(57)【要約】  【課題】ＶＩＰＡを利用した可変分散補償器について挿入損失の低減を図る。  【解決手段】本発明の可変分散補償器は、入力光をコリメートレンズ４０で平行光に変換した後、該平行光をライン焦点レンズ５１で集光してＶＩＰＡ板１０に与える。ＶＩＰＡ板１０に入射される光ビームは、ライン焦点レンズ５１が従来よりも長焦点化されていることにより、ＶＩＰＡ板１０内でのビーム径の変化が小さく、出射側ビーム径が大きくなる。これにより、ＶＩＰＡ板１０から出射される光に含まれる不要な回折次数の光を抑え、必要な回折次数の光にエネルギーを集中させて、可変分散補償器の挿入損失を低減する。  【選択図】図１
2006350023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光を１次元方向に集光させる光学系と、
相対する平行な２つの平面を有し、一方の平面上に照射窓および第１反射面が形成され、他方の平面上に第２反射面が形成され、前記光学系により１次元方向に集光させた光が前記照射窓を通って前記第１および第２反射面の間に入射され、該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が前記第２反射面を透過して出射され、該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、
前記光部品の第２反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を反射して前記光部品に戻す反射器と、を含んで構成された可変分散補償器において、
前記光学系は、前記光部品に入射される光ビームの前記１次元方向に垂直な平面でのビーム断面について、該ビーム断面と前記光部品の第２反射面との重なり部分の長さを示す出射側ビーム径に対する、前記ビーム断面と前記光部品の照射窓との重なり部分の長さを示す入射側ビーム径の倍率が、前記光部品の屈折率に対応させて予め設定した目標値近傍となる光学特性を備えていることを特徴とする可変分散補償器。
【請求項２】
請求項１に記載の可変分散補償器であって、
前記光学系は、前記光部品に入射される光ビームの一部が前記照射窓に接する前記第１反射面の端部で反射されて削られることを許容する光学特性を備えていることを特徴とする可変分散補償器。
【請求項３】
請求項１に記載の可変分散補償器であって、
前記光学系は、入力光を平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズで変換された平行光を１次元方向に集光させるライン焦点レンズとを有し、前記コリメートレンズから前記ライン焦点レンズに入力される平行光のビーム径が固定であるとき、前記ライン焦点レンズを長焦点化することにより、前記出射側ビーム径に対する前記入射側ビーム径の倍率を前記目標値に近づけるようにしたことを特徴とする可変分散補償器。
【請求項４】
請求項１に記載の可変分散補償器であって、
前記光学系は、入力光を平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズで変換された平行光を１次元方向に集光させるライン焦点レンズとを有し、前記ライン焦点レンズの焦点距離が固定であるとき、前記コリメートレンズを短焦点化することにより、前記出射側ビーム径に対する前記入射側ビーム径の倍率を前記目標値に近づけるようにしたことを特徴とする可変分散補償器。
【請求項５】
請求項１に記載の可変分散補償器であって、
前記光学系は、入力光を平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズで変換された平行光を１次元方向に集光させるライン焦点レンズとを有し、前記コリメートレンズを短焦点化するとともに、前記ライン焦点レンズを長焦点化することにより、前記出射側ビーム径に対する前記入射側ビーム径の倍率を前記目標値に近づけるようにしたことを特徴とする可変分散補償器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信の分野において、光ファイバ伝送路を伝搬した光信号に蓄積する波長分散を可変補償するための可変分散補償器に関し、特に、入力光を波長に応じて分波する機能を備えた光部品を利用して可変の波長分散を発生する可変分散補償器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の可変分散補償器の１つとして、例えば、波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）光を波長に応じて空間的に区別可能な複数の光束に分波する、いわゆるバーチャリ・イメージド・フェイズド・アレイ（Virtually Imaged Phased Array：ＶＩＰＡ）を利用して構成したものが提案されている（例えば、下記の特許文献１，２参照）。
【０００３】
図１０は、従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成例を示す斜視図である。また、図１１は、図１０の構成例の上面図である。
各図に示すように従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器では、例えば、光サーキュレータ２０を介して光ファイバ３０の一端から出射された光が、コリメートレンズ４０で平行光に変換された後に、ライン焦点レンズ５０によって１つの線分の上に集光され、ＶＩＰＡ板１０の照射窓１６を通って対向する平行平面の間に入射される。このＶＩＰＡ板１０への入射光は、例えば、ＶＩＰＡ板１０の一方の平面に形成された１００％より低い反射率を有する反射多層膜１２と、他方の平面に形成された略１００％の反射率を有する反射多層膜１４との間で多重反射を繰り返す。その際、反射多層膜１２の面で反射するごとに数％の光が当該反射面を透過してＶＩＰＡ板１０の外に出射される。
【０００４】
ＶＩＰＡ板１０を透過した光は、相互に干渉し、波長に応じて進行方向が異なる複数の光束を作る。その結果、各光束を収束レンズ６０で１点に集光すると、各々の集光位置は波長の変化に伴って直線上を移動するようになる。この直線上に例えば３次元ミラー７０を配置することにより、ＶＩＰＡ板１０から出射され収束レンズ６０で集光された光は、各々の波長に応じて３次元ミラー７０上の異なる位置で反射されてＶＩＰＡ板１０に戻される。３次元ミラー７０で反射された光は波長によって異なる方向に進行し、ＶＩＰＡ板１０に戻される際に光路がずれる。この光路ずれ量を波長によって変えることにより異なる波長成分は異なる距離を伝搬することになって、入力光の波長分散補償が行われる。
【０００５】
上記のようにＶＩＰＡ板１０で多重反射される光の振る舞いは、例えば図１２に示すようなモデルを考えると、階段状の回折格子として周知のエシュロン格子（Echelon grating）と同様の振る舞いをする。このため、ＶＩＰＡ板１０は仮想的な回折格子として考えることができる。ＶＩＰＡ板１０における干渉条件を考えると、図１２の右側に示すように、出射光はその光軸を基準にして上側が短波長、下側が長波長の条件で干渉するので、各波長の光信号の短波長成分が光軸の上側に出射され、長波長成分が光軸の下側に出射されることになる。このような従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器は、波長分散を広い範囲で補償することができ、また、周期的に発生する光の透過帯域を温度調整により波長軸方向にシフトさせることで、補償する光信号の波長（透過波長）を変化させることが可能であるなどの長所がある。
【特許文献１】特表２０００−５１１６５５号公報
【特許文献２】特表２００２−５１４３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器については、ＶＩＰＡから出射される不要な回折次数の光により、挿入損失が増大してしまうという課題がある。
すなわち、前述したように仮想的な回折格子であるＶＩＰＡからは様々な回折次数の光が出射される。このため図１３の概念図に示すように、ＶＩＰＡからの出射光には、入力光を波長に応じて分波するのに必要となる主要な回折次数の光ＬＡの他に、不要な回折次数の光ＬＢが含まれる。この不要な回折次数の光ＬＢは、主要な回折次数の光ＬＡを乱す原因となる。不要な回折次数の光ＬＢが多く出射されると、ＶＩＰＡに入射された光のうちの不要な光として捨てられる割合が大きくなり、挿入損失が増大する原因となる。
【０００７】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、ＶＩＰＡを利用した可変分散補償器について、挿入損失の低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明の可変分散補償器は、入力光を１次元方向に集光させる光学系と、相対する平行な２つの平面を有し、一方の平面上に照射窓および第１反射面が形成され、他方の平面上に第２反射面が形成され、前記光学系により１次元方向に集光させた光が前記照射窓を通って前記第１および第２反射面の間に入射され、該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が前記第２反射面を透過して出射され、該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、前記光部品の第２反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を反射して前記光部品に戻す反射器と、を含んで構成される。この可変分散補償器の前記光学系は、前記光部品に入射される光ビームの前記１次元方向に垂直な平面でのビーム断面について、該ビーム断面と前記光部品の第２反射面との重なり部分の長さを示す出射側ビーム径に対する、前記ビーム断面と前記光部品の照射窓との重なり部分の長さを示す入射側ビーム径の倍率が、前記光部品の屈折率に対応させて予め設定した目標値近傍となる光学特性を備えていることを特徴とする。
【０００９】
上記のような可変分散補償器では、光学系で１次元方向に集光された光が、入力光を波長に応じて分波する機能を備えた光部品、すなわち、前述したＶＩＰＡに入射される。この光学系から光部品に入射される光ビームは、集光された１次元方向に垂直な平面でのビーム断面について、光部品における出射側ビーム径に対する入射側ビーム径の倍率が予め設定した目標値近傍となるように光学系が設計されているため、従来の入射ビームに比べて、光部品内でのビーム径の変化が小さく、出射側ビーム径が大きくなる。これにより、光部品から出射される光に含まれる不要な回折次数の光が抑えられ、必要な回折次数の光にエネルギーを集中させることができるようになる。
【発明の効果】
【００１０】
上記のような本発明によれば、光部品から出射される光の回折効率が向上するため、可変分散補償器の挿入損失を低減することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の可変分散補償器を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
まず、本発明を理解する上で有用であるため、従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器におけるＶＩＰＡの光学設計に関する考え方について図２を参照しながら概説する。
【００１２】
図２に示すように、ここではＶＩＰＡ板１０の厚み（反射多層膜１２，１４間の距離）をｔとし、また、照射窓１６から入射される光のビーム径をａ、反射多層膜１２で１回反射して反射多層膜１４に戻ってきた光のビーム径をｂとする。なお、ＶＩＰＡ板１０への入射光は図２において紙面に垂直な１次元方向に集光された光であるので、上記のビーム径ａ，ｂは、１次元方向に対して垂直な平面での光ビームの断面（図２の網掛け部分）を考え、該光ビームの断面と照射窓１６および反射多層膜１４が形成されたＶＩＰＡ板１０の一方の平面との重なり部分の長さに該当するものとする。このとき、入射ビームが照射窓１６に接する反射多層膜１４の端部で削られることなく、かつ、反射ビームが照射窓１６から漏れ出すことなのないようなＶＩＰＡ板１０への光の入射条件は、次の（１）式および（２）式に示す関係で表すことができる。
【００１３】
ｔ・ｔａｎθ−ａ／２≧０  …（１）
ｔ・ｔａｎθ−ｂ／２≧０  …（２）
ただし、θはＶＩＰＡ板１０の傾き角、すなわち、ＶＩＰＡ板１０に対して光が垂直入射となる状態からのＶＩＰＡ板１０の傾斜角度角である。
上記（１）式および（２）式をまとめて整理すると、次の（３）式に示す関係が得られる。
【００１４】
ｔ・ｔａｎθ≧（ａ＋ｂ）／４  …（３）
ところで、ＶＩＰＡ板１０の傾き角θが小さい範囲ではｔａｎθ＝θと近似することができるので、上記（３）式の関係は次の（４）式に変形することが可能である。
ｔ・θ≧（ａ＋ｂ）／４  …（４）
従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器では、上記（４）式の関係を満たすビーム径ａ，ｂが実現されるように、ＶＩＰＡ板１０へ入射光を与えるための光学系の設計が行われていた。このような光学設計は、ＶＩＰＡ板１０に入射される光が反射多層膜１４で削られることなく照射窓１６に与えられることだけを考えて、上記（４）式の関係を導き出したものであり、１次元方向に集光された状態でＶＩＰＡ板１０に入射される光のビーム径と回折効果との関係については加味されていなかった。
【００１５】
そこで、本発明は、ＶＩＰＡ板１０への光の入射条件を回折効果も含めて決定し、当該条件に従ってＶＩＰＡ板１０への入射光に関する光学設計を行うことにより、ＶＩＰＡ型可変分散補償器における挿入損失の低減を実現可能にする。以下、本発明の原理について詳しく説明する。
１次元方向に集光された状態でＶＩＰＡ板１０内に入射される光のビーム径は、ＶＩＰＡの動作原理を考えると、通常の回折格子の溝幅を決めるパラメータに相当する。一般に、光が通過する溝幅が狭いと、例えば図３の左側に示すように光は拡がり易くなる。その結果、溝幅の狭い回折格子に光を入射させた場合には、光のエネルギーが複数の干渉条件を満たす伝搬方向を持つため、複数の回折次数の光が発生する。これとは逆に、光が通過する溝幅が広いと、例えば図３の右側に示すように光は拡がり難くなる。その結果、溝幅の広い回折格子に光を入射させた場合には、光のエネルギーが複数の干渉条件を満たす伝搬方向を持たないため、必要な回折次数に光を集中させることができる。つまり、回折効率を高めることができる。本発明はこの現象に注目して、ＶＩＰＡ板１０に入射する光のビーム径を大きくすることにより、不要な回折次数の光を抑えるようにする。
【００１６】
ここで、図４に示すように、反射多層膜１２が形成された出射側の平面上に集光される光の伝搬経路を逆に辿る、すなわち、出射側の平面上の集光位置から照射窓１６に向かう光ビームを考えてみる。出射側の平面上に集光される光のビーム径が小さい場合、図４の破線に示すように、入射側の平面に到達する光ビームは拡がりすぎて反射多層膜１４に削られることになる。また、出射側の平面上に集光される光のビーム径が大きい場合には、図４の実線に示すように、入射側の平面に到達する光ビームは太すぎて反射多層膜１４に削られることになる。従来の光学設計の考え方では、前述したように入射光が反射多層膜１４で削られないことを基本として入射側の平面上でのビーム径ａ，ｂが決められるので、照射窓１６を通って出射側の平面上に集光される光のビーム径に関する条件は考慮されていなかった。
【００１７】
そこで、本発明では、ＶＩＰＡ板１０における損失を抑えるために入射光が反射多層膜１４で削られないようにするという従来の光学設計の条件に代えて、出射側の平面上に集光される光のビーム径を大きくすることで回折効率を高めてＶＩＰＡ板１０における損失を抑えることを光学設計の条件として考える。言い換えると、出射側の平面上に集光される光のビーム径を大きくすることにより、入射光の一部が反射多層膜１４で削られるようになったとしても、不要な回折次数の光が抑えられることによる損失の低減効果の方が大であるという考え方に基づいて光学系の最適設計を行う。このような本発明における光学設計の基本的な考え方は、例えば以下に示すような理論式に基づいて具体化することが可能である。
【００１８】
すなわち、図５に示すように入射側の平面上のビーム径を２ω、出射側の平面上のビーム径を２ω０とすると、各ビーム径２ω，２ω０の間には、両者が０次のガウスビームであると仮定した場合、次の（５）式に示す関係が成り立つ。
【００１９】
【数１】
2006350023.tif 000003
ＶＩＰＡ板１０の照射窓１６から出射側の平面上の集光位置までの距離はｔ／ｃｏｓθであり、このｔ／ｃｏｓθの間隔内でビーム径の変化が最も小さくなる条件は、上記（５）式をω０の関数と見てルート内を微分計算した次の（６）式を用いて求めることが可能である。
【００２０】
【数２】
2006350023.tif 000004
上記（６）式を基準として、ビーム径を大きくする方向にＶＩＰＡ型可変分散補償器の挿入損失を計算すると、例えば図６の計算結果に示すように、ωがω０の１．５倍程度になる条件において、挿入損失の低減効果が得られることが分かる。ただし、上記の値は一例であり、ＶＩＰＡ板１０内の屈折率に応じて上記の挿入損失の低減効果が得られる条件を定めるとよい。
【００２１】
よって、本発明は、上記のような方法によって求められるω０に対するωの倍率（ω／ω０）の目標値を基準にして、ＶＩＰＡ板１０内でのビーム径の変化が小さく、出射側の平面上に集光される光のビーム径が大きくなるように、ＶＩＰＡ板１０に入射光を与える光学系の最適化を行う。
なお、ＶＩＰＡ板１０に対して集光された光を与える光学系としては、集光ビーム径を大きくすることが可能であれば、様々なレンズの組み合わせが可能になる。一般に、ビーム径ｄの光をレンズで集光した場合、その集光ビーム径Ｄは、当該レンズの焦点距離ｆおよび光波長λを用いて、次の（７）式で表されることが知られている。
【００２２】
【数３】
2006350023.tif 000005
上記の（７）式より、集光ビーム径Ｄを大きくするためには、レンズに入力される光のビーム径ｄを固定とした場合、レンズを長焦点化すればよく、また、レンズの焦点距離ｆを固定とした場合には、レンズへの入力光のビーム径を小さくすればよいことが分かる。このような一般的なレンズの特性を踏まえ、前述した本発明の原理に従って光学系を設計したＶＩＰＡ型可変分散補償器の実施形態を以下に列挙する。
【００２３】
図１は、本発明の第１実施形態によるＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成を示す側面図である。
図１において、第１実施形態のＶＩＰＡ型可変分散補償器は、上記（７）式に示した一般的なレンズの特性に関して、レンズの長焦点化により集光ビーム径を大きくした場合に対応する一例である。具体的に、本ＶＩＰＡ型可変分散補償器は、上述の図１０に示した従来の構成について、ライン焦点レンズ５０に代えて、該ライン焦点レンズ５０よりも焦点距離の長いライン焦点レンズ５１を、コリメートレンズ４０とＶＩＰＡ板１０の間の所定位置に配置したものであり、該ライン焦点レンズ５１以外の他の構成は従来の場合と同様である。なお、図１中には、従来構成との比較を容易にするために、従来のライン焦点レンズ５０の配置が点線で示してある。以下、上記ＶＩＰＡ型可変分散補償器を構成する各光部品について具体的に説明する。
【００２４】
ＶＩＰＡ板１０は、対向する平行平面を備えた基板の一方の平面に形成された反射多層膜１２（第２反射面）と、他方の平面に形成された反射多層膜１４（第１反射面）および照射窓１６と、を有する。このＶＩＰＡ板１０は、照射窓１６に入射される光の光軸が垂直入射となる角度に対して所要の角度だけ傾けられている。反射多層膜１２は、照射窓１６から入射される光信号に対して１００％より低い（好ましくは９５〜９８％程度）反射率を有し、基板の一方の平面全体に形成されている。また、反射多層膜１４は、照射窓１６から入射される光信号に対して略１００％の反射率を有し、基板の他方の平面の一部分に形成されている。基板の他方の平面の反射多層膜１４が形成されていない部分は、光信号に対して透明な照射窓１６となっている。
【００２５】
光サーキュレータ２０は、例えば、３つのポートを有し、第１ポートから第２ポートに向かう方向、第２ポートから第３ポートに向かう方向、第３ポートから第１ポートに向かう方向に光を伝達する一般的な光部品である。ここでは本ＶＩＰＡ型可変分散補償器に入力される光信号が、光サーキュレータ２０の第１ポートに与えられ、第２ポートを介して光ファイバ３０の一端に送られると共に、光ファイバ３０の他端に戻されてきた光信号が、第２ポートを介して第３ポートから本ＶＩＰＡ型可変分散補償器の出力光として出力される。
【００２６】
光ファイバ３０は、例えばシングルモードファイバ等の一端を光サーキュレータ２０の第２ポートに接続し、他端をコリメートレンズ４０の近傍に配置したものである。なお、光ファイバ３０の種類は上記に限られるものではない。
コリメートレンズ４０は、光ファイバ３０の他端から出射される光ビームを平行光に変換してライン焦点レンズ５１に与える一般的なレンズである。
【００２７】
ライン焦点レンズ５１は、コリメートレンズ４０からの平行光を１つの線分の上に集光させるものであり、具体的にはシリンドリカルレンズや屈折率分布レンズなどを用いることが可能である。このライン焦点レンズ５１の焦点距離は、前述したように従来のライン焦点レンズ５０の焦点距離よりも長くなっており、該レンズの長焦点化に対応させて、コリメートレンズ４０とＶＩＰＡ板１０の間におけるライン焦点レンズ５１の配置が決められている。
【００２８】
収束レンズ６０は、ＶＩＰＡ板１０で多重反射して反射多層膜１２側から出射され相互に干渉して進行方向が波長に応じて異なる複数の光束を、それぞれ１点に集光する一般的なレンズである。
３次元ミラー７０は、例えば、表面形状が非球面の３次元構造となっており、その非球面ミラー上には、ＶＩＰＡ板１０における光の角度分散方向に垂直な方向について、設計基準となる中心軸が存在する。この３次元ミラー７０は、ここでは図示を省略した移動ステージ上に載置されており、該移動ステージの走行軸と中心軸の各方向とが平行となるように配置されている。
【００２９】
次に、第１実施形態の動作について説明する。
上記のような構成のＶＩＰＡ型可変分散補償器では、光ファイバ伝送路等を伝搬して波長分散の発生したＷＤＭ光が光サーキュレータ２０の第１ポートに入力され、そのＷＤＭ光が光サーキュレータ２０の第２ポートを介して光ファイバ３０に送られる。光ファイバ３０から出射されたＷＤＭ光は、コリメートレンズ４０で平行光に変換された後、ライン焦点レンズ５１によって一線分上に集光されて、ＶＩＰＡ板１０の照射窓１６を通って対向する反射多層膜１２，１４の間に入射される。このとき、ライン焦点レンズ５１が長焦点化されているため、ライン焦点レンズ５１に入力されるコリメート光のビーム径が従来構成の場合と同じであっても、ＶＩＰＡ板１０に入射される光の集光ビーム径は従来よりも大きくなっている。
【００３０】
ＶＩＰＡ板１０への入射光は、各反射多層膜１２，１４の間で多重反射を繰り返し、反射多層膜１２で反射するごとに数％の光が当該反射面を透過してＶＩＰＡ板１０の外に出射される。このとき、ＶＩＰＡ板１０に入射される光の集光ビーム径を大きくしたことにより、図７の概念図に示すように、ｍ＋１次光（不要な回折次数の光）の干渉条件方向への光の伝播が抑えられるようになり、ＶＩＰＡ板１０から出射される光の殆どがｍ次光（必要な回折次数の光）となる。
【００３１】
そして、ＶＩＰＡ板１０からの出射光は、相互に干渉し、波長に応じて進行方向の異なる複数の光束がそれぞれ形成される（図１２参照）。各波長の光束は、収束レンズ６０により集光されて、３次元ミラー７０の反射面上のＹ軸方向（図１０参照）に異なる位置でそれぞれ反射される。このときの３次元ミラー７０のＸ軸方向の位置は、移動ステージによって波長分散補償量に対応した所定の位置に調整されている。
【００３２】
３次元ミラー７０で反射された光は、収束レンズ６０、ＶＩＰＡ板１０、ライン焦点レンズ５１、コリメートレンズ４０および光ファイバ３０を順に通過して、光サーキュレータ２０の第３ポートから出力される。これにより、本ＶＩＰＡ型可変分散補償器に入力されるＷＤＭ光に対して、３次元ミラー７０の位置に応じて設定される所要量の波長分散補償を施したＷＤＭ光がＶＩＰＡ型可変分散補償器から出力されるようになる。
【００３３】
上記のような第１実施形態によれば、長焦点化したライン焦点レンズ５１を用いてＶＩＰＡ板１０への入射光の集光ビーム径を大きくしたことにより、不要な回折次数の光を抑え、必要な回折次数の光にエネルギーを集中させることができるため、ＶＩＰＡ板１０への入射ビームの一部が入射側の反射多層膜１４で削られたとしても、その損失分を上回る回折効率の改善効果が得られ、ＶＩＰＡ型可変分散補償器の挿入損失を低減することが可能になる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図８は、第２実施形態によるＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成を示す側面図である。
図８において、第２実施形態のＶＩＰＡ型可変分散補償器は、上述の（７）式に示した一般的なレンズの特性に関して、レンズへの入力光のビーム径を小さくすることにより集光ビーム径を大きくした場合に対応する一例である。具体的に、本ＶＩＰＡ型可変分散補償器は、上述の図１０に示した従来の構成について、コリメートレンズ４０に代えて、該コリメートレンズ４０よりも焦点距離の短いコリメートレンズ４１を、光ファイバ３０とライン焦点レンズ５０の間の所定位置に配置したものであり、該コリメートレンズ４１以外の他の構成は従来の場合と同様である。なお、図８中には、従来構成との比較を容易にするために、従来のコリメートレンズ４０の配置が点線で示してある。
【００３５】
コリメートレンズ４１は、光ファイバ３０から出射される光ビームを平行光に変換する一般的なレンズである。このコリメートレンズ４１の焦点距離は、従来用いられていたコリメートレンズ４０の焦点距離よりも短くなっており、該レンズの短焦点化に対応させて、光ファイバ３０の出射端に対するコリメートレンズ４１の配置が決められている。
上記のような構成のＶＩＰＡ型可変分散補償器では、短焦点化されたコリメートレンズ４１により光ファイバ３０からの出射光を平行光に変換することにより、ライン焦点レンズ５０に入力される平行光のビーム径が従来よりも小さくなる。これにより、ライン焦点レンズ５０の焦点距離が従来構成の場合と同じであっても、ＶＩＰＡ板１０に入射される光の集光ビーム径は大きくなる。よって、本ＶＩＰＡ型可変分散補償器についても、前述した第１実施形態の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００３６】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図９は、第３実施形態によるＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成を示す側面図である。
図９において、第３実施形態のＶＩＰＡ型可変分散補償器は、上述した第１、２実施形態を組み合わせるとともに、コリメートレンズ４１およびライン焦点レンズ５１について、焦点距離を変化させることのできる組み合わせレンズ４２，４３および５２，５３をそれぞれ適用した応用例である。
【００３７】
組み合わせレンズ４２，４３は、上述した第２実施形態におけるコリメートレンズ４１と同様の機能を有し、各レンズ４２，４３の距離δ１を変化させることで組み合わせレンズ全体の焦点距離を可変にすることができる。また、組み合わせレンズ５２，５３は、上述した第１実施形態におけるライン焦点レンズ５１と同様の機能を有し、各レンズ５２，５３の距離δ２を変化させることで組み合わせレンズ全体の焦点距離を可変にすることができる。
【００３８】
なお、２つのレンズを用いた組み合わせレンズの焦点距離ｆは、各レンズの焦点距離をｆ１，ｆ２、レンズ間の距離をδとすると、次の（８）式により表されることが知られている。
【００３９】
【数４】
2006350023.tif 000006
上記のような組み合わせレンズ４２，４３および５２，５３を用いたＶＩＰＡ型可変分散補償器では、組み合わせレンズ４２，４３間の距離ｄ１または組み合わせレンズ５２，５３間の距離ｄ２を調整して、コリメートレンズまたはライン焦点レンズの焦点距離を変化させることにより、ＶＩＰＡ板１０に入射される光の集光ビーム径を微調整することができるようになる。このような集光ビーム径の微調整機能を持たせることにより、挿入損失が最も小さくなる光学系の最適状態を容易に実現することが可能になる。
【００４０】
上記のような集光ビーム径の微調整による光学系の最適化の具体的な方法としては、例えば、光学治具などの微調整機構を利用して各レンズの位置を調整しながら挿入損失を測定し、該測定した挿入損失が最小になる位置で各々のレンズを固定することが可能である。
なお、上記の第３実施形態では、２つのレンズから構成される組み合わせレンズを用いた一例を示したが、３つ以上のレンズから構成される組み合わせレンズを使用することも可能である。また、組み合わせレンズをコリメートレンズおよびライン焦点レンズの双方に適用するようにしたが、片方だけに組み合わせレンズを適用した場合にも集光ビーム径の微調整は可能であり、組み合わせレンズの適用箇所は適宜に選択することができる。
【００４１】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００４２】
（付記１）入力光を１次元方向に集光させる光学系と、
相対する平行な２つの平面を有し、一方の平面上に照射窓および第１反射面が形成され、他方の平面上に第２反射面が形成され、前記光学系により１次元方向に集光させた光が前記照射窓を通って前記第１および第２反射面の間に入射され、該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が前記第２反射面を透過して出射され、該出射光が干渉することにより波長に応じて進行方向の異なる光束が形成される分波機能を備えた光部品と、
前記光部品の第２反射面から異なる方向に出射される各波長の光束を反射して前記光部品に戻す反射器と、を含んで構成された可変分散補償器において、
前記光学系は、前記光部品に入射される光ビームの前記１次元方向に垂直な平面でのビーム断面について、該ビーム断面と前記光部品の第２反射面との重なり部分の長さを示す出射側ビーム径に対する、前記ビーム断面と前記光部品の照射窓との重なり部分の長さを示す入射側ビーム径の倍率が、前記光部品の屈折率に対応させて予め設定した目標値近傍となる光学特性を備えていることを特徴とする可変分散補償器。
【００４３】
（付記２）付記１に記載の可変分散補償器であって、
前記光学系は、前記光部品に入射される光ビームの一部が前記照射窓に接する前記第１反射面の端部で反射されて削られることを許容する光学特性を備えていることを特徴とする可変分散補償器。
【００４４】
（付記３）付記１に記載の可変分散補償器であって、
前記光学系は、前記出射側ビーム径に対する前記入射側ビーム径の倍率の前記目標値がおよそ１．５倍に設定されることを特徴とする可変分散補償器。
【００４５】
（付記４）付記１に記載の可変分散補償器であって、
前記光学系は、入力光を平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズで変換された平行光を１次元方向に集光させるライン焦点レンズとを有し、前記コリメートレンズから前記ライン焦点レンズに入力される平行光のビーム径が固定であるとき、前記ライン焦点レンズを長焦点化することにより、前記出射側ビーム径に対する前記入射側ビーム径の倍率を前記目標値に近づけるようにしたことを特徴とする可変分散補償器。
【００４６】
（付記５）付記４に記載の可変分散補償器であって、
前記ライン焦点レンズは、複数のレンズを組み合わせて構成され、各レンズ間の距離を変化させることで焦点距離を可変としたことを特徴とする可変分散補償器。
【００４７】
（付記６）付記１に記載の可変分散補償器であって、
前記光学系は、入力光を平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズで変換された平行光を１次元方向に集光させるライン焦点レンズとを有し、前記ライン焦点レンズの焦点距離が固定であるとき、前記コリメートレンズを短焦点化することにより、前記出射側ビーム径に対する前記入射側ビーム径の倍率を前記目標値に近づけるようにしたことを特徴とする可変分散補償器。
【００４８】
（付記７）付記６に記載の可変分散補償器であって、
前記コリメートレンズは、複数のレンズを組み合わせて構成され、各レンズ間の距離を変化させることで焦点距離を可変としたことを特徴とする可変分散補償器。
【００４９】
（付記８）付記１に記載の可変分散補償器であって、
前記光学系は、入力光を平行光に変換するコリメートレンズと、該コリメートレンズで変換された平行光を１次元方向に集光させるライン焦点レンズとを有し、前記コリメートレンズを短焦点化するとともに、前記ライン焦点レンズを長焦点化することにより、前記出射側ビーム径に対する前記入射側ビーム径の倍率を前記目標値に近づけるようにしたことを特徴とする可変分散補償器。
【００５０】
（付記９）付記８に記載の可変分散補償器であって、
前記コリメートレンズおよび前記ライン焦点レンズは、それぞれ、複数のレンズを組み合わせて構成され、各レンズ間の距離を変化させることで焦点距離を可変としたことを特徴とする可変分散補償器。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態によるＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成を示す側面図である。
【図２】従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器におけるＶＩＰＡの光学設計に関する考え方を説明する図である。
【図３】通常の回折格子の溝幅と光の拡がりの関係を説明する図である。
【図４】ＶＩＰＡ板に入射される光のビーム径と損失の関係を説明する図である。
【図５】本発明のＶＩＰＡ型可変分散補償器におけるＶＩＰＡの光学設計に関する考え方を説明する図である。
【図６】出射側ビーム径に対する入射側ビーム径の倍率と挿入損失との関係を計算した一例を示す図である。
【図７】本発明においてＶＩＰＡ板から出射される光の干渉条件を説明する概念図である。
【図８】本発明の第２実施形態によるＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成を示す側面図である。
【図９】本発明の第３実施形態によるＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成を示す側面図である。
【図１０】従来のＶＩＰＡ型可変分散補償器の構成例を示す斜視図である。
【図１１】図１０の構成例の上面図である。
【図１２】ＶＩＰＡの動作原理を説明するためのモデルを示す図である。
【図１３】ＶＩＰＡから出射される光の回折次数を説明する概念図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…ＶＩＰＡ板
１２，１４…反射多層膜
１６…照射窓
２０…光サーキュレータ
３０…光ファイバ
４０，４１…コリメートレンズ
４２，４３…組み合わせレンズ
５０，５１…ライン焦点レンズ
５２，５３…組み合わせレンズ
６０…収束レンズ
７０…３次元ミラー
【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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