(57)【要約】  光伝送中の異なる波長に応じて二次曲線的に変化する位相シフトを誘起することにより、伝送中の波長分散を補償するための多重波長装置。異なる波長成分が空間的に広げられるように入力光信号を分散し、また異なる波長成分が異なる位相要素を通過するように分散方向に沿って位相シフト要素を配置することにより、二次曲線的な位相シフトの変化が可能となる。前記位相要素は、分散軸に沿って少なくとも部分的に二次曲線的な変化を位相シフトを与えるように作用し、したがって、波長成分に少なくとも部分的な二次曲線的な位相変化を生じさせる。これは、波長分散の結果として生じる二次曲線的な周波数依存の位相シフトを補償する。前記装置は、波長分散の変化を動的に補償できるように、同調可能である。
2008538417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多重波長光信号を受けるための入力ポートと、
前記多重波長光信号の異なる波長成分を分散方向に沿って空間的に分離するための分散素子と、
分離された前記波長成分の経路に配置された少なくとも一つの位相シフト要素とを含み、
前記少なくとも一つの位相シフト要素は、前記多重波長光信号の前記異なる波長成分に、前記分散方向に沿った距離に従って少なくとも部分的に二次曲線的に変化を示す位相シフトを与えるように作動する光学装置。
【請求項２】
前記少なくとも一つの位相シフト要素は、複数の位相シフト要素のアレイである、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記位相シフトは、前記光信号の波長に応じて少なくとも一部が二次曲線的に変化する、先のいずれかの請求項に記載の光学装置。
【請求項４】
前記位相シフトにおける前記光信号の波長に応じた少なくとも部分的な二次曲線的な変化は、前記光信号に生じる波長分散を補償すべく作用する、請求項３に記載の光学装置。
【請求項５】
前記少なくとも一つの位相シフト要素は、印加電圧により動作する、先のいずれかの請求項に記載の光学装置。
【請求項６】
前記位相シフト要素の少なくとも一つは、液晶素子である、先のいずれかの請求項に記載の光学装置。
【請求項７】
前記少なくとも一つの位相シフト要素は変えることができる、先のいずれかの請求項に記載の光学装置。
【請求項８】
前記した変更可能性は光通信システムで生じる波長分散を動的に補償することを可能にする、請求項７に記載の光学装置。
【請求項９】
前記多重波長光信号は、周波数が互いに等しい間隔をおく多数のチャンネルを含み、前記位相シフト要素のアレイは、該アレイの連続的な要素上に前記多重波長信号の連続的なチャンネルが出会うように配置されている、請求項２に記載の光学装置。
【請求項１０】
前記多重波長光信号は、周波数が互いに等しい間隔をおく多数のチャンネルを含み、前記位相シフト要素のアレイは、該アレイの連続的な要素上に前記多重波長信号の前記チャンネルの少なくとも一つが出会うように配置されている、請求項２に記載の光学装置。
【請求項１１】
多重波長光信号の波長分散を補償する方法であって、
前記多重波長光信号を受信すること、
前記多重波長光信号をその異なる波長成分が分散方向に沿って空間的に分離するように分散すること、
分離された前記波長成分の経路に少なくとも一つの位相シフト要素を配置すること、
前記多重波長光信号の前記異なる波長成分に前記分散方向に沿った距離に従って少なくとも部分的に二次曲線的に変化を示す位相シフトを与えるように、前記少なくとも一つの位相シフト要素を作動させることを含む、多重波長光信号の波長分散を補償する方法。
【請求項１２】
前記少なくとも一つの位相シフト要素は、複数の位相シフト要素のアレイである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記位相シフトは、前記光信号の波長に応じて少なくとも一部が二次曲線的に変化する、請求項１１および１２のいずれか一方に記載の方法。
【請求項１４】
前記位相シフトにおける前記光信号の波長に応じた少なくとも部分的な二次曲線的な変化は、前記光信号に生じる波長分散を補償すべく作用する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記作動ステップは、印加電圧によりなされる、請求項１１から１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記位相シフト要素の少なくとも一つは、液晶素子である、請求項１１から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
さらに、前記波長分散補償を動的に行うように前記位相シフトを動的に変化させるステップを含む、請求項１１から１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記多重波長光信号は、周波数が互いに等しい間隔をおく多数のチャンネルを含み、前記位相シフト要素のアレイは、該アレイの連続的な要素上に前記多重波長信号の連続的なチャンネルが出会うように配置されている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記多重波長光信号は、周波数が互いに等しい間隔をおく多数のチャンネルを含み、前記位相シフト要素のアレイは、該アレイの連続的な要素上に前記多重波長信号の前記チャンネルの少なくとも一つが出会うように配置されている、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信システムの波長分散補償に関し、より詳細には、その補償が適用される周波数帯域にわたる位相変化に二次曲線的な変化を誘起することによる波長分散補償に関する。
【背景技術】
【０００２】
分散補償は、一般的に、光ファイバに基づくほとんどの通信システムに必要とされている。波長分散（ＣＤ）は、二進数のビット情報を運ぶ光パルスに広がりをもたらす。それは、ファイバ内での光の速度が波長に依存するという事実に起因し、群速度分散として知られた現象である。短い光インパルスは必ず周波数帯、したがってそれによる波長帯域を含むので、それらはファイバ内の伝送に伴い時間的な広がりを生じる。通信回線のビットレートが高いほど、波長分散による障害の感度は高まる。例えば、１．５５μｍの波長で１００ピコ秒のパルスを使った１０Ｇｂ／秒システムでは、前記パルスは、標準通信ファイバに沿って約８０ｋｍを伝搬した後、連続的なバイナリパルスが互いに併合する程度にまで波長分散によって幅を広げられる。前記信号によって伝えられる情報は、その時、失われる。前記したＣＤの有害な影響を克服するための方法は、従来技術により得られている。
【０００３】
前記ＣＤの強さは、前記ファイバの材料、その構造および光の波長によって決まる。上記の例では、分散値は約１７ps／nm／kmであり、波長で１ｎｍ分相互に離れた２つのパルスが前記ファイバに沿って１ｋｍ伝搬した後、時間的に１７ps離れているであろうということを意味する。この波長範囲では、長波長パルスほど遅いパルスとなる。分散補償の一方法は、通信回路の終端でこの速度差を補償するシステムを取付けることであり、該システムはその終端ですべての波長の到達時間を同等視する。簡単な一例は、分散の符号および勾配が前記通信回路のそれと逆であるファイバ、すなわち、先に説明した例では、前記システムの全体で分散が無くなるように、長波長ほど速く進むようなファイバを使用することである。そのような分散補償ファイバ（ＤＣＦ）は、現代の光通信システムに広く用いられている。前記回線を通しての全体的な遅延のみが重要なので、そのような補償装置は、前記システムの入力、その出力または前記システムに沿ったどこでも配置することができる。通常、ＤＣＦは、システム回線の全長に沿って配置された増幅器モジュールに置かれる。
【０００４】
そのような従来のＤＣＦは、単一波長のシステムでの分散補償には十分であり、便利な手段ではあるが、それらは高密度波長分割多重（ＤＷＤＭ）システムには適正ではない。主な問題は、波長分散が１つの波長チャンネルから隣のそれに僅かに変わることである。システムは、従って、ＤＷＤＭ伝送帯域の中心の近くの波長チャンネルの分散を取り除くＤＣＦを備えるように設計することができるが、その場合、分散はＤＷＤＭの広がりの長波長および短波長の終端で不正確になるであろう。この問題は、通常、分散勾配問題と称されており、それは正常ファイバ材料に対して波長に応じた分散曲線は、直線ではないという事実に起因し、また、標準通信ファイバの分散勾配に正確に等しくかつこれに逆な分散勾配を備えるＤＣＦを得ることが困難であることに依る。現在使われている一つの可能性のある解決策は、前記ＤＷＤＭシステムをいくつかの帯域に分け、帯域毎にそれぞれのＤＣＦ部分で個別に修正することである。この調整（トリミング）は、通常、前記システムの出力端の近く、受信の直前で行われる。それは、正しい補償を達成するために、多くの構成品のストックを必要とする点で不利である。
【０００５】
アド-アンド-ドロップ（add-and-drop）ポートおよび一層複雑なアーキテクチャを伴う現代システムには、より重大な問題が起こっている。そのようなシステムでは、異なるチャンネルはファイバの異なる距離を伝わるかもしれず、それゆえ、伝送に使われる経路の切り換えに応じて異なる分散補償を必要とするかもしれない。ＤＣＦを用いる従来の前記解決策は、その場合、まったく無効になる。さらに、そのようなネットワークは動的であることが期待されているので、分散補償モジュールも動的分散補償に適用可能でなければならない。それ故、チャンネル毎に個々にしかも動的に調整可能であるようにチャンネル化された分散補償の対策に強い要望がある。
【０００６】
本明細書のこの項および他の項で述べられた刊行物の開示事項は、参照によってその全体がそれぞれ本書に組み込まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、光通信システムの異なるチャンネルに所望レベルの補償を与えることができ、その補償レベルを所望の周波数帯域にわたって動的に変化させることができる波長分散補償装置を提供することにある。
【０００８】
波長分散は、信号がシステムを越えるときに該信号の異なる周波数成分毎に受ける位相変化に関して数学的に記載することができる。前記システムを横切る周波数成分ωによって受ける位相シフトをφ（ω）として定義すると、前記システムを通る伝達時間は一次導関数、ｄφ／ｄωで与えられ、また前記分散は、この導関数の変化率、すなわちｄ２φ／ｄω２となる。したがって、波長分散は、周波数によって二次曲線的に変化する位相関数によって記載することができる。
φ（ω）＝１／２Ｄ（ω−ω０）２（１）
ここで、ωは、前記分散が測定される重要な周波数であり、
ω０は、周波数帯域の重要な中心周波数であり、
Ｄは、分散の強さを決める分散パラメータであり、（ps）２で表現され、１７ps／nm／kmの分散値は、１．５５μｍの標準ファイバで見られるように、ほぼ２０ps２になる。
【０００９】
通信システムでの効果的な分散補償を達成するために、本発明の装置は、前記システムを伝わる信号に、好ましくは位相変化が周波数に二次曲線的に依存するように、また結果的に波長分散の結果として前記システムに生じるそれと逆の符号の位相変化を課す。すなわち、
φ（ω）＝−１／２Ｄ（ω−ω０）２（２）
上に説明したように、そのような装置は、好ましくは、異なるチャンネルに異なるレベルの補償を与える。広い可変の位相シフト範囲を提供する技術的問題を解決するための現実的解決策は、一定のＤＣＦ、典型的には、関心のある周波数帯の中心近傍で分散を補償するものによって分散補償の大部分を提供することであり、また、前記ＤＣＦによって補償されなかった残留分散に対処するために、この周波数帯中心周波数の両側の周波数の分散補償要素を追加することである。そのような残留分散は、通常５００ps２未満である。
【００１０】
位相シフト機能は、好ましくは、従来知られた方法で、位相シフト素子アレイ上にチャンネルすなわち補償されるべき波長分散を拡散させることにより、生じさせることができる。位相シフト機能を実行する特に便利な方法は、液晶素子アレイを用いることであり、隣接するピクセルの適当な偏りによって二次関数が得られる。
【００１１】
実際には、そこを通過する光の波長に純粋に二次曲線的に依存する、あるいは本願で記載された好ましい装置に関して分散した各光スポットの空間位置に対して純粋に二次曲線的に依存する位相シフト機能を生成することは、簡単ではないかもしれない。しかしながら、限られた波長範囲上である程度の波長分散を提供するためには、二次関数に近似する波長あるいは位置に位相を依存させる光学装置を使用することが好ましく、そのような装置は、本願では、近似二次関数すなわち疑似二次関数と称され、また、このように請求項に記載することができるであろう。前記関数の純粋な二次関数への接近は、選ばれた範囲上で達成される分散補償の正確さを決めるであろう。逆に言えば、波長またはスポット位置に関して純粋な二乗から前記関数が離れるほど、分散補償の正確さは低下する。どのような関数形式でも多項式級数に分析することができ、その級数が二次曲線的な成分を含むので、そのような近似二次関数は、これに代えて好ましくは、少なくとも部分的に二次曲線的に波長の位相が変化する関数として記載することができる。
【００１２】
近似の二次位相関数を提供する好ましい一方法は、ひと揃いのアレイに代えて、単一要素の位相シフタの使用であり、これにより、液晶での実施において、単一要素からその両側にずれた領域は、位置に応じた位相シフトに依存する疑似あるいは近似の二次関数を生じさせる。そのような単一要素の位相シフタの１チャンネル毎の使用は、本発明の分散補償器の特に簡単で好適な実施例を可能にする。通信システムでは、各チャンネルにおける波長分散は、好ましくは各チャンネルの単一要素の位相シフタへの適切な作動電圧の印加によって個々に調整することができる。チャンネル毎の補正レベルは、当該チャンネルの伝送状態あるいはルーティング状態ごとに補償を動的に変更することを可能にする。
【００１３】
より正確な波長分散補償が必要とされる場合、多くの位相シフト要素が一つのチャンネルのスポット幅を覆いまた純粋な二次関数に近い位相関数が一つのチャンネルを幅方向へ横切って生成されるように、好ましくは位相シフト要素の幾何学的配置と前記補償器の波長分散率とが用意される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
したがって、本発明の好適な実施例によって、以下を含む光学装置が提供され、該光学装置は、
（i）多重波長光信号を受けるための入力ポートと、
（ii）前記多重波長光信号の異なる波長成分を分散方向に沿って空間的に分離するための分散素子と、
（iii）分離された前記波長成分の経路に配置された少なくとも一つの位相シフト要素とを含み、
前記少なくとも一つの位相シフト要素は、前記多重波長光信号の前記異なる波長成分に、前記分散方向に沿った距離に従って少なくとも部分的に二次曲線的に変化を示す位相シフトを与えるように作動する。そのような装置では、前記少なくとも一つの位相シフト要素は、好ましくは、位相シフト要素のアレイである。
【００１５】
本発明のさらに好適な実施例に従って、先に説明した前記装置のうちのいずれにおいても、前記位相シフトは、光信号の波長関数として少なくとも部分的な二次曲線的な変化を有する。そのような場合、前記光信号の波長関数としての位相シフトの少なくとも部分的な二次曲線的な変化は、好ましくは前記信号に生じた波長分散を補償すべく作用する。
【００１６】
上記したいずれの装置においても、少なくとも１つの位相シフト要素は、好ましくは印加電圧により作動する。
【００１７】
さらに、本発明のより好適な実施例に従って、少なくとも一つの前記位相シフト要素は液晶素子である前記したような装置が提供される。
【００１８】
さらに、上記のいずれの装置においても、少なくとも１つの位相シフト要素は変えることができる。そのような実施例によれば、この変動性は好ましくは光通信システムで発生する波長分散の動的補償を可能にする。
【００１９】
さらに、位相シフト要素のアレイを用いる本発明の好適な実施例の上記のいずれの装置によっても、多重波長光信号は互いに周波数が等しい間隔をおく多数のチャンネルから成るとき、前記多重波長光信号の連続的なチャンネルは、前記アレイの連続的な要素上に出会うように、配置することができる。これに代えて、前記位相シフト要素のアレイは、好ましくは、多重波長光信号のチャネルの少なくとも１つが前記アレイの連続的な要素上に出会うように、配置することができる。
【００２０】
したがって、本発明のより一層の好適な実施例によって、また、以下のステップを含む多重波長光信号の波長分散補償方法が提供される。
（i）多重波長光信号を受信すること、
（ii）前記多重波長光信号をその異なる波長成分が分散方向に沿って空間的に分離するように分散すること、
（iii）分離された前記波長成分の経路に少なくとも一つの位相シフト要素を配置すること、および
（iｖ）前記多重波長光信号の前記異なる波長成分に前記分散方向に沿った距離に従って少なくとも部分的に二次曲線的に変化を示す位相シフトを与えるように、前記少なくとも一つの位相シフト要素を作動させることを含む。そのような方法で、少なくとも１つの位相シフト要素は、好ましくは位相シフトアレイとすることができる。
【００２１】
本発明のさらに好適な実施例により、先に説明したいずれの方法においても、前記移相シフトは、光信号の波長関数として少なくとも部分的な二次曲線的な変化を有する。そのような場合、前記光学信号の波長関数としての位相シフトの少なくとも部分的な二次曲線的な変化は、好ましくは前記信号に生じた波長分散を補償すべく作用する。
【００２２】
上記したいずれの方法においても、少なくとも１つの位相シフト要素は、好ましくは印加電圧により作動する。
【００２３】
さらに、本発明のより好適な実施例に従って、少なくとも一つの前記位相シフト要素は液晶素子である前記したような方法が提供される。
【００２４】
さらに、上記のいずれの方法においても、好ましくは光通信システムで発生する波長分散の動的補償を可能にするために、好ましくは、前記位相シフトを動的に変化させるステップを含む。
【００２５】
さらに、位相シフト要素のアレイを用いる本発明の好適な実施例の上記のいずれの方法によっても、多重波長光信号は互いに周波数が等しい間隔をおく多数のチャンネルから成るとき、前記多重波長光信号の連続的なチャンネルは、前記アレイの連続的な要素上に出会うように、配置することができる。これに代えて、前記位相シフト要素のアレイは、好ましくは、多重波長光信号のチャネルの少なくとも１つが前記アレイの連続的な要素上に出会うように、配置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明は、図面に関連した以下の詳細な説明からより十分に理解され、高く評価されるであろう。
【００２７】
図１を参照するに、本発明の第１の好適な実施例によって構成され動作する分散補償器１０が概略的に示されている。前記補償器は、自由空間光学、多重波長入力信号をチャンネル化する回折格子のような波長分散要素および各チャンネルの分散補償をおこなうための個々の位相シフト要素からなる位相シフトアレイを利用する。前記補償器の具体的な詳細は一般に異なるかもしれないが、その動作は、異なるＤＷＤＭチャンネルが空間的に隔てられるように、色分散を受けた送信光信号１１の波長が分散素子１２によって空間的に分散されることに基づく。次に、前記各チャンネルの位相は、チャンネルの波長が二次曲線的に位相変化を誘起される方法で、個々に制御を受ける。この二次曲線的位相変化の形態は、好ましくはチャンネル毎にそれぞれ設定される。二次曲線的な位相の変化は、好ましくは、液晶ピクセルのような位相変調素子のアレイ１６の使用によって誘起され、前記ピクセルの電極に異なるバイアス電圧が印加されることにより、各ピクセルが全体的に隣接するピクセルのそれと異なる位相シフトを生じる。分散補正をもたらすに必要である適切な移相変化が各チャンネルに適用されると、すべての前記チャンネルの信号は第２の分散素子１４で空間的に再結合され、波長分散が大きく低減された状態の多重波長信号１７として、前記分散補償器１０から出力される。前記アレイ１６の各位相シフト要素内で生じる前記位相シフトは当該各要素への適切な駆動電圧の印加によって変化させることができるので、前記分散補償は、システム中での異なる伝送条件または異なるルーティング形態を考慮するために、伝送の間に動的に変化させることができる。
【００２８】
前記補償器１０の各作用光学部品が予想通りに機能するように、当該分散補償器を通過する光信号の偏光（polarization）を決めておくべきである。これは、好ましくは、前記補償器の入出力でウオークオフ結晶あるいはＣ-偏光子１３、１５を使用するなどの従来技術で知られている方法のいずれによっても実行することができる。さらに、前記補償器は、明確化のために図１では省略されているが、該補償器内で光線を方向付けるために必要な、焦点レンズやコリメートレンズやビームベンダーのような、従来よく知られた他のどのような光学素子をも含むことができることを理解できよう。
【００２９】
次に図２Ａを参照するに、位相が周波数に関して二次曲線的な依存性を誘起されるように制御を受ける第１の好適な方法を概略的に示す。図２Ａには、位相を変化させるピクセルで構成された要素のアレイ２０が示されており、各ピクセル要素は、好ましくは液晶素子であり、入射光信号がこれらのピクセル上に分散したときに異なる周波数成分２２が異なる位相シフトを受けるように、配列されている。周波数に依存する二次曲線的な位相シフトは、図２Ａの上部に示されているように個々の前記ピクセルに印加される電圧２４を適切に偏らせることにより、引き起こされる。
【００３０】
各周波数成分は、前記光学システムの分解能によって決まる有限のスポットサイズを有するので、実際の位相シフトの応答は、照射スポットが複数の前記ピクセルに重なるように該ピクセルを十分に小さく形成することにより、位相シフト素子の個々のピクセル電極に印加されるデジタル化された電圧の作用よりも円滑になすことができる。前記システムの分解能より小さいピクセルを使うこと(サブピクセル分解能)が可能なように、２つのピクセルを覆うように位置を決められた周波数は、当該２ピクセルの平均位相シフトを受ける。
【００３１】
次に図２Ｂを参照するに、該図はそのような実施例を概略的に示し、スポットサイズが複数のピクセルを覆うように、十分に小さなピクセル寸法が選ばれている。この場合、各スポットが１つのＤＷＤＭチャンネル２６内の周波数をそれぞれ表しているならば、各チャンネルを覆う位相シフトは、そのチャンネルに必要とされる位相補正のために印加されるバイアス電圧セットの各バイアス電圧２９を有する多数のピクセル化された電極２７により制御を受ける。チャンネル毎に多数のピクセルを使用することは、おそらく何百ものチャンネルを有するシステムではあるが、各チャンネル内の周波数の正確な補償を可能にし、ＬＣピクセル電極のための接続および駆動機能は、いくらかの複雑な作業であるかもないが、これは、例えば、現在入手可能な、シリコン基板上液晶（ＬＣＯＳ）技術を使って遂行することができる。
【００３２】
次に図２Ｃを参照するに、該図は図２Ａに示された二次位相シフト発生器の調整可能性を示す。種々のピクセル作動電圧Ｖを調整することにより、図２Ｃに周波数の２つの模範的な曲線２３、２５で示されているように、２つの選択された異なる位相シフト特性のためにφ（ω）に依存する周波数関数として、前記素子の位相シフト特性の二次曲線の形状を変化させることができる。
【００３３】
図２Ａおよび２Ｂに示されたピクセルで構成された位相シフトアレイは、必要とされている二次曲線的位相に近似する点で非常に有効である。液晶（ＬＣ）素子がこの目的に利用される場合、ＬＣは電圧の増加に応じて一般にその屈折率を減少させるが、正及び負の両分散をそのようなＬＣの使用に適用できることは、注目すべきである。中心周波数で最大電圧が印加され両端が低電圧或いは零電圧に保持されると、正分散が生じ、前記アレイの中心で低いあるいは零電圧が印加され、その両端で最大電圧が印加されると、負分散が得られる。
【００３４】
次に図２Ｄを参照するに、該図は本発明のさらに好適な実施例に係る位相制御装置の特に簡素な形態を概略的に示す。この実施例は、位相シフターの単一電極３４に制御電圧Ｖを印加した状態で、１チャンネルあたり１つの位相シフト要素を使う。ピクセルサイズは、図２Ｂの実施例のように、スポットのウエストサイズより小さい。円２８は、分散された入力信号の種々のチャンネルの回折有限スポットサイズを表している。連続したＤＷＤＭチャンネルｎ、ｎ＋１、ｎ＋２…が連続したピクセルに出会うように、好ましくは、前記補償器中で使われた分散率と関連して配置されるピクセルの幾何学配置が整えられ、各ピクセルはそのチャンネル中で波長分散をほぼ補償するように疑似二次曲線の位相機能を提供する。
【００３５】
次に図３を参照するに、該図は、図２と同様な位相シフトピクセル毎の単一バイアス電極３４で近似の二次曲線的位相シフトを誘起するための、本発明のさらに好適な実施例に係るチャンネル素子３０毎の単一ピクセルの好適な実施例の側面図を示す。この実施例の前記補償器は、好ましくは完全な接地電極３２を有し、前記アレイの各ピクセルは好ましくは、前記チャンネルスポットのウエストサイズよりも小さく各ピクセルがそのピクセルによってシフトされる位相のチャンネル番号に対応してｎ、ｎ＋１、ｎ＋２…が付される狭いバイアス電極３４によって定義されている。接地面３２とピクセル電極３４との間の領域は、好ましくは液晶材料３３満たされる。従来から知られているように、狭いバイアス電極３４と接地面３２との間の周辺電界は、狭い前記電極３４の中心と反対側の位置から前記セルに沿って図３にＸ軸で符号付けされている距離と共にほぼ二次曲線的に低下する。前記セルを横切る波長スポット位置での近似する二次関数を有する位相シフトを誘起することが可能であり、したがって、本発明の波長分散補償器の特に簡単な実施例を実施することができる。前記空間位相シフト依存の最適化のために、プレート分離、電極幅、液晶のタイプおよびその配置のような種々の物理パラメータを利用することができる。
【００３６】
図３に示された実施例は真の二次位相シフト関数に対する大まかな近似を提供するが、数の増大により、（numerical stimulation）それが多くの実用化に対する適正な分散補償を提供することができることを示す。
【００３７】
次に、図４Ａから４Ｄを参照するに、図２Ｄおよび図３に示されたような単一ピクセル液晶分散補償器のチャンネル中心周波数近傍の周波数関数として分散値（ps２）のシミュレーショングラフが示されている。横の周波数軸は、零値として表された中心周波数に対するスポットのウエスト位置に関してプロットされている。ウエスト位置を表す前記軸に沿った１００μｍの距離は、５０ＧＨｚの周波数シフトに対応する。前記グラフは、２２μｍの１／ｅ２の半値のスポットサイズおよび３０μｍ幅の電極で計算されている。曲線は、０．１、０．５、１および１．５ラジアンの位相シフトを引き起こす印加電圧を用いて、特定の素子形状についてプロットされた点を結んで描かれている。観察されるように、チャンネルのスペクトル幅全体にわたって分散が滑らかな振る舞いを示さないが、分散レベルは、前記ピクセル電極に印加された電圧の関数として、誘起された位相シフトによって調整することができる。
【００３８】
図５Ａおよび５Ｂを参照するに、図４Ｄから４Ｄに示されたシミュレート結果を生じる前記補償器のための最大分散値および関連するパワーペナルティが、電極への印加電圧の関数である適用された位相の関数として、プロットされている。
【００３９】
図６Ａから６Ｃを参照するに、図４Ａから４Ｄのシミュレーションで用いられたパラメータを有し、本発明の好適な実施例に従って構成され動作する装置を使って、達成可能な波長分散の改善を示すアイダイアグラムのシミュレーションを示す。図６Ａには、１０Ｇｂ／sの伝送入力のクリーンなアイダイアグラムが示されている。図６Ｂは１２５ｋｍの標準ファイバを伝送した後の波長分散の効果を示す。図６Ｃは、図６Ｂの送信された信号が本発明の上記した分散補償器を通ったことによる分散補償後の改善を示す。
【００４０】
本願で示された好適な実施例は、入力経路を通って光が装置に入力し、位相シフトアレイを通過し、入力経路と別の経路を通って前記装置から外に出る透過型の装置であるが、本発明が、そのような伝達する装置器具に制限されることを意図しておらず、従来技術の項で説明されたいずれの方法によっても実施される反射型の装置を含むことを意図していることが理解されよう。そのような装置は、一般的に、該装置の経路上の位相シフトアレイを通って光が戻るように、該位相シフトアレイ直後への反射面の位置決めを含む。そのような反射型の装置では、光がその関連した位相シフト要素を２度通過するので、個々の当該要素によって生じる位相シフトは、透過型の実施例に必要とされる位相シフトの半値のみである必要がある。そのような反射型装置のさらなる詳細は、例えば、国際公開第２００５／０５２５０７号パンフレットで公開された名称「単極光波長選択器（Single pole optical wavelength selector）」の係属出願および名称「単極光波長選択器（Single pole optical wavelength selector）」の米国仮特許出願番号第６０／６７１，９７１号に見られ、両出願の発明者は本願の共同発明者であり、参照によって両出願のそれぞれの全体がここに組み込まれる。
【００４１】
本発明が、上記に示し、また記載したところに特に制限されないことは、当業者は理解できるであろう。むしろ、本発明の範囲は、前記したところから当業者が思いつくであろう従来技術にない変更や変形と同様、前記した種々の特徴のコンビネーションおよびサブコンビネーションの両方を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の好適な実施例によって構成され動作し、回折格子、レンズおよび位相シフトアレイを用いた自由空間光学に基づく分散補償器を概略的に示す図面であり、
【図２Ａ】図２Ａ〜２Ｄは位相変換ピクセル要素を用いて図１の機器の周波数に二次曲線的に従属するように位相を制御できる方法を示し、図２Ａはマルチピクセルの実施例を示し、
【図２Ｂ】図２Ａ〜２Ｄは位相変換ピクセル要素を用いて図１の機器の周波数に二次曲線的に従属するように位相を制御できる方法を示し、図２Ｂはマルチピクセルの実施例を示し、
【図２Ｃ】２つの異なる二次曲線的な位相シフト特性についての図２Ａおよび２Ｂの両実施例で生じる移相シフトの周波数依存性を概略的に示すグラフであり、
【図２Ｄ】本発明に係るさらなる好適な実施例による、１チャンネルあたりただ１つの位相シフト要素を用いる位相制御装置の単純な形態を示し、
【図３】図２Ｄの好適な実施例の概略的な側面図であり、
【図４Ａ】図３の好適な装置のための周波数に応じて算出された分散例を視覚的に示し、
【図４Ｂ】図３の好適な装置のための周波数に応じて算出された分散例を視覚的に示し、
【図４Ｃ】図３の好適な装置のための周波数に応じて算出された分散例を視覚的に示し、
【図４Ｄ】図３の好適な装置のための周波数に応じて算出された分散例を視覚的に示し、
【図５Ａ】図４Ａから４Ｄに示されたシミュレーションのための、適用された位相に応じた最大分散値を視覚的に示し、
【図５Ｂ】図４Ａから４Ｄに示されたシミュレーションのための、適用された位相に応じた最大分散値に関連したパワーペナルティを視覚的に示し、
【図６Ａ】本発明により構成され動作する装置を用いて達成できる波長分散の改善を示すアイダイアグラムのシミュレート例を示し、
【図６Ｂ】本発明により構成され動作する装置を用いて達成できる波長分散の改善を示すアイダイアグラムのシミュレート例を示し、
【図６Ｃ】本発明により構成され動作する装置を用いて達成できる波長分散の改善を示すアイダイアグラムのシミュレート例を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１０  分散補償器
１１  送信光信号
１２、１４  分散素子
１６、２０  位相シフトアレイ（位相変調素子アレイ）
１７  波長分散が低減された多重波長信号
２６  チャンネル
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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