(57)【要約】【課題】本発明は、光通信ネットワークの長距離伝送装置において、光ファイバの群速度分散と偏波分散を同時に補償する全分散補償回路を提供することを目的とする。【解決手段】本発明では、第１のアレイ導波路回折格子によって、光信号を周波数成分に分離し、周波数成分毎に、第１のニオブ酸リチウム導波路を用いた可変位相子により偏光の主軸を回転し、1/2波長板により偏光面を45度回転させ、第２のニオブ酸リチウム導波路を用いた可変位相子により二つの偏光間の位相差を補償し、第２の1/2波長板により偏光面をTMあるいはTEモードに一致させ、第３の可変位相子により、周波数成分間の位相歪を補償し、第２のアレイ導波路回折格子により光信号を多重することにより、全分散補償が可能となる。【選択図】図３
2011048078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に作成される全分散補償回路であって、前記基板の回路素子が形成された面上の光軸方向をz軸、前記基板の回路素子が形成された面の法線方向をy軸、前記基板の回路素子が形成された面上の光軸に垂直な方向をx軸としたとき、
入射された光信号に対して分光処理を行い、各導波路に波長成分ごとに光信号を出力する第１のアレイ導波路回折格子と、
前記第１のアレイ導波路回折格子に接続され、位相変調用電極が設けられた、前記第１のアレイ導波路回折格子から前記各導波路に出力される複数の光信号を主軸がx軸又はy軸に平行な楕円偏波に変換する第１の導波路アレイと、
前記第１の導波路アレイに接続され、前記第１の導波路アレイから出力される光信号の楕円偏波の主軸をxy平面で45度回転させる第１の1/2波長板と、
前記第１の1/2波長板に接続され、位相変調用電極が設けられた、前記第１の1/2波長板から出力される複数の光信号の楕円偏波を、主軸がx軸、及びy軸に対し45度傾いた直線偏波に変換する第２の導波路アレイと、
前記第２の導波路アレイに接続され、前記第２の導波路アレイから出力される光信号の直線偏波の主軸をxy平面で45度回転させる第２の1/2波長板と、
前記第２の1/2波長板に接続され、位相変調用電極が設けられた、前記第２の1/2波長板から出力される複数の光信号の位相を全て同相にする第３の導波路アレイと、
前記第３の導波路アレイに接続され、前記第３の導波路アレイから出力される複数の光信号を多重する第２のアレイ導波路回折格子と
を備えることを特徴とする全分散補償回路。
【請求項２】
請求項１に記載の全分散補償回路において、前記第１の導波路アレイ、前記第２の導波路アレイ、及び前記第３の導波路アレイは、ニオブ酸リチウム導波路アレイであることを特徴とする全分散補償回路。
【請求項３】
請求項１に記載の全分散補償回路において、前記第１の導波路アレイ、前記第２の導波路アレイ、及び前記第３の導波路アレイは、タンタル酸リチウム導波路アレイであることを特徴とする全分散補償回路。
【請求項４】
基板上に作成される全分散補償回路であって、前記基板の回路素子が形成された面上の光軸方向をz軸、前記基板の回路素子が形成された面の法線方向をy軸、前記基板の回路素子が形成された面上の光軸に垂直な方向をx軸としたとき、
入射された光信号に対して分光処理を行い、各導波路に波長成分ごとに光信号を出力する第１のアレイ導波路回折格子と、
前記第１のアレイ導波路回折格子に接続され、前記第１のアレイ導波路回折格子から前記各導波路に出力される光信号を主軸がx軸又はy軸に平行な楕円偏波に変換する第１の偏光遅延制御回路と、
前記第１の偏光遅延制御回路に接続され、前記第１の偏光遅延制御回路から出力される光信号の楕円偏波の主軸をxy平面で45度回転させる第１の1/2波長板と、
前記第１の1/2波長板に接続され、前記第１の1/2波長板から出力される光信号の楕円偏波を、主軸がx軸、及びy軸に対し45度傾いた直線偏波に変換する第２の偏光遅延制御回路と、
前記第２の偏光遅延制御回路に接続され、前記第２の偏光遅延制御回路から出力される光信号の直線偏波の主軸をxy平面で45度回転させる第２の1/2波長板と、
前記第２の1/2波長板に接続され、前記第２の1/2波長板から出力される光信号の位相を全て同相にする位相制御回路と、
前記位相制御回路に接続され、前記位相制御回路から出力される複数の光信号を多重する第２のアレイ導波路回折格子と
を備える全分散補償回路であって、前記第１及び第２の偏光遅延制御回路はそれぞれ、
光信号をTEモード光及びTMモード光に分離する第１の偏光合分波回路と、
前記第１の偏光合分波回路に接続され、前記TEモード光と前記TMモード光との間の位相差を90度とする位相制御回路と、
前記第１の偏光合分波回路と該位相制御回路とに接続され、前記第１の偏光合分波回路及び該位相制御回路から入力される前記TEモード光と前記TMモード光とを結合する第２の偏光合分波回路と
から構成されることを特徴とする全分散補償回路。
【請求項５】
請求項４に記載の全分散補償回路において、前記第１の偏光合分波回路は、分波回路、該分波回路に接続された波長板、及び該分波回路と該波長板とに接続された２×２方向性結合器から構成されることを特徴とする全分散補償回路。
【請求項６】
請求項４に記載の全分散補償回路において、前記第２の偏光合分波回路は、２×２方向性結合器、該２×２方向性結合器に接続された波長板、及び該２×２方向性結合器と該波長板とに接続された合波回路から構成されることを特徴とする全分散補償回路。
【請求項７】
請求項５に記載の全分散補償回路において、前記分波回路は、Y分岐回路、多モード干渉導波路、又は方向性結合回路のいずれかであることを特徴とする全分散補償回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信ネットワークの長距離伝送装置に関し、特に光ファイバの群速度分散と偏波分散を同時に補償する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報の大容量化及び長距離通信の必要性などに伴って、光ファイバを利用した情報伝達システムが広く普及してきている。
【０００３】
従来の光通信システムは、線形の光学特性を有する光コンポーネントを用いて構築されており、シンプルではあるが、特性や機能に制限がある。最近においては、数百ｋｍ〜数千ｋｍにも及ぶ無中継システム或いは光増幅中継システムが実現されつつある。これらのシステムの伝送速度は数Ｇｂ／ｓ〜数十Ｇｂ／ｓにも及ぶ高速なものである。また、極めて線形性の良好な光変調器を備えたアナログ光通信システムも実用化されつつある。
【０００４】
しかし、システムの分散特性により、情報信号の様々なスペクトル成分が様々な群速度でシステム内を伝播する（群速度分散）。その結果、送信機で生成されたスペクトル成分の位相関係とは異なる位相関係になって受信機に到達し、受信機において複数のスペクトル成分が相互に干渉する。
【０００５】
また、超高速光伝送及び長距離光伝送では、光伝送路における光信号の群速度が２つの直交する偏波主軸により異なるという偏波モード分散（ＰＭＤ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）による伝送品質の劣化が大きな問題となる。ＰＭＤ特性は光ファイバの製造工程や敷設状況に依存し、光ファイバに加わる応力や環境温度の変化により経時変化を示す。
【０００６】
このため、群速度分散及びＰＭＤによる伝送品質劣化は適応的に補償する必要がある。
【０００７】
従来技術に、空間光学系において分光用回折格子、位相制御用空間光変調器を用いた全分散補償回路の構成がある。全分散とは、群速度分散と偏波分散を意味する。例えば、特許文献１及び非特許文献１には、空間光変調器（Spatial Light Modulator。以下、ＳＬＭと略す。）として液晶を用いた位相変調素子アレイを利用することが開示されている。
【０００８】
添付図面を参照して従来技術を説明する。図１は、従来技術に係る全分散補償回路を説明するための概略図である。全分散補償回路は、センサ１０２ａ、１０２ｂ、分光モジュール１０３ａ、１０３ｂ、コントローラ１０４、ＳＬＭ１０５から構成される。ＰＭＤを有する光学システム１０１は、その分散補償が必要な光学システムである。ＰＭＤを有する光学システム１０１から出てくる光は、特許文献１に係る全分散補償回路に対する入射光１１１となる。入射光１１１はまず分光モジュール１０３ａにて波長ごとの成分が空間へと展開・分離される。この光は次段のＳＬＭ１０５に入射して、波長ごとに位相や偏波の成分がそれぞれ所望の位相や偏波になるように補償される。空間に展開・分離され、補償された光は次いで、改めて分光モジュール１０３ｂによって１本の光ビーム、すなわち出射光１１２となり、出力される。ここで、センサ１０２ａは入射光１１１の一部分を検出し、センサ１０２ｂは出射光１１２の強度の一部分を検出する。検出された信号を基にして、コントローラ１０４はＳＬＭ１０５に対して必要な電圧制御を行う。
【０００９】
従来技術は、非特許文献１により詳細に説明されている。図２は、従来技術に係る全分散補償回路の実験の配置である。この配置は、フェムト秒ファイバレーザ２０１、エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器（Erbium Doped Fiber Amplifier。以下、ＥＤＦＡと略す。）２０２、偏波モード分散エミュレータ２０３、サーキュレータ２０４ａ、２０４ｂ、偏波スペクトル・パルスシェーパ２０５、広帯域偏波計２０６ｂ、位相専用パルスシェーパ２１２、超短パルス測定器２１３、及びパーソナルコンピュータ２１４から構成される。ここで、偏波スペクトル・パルスシェーパ２０５は、広帯域偏波計２０６ａ、ミラー２０７ａ、液晶変調器アレイ（Liquid Crystal Modulatorアレイ。以下、ＬＣＭアレイと略す）２０８ａ、レンズ２０９ａ、及び回折格子２１０ａから構成され、位相専用パルスシェーパ２１２は、ミラー２０７ｂ、ＬＣＭアレイ２０８ｂ、レンズ２０９ｂ、及び回折格子２１０ｂから構成される。
【００１０】
フェムト秒ファイバレーザ２０１、ＥＤＦＡ２０２、偏波モード分散エミュレータ２０３の一式は、図１（ａ）におけるＰＭＤを有する光学システム１０１を模擬的に代行させる光学系である。偏波モード分散エミュレータ２０３からの光はサーキュレータ２０４ａによって、偏波スペクトル・パルスシェーパ２０５へと送られ、そこで偏波分散補償がなされ、再びサーキュレータ２０４ａを経て、次のサーキュレータ２０４ｂへと進行する。サーキュレータ２０４ｂによって、位相専用パルスシェーパ２１２へと送られ、そこで位相分散補償がなされ、再びサーキュレータ２０４ｂを経て、超短パルス測定器２１３へと入射する。パーソナルコンピュータ２１４は、広帯域偏波計２０６ａ、２０６ｂ及び超短パルス測定器２１３と連動して、ＬＣＭアレイ２０８ａ、２０８ｂへと適当な電圧を印加して、系全体を制御する。
【００１１】
次に、偏波スペクトル・パルスシェーパ２０５の構成と概要を説明する。入射光は回折格子２１０ａとレンズ２０９ａの作用によって、波長ごとの成分が空間へと展開・分離される。この光は次段のＬＣＭアレイ２０８ａに入射して、波長ごとに位相や偏波の成分がそれぞれ所望の位相や偏波になるように補償される。なお、偏波スペクトル・パルスシェーパ２０５の中でどの波長成分の光もミラー２０７ａにて反射され同じ経路を再び辿って出射されるので、ＬＣＭアレイ２０８ａによる補償は往復で適正量になるようにされている。ＬＣＭアレイ２０８ａに右から入射し、半分量の補償を受け、ミラー２０７ａで反射され、次に右向きに進行し、ＬＣＭアレイ２０８ａによって残りの半分量の補償を受ける。空間に展開・分離され、補償された光は、回折格子２１０ａによって１本の光ビームに多重化され、出射される。位相専用パルスシェーパ２１２は偏波スペクトル・パルスシェーパ２０５と同じ構成であるので、説明を省略する。位相専用パルスシェーパ２１２の中では位相のみの補償がなされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／００６０７６０号明細書
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】M. Akbulut, and A. M. Weiner , “Broadband All-Order Polarization Mode Dispersion Compensation Using Liquid-Crystal Modulator Arrays,” J. Lightwave Technol., Vol. 24, No. 1, pp. 251-261(2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記の先行技術を用いて、全分散を補償できる。しかしながら、従来の全分散補償回路は、空間系で光学定盤上に構成されているため、小型化することが困難である。また、液晶の応答が遅いため、高速に分散補償を行うことも困難である。従来技術では、アレイ導波路回折格子の利用についても言及されているが、現実的構成方法、導波路型の位相制御素子との集積については言及されていない。
【００１５】
以上を鑑みて、本発明の目的は、全導波路型で集積化された、全分散補償回路を構成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一実施形態は、基板上に作成される全分散補償回路であって、この全分散補償回路は、基板の回路素子が形成された面上の光軸方向をz軸、基板の回路素子が形成された面の法線方向をy軸、基板の回路素子が形成された面上の光軸に垂直な方向をx軸としたとき、入射された光信号に対して分光処理を行い、各導波路に波長成分ごとに光信号を出力する第１のアレイ導波路回折格子と、第１のアレイ導波路回折格子に接続され、位相変調用電極が設けられた、第１のアレイ導波路回折格子から各導波路に出力される複数の光信号を主軸がx軸又はy軸に平行な楕円偏波に変換する第１の導波路アレイと、第１の導波路アレイに接続され、第１の導波路アレイから出力される光信号の楕円偏波の主軸をxy平面で45度回転させる第１の1/2波長板と、第１の1/2波長板に接続され、位相変調用電極が設けられた、第１の1/2波長板から出力される複数の光信号の楕円偏波を、主軸がx軸、及びy軸に対し45度傾いた直線偏波に変換する第２の導波路アレイと、第２の導波路アレイに接続され、第２の導波路アレイから出力される光信号の直線偏波の主軸をxy平面で45度回転させる第２の1/2波長板と、第２の1/2波長板に接続され、位相変調用電極が設けられた、第２の1/2波長板から出力される複数の光信号の位相を全て同相にする第３の導波路アレイと、第３の導波路アレイに接続され、第３の導波路アレイから出力される複数の光信号を多重する第２のアレイ導波路回折格子とを備える。
【００１７】
また、本発明の一実施形態において、第１の導波路アレイ、第２の導波路アレイ、及び第３の導波路アレイは、ニオブ酸リチウム導波路アレイである。
【００１８】
また、本発明の一実施形態において、第１の導波路アレイ、第２の導波路アレイ、及び第３の導波路アレイは、タンタル酸リチウム導波路アレイである。
【００１９】
本発明の他の実施形態は、基板上に作成される全分散補償回路であって、基板の回路素子が形成された面上の光軸方向をz軸、基板の回路素子が形成された面の法線方向をy軸、基板の回路素子が形成された面上の光軸に垂直な方向をx軸としたとき、入射された光信号に対して分光処理を行い、各導波路に波長成分ごとに光信号を出力する第１のアレイ導波路回折格子と、第１のアレイ導波路回折格子に接続され、第１のアレイ導波路回折格子から各導波路に出力される光信号を主軸がx軸又はy軸に平行な楕円偏波に変換する第１の偏光遅延制御回路と、第１の偏光遅延制御回路に接続され、第１の偏光遅延制御回路から出力される光信号の楕円偏波の主軸をxy平面で45度回転させる第１の1/2波長板と、第１の1/2波長板に接続され、第１の1/2波長板から出力される光信号の楕円偏波を、主軸がx軸、及びy軸に対し45度傾いた直線偏波に変換する第２の偏光遅延制御回路と、第２の偏光遅延制御回路に接続され、第２の偏光遅延制御回路から出力される光信号の直線偏波の主軸をxy平面で45度回転させる第２の1/2波長板と、第２の1/2波長板に接続され、第２の1/2波長板から出力される光信号の位相を全て同相にする位相制御回路と、位相制御回路に接続され、位相制御回路から出力される複数の光信号を多重する第２のアレイ導波路回折格子とを備える全分散補償回路であって、第１及び第２の偏光遅延制御回路はそれぞれ、光信号をTEモード光及びTMモード光に分離する第１の偏光合分波回路と、第１の偏光合分波回路に接続され、TEモード光とTMモード光との間の位相差を90度とする位相制御回路と、第１の偏光合分波回路と位相制御回路とに接続され、第１の偏光合分波回路及び位相制御回路から入力されるTEモード光とTMモード光とを結合する第２の偏光合分波回路とから構成される。
【００２０】
また、本発明の一実施形態において、第１の偏光合分波回路は、分波回路、分波回路に接続された波長板、及び分波回路と波長板とに接続された２×２方向性結合器から構成される。
【００２１】
また、本発明の一実施形態において、第２の偏光合分波回路は、２×２方向性結合器、２×２方向性結合器に接続された波長板、及び２×２方向性結合器と波長板とに接続された合波回路から構成される。
【００２２】
さらに、本発明の一実施形態において、分波回路は、Y分岐回路、多モード干渉導波路、又は方向性結合回路のいずれかである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る全分散補償回路は、全導波路型構成であり集積化されているので、小型化が可能であり、かつ、信頼性も高い。
【００２４】
ある実施形態では、高速に位相制御可能であるので、分散補償も高速に行うことができる。
【００２５】
さらなる実施形態では、異種基板接続が無く、同じ石英基板上に集積できるので、低損失になる。また、より小型に構成可能であり、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来技術に係る全分散補償回路を説明する概略図である。
【図２】従来技術に係る全分散補償回路を説明する概略図である。
【図３】本発明に係る全分散補償回路の第１の実施例の構成を示す図である。
【図４】本発明に係る全分散補償回路の第１の実施例の、図３で示されたＡ乃至Ｅの箇所における偏光状態を示す図である。
【図５】本発明に係る全分散補償回路の第３の実施例の構成を示す図である。
【図６】本発明に係る全分散補償回路の第３の実施例で使用する偏光遅延制御回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【実施例１】
【００２８】
図３（ａ）は、本発明に係る全分散補償回路の実施例１の構成を示す図であって、回路素子が形成された基板３１０の上面図である。ここで、以後の説明のため、基板３１０の回路素子が形成された面上の光軸方向をz軸、基板３１０の回路素子が形成された面の法線方向をy軸、基板３１０の回路素子が形成された面上の光軸に垂直な方向をx軸と定義する。
【００２９】
この全分散補償回路は、入射された光信号に対して分光処理を行い、第１の導波路アレイ３０２の各導波路に波長成分ごとに光信号を出力する第１のアレイ導波路回折格子３０１と、第１のアレイ導波路回折格子３０１に接続され、位相変調用電極が設けられた、第１のアレイ導波路回折格子３０１から各導波路に出力される複数の光信号を主軸がx軸又はy軸に平行な楕円偏波に変換する第１の導波路アレイ３０２と、第１の導波路アレイ３０２に接続され、第１の導波路アレイ３０２から出力される光信号の楕円偏波の主軸をxy平面で45度回転させる第１の1/2波長板３０３と、第１の1/2波長板３０３に接続され、位相変調用電極が設けられた、第１の1/2波長板３０３から出力される複数の光信号の楕円偏波を、主軸がx軸、及びy軸に対し45度傾いた直線偏波に変換する第２の導波路アレイ３０４と、第２の導波路アレイ３０４に接続され、第２の導波路アレイ３０４から出力される光信号の直線偏波の主軸をxy平面で45度回転させる第２の1/2波長板３０５と、第２の1/2波長板３０５に接続され、位相変調用電極が設けられた、第２の1/2波長板３０５から出力される複数の光信号の位相を全て同相にする第３の導波路アレイ３０６と、第３の導波路アレイ３０６に接続され、第３の導波路アレイ３０６から出力される複数の光信号を多重する第２のアレイ導波路回折格子３０７とから構成される。
【００３０】
アレイ導波路回折格子３０１及び３０７は、中心周波数、チャネル間隔等同じ特性を有している。導波路アレイ３０２、３０４、３０６の各々には位相変調用電極が設けられている。電極に電界を印加すると、導波路伝搬定数が変化し、伝搬光の位相が制御される。導波路アレイ３０２、３０４、３０６として、ニオブ酸リチウム導波路アレイを使用することができる。ニオブ酸リチウム導波路には異方性があるので、TEモード及びTMモードの伝搬光に対して異なった位相変化を与える。第１の1/2波長板３０３及び第２の1/2波長板３０５は各導波路に設けられているが、その光学軸は基板３１０の回路素子が形成された面に対して22.5度あるいは67.5度傾けてある。
【００３１】
群速度分散及び偏波分散のある伝送路を伝搬した光信号を、本実施例に係る全分散補償回路に入射する。入射光信号は、第１のアレイ導波路回折格子３０１によって周波数成分に分解され、複数の出力導波路に分配される。例えば典型的な値として、アレイ導波路回折格子の中心周波数は193.1THz、チャネル間隔は5GHz、チャネル数は20、波長分割多重で割り当てられている100GHzの周波数帯域をカバーする。
【００３２】
図４は、図３（ａ）で示されたＡ乃至Ｅの箇所における偏光状態を示す。アレイ導波路回折格子によって周波数成分に分解されているが、各々のチャネルの偏光状態は伝送路の偏波分散により異なっている。また、各周波数成分の位相は、伝送路の群速度分散により差が生じている。
【００３３】
図４のＡに示すように、一般に入射光信号は主軸（高速軸及び低速軸の一方）が傾いた楕円偏光であり、TEモード及びTMモードの両方が励振される。
【００３４】
アレイ導波路回折格子３０１は一般に石英導波路で構成されているので、導波路アレイがニオブ酸リチウム導波路アレイである場合、ニオブ酸リチウムで構成される第１の導波路アレイ３０２との間で異種基板の接続が必要である。この接続技術は、公知の技術である。
【００３５】
第１の導波路アレイ３０２の役割は、電圧印加により各モードの伝搬定数を変化させ、各モード相互の位相差を90度にすることによって楕円偏光の主軸を回転させ、x軸又はy軸に一致させることである。これを、図４のＢに示す。ニオブ酸リチウムの導波路では、電極の配置と結晶軸を選ぶことにより、主としてTEモード光の位相を変化させるか、TMモード光の位相を変化させるか決めることができる。また、電気光学効果を利用するため制御に要する時間は非常に短い。
【００３６】
次に、石英導波路に接続され、石英導波路中に配置された第１の1/2波長板３０３によって楕円偏光主軸をxy平面で45度回転させる。これを、図４のＣに示す。
【００３７】
次に各導波路は、第２の導波路アレイ３０４に接続される。第２の導波路アレイ３０４は、電圧印加により各モードの伝搬定数を変化させ、相互の位相差を0度にすることによって楕円偏光を主軸がx軸、及びy軸に対し45度傾いた直線偏光に変換する。これを、図４のＤに示す。ここで、直線偏光とは、TEモードとTMモードが同位相であり、電界振幅が等しいことを意味する。
【００３８】
次に各導波路は、石英導波路に接続され、石英導波路中に配置された第２の1/2波長板３０５によって直線偏光の主軸を、x軸又はy軸に一致させる。これを、図４のＥ又はＥ’に示す。この時点で各周波数成分は、TEモード光のみ、あるいは、TMモード光のみとなっている。
【００３９】
次に各導波路は、第３の導波路アレイ３０６に接続され、各周波数成分間の位相を同相にして、アレイ導波路回折格子３０７によって光信号を多重する際に群速度分散を補償する。導波路アレイがニオブ酸リチウム導波路アレイである場合、ニオブ酸リチウム導波路は位相制御しない場合も複屈折を有しているので、導波路アレイ３０２及び３０４を伝搬する際にTEモード光及びTMモード光に波長の整数倍の位相差が生じる可能性がある。これを補償するためには、導波路アレイ３０２及び３０４の後段に1/2波長板３１１を挿入し偏波面を90度回転させて別のニオブ酸リチウム導波路３１２を伝搬させる（図３（ｂ）を参照）、又はn波長板３１３（波長のn倍のリターディションを有する）を挿入する方法（図３（ｃ）を参照）などを利用することができる。
【００４０】
本実施例に係る全分散補償回路は、高速に位相制御可能であるので、分散補償も高速に行うことができる。位相制御時間は、液晶と比較して1/1000から1/100000程度である。
【００４１】
以上、本構成によって全分散を補償できることを示した。なお、本発明には、導波路アレイ３０２、３０４、３０６での位相制御量を決定するための信号の偏光状態／群速度分散による位相歪みを測定する手法が含まれていないが、公知の技術を利用することができる。
【実施例２】
【００４２】
実施例１の全分散補償回路において、ニオブ酸リチウム導波路の代わりにタンタル酸リチウム導波路を利用することができる。他の構成要素は実施例１と同じである。ニオブ酸リチウム導波路と比較してタンタル酸リチウム導波路の方が電気光学定数が大きい場合に、低電圧での信号増幅が可能となり、駆動電圧の低減、電源部の小型化に伴う装置の小型化に有効となる。
【００４３】
本実施例に係る全分散補償回路は、高速に位相制御可能であるので、分散補償も高速に行うことができる。位相制御時間は、液晶に比較して1/1000から1/100000程度である。
【実施例３】
【００４４】
図５は、本発明に係る全分散補償回路の実施例３の構成を示す図であって、回路素子が形成された基板５１０の上面図である。ここで、以後の説明のため、基板５１０の回路素子が形成された面上の光軸方向をz軸、基板５１０の回路素子が形成された面の法線方向をy軸、基板５１０の回路素子が形成された面上の光軸に垂直な方向をx軸と定義する。
【００４５】
この全分散補償回路は、入射された光信号に対して分光処理を行い、各導波路に波長成分ごとに光信号を出力する第１のアレイ導波路回折格子５０１と、第１のアレイ導波路回折格子５０１に接続され、第１のアレイ導波路回折格子５０１から出力される光信号を主軸がx軸又はy軸に平行な楕円偏波に変換する第１の偏光遅延制御回路５０２と、第１の偏光遅延制御回路５０２に接続され、第１の偏光遅延制御回路５０２から出力される光信号の楕円偏波の主軸をxy平面で45度回転させる第１の1/2波長板５０３と、第１の1/2波長板５０３に接続され、第１の1/2波長板５０３から出力される光信号の楕円偏波を、主軸がx軸、及びy軸に対し45度傾いた直線偏波に変換する第２の偏光遅延制御回路５０４と、第２の偏光遅延制御回路５０４に接続され、第２の偏光遅延制御回路５０４から出力される光信号の直線偏波の主軸をxy平面で45度回転させる第２の1/2波長板５０５と、第２の1/2波長板５０５に接続され、第２の1/2波長板５０５から出力される光信号の位相を全て同相にする位相制御回路５０６と、位相制御回路５０６に接続され、位相制御回路５０６から出力される複数の光信号を多重する第２のアレイ導波路回折格子５０７とから構成される。ここで、第１の偏光遅延制御回路５０２及び第２の偏光遅延制御回路５０４はそれぞれ、光信号をTEモード光及びTMモード光に分離する第１の偏光合分波回路と、第１の偏光合分波回路に接続され、TEモード光とTMモード光との間の位相差を90度とする位相制御回路と、第１の偏光合分波回路と位相制御回路とに接続され、第１の偏光合分波回路及び位相制御回路から入力されるTEモード光とTMモード光とを結合する第２の偏光合分波回路とから構成される。
【００４６】
この全分散補償回路は、全部の導波路が石英で構成される。そのため、異種基板接合箇所が無くなるので低損失な全分散補償回路を構成することが可能である。Ａ乃至Ｅの各箇所における偏光状態は実施例１と同様である（図４を参照）。
【００４７】
ここで、実施例１に係る全分散補償回路には存在しない第１の偏光遅延制御回路５０２について図６を参照しながら説明する。偏光遅延制御回路５０２は、入射信号を分波する分波回路６０１、分波回路６０１に接続された第１の波長板６０２、分波回路６０１と第１の波長板６０２とに接続された第１の２×２方向性結合器６０３、第１の２×２方向性結合器６０３に接続された位相制御回路６０４、第１の２×２方向性結合器６０３と位相制御回路６０４とに接続された第２の２×２方向性結合器６０５、第２の２×２方向性結合器６０５に接続された第２の波長板６０６、及び第２の２×２方向性結合器６０５と第２の波長板６０６とに接続された合波回路６０７から構成される。第２の偏光遅延制御回路５０４も第１の偏光遅延制御回路５０２と同様の構成である。第１の偏光遅延制御回路５０２では先ず、入射信号は分波回路６０１によって分岐される。分波回路６０１には、Y分岐回路、多モード干渉導波路、方向性結合回路などを利用することができる。分岐後の片方の光導波路には、第１の波長板６０２が挿入されているが、その軸はx軸又はy軸に平行である。ここで、両導波路を伝搬するTMモード光間、TEモード光間の位相差が適切になるようにすれば、第１の２×２方向性結合器６０３の出力側でTMモード光とTEモード光を分離することができる。なお、分波回路６０１、第１の波長板６０２、第１の２×２方向性結合器６０３からなる回路は、導波路型偏光合分波回路であり、公知の技術である。次に位相制御回路６０４では、分離されたTEモード又はTMモードのいずれかの位相が制御される。位相制御回路６０４では、位相制御を行うために導波路をヒータによって加熱することで、熱光学効果による屈折率変化を利用する。位相制御回路６０４で、両モード光の位相差を90度にすることができる。次に、第２の２×２方向性結合器６０５、第２の波長板６０６、及び合波回路６０７から構成される導波路型偏光合分波回路によってTEモード光とTMモード光が合成される。このとき、両モード光の位相差は90度であるから、楕円偏光の主軸を、x軸又はy軸に一致させることができる。
【００４８】
上述のように楕円偏光主軸をx軸又はy軸に一致させた後で、石英導波路中に配置された第１の1/2波長板５０３によって楕円偏光主軸を45度回転させる。
【００４９】
次に、第２の偏光遅延制御回路５０４によって、偏光遅延制御回路５０２と同様に、TEモード光とTMモード光に分離し、一方のモードの位相のみを制御して、両モード間の位相差を制御し、再びTEモード光とTMモード光を結合し、主軸が45度傾いた直線偏光を得ることができる。
【００５０】
次に、石英導波路中に配置された第２の1/2波長板５０５によって、直線偏光の主軸を、x軸又はy軸に一致させる。この時点で各周波数成分は、TEモード光のみ、あるいは、TMモード光のみとなっている。
【００５１】
次に、位相制御回路５０６により各周波数成分間の位相を同相にして、第２のアレイ導波路回折格子５０７によって光信号を多重する際に群速度分散を補償する。位相制御回路５０６も位相制御回路６０４と同様に熱光学効果を利用する。なお、石英導波路は一般に偏光依存性が小さいので、第２の1/2波長板５０５を除いてもほぼ同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００５２】
１０１  ＰＭＤを有する光学システム
１０２  センサ
１０３  分光モジュール
１０４  コントローラ
１０５  ＳＬＭ
１１１  入射光
１１２  出射光
２０１  フェムト秒ファイバレーザ
２０２  エルビウム・ドープ・ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）
２０３  偏波モード分散エミュレータ
２０４  サーキュレータ
２０５  偏波スペクトル・パルスシェーパ
２０６  広帯域偏波計
２０７  ミラー
２０８  ＬＣＭアレイ
２０９  レンズ
２１０  回折格子
２１２  位相専用パルスシェーパ
２１３  超短パルス測定器
２１４  パーソナルコンピュータ
３０１  第１のアレイ導波路回折格子
３０２  第１の導波路アレイ
３０３  第１の1/2波長板
３０４  第２の導波路アレイ
３０５  第２の1/2波長板
３０６  第３の導波路アレイ
３０７  第２のアレイ導波路回折格子
３０８  石英導波路
３１０  基板
３１１  1/2波長板
３１２  ニオブ酸リチウム導波路
３１３  n波長板
５０１  第１のアレイ導波路回折格子
５０２  第１の偏光遅延制御回路
５０３  第１の1/2波長板
５０４  第２の偏光遅延制御回路
５０５  第２の1/2波長板
５０６  位相制御回路
５０７  第２のアレイ導波路回折格子
５１０  基板
６０１  分波回路
６０２  第１の波長板
６０３  第１の２対２方向性結合器
６０４  位相制御回路
６０５  第２の２対２方向性結合器
６０６  第２の波長板
６０７  合波回路
【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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