(57)【要約】【課題】同調速度が速く、単一ノブで分散調整がなされる、コンパクトで低コストの無色可変分散補償器を提供すること。【解決手段】無色の導波路グレーティング・ルータ・ベースの可変分散補償器は、高速の同調速度および単一ノブでの分散調整が得られるように平面円筒形ガラス、レンズによって互いに光結合された平面光波回路および変形可能ミラーを備える。本発明のさらなる態様では、導波路グレーティング・ルータがルータの中心線に対して対称になるように狭窄化され、半波長板がその中に挿入されて偏波無依存性がもたらされるようになされている。本発明の他の態様では、変形可能ミラーは対向する圧電アクチュエータに取り付けられた反射フィルムを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファセットで終端する１つのスターカプラ（１０４）を有する導波路グレーティング・ルータ（１０２）を備える平面光波回路（１００）と、
前記ファセットに取り付けられた円筒形レンズ（１０６）と、
前記平面光波回路（１００）に反射するように構成された変形可能ミラー（１０８）とを備える可変分散補償器。
【請求項２】
前記ファセットで終端する前記スターカプラ（１０４）が、前記変形可能ミラー（１０８）の曲率の１つの符号だけが全分散範囲の同調に必要とされるように構成される、請求項１に記載の可変分散補償器。
【請求項３】
前記ミラーの変形がミラーの座屈（図３）によって行われる、請求項２に記載の可変分散補償器。
【請求項４】
中央が狭窄化されその中心線に対して対称の導波路グレーティング・ルータ（１０２）を備える平面光波回路（１００）と、
前記導波路グレーティング・ルータの第１の端部に配置された第１のスターカプラおよび前記導波路グレーティング・ルータの第２の端部に配置された第２のスターカプラ（１０４）と、
前記第２のスターカプラ（１０４）に隣接して配置されたレンズ（１０６）と、
前記レンズに隣接して配置された変形可能ミラー（１０８）と、
前記変形可能ミラーに機械的に結合された少なくとも第１および第２のアクチュエータとを備える無色可変波長分散補償器。
【請求項５】
前記アクチュエータが圧電アクチュエータを含む、請求項４に記載の無色可変波長分散補償器。
【請求項６】
前記基板がシリコン基板である、請求項５に記載の無色可変波長分散補償器。
【請求項７】
前記導波路が０．８％屈折コントラストの埋込導波路である、請求項５に記載の無色可変波長分散補償器。
【請求項８】
導波路が有効複屈折約６０ｐｍおよび１５５０ｎｍを有する、請求項４に記載の無色可変波長分散補償器。
【請求項９】
無色可変分散補償器を備えた少なくとも１つの受信機を通信ネットワーク・ノードに備え、
前記無色可変分散補償器が、
ファセットで終端する１つのスターカプラ（１０４）を有する導波路グレーティング・ルータ（１０２）を備える平面光波回路（１００）と、
前記ファセットに取り付けられた円筒形レンズ（１０６）と、
前記平面光波回路（１００）に反射するように構成された変形可能ミラー（１０８）とを備える、光通信システム。
【請求項１０】
前記ファセットで終端する前記スターカプラ（１０４）が、前記変形可能ミラーの曲率の１つの符号だけが全分散範囲の同調に必要とされるように構成される、請求項９に記載光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、通信のための光学系に関し、より詳細には、波長分割多重方式を使用する高速データ転送速度の光通信システムでの使用に適した無色可変分散補償器に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子装置製造技術およびディジタル・システム・アーキテクチャの多くの進歩は、複数の間で互いに情報を生成し通信することができる膨大な数のビジネス／消費者装置をもたらし、その結果、情報通信サービスの需要がさらに増加した。こうした情報通信サービスの需要の増加は、それに対応する伝送容量の需要の増加につながる。
【０００３】
伝送容量を増加させる一手段は、追加の通信ネットワーク・インフラストラクチャを提供することである。しかし、通信ネットワーク・インフラストラクチャの増築にはかなりの費用がかかる。
【０００４】
情報通信容量の増加の需要を満たす他の手法は、ネットワークを介した情報の伝送に使用されるデータ転送速度を上げることである。光ネットワークでは、波長分散に起因する符号間干渉がビットレートに対して２次関数的に増加する。波長分散とは、光信号が光ファイバを通過する伝播速度が、伝送される波長によって変わる現象を指す。
所望のデータ伝送速度４０Ｇｂ／ｓｅｃで必要とされるより厳しい公差および分散の時間依存性の変化に、分散の補償によって対処しなければならない。
【０００５】
光可変分散補償器（ＴＤＣ）は、４０−Ｇｂ／ｓシステムで使用されるものなど長距離リンクに有用である。４０Ｇｂ／ｓでの電子分散補償は、現在は実用に適しておらず、長距離リンクでのファイバ温度の変化にはＴＤＣの使用が依然として必要とされている。重要なことには、ＴＤＣは無色でなければならない。すなわち、ＴＤＣは、チャネル間隔と等しい、重ならないスペクトル範囲（ＦＳＲ）を有する必要があり、それによって再構成可能な波長分散多重方式（ＷＤＭ）ネットワークが可能になり、在庫および管理の問題が低減される。たとえば４０Ｇｂ／ｓシステムで使用するためのＴＤＣの他の望ましい属性は、堅固で時間効率の良い分散制御フィードバック・ループを作成するための速い同調速度（たどえば約１ｍｓ未満）を有することである。また、制御の複雑さを最低限に抑えるには、単一ノブでの分散調整が望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、同調速度が速く、単一ノブで分散調整がなされる、コンパクトで低コストの無色可変分散補償器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
簡潔に述べると、無色の導波路グレーティング・ルータ・ベースの可変分散補償器は、高速の同調速度および単一ノブでの分散調整が得られるように平面円筒形ガラス・レンズによって互いに光結合された平面光波回路および変形可能ミラーを備える。
【０００８】
本発明のさらなる態様では、導波路グレーティング・ルータはその中央で、その中央線に対して対称になるように狭窄化され（すなわち導波路が接近するようになされ）、半波長板がその中に挿入されて偏波無依存性をもたらすようになされている。
本発明の他の態様では、変形可能ミラーは座曲反射フィルムである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
全般的に、本発明による導波路グレーティング・ルータ（ＷＧＲ）ベースの可変分散補償器は無色であり、単一ノブで速く同調し、帯域幅効率が良く、非常に大きい同調範囲を提供することができ、コンパクトである。本発明によるＷＧＲベースのＴＤＣは、熱光学レンズではなく変形可能ミラーを使用することによって、消費電力およびサイズを大幅に低減する。図１で見ることができるように、その中心でＷＧＲを「狭窄化」して対称にすることから、高分解能および偏波無依存性が得られる。一部の実施形態では、（やはり図１で示したように）半波長板が対称のＷＧＲに挿入される。
【００１０】
本明細書での「１つの実施形態」、「一実施形態」、または同様の記述は、その実施形態に関して記載された特定の特徴、構造、操作、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれる事を指す。したがって、本明細書にこうした表現または記述が出現しても、必ずしも全てが同じ実施形態を指しているわけではない。さらに、様々な特定の特徴、構造、操作、または特性を１つまたは複数の実施形態で任意の適した方法で組み合わせることができる。
【００１１】
本発明の例示の実施形態の多様な態様は、たとえば長さまたは半径などパラメータを表す特定の数値で記載されている。こうした値が「公称」であるとして本明細書に記載されている場合は、特定の値が意図されているが、実際には製造上の交差によるわずかなばらつきが予想されると考えられることを指している。提示された公称値は、例示の実施形態の様々な構成要素を準備し提供するために使用される製造過程に固有の範囲を包括し含むものである。
【００１２】
無色可変分散補償器の様々な従来技術の手法には、バルクオプティック（ｂｕｌｋ−ｏｐｔｉｃ）、リング共振器、導波路グレーティング・ルータ、およびＭａｃｈ−Ｚｅｈｎｄｅｒ干渉計が含まれる。しかし、こうした手法または装置はどれも、本発明の実施形態に見られる小型、低消費電力、高スペクトル分解能、大きい同調範囲、高速同調、単一ノブでの調整、および偏波ダイバーシチを使用しない偏波無依存性の有利な組み合わせを提供するものではない。
【００１３】
本発明の様々な実施形態では、無色であり、単一ノブで速く同調し、帯域幅効率が良く、非常に大きい同調範囲を提供することができ、コンパクトなＷＧＲベースのＴＤＣを提供する。本発明によるＷＧＲベースのＴＤＣの一例は、変形可能ミラーを使用することによって、熱光学レンズを使用する従来技術の手法と比較して消費電力を大幅に節約することができる。ＷＧＲおよび固定ミラーを使用する非可変分散補償器が以前に報告されていたが、本発明によるＷＧＲベースのＴＤＣは、４０−Ｇｂ／ｓ  １００−ＧＨｚ−ＦＳＲ
【００１４】
ＴＤＣのための非常に高いスペクトル分解能および非常に大きい同調範囲を有する。高分解能および偏波無依存性は、ＷＧＲの中央での「狭窄化」によって可能になる。
例示の導波路のレイアウトおよび無色可変分散補償器の概念が図１に示されている。平面光波回路（ＰＬＣ）１００は、シリコン基板上の埋込０．８０％屈折コントラストの導波路からなる。導波路は、１５５０ｎｍで６０ｐｍまでの有効複屈折を有する。ＷＧＲは、幾つかの理由で中央が狭窄化される。第１に、狭窄化により、導波路グレーティング・ルータによって消費されるウェーハ面積が大幅に節約される。第２に、狭窄化により、ウェーハの屈折率勾配に対する感度が大幅に低下する。第３に、狭窄化により小さい半波長板の挿入が可能になり、ＴＤＣの偏波無依存性がもたらされる。
【００１５】
やはり図１を参照すると、この例示の実施形態のＷＧＲは、３４のグレーティング・アーム１０２を有しており、重ならないスペクトル範囲は１００ＧＨｚである。ＷＧＲはその中心線に対して対称であることを留意されたい。スターカプラがＷＧＲの両端に配置されている。各スターカプラの半径は公称３ｍｍであり、スターカプラにあるグレーティングアーム・ピッチは公称１１．５μｍである。スターカプラの設計は、全分散範囲の同調に曲率の１つの符号だけが必要とされるように選択される。
【００１６】
図１で示した例示の実施形態では、導波路グレーティング・ルータが配置されるチップが、第２のスターカプラ１０４の出力曲線部で切断され、そこに半径１ｍｍの平面円筒形のガラス、レンズ１０６が接着され、または他の方法で屈折率整合性がある接着剤で粘着的に取り付けられる。こうしたレンズは平凸円筒形レンズでもよい。理解されるように、任意の適した取り付け手段を使用することができる。
【００１７】
この例示の実施形態のミラー１０８は、対向する圧電アクチュエータに接着または他の方法で粘着的に取り付けられた、厚さ２ミルの、アルミニウムで被覆された商用銘柄Ｍｙｌａｒフィルムから形成される。本発明の様々な実施形態では、静電的に作動するアクチュエータを使用することができる。この例示の実施形態は変形可能ミラーをアクチュエータに粘着的に取り付けているが、変形可能ミラーをアクチュエータに機械的に付着する任意の適した手段を使用することもできる。また理解されるように、この例示の実施形態に関して記載したアルミニウム被覆Ｍｙｌａｒフィルムの代わりに、任意の適した可撓性反射膜を使用してもよい。
【００１８】
この例示の実施形態では、可変曲率反射膜２０２はＭｙｌａｒフィルムなどアルミニウム被覆の可撓性フィルムから形成される。可変曲率反射膜２０２または変形可能ミラーは、図２〜３で示したように、座屈によって可変曲率半径をもたらす。本発明のこの実施形態で、座屈ミラーを分散補償器の同調に使用することが可能であるのは、所望の分散範囲のカバーに曲率の符号が１つしか必要とされないためである。スターカプラ１０４の半径がＲ０、ミラー１０８の半径がＲである場合、分散は以下の通りである。
【数１】
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ただし、ｎはガラスの屈折率、λ０は自由空間波長、ｃ０は光の自由空間速度、かつｄｘ／ｄλは空間分散である。
【数２】
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ａはスターカプラでのグレーティングアーム・ピッチ、かつΔｆはＷＧＲの重ならないスペクトル範囲である。
【００１９】
上記の本発明の例示の実施形態で得られた結果の一部には、以下が含まれる。すなわち（ＧＤＲ）は約１０ｐｓ未満、設定によって１０から１３ｄＢの挿入損失群遅延リップル（ＩＬ）、偏光依存損失（ＰＤＬ）は低分散値では１ｄＢ未満であり、高分散値では２〜４ｄＢに上昇し、高い分散値を除く差動群遅延（ＤＧＤ）は５ｐｓ未満。
【００２０】
本発明による無色のＷＧＲベースのＴＤＣの多くの代替構成を提供することができることを留意されたい。一例であって限定的ではないが、接着剤による取り付けではなく、任意の適した手段によって、レンズを第２のスターカプラに取り付けることができる。同様に、変形可能ミラーを備えた可撓性反射膜を、接着剤による取り付けではなく、任意の適した機械的取り付け手段によって、対応するアクチュエータに取り付けることができる。さらに、その上にＷＧＲが形成される基板は、シリコン基板でない任意の適した基板でもよい。
【００２１】
（結論）
平面光波回路および変形可能ミラーを使用する無色可変分散補償器を本明細書に記載した。本発明の様々な実施形態は、同調または調整の公称範囲１０００ｐｓ／ｎｍを有し、重ならない公称スペクトル範囲１００ＧＨｚを有する。本発明の様々な実施形態は、データ転送速度が４０Ｇｂ／ｓの通信システムでの使用に適している。
【００２２】
本発明による、変形可能ミラーを有する、導波路グレーティング・ルータに基づく可変分散補償器は、消費電力が比較的低く、単一ノブで高速同調し、帯域幅効率が良く、同調範囲が非常に大きく、かつ物理的にコンパクトである。
理解されるように、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態全てを頭記の特許請求および等価のものの範囲内に包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】円筒形レンズおよび膜を備えた可変分散補償器の概略的な導波路のレイアウトを示す図である。
【図２】反射被覆を有するＭｙｌａｒフィルムの圧電アクチュエータによる座屈で得られる可変の屈曲を示す図である。（図２：非作動状態、図３：座屈された状態）
【図３】反射被覆を有するＭｙｌａｒフィルムの圧電アクチュエータによる座屈で得られる可変の屈曲を示す図である。（図２：非作動状態、図３：座屈された状態）
【図４】−４７５からｘまでの範囲の分散値を示す、本発明によるＴＤＣの群遅延を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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