(57)【要約】【課題】ファイバグレーティングとファイバグレーティングの長手方向に接した少なくとも一つの歪勾配印加手段である伸縮部材による熱歪と、熱源による温度勾配により、ファイバグレーティングの反射波長を制御することで分散スロープ等の高次の分散を制御し、分散スロープ等の高次の分散の制御のみで生じる分散を同時に制御可能な分散補償モジュールを提供する。【解決手段】ファイバグレーティングによる分散制御手法に着目し、ファイバグレーティング１０１とグレーティングの長手方向に接した歪勾配印加手段である伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５による熱膨張や熱収縮と、熱源１０６、１０７により印加される線形の温度勾配によって、ファイバグレーティング１０１の反射波長を制御することで、分散スロープ等の高次の分散制御時に生じる分散の変動を同時に制御する。【選択図】図１
2006113433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバにグレーティングが形成されたファイバグレーティングと、
前記ファイバグレーティングの光伝搬方向における歪の分布を与える歪生成機構と、
前記ファイバグレーティングの光伝搬方向における温度分布を与える線形温度生成機構と、
前記ファイバグレーティングを支持するための支持部材を有する支持手段と、
前記ファイバグレーティングを支持し、かつ好熱伝導性を有する熱伝導部材を有する熱伝達手段と、
を備えた分散補償モジュールであって、
前記歪生成機構と前記線形温度生成機構は、
前記光伝搬方向に沿って配列された複数の伸縮部材と、
前記伸縮部材の一端と熱的に接続された熱源と、
を備えており、
前記ファイバグレーティングは、前記熱伝導部材に対して回転対称に配置された前記伸縮部材と前記支持部材と前期熱伝導部材を介して２次関数状の歪が印加されるように固定されている、分散補償モジュール。
【請求項２】
前記線形温度生成機構は前記ファイバグレーティングに対して、線形に温度勾配を印加する機構を有することを特徴とする請求項１に記載の分散補償モジュール。
【請求項３】
前記歪生成機構は、伸縮部材を具備しており、前記伸縮部材に印加された温度変化により発生する前記伸縮部材の熱歪により、前記ファイバグレーティングに歪を印加する機構を有することを特徴とする請求項１ないし２に記載の分散補償モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバグレーティングによる波長分散の補償法に関しており、特に光ファイバ通信に用いられる波長分散を適切に制御できる分散補償モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の光ネットワークの進歩に伴い、光ファイバ伝送路の分散補償技術の重要性がますます増加している。
【０００３】
既設の１．３μｍ帯の伝送路において、低伝送損失である１．５μｍ帯の光を用いて伝送させる場合、１７ｐｓ／ｋｍ・ｎｍ程度の波長分散があるために４０Ｇｂｐｓを超えるような伝送速度が高速になる場合や、伝送距離が長くなる場合になると波長分散が生じてしまう。その結果、光信号が劣化するために個々の分散に対して補償する必要がある。
【０００４】
従来、分散を補償する手段として代表的なものに分散補償器がある。これは、通常の光ファイバの分散特性とは逆の分散特性を持つ分散補償ファイバにより構成されており、伝送路の波長分散を補償している。このような手段では、分散を補償するための分散補償ファイバが数ｋｍ以上必要であり、装置が小型化できない欠点がある。
【０００５】
一方、光ファイバのコア中に回折格子を形成するファイバグレーティングは、ある特定の波長の光を反射する性質を持っており、光ファイバの長軸方向に向かって回折格子の周期を変化させた回折格子を形成することで光の波長により反射位置が異なる性質を持った素子となる。
【０００６】
ファイバグレーティングは光ファイバのコア中に連続的な屈折率変調の周期をＡｒの２次高調波やＫｒＦの紫外レーザ光で干渉露光、もしくは位相マスクを用いて作製される。ブラッグ波長λＢはグレーティングの周期Λとグレーティングの実効屈折率ｎｅｆｆを用いてλＢ＝２×ｎｅｆｆ×Λと表される。長手方向に回折格子周期が変化しているものはチャープファイバグレーティングと呼ばれている。反射波長λＢに対応した光が、周期Λが連続的に変化するために、反射波長も連続的に変化し、広帯域な波形が得られる。ファイバグレーティング内の各反射波長に対応した光の反射点までの距離に応じて遅延時間が異なるため、波長分散を持たせることができる。
【０００７】
こうした性質を利用して、波長分散補償器を実現することができる。例えば、図６に示すように光サーキュレータと組み合わせることで、分散補償ファイバと同様な機能を持たせることができる。導波路が光ファイバであるので外部との接続が容易であり、かつ分散補償ファイバに比べて非常に小型で伝送特性・安定性に優れているために有力な分散補償技術として用いられる。
【０００８】
図６において、６０１は入力光、６０２は出力光、６０３は光サーキュレータ、６０４ａ、６０４ｂ、６０４ｃは前記光サーキュレータの各端子、６０５はチャープブラッググレーティング、６０６は回折格子が形成された光ファイバ中のコアである。
【０００９】
図６に示したチャープファイバグレーティングの動作を以下に示す。波長分散の生じた入力光６０１が光サーキュレータ６０３の入力端子６０４ａに入力し、入出力端子６０４ｂからチャープブラッググレーティング６０５に入る。このチャープブラッグ反射回折格子は連続的に屈折率変調のある格子間隔が変化する回折格子で形成されたコア６０６を備えており、入力光の波長分散に対して逆の極性を持っており、波長分散の絶対値が同一に調整されている。従って、出力光６０２はチャープブラッググレーティング６０５で反射されて再び入出力端子６０４ｂから出る際は波長分散が補償されている信号光となっている。
【００１０】
図６に示す波長分散補償器のチャープファイバグレーティングでは、その波長帯域や補償量があらかじめ設定された値である場合が主であるために、分散補償のような多くの用途に対して反射帯域や分散を可変に制御できることが望ましい。
【００１１】
可変に分散を制御する手法には従来例として、特許文献１などに開示されている分散補償モジュールがある。特許文献１が開示する分散補償モジュールでは、ヒータ等によって複合部材に温度変化を付与することにより、複合部材の熱による曲げ変形を生じさせる。これによってファイバグレーティングに歪を与え、グレーティングの反射波長や反射帯域を動的に変化させることが可能である。
【００１２】
次に、図７を参照しながら、特許文献１に記載されている従来の分散補償モジュールを説明する。
【００１３】
図７に示す分散補償モジュールは、異なる熱膨張係数を持つ２種類の部材１３、１４が張り合わされた複合部材（バイメタル）１５と、チャープグレーティング１１が形成された光ファイバ１８と、複合部材１５の温度変化による曲げ変形を光ファイバ１８に及ぼす伝達部材１２とを備えている。複合部材１５の表面にはヒ−タ１７が形成されている。ヒータ１７に通電することにより、ヒータ１７でジュール熱を発生されると、この発熱によって複合部材１５の温度を変化させることができる。複合部材１５を構成する２種類の部材１３、１４は、異なる熱膨張係数を持つため、温度変化によって曲げ変形が大きくまたは小さくなる。この曲げ変形により、光ファイバ１８の長軸方向に歪が与えられる。この歪により、チャープグレーティング１１のチャープ率が変化するため、それによって波長分散を制御することが可能になる。
【００１４】
図７に示す分散補償モジュールの具体的な機能動作について述べる。
【００１５】
ヒータ１７の加熱により複合部材１５の温度が上昇すると、複合部材１５に曲げ変形が生じる。熱膨脹係数の大きな部材１３が熱膨脹係数の小さな部材１４よりもよく長手方向に膨張するので、図１に示したように、複合部材１５は上に凸に変形する。
【００１６】
これにより支柱１６の間隔が上でよく広がるので、伝達部材１２に曲げが加えられ、伝達部材１２が上に凸に変形する。伝達部材１２に貼り付けられているチャープグレーティング１１も伝達部材１２の変形に随伴して曲げられることになる。
【００１７】
チャープグレーティング１１に曲げが加えられると、曲げの横方向の変位量に従ってグレーティングの反射帯域幅が変化する。このため、ファイバグレーティング１１の長手方向のチャープ率が変化し、分散量が変化する。
【００１８】
このようにして、複合部材１５に温度変化を与えることで、ファイバグレーティング１１の分散量を精度よく制御することができる。
【特許文献１】特開２００２−７２０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
伝送レートが１００Ｇｂｐｓを超えるような光時分割多重（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：ＯＴＤＭ）伝送を行なう場合、光ファイバの波長分散だけでなく、分散スロープ（３次分散）などの高次の分散をも補償する必要がある。しかし、図７に示す分散補償モジュールでは、複合部材１５の曲りによってチャープグレーティング１１を伸縮させるため、チャープ率の変化量はチャープグレーティング１１の長軸方向に沿ってほぼ一様である。このため、このような分散補償モジュールによれば、分散スロープなどの高次の分散を充分に補償することができない。
【００２０】
さらに、分散スロープ等の高次の分散を補償するために、ファイバグレーティング１１に高次の分散に対応する歪勾配を印加したと仮定すると、従来の分散補償モジュールでは前に述べたように、ヒータ１７よるジュール熱の発熱を複合部材１５に一様に与える構成になっていることから、分散も同時に変動するため、その変動した分散を制御することは難しい。
【００２１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、主たる目的は、光ファイバ伝送で生じた分散スロープを補償した際に生じる分散変動を同時に補償する装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の分散補償モジュールは、グレーティングを内蔵する少なくとも１つのファイバグレーティングと、前記ファイバグレーティングの少なくとも一部に軸方向歪を与え、さらに前記ファイバグレーティングの少なくとも一部に温度勾配を与えることにより前記ファイバグレーティングの少なくとも一部におけるグレーティング周期を変化させるファイバグレーティング調整部とを備え、前期ファイバグレーティング調整部は温度変化により熱歪が生じる伸縮部材と、前記伸縮部材へ温度変化を印加する温度印加手段と、前記ファイバグレーティングと前記伸縮部材とを支持するための支持部材と、前期温度印加手段により生じる温度勾配を与える熱伝導部材を備え、前記伸縮部材が前記ファイバグレーティングの少なくとも一部に接続されており、また前記熱伝導部材は前記ファイバグレーティングの中心反射波長部に配置されている。
【００２３】
好ましい実施形態において、前記ファイバグレーティングの周期はファイバ軸方向に沿って同一、または変化している。
【００２４】
好ましい実施形態において、前記伸縮部材は温度上昇により膨張し、温度降下により収縮する。
【００２５】
好ましい実施形態において、前記温度勾配印加手段は前記伸縮部材に温度を印加する温度印加手段を持つ。
【００２６】
好ましい実施形態において、前記熱伝導部材は前記ファイバグレーティングの中心反射波長部に位置している。
【００２７】
好ましい実施形態において、前記伸縮部材と前期温度勾配印加手段は前記熱伝導部材と回転対称に位置している。
【００２８】
好ましい実施形態において、前記伸縮部材は前記熱伝導部材に対して回転対称に同じ材質が配置される。
【００２９】
好ましい実施形態において、前記温度勾配印加手段は前記伸縮部材と前記熱伝導部材に対して線形の温度勾配を印加する。
【００３０】
好ましい実施形態において、前記熱伝導部材は前期温度勾配印加手段による温度変化に対して、常にある一定の温度に設定される。
【００３１】
好ましい実施形態において、前記支持部材は弾力性が大きく、前記伸縮部材によって印加される前期ファイバグレーティングの歪に干渉しない。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、ファイバグレーティングとファイバグレーティングの長手方向に接した少なくとも一つの歪勾配印加手段である伸縮部材による熱歪と、熱源による温度勾配により、ファイバグレーティングの長手方向に対して、伸縮部材の熱歪を与えることでファイバグレーティングの周期を膨張または圧縮させ、かつ熱源による温度を与えることでファイバグレーティングの周期と実効屈折率を変化させることができる。こうした機能により、ファイバグレーティングの長手方向に対してファイバグレーティングの反射波長を変化させて、ファイバグレーティングの反射波長を制御することで分散スロープを制御することができ、かつ分散スロープの制御を行う際に変化が生じてしまう分散を同時に制御可能な分散補償モジュールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態を具体的に説明する。もちろんこの発明は以下の例によって制限されるものではない。また、説明に使用する図面内の寸法、寸法比率及び位置関係は必ずしも正確ではない。
【００３４】
以下、図面を参照しながら、本発明による分散補償モジュールの好ましい実施形態を説明する。図１は、本実施形態における分散補償モジュールの全体構成の概略を示す断面図である。なお、本実施形態で説明するのは、分散スロープを制御できる分散補償モジュールである。
【００３５】
図１の分散補償モジュールは、光ファイバ中のコア部にグレーティングが形成されたファイバグレーティング１０１と、ファイバグレーティング１０１の軸方向に歪を付与することのできる伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５と、前記伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５に温度を印加する熱源１０６、１０７と、前記熱源１０６、１０７より得られる温度勾配を前記伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５全体に渡って印加する熱伝導部材１０８と、前記ファイバグレーティング１０１と前記伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５と前記熱伝導部材１０８とを支持するための支持部材１０９から構成されている。なお、熱伝導部材１０８はファイバグレーティング１０１の中心反射波長部に位置している。
【００３６】
伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５は熱伝導部材１０８、即ちファイバグレーティング１０１の中心波長部を中心として対称な距離の位置に配置されている。同様に熱伝導部材１０８、即ちファイバグレーティング１０１の中心波長部を中心として対称な距離の位置に配置された熱源１０６、１０７から得られる温度に応じて熱膨張や熱収縮を起こす。熱源１０６、１０７は熱伝導部材１０８、即ちファイバグレーティング１０１の中心波長部からの距離が等しいので、熱伝導部材１０８、即ちファイバグレーティング１０１の中心波長部は常に熱源１０６、１０７の平均温度が設定される。さらに、伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５は熱伝導部材１０８、即ちファイバグレーティング１０１の中心波長部からの距離が等しく配置されている。具体的には、伸縮部材１０２と伸縮部材１０５、伸縮部材１０３と伸縮部材１０４はそれぞれ、熱伝導部材１０８、即ちファイバグレーティング１０１の中心波長部からの距離が等しい。よって、伸縮部材１０２と伸縮部材１０５、伸縮部材１０３と伸縮部材１０４にはそれぞれ、熱源１０６、１０７から印加される温度は等しくなる。
【００３７】
上に述べたように熱源１０６、１０７からの温度変化により、伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５はファイバグレーティング１０１の軸方向に歪、即ちファイバグレーティング１０１の周期を膨張もしくは収縮させる機能を有し、ファイバグレーティング１０１の周期が膨張もしくは収縮が容易に行われるよう、各伸縮部材とファイバグレーティング１０１は熱伝導性の良いエポキシ系接着剤やシリコン系接着剤によって密着している。この構成により、伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５が熱膨張や熱収縮することによって発生するファイバグレーティング１０１の長手方向への歪を直接与えることが可能である。また、伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５はファイバグレーティング１０１の軸方向に２次関数状の歪を加えることを可能とするために、予め各伸縮部材を２次関数状の切り口を有するように切断される。ここでは、図２にあるように伸縮部材１０２、１０５と伸縮部材１０３、１０４は同一の部材で構成されており、例えば伸縮部材２０１を２次関数状の切り口を有するように切断することで伸縮部材１０２、１０５が得られる。
【００３８】
伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５が熱源１０６、１０７から得られる熱による温度勾配が印加されるように熱伝導部材１０８と熱的に接続されており、また各伸縮部材も熱的に接続されている。各伸縮部材と熱伝導部材の接触面にグリースを塗布することで、熱の移動が潤滑に行われる。
【００３９】
熱源１０６、１０７は熱伝導部材１０８、即ちファイバグレーティング１０１の中心反射波長部を中心として対称な位置に配置される。このため、熱源１０６、１０７の温度を設定すると熱伝導部材１０８には常に熱源１０６、１０７の平均温度が設定される。そのため、例えば熱源１０６の温度を５０℃、熱源１０５の温度を３０℃と設定すると、熱伝導部材１０８には熱源１０６、１０７の平均温度４０℃が設定されることになり、さらに熱源１０６、１０７の間には伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５と熱伝導部材１０８を介して線形に温度勾配が印加されることになる、即ち伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５と熱伝導部材１０８を一枚の熱伝導板とみなすことができ、単純に熱源１０６、１０７の温度差が一様に分布することになる。また、熱伝導部材１０８は常に熱源１０６、１０７の平均温度が設定されるために、熱伝導部材１０８の温度を一定に保つように、熱源１０６、１０７の温度を設定すれば熱伝導部材１０８の熱による歪の影響は考えなくても良い。
【００４０】
伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５も熱源１０６、１０７と同様に熱源１０６、１０７は熱伝導部材１０８、即ちファイバグレーティング１０１の中心反射波長部を中心として対称な位置に配置されており、伸縮部材１０２、１０５と伸縮部材１０３、１０４は同一の部材で構成されているために、熱源１０６の温度を５０℃、熱源１０７の温度を３０℃と設定する仮定すると、伸縮部材１０２には５０℃、伸縮部材１０３には４５℃、熱伝導部材１０８には４０℃、伸縮部材１０４には３５℃、伸縮部材１０５には３０℃の温度が設定されることになる。その結果、伸縮部材１０２、１０５は伸縮部材１０３、１０４に対して、温度差から熱による膨張量として２倍が得られる。伸縮部材１０２、１０５と伸縮部材１０３、１０４の膨張量が２倍であることから、ファイバグレーティング１０１に２次関数状の歪を与えるためには、伸縮部材１０２、１０５の線膨張係数は伸縮部材１０３、１０４の線膨張係数よりも２倍大きいものを用いれば良い。
【００４１】
支持部材１０９は伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５によって生じたファイバグレーティング１０１の歪を保持できるように、熱伝導度が各伸縮部材や熱伝導部材よりも小さく、かつ弾力性のある材質で構成される。
【００４２】
以下、本実施形態の分散補償モジュールの構成をより詳細に説明する。
【００４３】
本実施形態のファイバグレーティング１０１のコア中には、公知の技術により形成されたチャープブラッググレーティングが設けられている。熱源１０６、１０７はペルチェ素子で構成されており、熱源１０６、１０７の温度は温度検知器１１０（図略）により温度を検知し、伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５を所望の温度に設定できるように温度印加装置１１１（図略）により制御される。伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５へ印加すべき最適な温度は前記分散補償モジュールから出力された光信号をオートコリレータやスペクトルアナライザやネットワークアナライザ等による光信号解析装置１１２（図略）から補償すべき分散量を算出し、温度印加装置１２２に対して熱源１０６、１０７の所望の温度を算出し、所望の温度に設定する。熱源１０６、１０７に接続された伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５は金属や合金等から構成されており、熱源１０６、１０７の温度変化に対応して、熱膨張や熱収縮を起こす。
【００４４】
伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５はファイバグレーティング１０１に２次関数状の歪を印加できるように配置される。ここで、伸縮部材１０２、１０５と伸縮部材１０３、１０４はそれぞれ同じ材質、即ち線膨張係数が同じ材質の部材である。また、伸縮部材１０２、１０５の線膨張係数は、伸縮部材１０３、１０４の線膨張係数の２倍に設定される。熱伝導部材１０８はファイバグレーティング１０１の中心反射波長部に位置している。さらに、伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５は熱伝導部材１０８を中心として回転対称位置に配置されており、熱源１０６、１０７から供給される熱が潤滑に分布するように、各伸縮部材と熱伝導部材の接触面にはグリースを塗布している。熱源１０６、１０７は熱伝導部材１０８を中心として回転対称位置に配置されており、熱源１０６、１０７の温度を設定すると、熱源１０６、１０７と伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５と熱伝導部材１０８との間で熱（温度）が交換され、伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５と熱伝導部材１０８には均一な線形の温度分布が形成される。また、この条件下では、熱伝導部材１０８は常に熱源１０６、１０７の平均温度が設定されるために、熱伝導部材１０８の温度を一定に保つように熱源１０６、１０７の温度を設定することで、熱伝導部材１０８の熱による歪の影響は考えなくても良い。さらにこの場合、熱伝導部材１０８はファイバグレーティング１０１の中心反射波長部に位置していることから、温度変動によるファイバグレーティング１０１の有効屈折率変化やグレーティング周期の変化が生じることで発生する中心波長の変動は考える必要は無い。
【００４５】
上に述べた伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５と熱源１０６、１０７と熱伝導部材１０８の配置により、ファイバグレーティング１０１には熱源１０６、１０７の温度変化により、伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５の熱歪によって生じる２次関数状の歪分布と、伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５と熱伝導部材１０８による線形の温度勾配分布が同時に印加される。即ち、本実施形態により、ファイバグレーティング１０１の分散スロープと分散を同時に制御できる。
【００４６】
上記に述べた伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５を用いた分散補償モジュールの機能について以下に記述する。例えば、超短パルス光が入力した場合では、超短パルス光が広い周波数スペクトル成分を持っているために、必然的に波長分散の影響を受けやすい。波長分散の影響を受けた超短パルス光は入力する前の光パルスに対してパルス幅が広がってしまう。さらに、８０Ｇｂｐｓ以上の超高速光通信システムでは、光ファイバの波長分散だけでなく、信号劣化の原因となる分散スロープも精度良く補償する必要がある。しかし、所望の波長帯域での残留分散値を減ずるように、図１において、温度印加装置１２１（図略）により温度を熱源１０６、１０７から伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５に与えることで、各伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５に熱的に歪が与えられることにより、歪勾配をファイバグレーティング１０１に対して印加し、さらに伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５と熱伝導部材１０８に線形の温度分布を形成することで、線形の温度勾配をファイバグレーティング１０１に対して印加する。その結果、ファイバグレーティング１０１に対して２次関数状の歪勾配の制御により分散スロープを制御でき、ファイバグレーティング１０１に対して線形の温度勾配の制御により分散を制御できる。
【００４７】
ここで、図１にある伸縮部材は１０２がアルミニウム、１０３が鉄、１０４が鉄、１０５がアルミニウムで構成されていると仮定する。アルミニウムの熱膨張率α１は２４×１０−６（／℃）、鉄の熱膨張率α２は１２×１０−６（／℃）である。温度印加装置１１１（図略）により熱源１０６、１０７はペルチェ素子で構成されており、熱源１０６、１０７の温度をそれぞれ３０℃、７０℃と設定したとする。この結果、伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５と熱伝導部材１０８には均一な線形の温度勾配が印加されることとなる。熱伝導部材１０８には熱源１０６、１０７の各温度の平均温度５０℃が形成される。伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５には見かけ上、それぞれ３０℃、４０℃、６０℃、７０℃が印加される。この場合、各伸縮部材の膨張量、収縮量はそれぞれ、伸縮部材１０２が４８μｍの収縮量、伸縮部材１０３が１２μｍの収縮量、伸縮部材１０４が１２μｍの膨張量、伸縮部材１０２が４８μｍの膨張量となる。これにより、ファイバグレーティング１０１に対して２次関数状の歪分布制御を与えることができ、２次関数状の群遅延特性制御が可能である。さらに、伸縮部材１０２、１０３、１０４、１０５と熱伝導部材１０８には均一な線形の温度勾配が印加されるので、この結果、ファイバグレーティング１０１に対して線形の群遅延特性制御が可能である。
【００４８】
ここで、図３（ａ）にあるようにファイバグレーティング１０１は１５５０ｎｍから１５５２ｎｍ内の波長帯域では、−１５０ｐｓ／ｎｍの分散量を持つとする。歪勾配と温度勾配をファイバグレーティングに与えることで、グレーティング各部の周期が印加する歪と温度勾配によって変化するために、光のブラッグ反射波長を制御することができる。このファイバグレーティング１０１に対して本発明の分散補償モジュールにより２次関数状の歪を与えることで−５ｐｓ／ｎｍ２の分散スロープを持たせることができると仮定すると、図３（ｂ）のようにファイバグレーティング１０１の群遅延特性に２次関数状の勾配を付与することができる。
【００４９】
図１において、伸縮部材であるアルミニウム１０２、鉄１０３、鉄１０４、アルミニウム１０５と熱伝導部材１０８が、ペルチェ素子である熱源１０６、１０７からの温度印加により例えば３０℃−４０℃−５０℃−６０℃−７０℃で線形な温度分布を形成しており、さらに、アルミニウム１０２、鉄１０３、鉄１０４、アルミニウム１０５と熱伝導部材１０８によるファイバグレーティング１０１へ印加される歪勾配が例えば４８μｍ−１２μｍ−０μｍ−１２μｍ−４８μｍであると仮定すると、ファイバグレーティング１０１の反射波長が変化することにより１５５０ｎｍから１５５２ｎｍ内の波長帯域では、群遅延特性を図４のように変化させることができる。分散は、群遅延特性を一次微分したものであり、分散スロープは群遅延特性を二次微分したものであるので、ファイバグレーティング１０１の分散量が−１００ｐｓ／ｎｍ、分散スロープは−１０ｐｓ／ｎｍ２のへと可変制御することができる。
【００５０】
ここで、ファイバグレーティング１０１に２次関数状の歪のみを与えた場合、例えば図５（ａ）のように分散スロープの制御が−０．１ｐｓ／ｎｍ２／μｍの制御精度で可能であるが、分散スロープの制御に伴って分散は図５（ｂ）に示すように、１０ｐｓ／ｎｍ／μｍで変動する。本発明の分散補償モジュールを用いれば、ファイバグレーティング１０１の分散スロープの制御を２次関数状の歪を与えることで行い、かつ分散スロープの制御に伴って生じた分散を線形の温度勾配を印加してファイバグレーティング１０１の群遅延特性の傾きを変化させることにより制御できる。これにより、ファイバグレーティングとファイバグレーティングの長手方向に接した少なくとも一つの歪勾配印加手段である伸縮部材による熱歪と、熱源による温度勾配により、ファイバグレーティングの反射波長を制御することで分散スロープを制御し、分散スロープの制御のみで生じる分散を同時に制御可能な分散補償モジュールを提供することができる。
【００５１】
前記実施形態で述べた各伸縮部材は材質が異なるために、ペルチェ素子等による温度変化を与えるのみで各伸縮部材の熱による歪量が異なる。各伸縮部材の熱による歪量と温度変化量を対応させれば、温度検知器による温度検知のみで最適な歪量や温度勾配が算出される。さらに、前記分散補償モジュールが補償すべき分散量を光信号解析装置により解析し、補償すべき分散量と温度変化量を対応させることで、伝送路全体の温度変動等による環境変化に対して可変に対応させることができる可変に分散を補償できるモジュールとなる。
【００５２】
なお、本実施形態では、熱源としてペルチェ素子を用いているが、ヒータを代わりに用いても良い。ヒータの場合は、ヒータに印加する電流、または電圧を制御することによりヒータの発熱量を制御して温度を制御できる。
【００５３】
以上のように、本実施形態によれば、光ファイバ伝送において生じた分散スロープを補償する際に生じる分散も同時に制御して分散補償や波形整形を行うなど、光ファイバ伝送路における分散制御を行う分散補償器を従来に比べ、簡便な構成で実現できる。
【００５４】
なお、本実施の形態において、ファイバグレーティングの数、伸縮部材による熱歪勾配印加手段の数、熱源の形状や数、伸縮部材の形状や体積、ファイバグレーティングの形状、及びファイバグレーティングと歪勾配印加手段との距離といった構造パラメータは帯域幅や補償すべき光ファイバの分散、分散スロープ、高次の分散、やそれぞれ補償すべき分散量等の特性に応じて適宜設定し実施することで本発明が有効となることは明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように本発明はファイバグレーティングによる分散制御手法に着目し、ファイバグレーティングとファイバグレーティングの長手方向に接した少なくとも一つの歪勾配印加手段である伸縮部材による熱歪と、熱源による温度勾配により、ファイバグレーティングの反射波長を制御することで分散スロープ等の高次の分散を制御し、分散スロープ等の高次の分散の制御のみで生じる分散を同時に制御可能な分散補償モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態における分散補償モジュールの構造を概略的に示した側面からの断面図
【図２】（ａ）は本発明の実施形態における伸縮部材の断面図、（ｂ）は（ａ）の伸縮部材を２次関数状の切り口を持たせて切断した伸縮部材の断面図
【図３】（ａ）は本発明の実施形態におけるファイバグレーティングの波長―群遅延特性を示す図、（ｂ）は前記ファイバグレーティングを分散補償モジュールに組み込んだ際の波長―群遅延特性を示す図
【図４】本発明の実施形態における分散補償モジュールの波長―群遅延特性を示す図
【図５】（ａ）は本発明の実施形態におけるファイバグレーティングに対して２次関数状に歪を印加した際の波長―分散特性を示す図、（ｂ）は前記分散補償モジュールの波長―分散特性を説明する図
【図６】ファイバグレーティングによる分散補償方法の説明図
【図７】従来のチューナブル分散補償器の全体構成の概略を示す図
【符号の説明】
【００５７】
１０１    ファイバグレーティング
１０２    伸縮部材（アルミニウム）
１０３    伸縮部材（鉄）
１０４    伸縮部材（鉄）
１０５    伸縮部材（アルミニウム）
１０６    熱源（ペルチェ素子）
１０７    熱源（ペルチェ素子）
１０８    熱伝導部材
１０９    支持部材
６０１    入力光
６０２    出力光
６０３    光サーキュレータ
６０４    光サーキュレータ端子
６０５    チャープブラッググレーティング
６０６    コア
１１    チャープグレーティング
１２    伝達部材
１３    熱膨脹係数の大きな部材
１４    熱膨脹係数の小さな部材
１５    複合部材
１６    支柱
１７    ヒータ
１８    光ファイバ
【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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