(57)【要約】      （修正有）【課題】光通信ネットワークにおいて、伝送路の波長分散をゼロとするための可変波長分散補償および波長多重通信における波長可変光分岐・挿入を実現する可変光回路の実現。【解決手段】弾性体でできた厚さ一定の長方形のプレートの長手方向の両端にプレート固定部を設け、一方のプレート固定部は垂直方向（上下）にのみ移動可能とし、任意の位置への移動と任意の位置で固定する手段を有し、他方のプレート固定部は水平方向にのみ移動可能とした構造体であり、このプレート上に１本または複数のグレーティングを施した光ファイバを密着して固定し、その固定位置はプレート長手方向の中心点とグレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させる可変光回路構造体、さらに広帯域可変分散補償、マルチチャネル可変分散補償および波長可変光分岐・挿入を可能とする上記可変光回路構造体を使用した可変光回路。【選択図】図１
2006023688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加した力と変形の度合いが比例する弾性体を材料とした厚さが一定の長方形のプレートの長手方向の両端にプレート固定部を設け、
一方のプレート固定部は垂直方向すなわち上下にのみ移動可能とし、
他方のプレート固定部は水平方向にのみ移動可能とし、
垂直方向移動可能側のプレート固定部は垂直方向の任意の位置へ移動する手段と垂直方向の任意の位置で固定する手段を有し、
該プレートの上面に長手方向に沿ってグレーティングを施した１本または複数の光ファイバを配置し、
光ファイバは少なくともグレーティングを施した部分は全域にわたりプレートに密着して固定し、
光ファイバの固定位置はプレート両端のプレート固定部の内側端面間の距離の中心点とグレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させ、
光ファイバの片端はプレートの外に延長し、
光ファイバの他端はグレーティングが終了した先のプレート内で切断するかプレート内で他の光ファイバに接続するかあるいはプレート外に延長する
ことを特徴とする可変光回路構造体。
【請求項２】
請求項１の可変光回路構造体のプレートの上面に同一仕様のブラッググレーティングを施した光ファイバまたは同一仕様のチャープブラッググレーティングを施した光ファイバを複数本配置し、
光ファイバは少なくともグレーティングを施した部分は全域にわたりプレートに密着して固定し、
チャープブラッググレーティングを施した光ファイバの場合はそのチャープ方向を同一とし、
光ファイバの固定位置はプレート両端のプレート固定部の内側端面間の距離の中心点とグレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させ、
固定した光ファイバの片端全てを同じ方向からプレート外に延長し、
光ファイバの他端は全てグレーティングが終了した先のプレート内で切断し、
プレート外に延長した光ファイバを光ファイバの数に２を加えた数のポート数を有する光サーキュレータの端子に順次接続し、
光サーキュレータの最初の端子の信号方向上位側端子を光信号入力とし、
光サーキュレータの最後の端子の信号方向下位側端子を光信号出力とする
ことを特徴とする広帯域可変分散補償を可能とする可変光回路構造体を使用した可変光回路。
【請求項３】
請求項１の可変光回路構造体のプレートの上面に反射波長の異なるブラッググレーティングを施した光ファイバを複数本配置し、
光ファイバは少なくともグレーティングを施した部分は全域にわたりプレートに密着して固定し、
光ファイバの固定位置は、プレート両端のプレート固定部の内側端面間の距離の中心点とグレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させ、
第１の光ファイバの水平移動可能側をプレート外に延長して３ポート光サーキュレータに接続し、
第１の光ファイバの垂直方向移動可能側は第２の光ファイバの水平方向移動可能側に接続し、
第２の光ファイバの垂直方向移動可能側を第３の光ファイバの水平方向移動可能側に接続し、
第３の光ファイバの垂直方向移動可能側を第４の光ファイバの水平方向移動可能側に接続し、
以後同様に接続を繰り返し、
光ファイバの本数をｎとした場合に第（ｎ−１）の光ファイバの垂直方向移動可能側を第ｎの光ファイバの水平方向移動可能側に接続し、
第ｎの光ファイバの垂直方向移動可能側はプレート内でグレーティングが終了した先で切断し、
３ポート光サーキュレータの第１の光ファイバ接続端子の信号方向上位側端子を光信号入力とし、
３ポート光サーキュレータの第１の光ファイバ接続端子の信号方向下位側端子を光信号出力とする
ことを特徴とするマルチチャネル分散補償を可能とする可変光回路構造体を使用した可変光回路。
【請求項４】
請求項１の可変光回路構造体のプレートの上面に位相サンプルブラッググレーティングを施した１本の光ファイバを配置し、
光ファイバは少なくともグレーティングを施した部分は全域にわたりプレートに密着して固定し、
光ファイバの固定位置はプレート両端のプレート固定部の内側端面間の距離の中心点とグレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させ、
光ファイバの片端をプレート外に延長し、
光ファイバの他端をプレート内でグレーティングが終了した先で切断し、
プレート外に延長した光ファイバを３ポート光サーキュレータの端子に接続し、
３ポート光サーキュレータの光ファイバ接続端子の信号方向上位側の端子を光信号入力とし、
３ポート光サーキュレータの光ファイバ接続端子の信号方向下位側の端子を光信号出力とする
ことを特徴とするマルチチャネル分散補償を可能とする可変光回路構造体を使用した可変光回路。
【請求項５】
請求項１の可変光回路構造体のプレートの上面に同一仕様のブラッググレーティングを施した光ファイバ２本あるいは同一仕様のチャープブラッググレーティングを施した光ファイバ２本を配置し、
光ファイバは少なくともグレーティングを施した部分は全域にわたりプレートに密着して固定し、
チャープブラッググレーティングを施した光ファイバの場合はそのチャープ方向を一致させ、
光ファイバの固定位置はプレート両端のプレート固定部の内側端面間の距離の中心点とグレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させ、
プレート上の第１の光ファイバの水平方向移動可能側を第１の４ポート光サーキュレータに接続し、
第１の４ポート光サーキュレータの上記端子の信号方向下位側端子にプレート上の第２の光ファイバの垂直方向移動可能側を接続し、
プレート上の第２の光ファイバの水平方向移動可能側を第２の４ポート光サーキュレータに接続し、
第２の４ポート光サーキュレータの上記端子の信号方向下位側端子にプレート上の第１の光ファイバの垂直方向移動可能側を接続し、
第１の４ポート光サーキュレータの第１の光ファイバに接続されている端子の信号方向上位側端子を受信信号端子とし、
第１の４ポート光サーキュレータの残り端子をドロップ信号端子とし、
第２の４ポート光サーキュレータの第２の光ファイバに接続されている端子の信号方向上位側端子を付加信号端子とし、
第２の４ポート光サーキュレータの残り端子を送出信号端子とする
ことを特徴とする波長可変光分岐・挿入を可能とする可変光回路構造体を使用した可変光回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、ブラッググレーティングを施した光ファイバを利用して超高速光通信、波長多重光通信用の可変光回路を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】物質中を伝わる光の速さは波長により異なり、この現象は波長分散と言われる。光ファイバ通信においては、受信点に到達する時間が波長により異なり、これにより光パルスの波形が広がり、符号誤りを起こし通信の受信品質の劣化をもたらす。
光通信が伝送速度の速い高ビットレートになるに従い、伝送されるパルスのスペクトル幅が広がり、占有波長帯域は伝送速度１０Ｇｂｐｓでは０．１６ｎｍ、４０Ｇｂｐｓでは０．６４ｎｍと広くなる。これに伴い、波長分散の影響が大きくなる。【０００３】光ファイバ伝送路において使用されるシングルモード光ファイバ、ＳＭＦの伝送波長である１．５５μｍ帯では、約１７ｐｓ／ｋｍ／ｎｍの正の波長分散値を有する。
一方、光ファイバの屈折率分布を工夫することにより、負の波長分散値の光ファイバを作ることができ、この光ファイバは分散補償光ファイバ、ＤＣＦと呼ばれる。【０００４】波長分散によるパルス波形の劣化を防ぐためには、光ファイバ伝送路での送信端から受信端までの分散の総和がゼロとなればよい。
実際の光伝送路においては、一定距離のＳＭＦの後にＤＣＦを配置し、ＳＭＦの正の波長分散値をＤＣＦの負の波長分散値で打ち消し、この２種類の光ファイバを１組として全伝送路に繰り返して配置する方法が取られている。さらに、残存分散を補償するために、分散補償器が伝送路の最後に挿入される。
分散の総和をゼロとするに当たっては、ＳＭＦの１区間の距離の他に、ＳＭＦとＤＣＦの敷設順序、送信信号の波形、送出パワーおよび残存分散を吸収するための分散補償器の配置等を考慮した分散マネジメントが必要となる。【０００５】全伝送路での波長分散の総和をゼロとするためには、光ファイバを１０ｍ単位で長さの調整を行うことが必要となり、正確な工事精度が要求される。
また、伝送ルートが変った場合、波長分散値がゼロでなくなることが起こり、この分散値に見合う補償量を有する分散補償器を製作し、伝送路に挿入する必要がある。
ここで、簡単な操作で可変できる分散補償器が低コストで実現されれば、光ファイバの１区間の距離の精度を下げることができ、これにより工事の簡易化が可能となる。
また、伝送ルート変更の度に分散補償器の交換が不要となり、ネットワーク構成の自由度が格段に向上する。【０００６】伝送路の情報量増大の方法として、高ビットレート化の他に波長多重の技術が用いられる。波長多重通信方式はＷＤＭと称され、波長の異なる複数の光信号を１本の光ファイバで伝送する方式である。この方式は、伝送容量を増大させる効果の他、同一伝送容量の場合、各波長の伝送速度を多重数の逆数に減ずることが出来、光部品、電子部品の動作速度の低減や光ファイバでの波形劣化の減少という利点も有する。
さらに、波長多重通信においては、信号の分岐・挿入を電気信号に戻さず、光信号のままで処理できることから、光ネットワークの低コスト化とサービスの柔軟性の向上、故障率の低下が図られる。【０００７】標準のＷＤＭにおいては、波長１，５５２．５２５ｎｍを基準に、波長間隔０．８ｎｍで複数の光信号が配置される。
この他に、更に多重度を増すために０．４ｎｍ間隔あるいは０．２ｎｍ間隔で光信号を配置する高密度ＷＤＭ、ＤｅｎｓｅＷＤＭ、逆に、低コスト化のために波長間隔を広げた低密度ＷＤＭ、Ｃｏａｒｓｅ  ＷＤＭも検討されている。【０００８】光信号の分岐・挿入に使用する光分岐・挿入回路はＯＡＤＭと称され、光ファイバ伝送路の途中に挿入されて、伝送路の両端間の通信の他、両端とＯＡＤＭ設置点との間の通信も可能とする。
ここで使用されるフィルタには、ＦＢＧと称するファイバーブラッググレーティング、ＡＷＧと称するアレイ導波路グレーティングあるいは誘電体多層膜が用いられる。
これらのフィルタは、使用される波長が固定されており、ネットワーク構成を変更する場合は、装置に搭載されているフィルタを交換しなければならない。
ここで、波長可変の分岐・挿入用フィルタが導入されれば、ネットワーク構成を変更する場合もフィルタの交換は不要となり、ネットワーク構成の自由度が大きくなる。
【特許文献１】特開２００４−１２７９７号公報
【非特許文献１】「光ファイバ通信のしくみが分かる本」山本真司著、技術評論社、平成１４年４月２５日初版発行
【非特許文献２】Ｔ．Ｉｍａｉ，Ｔ．Ｋｏｍｕｋａｉ  ａｎｄ  Ｍ．Ｎａｋａｚａｗａ，“Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｔｕｎｉｎｇ  ｏｆ  ａ  Ｌｉｎｅａｒｌｙ  Ｃｈｉｒｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｗｉｔｈｏｕｔ  ａ  Ｃｅｎｔｅｒ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｓｈｉｆｔ  ｂｙ  ａ  Ｓｔｒａｉｎ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ”ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１０，Ｎｏ．６，Ｊｕｎｅ  １９９８．
【非特許文献３】Ａｌａｎ  Ｄ．Ｋｅｒｓｅｙ，Ｍｉｃｈａｅｌ  Ａ．Ｄｖｉｓ，Ｈｅａｔｈｅｒ  Ｊ  Ｐａｔｒｉｃ，Ｍｉｃｈａｅｌ  ＬｅＢｌａｎｃ，Ｋ．Ｐ．Ｋｏｏ，Ｃ．Ｇ．Ａｓｋｉｎｓ，Ｍ．Ａ．Ｐｕｔｎａｍ，ａｎｄ  Ｅ．Ｊｏｓｅｐｈ  Ｆｒｉｅｂｅｌｅ，“Ｆｉｂｅｒ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｓｅｎｓｏｒ”Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．１５，Ｎｏ．８，Ａｕｇｕｓｔ  １９９７．
【非特許文献４】Ｈｏｊｏｏｎ  Ｌｅｅ，Ｇｏｖｉｎｄ  Ｐ．Ａｇｒａｗａｌ，“Ｐｕｒｅｌｙ  Ｐｈａｓｅ−Ｓａｍｐｌｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｂｒｏａｄ−Ｂａｎｄ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｓｌｏｐｅ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ”ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１５，Ｎｏ．８，Ａｕｇｕｓｔ  ２００３．
【非特許文献５】Ｃ．Ｓ．Ｇｏｈ，Ｓ．Ｙ．Ｓｅｔ，Ｄｅｊｕｎ  Ｆｅｎｇ  ａｎｄ  Ｋ．Ｋｉｋｕｃｈｉ，“Ａ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  Ｆｒｅｅ  Ｆｉｌｔｅｒ  ｗｉｔｈ  Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ  Ｔｕｎａｂｉｌｉｔｙ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  Ｓ−Ｂｅｎｄ  Ｃｈｉｒｐｉｎｇ  ｏｆ  Ｔｗｉｎ  Ｌｉｎｅａｒｌｙ  Ｃｈｉｒｐｅｄ  Ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  Ｇｒａｔｉｎｇｓ”Ｐｒｏｃ．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（ＩＥＩＣＥ）Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ’０３，Ｊａｐａｎ，２３−２６  Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ  ２００３，ｐａｐｅｒ  Ｃ−３−６９，ｐｐ２０２．
【発明の開示】
【発明が解決しようとしている課題】
【０００９】光通信ネットワークにおいて、伝送路の波長分散をゼロとするための波長分散補償、ネットワーク構成の変更に伴う分岐・挿入装置の伝送帯域変更において、可変機能を有する光回路の実現は、ネットワークの柔軟性を向上させる上で重要な課題である。
可変分散補償器としては、グレーティングを施した光ファイバのグレーティング部分に多数のヒータを配置し、この温度分布を制御することで可変特性を実現するものが存在する。この補償器は、多数の熱源を制御するための個別の回路が必要であること、熱源として常時電力供給が必要であること、隣接熱源の影響除去および外部環境温度の影響除去のための手段が必要であること、補償範囲が狭いこと等の欠点があった。
【００１０】また、弾性体である円柱あるいは厚さ均一の長方形のプレートにグレーティングを施した光ファイバを固定し、この円柱またはプレートの一端を固定し、他端を垂直方向にみに移動させて円柱またはプレートに応力を与え、この応力によるひずみを光ファイバに与えることにより、波長分散値を変えることが出来る可変分散補償回路が提案されており、一例が非特許文献２に示されている。
この方式では、円柱またはプレートの長手方向の中心点と光ファイバのグレーティング領域の中心点を一致させており、これにより、中心波長を変動させないで波長分散値の制御が可能である。しかし、一端が固定された状態での他端の垂直方向移動のため、円柱またはプレートに張力が加わり、材料強度の高いものが必要となること、さらに垂直方向の移動距離にも制限が必要である等の欠点を有していた。
【００１１】一方、光分岐・挿入回路において使用されるフィルタは、波長が固定されており、ネットワークの構成を変更する場合は、装置に搭載されているフィルタを交換しなければならない。
また、多数のフィルタを装備し、必要に応じてフィルタを選択する可変装置も存在する。いずれの場合にも、帯域が固定であるため、ネットワーク構成の自由度が制限される欠点を有している。
【００１２】解決しようとする課題は、超高速光通信、波長多重光通信において、補償範囲の広い可変波長分散補償回路、複数の波長に対し同時に制御できるマルチチャネル可変波長分散補償回路および波長可変の光分岐・挿入回路等の可変光回路を、簡単な操作で安価に実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】請求項１の発明は、解決しようとしている可変光回路を実現するための共通の構造体である。
印加した力と変形の度合いが比例する弾性体を材料とし、厚さが一定の長方形のプレートの長手方向の両端にプレート固定部を設ける。
一方のプレート固定部は垂直方向すなわち上下方向にのみ移動可能とし、他方のプレート固定部は水平方向にのみ移動可能とし、垂直方向移動側のプレート固定部は垂直方向任意の位置へ移動する手段と、垂直方向任意の位置で固定する手段を有している。
さらに、上記プレートの上面の長手方向に沿って、グレーティングを施した１本または複数の光ファイバを配置し、光ファイバは少なくともグレーティングを施した部分は全域にわたりプレートに密着して固定する。
光ファイバの固定位置は、プレート両端のプレート固定部の端面間の距離の中心点と、グレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させる。
光ファイバの片端はプレートの外に延長し、他端はグレーティングが終了した先のプレート内で切断するか、プレート内で他の光ファイバに接続するか、あるいはプレート外に延長する。
請求項１の可変光回路構造体は請求項２〜請求項５の可変光回路実現のための共通の可変光回路構造体である。
【００１４】請求項２の発明は、広帯域可変分散補償回路である。
請求項１の可変光回路構造体のプレートの上面に、同一仕様のブラッググレーティングを施した光ファイバまたは同一仕様のチャープブラッググレーティングを施した光ファイバを複数本配置し、光ファイバは少なくともグレーティングを施した部分は全域にわたりプレートに密着して固定する。
チャープブラッググレーティングを施した光ファイバの場合は、そのチャープ方向を同一とする。
光ファイバの固定位置は、プレート両端のプレート固定部の端面間の距離の中心点と、グレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させる。
固定した光ファイバの片端全てを同じ方向からプレート外に延長し、光ファイバの他端は全てグレーティングが終了した先のプレート内で切断する。
プレート外に延長した光ファイバは、光ファイバの数に２を加えた数のポート数を有する光サーキュレータの端子に順次接続し、光サーキュレータの最初の端子の信号方向上位側端子を信号入力とし、光サーキュレータの最後の端子の信号方向下位側端子を信号出力とする。
これにより、広帯域可変分散補償を可能とする可変光回路構造体を使用した可変光回路が実現される。
【００１５】請求項３の発明は、マルチチャネル可変分散補償回路である。
請求項１の可変光回路構造体のプレートの上面に、反射波長の異なるブラッググレーティングを施した光ファイバ複数本を配置し、光ファイバは少なくともグレーティングを施した部分は全域にわたりプレートに密着して固定する。
光ファイバの固定位置は、プレート両端のプレート固定部の端面間の距離の中心点と、グレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させる。
第１の光ファイバの水平移動側をプレート外に延長して３ポート光サーキュレータに接続し、第１の光ファイバの垂直移動側は第２の光ファイバの水平移動側に接続する。
第２の光ファイバの垂直移動側を第３の光ファイバの水平移動側に接続する。
第３の光ファイバの垂直移動側を第４の光ファイバの水平移動側に接続する。
以後同様に接続を繰り返し、光ファイバの本数をｎとした場合、第（ｎ−１）の光ファイバの垂直移動側を第ｎの光ファイバの水平移動側に接続する。
第ｎの光ファイバの垂直移動側はプレート内でグレーティングが終了した先で切断する。３ポート光サーキュレータの光ファイバ接続端子の信号方向上位側の端子を光信号入力とし、信号方向下位側の端子を光信号出力とする。
これにより、マルチチャネル分散補償を可能とする可変光回路構造体を使用した可変光回路が実現される。
【００１６】請求項４の発明は、第２のマルチチャネル可変分散補償回路である。
請求項１の可変光回路構造体のプレートの上面に、位相サンプルブラッググレーティングを施した１本の光ファイバを配置し、光ファイバは少なくともグレーティングを施した部分は全域にわたりプレートに密着して固定する。
光ファイバの固定位置は、プレート両端のプレート固定部の端面間の距離の中心点と、グレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させる。
光ファイバの片端をプレート外に延長し、他端はプレート内でグレーティングが終了した先で切断する。
プレート外に延長した光ファイバは、３ポート光サーキュレータの端子に接続する。
３ポート光サーキュレータの光ファイバ接続端子の信号方向上位側の端子を光信号入力とし、信号方向下位側の端子を光信号出力とする。
これにより、マルチチャネル分散補償を可能とする可変光回路構造体を使用した可変光回路が実現される。
【００１７】請求項５の発明は、波長可変光分岐・挿入回路である。
請求項１の可変光回路構造体のプレートの上面に、同一仕様のブラッググレーティングあるいは同一仕様のチャープブラッググレーティングを施した光ファイバ２本を配置し、光ファイバは少なくともグレーティングを施した部分は全域にわたりプレートに密着して固定する。
チャープブラッググレーティングを施した光ファイバの場合はそのチャープ方向を一致させる。
光ファイバの固定位置は、プレート両端のプレート固定部の端面間の距離の中心点と、グレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させる。
プレート上の第１の光ファイバの水平方向移動側を第１の４ポート光サーキュレータに接続し、第１の４ポート光サーキュレータの上記端子の信号下位側の端子にプレート上の第２の光ファイバの垂直方向移動側を接続する。
プレート上の第２の光ファイバの水平方向移動側を第２の４ポート光サーキュレータに接続し、第２の４ポート光サーキュレータの上記端子の信号下位側の端子にプレート上の第１の光ファイバの垂直方向移動側を接続する。
第１の４ポート光サーキュレータの第１の光ファイバに接続されている端子の信号上位端子を受信信号端子とし、第１の４ポート光サーキュレータの残り端子をドロップ信号端子とする。
第２の４ポート光サーキュレータの第２の光ファイバに接続されている端子の信号上位端子を付加信号端子とし、第２の４ポート光サーキュレータの残り端子を送信信号端子とする。
上記の構成で波長可変光分岐・挿入を可能とする可変光回路構造体を使用した可変光回路が実現される。
【発明の効果】
【００１８】請求項１の可変光回路構造体の効果として、片端が水平方向に対し自由に移動できる構造にしたことより、プレートに過剰な負荷をかけることがなく、これにより垂直方向の移動量の増大が可能であるとともに、強度面でのプレート材料選択の幅が広がる。このため、光学的特性から要求される垂直方向の移動量に対し、最適な材料を選択することが出来、安価な構造体を実現することができる。
また、多くの可変光回路に共通に使用することができ、生産コストの低減に貢献する。
【００１９】請求項２の広帯域可変分散補償回路は、プレート上の光ファイバの数を増加することにより分散補償の可変幅の拡大を行うものである。このため、光ファイバ伝送路の敷設条件から考えられる波長分散補償量に最適な可変幅の分散補償回路を選択することが可能となり、無駄な設備投資を避けることが可能となる。また、可変幅の大きな分散補償回路を設置した場合、ネットワーク構成の変更による波長分散の大きな変動にも対応でき、光ネットワークの柔軟性の向上に貢献する。
【００２０】請求項３のマルチチャネル可変分散補償回路は、波長多重を行っている光ファイバ通信において、波長の数だけ分散補償回路が必要であったものが、１個の分散補償回路で実現することが出来、装置の小型化、経済化に貢献する。
【００２１】請求項４の第２のマルチチャネル可変分散補償回路は、その効果は請求項３の回路と同じであるが、光ファイバを固定するプレートの幅は光ファイバ１本分で良いことから、請求項３に対し更なる小型化が可能である。
【００２２】請求項５の波長可変光分岐・挿入回路は、ネットワーク構成の自由度を向上させる効果を有する。従来、波長多重光通信において、分岐・挿入の波長構成を変更する場合は、そこで使用されるフィルタは全て交換しなければならなかった。しかし、本発明の回路を使用すると、波長構成変更時にフィルタの交換は必要なく、簡単な操作でフィルタの帯域変更が可能となる。これにより、波長多重光伝送路の構成の自由度が格段に向上し、通信事業者が顧客の需要変動に柔軟に対応することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】本発明は、光ファイバを用いた超高速光通信、波長多重光通信において必要となる、各種の可変光回路を実現するものである。この回路実現のために共通の可変光回路構造体を使用し、この可変光回路構造体に固定する光ファイバの種類、本数、入出力の取り出し方法を変えることで、各種の機能、性能を有する可変光回路を実現することができる。
【実施例１】
【００２４】請求項１の発明であり、請求項２以降の各種の可変光回路を実現するための共通の可変光回路構造体であり、図１にその構造例を示す。【００２５】印加した力と変形の度合いが比例する弾性体でできたプレート２の両端は、プレート固定部３、プレート固定部４で固定されている。
保持台１には、プレート固定部３を水平方向のみに移動可能とする機構と、プレート固定部４を垂直方向のみに移動可能とする機構が設けられている。
図１の実施例では、保持台１に水平移動ガイド５と、垂直移動ガイド６により実現している。
保持台１の垂直移動側のプレート固定部４は、駆動・保持機能７に連結されており、プレート固定部４を任意の位置に移動する機能と、その位置で固定する機能を有する。【００２６】プレート２には、グレーティングを施した光ファイバ８が、プレート２の長手方向に沿って固定される。
光ファイバの固定位置は図２に示され、プレート２のプレート固定部３、プレート固定部４の端面間の距離をＬ、光ファイバのグレーティング部９の長さをｇとした場合、Ｌの１／２である中心点と、ｇの１／２である中心点を一致させる。
実施例１では、光ファイバは１本としているが、光ファイバが複数の場合も条件は同じとする。【００２７】上記可変光回路構造体において、プレート固定部４を水平位置から上下に移動させると、プレート固定部３は、水平方向の張力により内側へ移動する。これにより、プレートはＳ字型に変形する。
Ｓ字型に変形した様子と、プレートの断面構造が図３に示される。
Δは、プレート固定部４が上下に移動した時のプレート固定部３の水平方向への移動量である。
従来の構造は、プレート固定部３が固定されていたが、本発明においては、プレート固定部３を水平方向へ移動可能にすることにより、プレート固定部４の上下方向移動距離Ｙの拡大が図られる。さらに、プレートに引っ張り力がかからないため、プレートの材料選択幅の拡大が図られる【００２８】図３のＬは、プレート２が水平状態の時のプレート固定部端面間の距離、ｔはプレートの厚みの中心と光ファイバの中心の間の距離である。
垂直方向の原点をプレートの厚みの中心点とし、Ｙはプレート中心部の水平状態からの移動距離であり、水平状態から上を＋、下を−とする。
ｘは水平方向に移動するプレート固定部３の端面からの任意の位置を表す。【００２９】このような状態において、プレート固定部３端面からの距離ｘにおける光ファイバ中心点のひずみ量ε（ｘ）は数式１で示される。本数式は非特許文献５等に示されている。
2006023688.tif 000003
【００３０】Ｙをパラメータとして、プレート固定部３からの距離ｘにおけるひずみ量ε（ｘ）を図４に示す。
ここでは、Ｌ＝５０ｍｍ、ｔ＝０．７５ｍｍの場合であり、プレート固定部４を、上方向、下方向に１．０ｍｍ〜４．０ｍｍまで、１ｍｍステップで変化させた場合を示している。
ひずみ量は横軸ｘに対し線形で変化し、プレートの長手方向の中心点では上下方向の距離Ｙに関係なく、ひずみ量は常時ゼロである。【００３１】上記特性を持ったプレートの上に、光ファイバが固定されているが、固定するに当たっては、プレート表面のひずみがそのまま光ファイバに伝達されることが条件である。このため、少なくともグレーティング部分は全域にわたりプレートに密着させて固定する必要がある。固定の方法は上記の条件が満足されればその方法は問わない。
実施例１では、接着剤を使用しているが、その接着剤は建築現場等で使用される「ひずみゲージ」用のものである。【００３２】ブラッググレーティングおよびチャープブラッググレーティングを施した光ファイバの構造を図５に示す。図５（ａ）はブラッググレーティングを施したファイバであり、その反射波の波長は数式２で表される。図５（ｂ）はチャープブラッググレーティングを施したファイバであり、その反射波の波長は数式３で表される。【００３３】ブラッググレーティングの場合
2006023688.tif 000004
【００３４】チャープブラッググレーティングの場合
2006023688.tif 000005
【００３５】ブラッググレーティングを施した光ファイバにひずみを与えた時の反射波長は、数式４で表わされる。数式４は非特許文献３に示されている。【００３６】
2006023688.tif 000006
【００３７】ブラッググレーティングを施した光ファイバをプレート上に密着して固定し、プレート固定部４を上下することにより、プレートのひずみが光ファイバに与えられる。
すなわち、プレート固定部４を上下することにより、ε（ｘ）が変化し、この結果として、数式４のΔλがＸ軸の変化に従い直線的に変化し、反射波長に変化が生じる。【００３８】ブラッググレーティングを施した光ファイバの固定位置として、プレート両端に設けたプレート固定部の端面間の距離の中心点と、グレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させた場合、数式１で示されるひずみのゼロ点とグレーティングの中心点が一致する。この場合、ブラッググレーティングを施した部分の中心点に対し、正（伸張）と負（圧縮）のひずみが均等に印加される。これにより、光ファイバの反射波長は長波長側と短波長側に同量だけ変化し、反射帯域幅は増大するが中心波長は移動しない。【００３９】一方、ブラッググレーティングを施した光ファイバの群遅延時間は、印加されたひずみによる反射帯域幅が拡大しても変わらない。
ブラッググレーティングを施した光ファイバの群遅延分散（ＧＶＤ＝Ｇｒｏｕｐ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）は数式５で示され、この値が波長分散値である。
2006023688.tif 000007
【００４０】数式５の関係を図６に示す。
図６（ａ）（ｃ）に示すごとく、Ｙを＋（正）方向に増加した場合、群遅延時間τは、波長に対し正の傾斜で反射帯域の下限波長から上限波長まで滑らかに変化する。
Ｙの値を大きくすると、反射帯域幅Δλは増大するが、グレーティング部分の長さは変化していないため、群遅延時間τの最大値、最小値は変化しない。すなわち、反射帯域幅内の群遅延時間の変化分Δτは一定である。
このため、Ｙの値を大きくした場合、群遅延時間τの傾斜は緩やかになり、ＧＶＤの値は小さくなる。
図６（ｂ）（ｄ）はＹを−（負）方向に増加させた場合であり、反射帯域幅Δλの動きは、Ｙの＋方向の場合と同じであるが、群遅延時間τの傾斜が負となりその値は同じである。【００４１】波長分散値（ＧＶＤ）は群遅延時間の変化分Δτを反射帯域幅Δλで除した値であり、その単位は、１ｎｍ当たりの群遅延時間ｐｓ（ピコセカンド）、すなわちｐｓ／ｎｍで表される。群遅延時間の傾斜の正負により、波長分散値も正負の記号となる。【００４２】実施例１の発明は、上記の光学特性を利用して各種の可変光回路を実現するための、共通の可変光回路構造体である。
【実施例２】
【００４３】第２の発明は請求項２に示され、広帯域可変分散補償回路を実現するものであり、図７にその構成例を示す。
実施例２においては、第１の実施例の可変光回路構造体のプレートの上面に、４本の光ファイバを固定した場合について述べる。図７では、実施例１の可変光回路構造体の全体は省略し、回路実現に関係する部分のみを表示している。【００４４】光ファイバ８−１１〜８−１４は、同一仕様のブラッググレーティングを施した光ファイバである。光ファイバは、プレート両端のプレート固定部の端面間の距離の中心点と、グレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させる。図７では、中心線として示されている。
さらに、グレーティング部分９−１はプレートに密着させて固定する。固定には、ひずみゲージ用の専用接着剤を用いている。
全ての光ファイバは水平方向移動のプレート固定部３側からプレート外に延長し、光ファイバの他端は全てプレート内のグレーティング部が終了した先で切断する。
プレート外に延長した光ファイバ８−１１〜８−１４は、６ポート光サーキュレータ１０−１の端子１〜端子４に順次接続する。
６ポート光サーキュレータ１０−１の端子１の信号方向上位側の端子を光信号入力１１とし、６ポート光サーキュレータ１０−１の端子４の信号方向下位側の端子を光信号出力１２とする。【００４５】プレート固定部４が上方向に移動した時すなわちＹ＞０で説明する。
光信号入力１１からの光信号は、６ポート光サーキュレータ１０−１の１番端子より光ファイバ８−１１へ導かれる。光ファイバ８−１１のグレーティング部分には、中心線よりプレート固定部４側には伸張ひずみが、プレート固定部３側には圧縮ひずみが印加されており、伸張ひずみ側では長波長側へ、圧縮ひずみ側では短波長側へ反射波長が同量移動し、中心波長の変動なく反射帯域幅は拡大される。
光ファイバ８−１１の反射光は、６ポート光サーキュレータ１０−１の端子１に戻り、次に、端子２より光ファイバ８−１２に導かれる。光ファイバ８−１２は光ファイバ８−１１と全く同じ働き行い、以後、光信号は光ファイバ８−１３、光ファイバ８−１４で順次反射される。
光入力信号は光ファイバで同一の反射波長帯域で反射されるが、光ファイバで反射される度に群遅延量が加算され、６ポート光サーキュレータ１０−１の光信号出力１２より取り出される。【００４６】以下の条件で可変分散補償回路を作成した場合のデータを図８、図９に示す。
・可変光回路構造体
Ｌ＝１５０ｍｍ
ｔ＝０．５ｍｍ
・光ファイバ
中心波長＝１５６０ｎｍ
グレーティング＝Ｔａｎｈ４ｘＦＢＧ、長さ５０ｍｍ
帯域幅＝１ｎｍ【００４７】図８（ａ）、（ｂ）は、光ファイバ４本の場合の反射強度および群遅延時間で、Ｙ＝−２５ｍｍとＹ＝−６０ｍｍの場合を示す。
図８（ｃ）は、Ｙを正負２０ｍｍ〜６０ｍｍまで変化させた場合の帯域幅の変化を示す。光ファイバ１本の場合から４本の場合までほぼ同じ帯域幅となっている。すなわち、光ファイバの数が増えても帯域幅の変化は同じである。
図９には、光ファイバ１本〜４本の場合の波長分散量（ＧＶＤ）を示す。
（ａ）はプレート固定部４を上方に移動させた場合、（ｂ）は下方へ移動させた場合である。
光ファイバ１本の場合のＧＶＤ可変幅は以下の通りである。
９５ｐｓ／ｎｍ〜２９５ｐｓ／ｎｍ、  −１００ｐｓ／ｎｍ〜−２９５ｐｓ／ｎｍ
光ファイバ４本の場合のＧＶＤ可変幅は以下の通りである。
４５０ｐｓ／ｎｍ〜１０７０ｐｓ／ｎｍ、  −４３０ｐｓ／ｎｍ〜−１２００ｐｓ／ｎｍ
このように、光ファイバの数を増加させると可変幅の拡大が図られ、広帯域分散補償回路が実現される。【００４８】なお、ＧＶＤの最大値はグレーティングの長さを拡大する事で大きくすることが出来、グレーティングの長さを５０ｍｍより長くすると、より大きな可変幅を実現することができる。さらに、プレート上の光ファイバの取り出し方向を、プレート固定部３側からプレート固定部４側に変えると、プレート固定部４を上方へ移動させた場合ＧＶＤの値は負、下方に移動させた場合は正になる。この選択は製造性と操作性から選択すればよい。
実施例２ではブラッググレーティングを施した光ファイバ４本の場合であったが、光ファイバの数は任意である。
また、同一仕様のチャープブラッググレーティングを施した光ファイバでも同様の効果を得ることが出来る。この場合、構造は上記実施例と同じであるが、グレーティングの方向を同一とする必要がある。【００４９】図１０に、第２の実施例の適用形態例を示す。
（ａ）は従来の構成例を示す図であり、伝送路ではシングルモード光ファイバ、ＳＭＦと分散補償光ファイバ、ＤＣＦが交互に配置され、ＳＭＦ１区間の累積分散量を隣接のＤＣＦ１区間でキャンセルし、この１組でゼロ分散区間を構成する。このゼロ分散区間を繰り返すことにより、伝送路の累積分散量ゼロを目指す。
光ファイバ敷設工事においては、１０ｍ単位の正確さで距離をコントロールする必要があるが、残存分散が発生するため、最終点に残存分散値を補償する固定分散補償器を挿入する。【００５０】（ｂ）は実施例２の発明を適用した場合の構成例である。実施例２では分散補償量が大きいため、シングルモード光ファイバ、ＳＭＦの１区間の終わりに、実施例２の可変分散補償回路を挿入し、以後、光ファイバは全てＳＭＦで構成し、区間毎に可変分散補償回路を挿入する。ＳＭＦの分散値は正の値であるため、補償値は負であり、実施例２の場合、プレート固定部４は下方に移動して使用する。
最終区間が１区間より短くなっても、可変分散補償回路であるため対応可能である。
また、敷設工事において、区間毎の距離は正確である必要はなく、逆に設置位置を自由に選択することが出来る。さらに各区間の残存分散はゼロとすることも出来る。
実施例２の可変分散補償回路を用いると、波長分散−１２００ｐｓ／ｎｍまで対応可能であるため、ＳＭＦ１区間７０Ｋｍ、この場合の波長分散量１１９０ｐｓ／ｎｍ、までの対応が可能となるが、光ファイバのグレーティング部分を長くすることにより、１００ｋｍ、この場合の波長分散量１７００ｐｓ／ｎｍも可能となる。
【実施例３】
【００５１】第３の発明は請求項３に示され、マルチチャネル可変分散補償回路を実現するものであり、図１１にその構成例を示す。
実施例３においては、第１の実施例の可変光回路構造体のプレートの上面に、４本の光ファイバを固定した場合について述べる。図１１では、実施例１の可変光回路構造体の全体は省略し、回路実現に関係する部分のみを表示している。【００５２】光ファイバ８−２１〜８−２４は、反射波長のみが異なる同一仕様のブラッググレーティングを施したものであり、その反射波長は伝送される光信号の波長に対応したものである。
光ファイバは、プレート両端のプレート固定部の端面間の距離の中心点と、グレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させる。図１１では中心線として示されている。
さらに、グレーティング部分はプレートに密着させて固定する。固定には、ひずみゲージ用の専用接着剤を用いている。【００５３】光ファイバ８−２１はプレート固定部３側からプレート外に延長し、３ポート光サーキュレータ１０−２に接続される。
光ファイバ８−２１のプレート固定部４側は光ファイバ８−２２のプレート固定部３側に接続される。
光ファイバ８−２２のプレート固定部４側は光ファイバ８−２３のプレート固定部３側に接続される。
光ファイバ８−２３のプレート固定部４側は光ファイバ８−２４のプレート固定部３側に接続される。
光ファイバ８−２４のプレート固定部４側はプレート内のグレーティングが終了した先で切断される。
３ポート光サーキュレータ１０−２の端子１の信号方向上位側の端子を光信号入力１１とし、３ポート光サーキュレータ１０−２の端子１の信号方向下位側の端子を光信号出力１２とする。【００５４】光ファイバ８−２１〜光ファイバ８−２４のグレーティング部分には、中心線よりプレート固定部４側には伸張ひずみが、プレート固定部３側には圧縮ひずみが印加されており、伸張ひずみ側では長波長側へ圧縮ひずみ側では短波長側へ反射波長が同量移動し、中心波長の変動なく反射帯域幅は拡大される。【００５５】光信号入力１１からの光信号は、３ポート光サーキュレータ１０−２の１番端子より光ファイバ８−２１へ導かれる。
光ファイバ８−２１の波長λ１の反射光は、３ポート光サーキュレータ１０−２の端子１に戻る。
光ファイバ８−２１の透過光は光ファイバ８−２２に導かれ、波長λ２の反射光は光ファイバ８−２１を経由して３ポート光サーキュレータ１０−２の端子１に戻る。
光ファイバ８−２２の透過光は光ファイバ８−２３に導かれ、波長λ３の反射光は光ファイバ８−２２、８−２１を経由して３ポート光サーキュレータ１０−２の端子１に戻る。
光ファイバ８−２３の透過光は光ファイバ８−２４に導かれ、波長λ４の反射光は光ファイバ８−２３、８−２２、８−２１を経由して３ポート光サーキュレータ１０−２の端子１に戻る。
以上により、３ポート光サーキュレータ１０−２の光信号出力には、図１２で示すように波長λ１、波長λ２、波長λ３および波長λ４の光信号が出力される。【００５６】光ファイバが同一のプレートに固定されているため、各波長の反射帯域は同じ量だけ広がっており、これに伴い、各波長の波長分散も同じ量だけ変化している。
図１２は、以下の条件で回路構成した場合の反射強度を示した図である。
・可変光回路構造体
Ｌ＝７５ｍｍ
ｔ＝０．７５ｍｍ
・光ファイバ
中心波長＝１５５５．５ｍｍ、１５５６．３ｎｍ、１５５７．１ｎｍ、１５５７．９ｎｍ
グレーティング＝Ｔａｎｈ４ｘ  ＦＢＧ、長さ５０ｍｍ
１０Ｇｂ／ｓの伝送速度で波長多重を行う場合、波長間隔は０．８ｎｍである。
このため、反射波長帯域幅は最大で０．５０ｎｍ程度であり、Ｙの値としては１ｍｍである。
反射波長帯域幅は最大で０．５ｎｍ（Ｙ＝１ｍｍ）、この時のＧＶＤは最小値となり８００ｐｓ／ｎｍである。
反射波長帯域幅は最小で０．２５ｎｍ（Ｙ＝０）、この時のＧＶＤは最大値となり１６００ｐｓ／ｎｍである。これにより、波長分散補償量として８００ｐｓ／ｎｍ〜１６００ｐｓ／ｎｍの可変幅が得られる。
さらに、プレート上の光ファイバの取り出し方向を、プレート固定部３側からプレート固定部４側に変えると、プレート固定部４を上方へ移動させた場合ＧＶＤの値は負、下方に移動させた場合は正になる。この選択は製造性と操作性から選択すればよい。【００５７】実施例３ではブラッググレーティングを施した光ファイバ４本の場合であったが、光ファイバの数は任意である。
さらに上記実施例では、垂直方向の移動距離が１ｍｍと少なく、精密な分散量の設定のためには、微細制御が可能な駆動・保持機構が必要である。
数式１によると、上記実施例と同じ光ファイバを使用した場合、プレート固定部間の距離Ｌを３倍の２２５ｍｍにすると、垂直方向の移動量は２７倍の２７ｍｍとなる。
これにより、制御精度を低下させることができ、コスト削減に寄与する。【００５８】図１３に、実施例３の適用形態例を示す。
（ａ）は従来の構成例を示す図、（ｂ）は実施例３を適用した構成例である。
光波長多重通信において、従来の方式では受信側で各波長に分解した後に４個の固定分散補償回路を設置しているが、本発明のマルチチャネル可変分散補償回路を使用すると、１個の回路を伝送路側に挿入することで同様の機能が達せされる。さらに、可変機能があるため、ネットワークが変更されたときも対応可能である。
【実施例４】
【００５９】第４の発明は請求項４に示され、第２のマルチチャネル可変分散補償回路を実現するものであり、図１４にその構成例を示す。
実施例４においては、第１の実施例の可変光回路構造体のプレートの上面に、１本の位相サンプルブラッググレーティングを施した光ファイバを固定したものである。図１４では、実施例１の可変光回路構造体の全体は省略し、回路実現に関係する部分のみを表示している。【００６０】光ファイバは、位相サンプルブラッググレーティングを施したものである。
光ファイバ８−３は、プレート両端のプレート固定部の端面間の距離の中心点と、グレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させる。図１４では中心線として示されている。
さらに、グレーティング部分はプレートに密着させて固定する。固定には、ひずみゲージ用の専用接着剤を用いている。
光ファイバ８−３は、プレート固定部３側をプレート外に延長し、３ポート光サーキュレータ１０−３の端子１に接続する。３ポート光サーキュレータ１０−３の端子１の信号方向上位側の端子を信号入力１３とし、端子１の信号方向下位側の端子を信号出力１４とする。
光ファイバのプレート固定部４側はプレート内のグレーティング部が終了した先で切断する。【００６１】位相サンプルブラッググレーティングは、特殊なグレーティングを行うことにより、１本の光ファイバで複数の波長での反射領域を得るものである。
図１５に本実施例で使用した光ファイバの構造を示す。グレーティング部分を２０区間に分割し、各区間内の端面からの距離に応じて位相を０〜２πの間で複雑に変化させることにより、８波長での反射を実現するものである。
区間数を増すことにより、反射強度が強くなる。また、位相の変化のパターンを変えることのより、反射波長の数を変えることが出来る。
位相サンプルブラッググレーティングを使用した波長分散補償については、非特許文献４に記載されている。【００６２】実施例４で、以下の条件で回路を構成した場合のデータを図１６、図１７、図１８に示す。
・可変光回路構造体
Ｌ＝１２４ｍｍ
ｔ＝０．３ｍｍ
・光ファイバ
波長＝１５４０．９ｎｍから０．８ｎｍ間隔で１５４６．４ｎｍまでの８波（ＣＨ１〜ＣＨ８）
３ｄＢ帯域幅＝０．２３ｎｍ〜０．３２ｎｍ
グレーティング＝図１５の位相パタン、１区間１ｍｍで２０区間、区間長２０ｍｍ【００６３】図１６は８波の反射波形である。
図１７はＣＨ５の反射波形と群遅延時間である。
帯域幅はＹ＝０で０．３２ｎｍであるものがＹ＝５．４ｍｍで０．６５ｎｍまで拡大している。【００６４】図１８は各チャネルの帯域幅と波長分散値ＧＶＤを示す。
８チャネル全てがＹの変化に応じてＧＶＤが変化していることが示されており、その値は−１２００ｐｓ／ｎｍ程度〜−５５０ｐｓ／ｎｍ程度の範囲である。【００６５】実施例４の適用形態図は、実施例３の図１３の４波から８波への変更したものとなる。
【実施例５】
【００６６】第５の発明は請求項５に示され、波長多重光通信において波長可変の光分岐・挿入回路を実現するものであり、図１９にその構成例を示す。
実施例５においては、第１の実施例の可変光回路構造体のプレートの上面に、同一仕様の２本のブラッググレーティングを施した光ファイバを固定したものである。図１９では、実施例１の可変光回路構造体の全体は省略し、回路実現に関係する部分のみを表示している。【００６７】光ファイバ８−４１、８−４２は、プレート両端のプレート固定部の端面間の距離の中心点と、グレーティングを施した領域の長さ方向の中心点とを一致させる。図１９では中心線として示されている。
また、光ファイバとしてチャープグレーティングを施したものを使用する場合は、チャープグレーティングの方向は揃える。
さらに、グレーティング部分はプレートに密着させて固定する。実施例５では、固定にひずみゲージ用の専用接着剤を用いている。
光ファイバ８−４１のプレート固定部３側は４ポート光サーキュレータ１０−４１の端子１に接続され、４ポート光サーキュレータ１０−４１の端子２は、光ファイバ８−４２のプレート固定部４側に接続される。
光ファイバ８−４２のプレート固定部３側は４ポート光サーキュレータ１０−４２の端子１に接続され、４ポート光サーキュレータ１０−４２の端子２は、光ファイバ８−４１のプレート固定部４側に接続される。
４ポート光サーキュレータ１０−４１の端子１の信号方向上位の隣接端子は受信信号端子１５として使用され、４ポート光サーキュレータ１０−４１の端子２の信号方向下位の隣接端子はドロップ信号端子１６として使用される。
４ポート光サーキュレータ１０−４２の端子１の信号方向上位の隣接端子は付加信号端子１７として使用され、４ポート光サーキュレータ１０−４２の端子２の信号方向下位の隣接端子は送出信号端子１８として使用される。【００６８】実施例５は、２本のブラッググレーティングを施した光ファイバで構成される回路において、反射光を利用した可変光帯域通過フィルタと、フィルタ帯域の信号が除去された透過光とを組み合わせて波長可変光分岐・挿入回路を構成するものである。【００６９】可変光帯域通過フィルタに関しては、既に発明者らにより、電子情報通信学会で発表しており、その内容は非特許文献５に示されている。
最初に、可変光帯域通過フィルタの説明を行い、その後に、波長可変光分岐・挿入回路を説明する。【００７０】図２０は非特許文献５のフィルタとしての機能を説明する図である。
ＣＦＢＧ１、ＣＦＢＧ２は、チャープブラッググレーティングを施した光ファイバであり、チャープグレーティングの方向は一致させている。【００７１】光入力信号は４ポートサーキュレータを通してＣＦＢＧ＃１の固定側に入る。ここで、特定の波長帯域が反射されるが、プレートの垂直方向の移動距離に応じて、ファイバに印加されるひずみ量が変化し、帯域幅は拡大される。波長分散値（ＧＶＤ）は正の値となる。この原理は、実施例１の説明と同じである。
ＣＦＢＧ＃１の反射波は４ポートサーキュレータに戻り、隣接端子からＣＦＢＧ＃２の垂直移動側に入り、ＣＦＢＧ＃１と同様に反射される。
ＣＦＢＧ＃１とＣＦＢＧ＃２は同一のプレート上に固定されているため、印加されるひずみ量は等しい。このため、ＣＦＢＧ＃２での反射帯域幅はＣＦＢＧ＃１と同じとなる。
また、ＣＦＢＧ＃２の波長分散値（ＧＶＤ）は、ＣＦＢＧ＃１の場合と光信号の流れが逆となっているため、負の記号となり、その値はＣＦＢＧ＃１の値と等しくなる。
ＣＦＢＧ＃２の反射波は４ポートサーキュレータに戻り、出力端子から出力される。
ＣＦＢＧ＃１とＣＦＢＧ＃２の波長分散値（ＧＶＤ）は値が等しく符号が逆となるため、出力信号点では波長分散値（ＧＶＤ）がキャンセルされてゼロとなる。【００７２】以下の条件で回路を構成した場合の可変帯域フィルタとしてのデータを図２１に示す。
・片端固定の構造体
Ｌ＝１００ｍｍ
ｔ＝０．５ｍｍ
Ｙ＝０〜３０ｍｍ
・光ファイバ
中心波長＝１５５４．１０ｎｍ、１５５３．８３ｎｍ
バンド幅＝      １．６０ｎｍ、１．７０ｎｍ
グレーティング＝ＣＦＢＧ、長さ２４ｍｍ【００７３】非特許文献５の実施例では、中心波長１５５３．９５ｎｍ、帯域幅１．３０ｎｍ〜４．４０ｎｍの可変帯域フィルタが実現されている。
帯域フィルタとして使用される光ファイバの中心波長、バンド幅は、本例で示すごとく必ずしも完全に一致している必要はなく、その仕様は必要性能と製造性から決めればよい。帯域内の群遅延時間は、リップルは存在するものの、帯域内フラットが実現されている。このリップルは、グレーティングの製造精度を上げることにより軽減することが出来る。非特許文献５では、片端が固定されているため、垂直方向は３０ｍｍが限界であった。しかし、本発明の実施例１の可変光回路構造体を使用すれば、垂直方向増大に従い他端は水平方向に移動するため、プレートへの引っ張り力がかからず、垂直方向の距離の拡大が可能である。すなわち、さらに広範囲の可変幅を有する可変帯域フィルタが実現できる。【００７４】波長多重通信における分岐・挿入の従来の構成の一例を図２２に示す。
ここでは、３ポート光サーキュレータ間にチャープブラッググレーティングを施した反射波長の異なる２種類の光ファイバを接続した構造である。
受信信号はλ２、λ３がＦＢＧ（λ２）、ＦＢＧ（λ３）で反射されてドロップ信号となり、λ１、λ４はＦＢＧ（λ２）、ＦＢＧ（λ３）を通過し、送信信号となる。
付加信号λ２２、λ３３の波長は入力信号λ２、λ３と同じであり、ＦＢＧ（λ２）、ＦＢＧ（λ３）で反射され送信信号として送出される。
この回路では、チャープブラッググレーティングを施した光ファイバＦＢＧ（λ２）、ＦＢＧ（λ３）の反射波長帯域は固定であり、構成を変更する場合はグレーティングを施した光ファイバの交換が必要である。さらに、グレーティングを施した光ファイバの群遅延時間が加算される欠点を有していた。【００７５】これに対し、実施例５の発明では、波長帯域を可変とすることにより、回線構成変更の自由度を増加させ、さらに、帯域内の群遅延時間差がゼロであるため、波長分散の加算を生じさせないという利点を有する。【００７６】以下に実施例５の動作について説明する。
非特許文献５では、チャープブラッググレーティングを施した光ファイバ（ＣＦＢＧ）を使用していたが、実施例５では通常のブラッググレーティングを施した光ファイバ（ＦＢＧ）を使用している。ＦＢＧの場合、Ｌ＝０すなわち初期状態の波長帯域幅が狭くなるが、実施例１の可変光回路構造体の使用で可変幅を大きく取ることが可能になったため、通常のブラッググレーティングを施した光ファイバでも使用可能となった。【００７７】図２３は、実施例５の可変光分岐・挿入回路を信号主体で書き改めたものである。４ポート光サーキュレータとグレーティングを施した光ファイバ２本で構成されるフィルタを２組組み合わせた回路である。
ここでは、４波多重を行い、途中で２波の分岐・挿入を行う場合で説明する。【００７８】受信信号端子１５からの受信信号は４ポート光サーキュレータ１０−４１を経由し光ファイバ８−４１、８−４２でλ２、λ３の帯域のみが反射され、ドロップ信号端子１６からドロップ信号として分岐される。反射帯域は実施例１の可変光回路構造体の垂直方向の距離を調整することにより設定し、波長λ２、λ３を通過域とするフィルタを構成する。
付加信号端子１７から入力された付加信号λ２２、λ３３の波長は、受信信号の波長λ２、λ３と同一である。付加信号は４ポート光サーキュレータ１０−４２経由し、光ファイバ８−４２、８−４１でλ２、λ３の帯域のみが反射され、送出信号端子１８より送出信号として送出される。
４ポート光サーキュレータ１０−４１を経由し光ファイバ８−４１に入力した受信信号の内、λ２、λ３は反射されるが、λ１、λ４は光ファイバ８−４１をそのまま通過し、４ポート光サーキュレータ１０−４２を通り、λ２２、λ３３と合体されて送出信号となる。
付加信号にλ２２、λ３３以外の波長の信号が存在した場合、その信号は光ファイバ８−４２を経由してドロップ信号側に送出されるが、ドロップ信号側では使用しない波長のため、影響は現れない。【００７９】実施例５において、波長帯域は波長多重の条件で決められる。このため、垂直方向の移動機構は連続可変ではなく、ドロップ・挿入する波の数で離散的なＹの値が取られることになる。このため、駆動・保持機構には、段階的に設定できる機能を持たせると、短時間で正確な帯域設定が可能となる。【００８０】以下の条件で光分岐・挿入回路を構成した場合のデータを図２４に示す。
・可変光回路構造体
Ｌ＝１１１ｍｍ
ｔ＝０．７５ｍｍ
・光ファイバ
中心波長＝１５５６．６ｎｍ、１５５６．８ｎｍ
３ｄＢ帯域幅＝０．８２ｎｍ、０．６４ｎｍ
グレーティング区間＝３５ｍｍ【００８１】図２４は垂直方向に５ｍｍ〜２５ｍｍ移動した場合のデータである。
（ａ）はドロップ信号端子側の、（ｂ）は付加信号端子側の、光ファイバ８−４１、８−４２のバンド幅の変化を示すグラフであり、その値は１．５ｎｍ〜５．６ｎｍである。
（ｃ）ドロップ信号端子側の、（ｄ）は付加信号端子側の波長分散値ＧＶＤを示すグラフである。○印、△印はそれぞれ光ファイバ８−４１、８−４２のＧＶＤを表し、□印はフィルタとして機能した時のＧＶＤを表している。帯域内の波長分散値はＦＢＧ８−４１とＦＢＧ８−４２でキャンセルされ、帯域フィルタとしてはほぼゼロが達成されている。【００８２】以下に実施例５の適用例を示す。
図２５は波長多重で使用される波長の例を示している。実施例５では、λ４〜λ７の４波を使用し、λ５、λ６をドロップ信号としている。
図２６（ａ）は、受信信号としてλ４〜λ７の４波を入力した時のドロップ信号端子の波形である。通過帯域のλ５、λ６は同レベルであり、帯域が平坦であることが分かる。また、帯域外信号のλ４とλ７は３０ｄＢ以上減衰されている。
図２６（ｂ）は、受信信号としてλ４〜λ７の４波を印加した時の送出信号端子の波形である。ドロップ信号帯域の信号λ５、λ６が除去され、再送信される受信信号λ４、λ７が通過している状況が表されている。除去される信号λ５、λ６は４０ｄＢ以上減衰されており、再挿入条件としては十分な値である。【００８３】実施例５の回路では、波長可変幅が最大で５．６ｎｍであり、この波長可変分岐・挿入回路では６波までの分岐・挿入が可能である。【００８４】回線構成で分岐だけの場合、波長可変分岐・挿入回路に分散補償機能を持たせることも可能である。
分岐点までの分散値が正でその値が分かっている場合、光ファイバ８−４２のグレーティング距離を光ファイバ８−４１より長くし、分散値を負の過補償状態とし、その差分で伝送路の分散を補償するものである。
これにより、分散補償回路の削減が可能となり、コスト削減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係わる第１の実施形態における構成例を示した図である。
【図２】本発明に係わる第１の実施形態におけるプレートと光ファイバの位置関係を説明する図である。
【図３】本発明に係わる第１の実施形態におけるプレートのひずみ量計算のための図面ある。
【図４】本発明に係わる第１の実施形態における実施例のｘ地点におけるひずみ量を示した図である。
【図５】本発明に係わる第１の実施形態におけるグレーティングの構造例を示した図である。
【図６】本発明に係わる第１の実施形態における反射波形例と群遅延時間例および波形分散の関係を表す図である。
【図７】本発明に係わる第２の実施形態における構成例を示した図である。
【図８】本発明に係わる第２の実施形態における反射波形例と群遅延時間例および帯域可変幅例を表す図である。
【図９】本発明に係わる第２の実施形態における波形分散値例を表す図である。
【図１０】本発明に係わる第２の実施形態における回路の実際の伝送路における適用例を従来技術の場合と対にして示した図である。
【図１１】本発明に係わる第３の実施形態における構成例を示した図である。
【図１２】本発明に係わる第３の実施形態における反射波形例と波長分散値例を表した図である。
【図１３】本発明に係わる第３の実施形態における回路の実際の伝送路における適用例を従来技術の場合と対にして示した図である。
【図１４】本発明に係わる第４の実施形態における構成例を示した図である。
【図１５】本発明に係わる第４の実施形態における位相サンプルファイバブラッググレーティングの構造例を示した図である。
【図１６】本発明に係わる第４の実施形態における位相サンプルファイバブラッググレーティングを施した光ファイバの反射強度例を示した図である。
【図１７】本発明に係わる第４の実施形態におけるＣＨ５の反射波形例および群遅延量例を表した図である。
【図１８】本発明に係わる第４の実施形態におけるチャネル毎のバンド幅例と波長分散値例を示した図である。
【図１９】本発明に係わる第５の実施形態における構成例を示した図である。
【図２０】本発明に係わる第５の実施形態における帯域通過ファイルタの構成例を説明する図である。
【図２１】本発明に係わる第５の実施形態における帯域通過ファイルタの特性例を示した図である。
【図２２】本発明に係わる第５の実施形態における従来の回路構成例を示した図である。
【図２３】本発明に係わる第５の実施形態における構成例の説明図である。
【図２４】本発明に係わる第５の実施形態における構成例のフィルタ通過帯域幅例と波長分散値例を示した図である。
【図２５】本発明に係わる第５の実施形態における、使用波長例を表した図である
【図２６】本発明に係わる第５の実施形態における、信号波形例を表した図である。
【符号の説明】
【００８６】１：保持台
２：プレート
３：プレート固定部
４：プレート固定部
５：水平移動ガイド
６：垂直移動ガイド
７：駆動・保持機構
８：光ファイバ
８−１１：光ファイバ
８−１２：光ファイバ
８−１３：光ファイバ
８−１４：光ファイバ
８−２１：光ファイバ
８−２２：光ファイバ
８−２３：光ファイバ
８−２４：光ファイバ
８−３：光ファイバ
８−４１：光ファイバ
８−４２：光ファイバ
９：グレーティング部
９−１：グレーティング部
９−２：グレーティング部
９−３：グレーティング部
９−４：グレーティング部
１０−１：６ポート光サーキュレータ
１０−２：３ポート光サーキュレータ
１０−３：３ポート光サーキュレータ
１０−４１：４ポート光サーキュレータ
１０−４２：４ポート光サーキュレータ
１１：光信号入力
１２：光信号出力
１３：光信号入力
１４：光信号出力
１５：受信信号端子
１６：ドロップ信号端子
１７：付加信号端子
１８：送出信号端子
Δ：プレート固定部３の水平方向移動量
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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