７の出力端へ達し、合波されて信号光１６ａとして伝搬する。同様に、波長λ４  とλ５  、λ７  とλ８  の信号光のそれぞれもチャープトグレーティングファイバ８ｂ，８ｃ，８ｄを伝搬し、所定の位置で反射して戻り、ＷＤＭフィルタ７で合波され、信号光１６ａとして伝搬し、更に、ＷＤＭフィルタ３で合波されて信号光６５として伝搬する。また、波長λ９  〜λ１６のＨバンドの信号光１５ｂもＷＤＭフィルタ９で４つの波長帯λ９  とλ１０、λ１３とλ１４、λ１５とλ１６のように分波され、それぞれのチャープトグレーティングファイバ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ内を伝搬し、それぞれ所定の位置で反射してチャープトグレーティングファイバ内を逆方向へ伝搬し、ＷＤＭフィルタ９に戻って合波され、信号光１６ｂのように伝搬し、ＷＤＭフィルタ３で信号光１６ａと共に合波され、信号光６５のように伝搬し、分散補償ファイバ２を通過した後、光サーキュレータ３のポート▲２▼からポート▲３▼を通って出力光伝送路１２へ信号光１８として出力される。
【００３６】
以上のように、図６の超広帯域波長分散補償デバイスは、入力光伝送路１を波長多重された信号光１３が伝搬することによって生じた波長分散は、まず、分散補償ファイバ２内を光信号光６２が通ることによって概略の分散値を補償し、残りの分散値は、ＷＤＭフィルタ３からの信号光６５を逆方向から分散補償ファイバ２に伝搬させるときに補償している。なお、分散補償ファイバ２での分散補償量は小さくし、チャープトグレーティングファイバ８ａ〜１０ｄでの分散補償量を大きくするように構成し、信号光の分散補償ファイバ２での減衰を小さくすれば、長距離伝送に対応することができる。したがって、分散補償ファイバ２での分散補償量は、図１〜図６の場合、少ない方がより効果的であり、その分だけそれぞれのチャープトグレーティングファイバで大きな分散補償量を持たせるようにした方がよい。なお、分散補償ファイバ２を設けず、それぞれのチャープトグレーティングファイバでのみ波長分散補償を行なってもよい。このようにすれば、より低損失の波長分散補償が行なえることになり、より長距離伝送を実現することができる。
【００３７】
図７は本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第７の実施の形態を示す。本実施の形態は、図６の構成に増幅機能を付加したところに特徴がある。すなわち、光サーキュレータ６１のポート▲３▼と出力光伝送路１２の間にＥｒ添加光ファイバ７１、及び光アイソレータ７２を直列に挿入するほか、Ｅｒ添加光ファイバ７１の両側にＷＤＭカプラ７３，７４を結合させ、それぞれに励起光源７５，７６を接続した構成にしている。他の構成は図６に示した通りである。
【００３８】
信号光１３が光サーキュレータ６１のポート▲１▼→光サーキュレータ６１のポート▲２▼→分散補償ファイバ２→ＷＤＭフィルタ３→ＷＤＭフィルタ７，９→ＷＤＭフィルタ３→分散補償ファイバ２→光サーキュレータ６１のポート▲３▼に至るまでの動作は図６と同じであるので、ここでは説明を省略する。
波長分散補償された光サーキュレータ６１のポート▲３▼からの信号光６３をＥｒ添加光ファイバ７１に伝搬させ、それと共に励起光源７５，７６からの励起光をＷＤＭカプラ７３，７４を通してＥｒ添加光ファイバ７１内に伝搬させる。これにより、Ｅｒ添加光ファイバ７１を通過する信号光６３は数千倍から１００００倍に増幅され、光アイソレータ７２を通って出力光伝送路１２へ信号光１８として出力される。
【００３９】
以上のように、図７の超広帯域波長分散補償デバイスによれば、波長分散補償機能と増幅機能を備えたデバイスが、簡単な構成、少ない光部品点数、及び光損失の少ない伝送系により実現することができる。なお、信号光１３から信号光１８までの波長分散補償もそれぞれのチャープトグレーティングファイバ８ａ〜１０ｄで分担する構成にしてもよいことは言うまでもない。
【００４０】
図８は図７の変形例を示す。本例は図７の構成にゲインイコライザの機能を付加したものである。すなわち、波長１．５３μｍ帯（λ１  ）の信号光の増幅利得を抑えるために、チャープトグレーティングファイバ８ａの途中に波長１．５３μｍ帯の信号光を減衰させるための光フィルタ４１（図４で用いたと同じフィルタ）を挿入した構成にしている。これにより、波長λ１  からλ１６までの信号光の増幅度を一様に保つことができる。
【００４１】
本発明は上記した各実施の形態の構成に限定されるものではない。まず、チャープトグレーティングファイバ８ａ〜１０ｄの代わりに、導波路型のチャープトグレーティングフィルタを用いてもよい。また、ＷＤＭフィルタ３，７，９，１１は、導波路型、干渉膜フィルタ型、ファイバグレーティング型のいずれを用いてもよい。波長多重された信号光は、８、２０、３２、６４、１００、・・・・などのチャンネル数を用いることができる。したがって、ＷＤＭフィルタ７，９での合波数は、上記チャンネル数に応じて、４、８、２０、３２、５０、・・・・等のように増える。ただし、ＷＤＭフィルタ７，９の出力端数は必ずしも上記チャンネル数の半分である必要はなく、それぞれのチャープトグレーティングファイバ内へ伝搬させるチャンネル数を増やすことによって対応させることができる。例えば、波長多重数が３２チャンネルの場合、図１の構成でそれぞれのチャープトグレーティングファイバ８ａ〜１０ｄ内に伝搬させるチャンネル数を４チャンネルづつにすればよい。入力光伝送路１に波長１．５３μｍ帯で零分散波長を有する分散シフトファイバを用い、数十Ｋｍ以上の距離を伝搬させる場合には、図１〜図８に使用している分散補償ファイバ２は用いなくともよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の超広帯域波長分散補償・増幅デバイスによれば、入力光伝送路からの信号光を光分波器で複数の波長領域に分波し、複数の光合分波器で前記分波した前記複数の波長領域を所定数の波長帯に分波すると共に該分波した波長帯の信号光を波長分散補償した後の信号光を合波して出力側へ送出し、複数のチャープトグレーティングファイバを用いて前記光合分波器によって分波した各波長帯の信号光を個別に伝搬させ、その信号光が所定の位置から反射してくる過程で波長分散補償が施された各信号光を前記光合分波器へ送出して合波させるようにしたので、具体的に以下に示す効果が得られる。
（１）波長１．５３μｍ〜１．６１μｍを用いてシングルモードファイバ或いは分散シフトファイバを数十Ｋｍ以上にわたって波長多重伝送する際に生じる波長分散を補償することができる。
（２）光部品点数が少なく、低損失で不要な特性烈火要因が少なくなり、長距離、大容量、高速伝送が可能になり、これらを低コストに達成することができる。
（３）それぞれの波長毎に精密な分散補償が行なえるので、高品質の伝送が可能になる。
（４）超広帯域にわたって多くの波長多重された信号光の波長分散補償と、それらの信号光の増幅が一体化された簡易な構成にできるので、より高性能で低コストな通信システムを構築することができる。
（５）それぞれのチャープトグレーティングファイバの波長分散補償は、１波長または数波長の信号光に対してであるため、小形化、低コスト化、量産化が可能なチャープトグレーティングファイバの使用が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第１の実施の形態を示す接続図である。
【図２】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第２の実施の形態を示す接続図である。
【図３】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第３の実施の形態を示す接続図である。
【図４】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第４の実施の形態を示す接続図である。
【図５】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第５の実施の形態を示す接続図である。
【図６】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第６の実施の形態を示す接続図である。
【図７】本発明に係る超広帯域波長分散補償デバイスの第７の実施の形態を示す接続図である。
【図８】図７の変形例を示す接続図である。
【図９】図９は分散状態と伝搬距離の関係を示す説明図である。
【図１０】従来の波長分散補償デバイスの第１例を示す接続図である。
【図１１】従来の波長分散補償デバイスの第２例を示す接続図である。
【図１２】従来の波長分散補償デバイスの第３例を示す接続図である。
【符号の説明】
１  入力光伝送路
２  分散補償ファイバ
３，７，９，１１  ＷＤＭフィルタ
５，６，２１，６１  光サーキュレータ
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ  チャープトグレーティングファイバ
８ｅ，８ｆ，８ｇ，８ｈ  チャープトグレーティングファイバ
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ  チャープトグレーティングファイバ
１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１０ｈ  チャープトグレーティングファイバ
１２  出力光伝送路
２０，７２  光アイソレータ
３１，３２，７１  Ｅｒ添加光ファイバ
３３，３４，３５，７３，７４  ＷＤＭカプラ
３６，３７，３８，７５，７６  励起光源
４１  光フィルタ
【図１】
0003591269.tif 000002
【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】
0003591269.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0003591269.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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