(57)【要約】【課題】チャープグレーティングの分散スロープ補償を行うにあたって、動作させる所定波長での分散の変化を抑制する。【解決手段】可変分散スロープ補償器２０は、チャープグレーティング１と、チャープグレーティングの温度分布を制御する温度分布制御手段２、５、１０と、チャープグレーティングの分散の中心波長を制御する中心波長制御手段７、８、９、１０とを備え、温度分布制御手段は、外部からの分散スロープ入力値に対応して、チャープグレーティングの中央で微分係数が０となる所定の２次関数型温度分布と、チャープグレーティングに沿って直線的に変化する所定の１次関数型温度分布とを加算した温度分布をチャープグレーティングに付与して分散スロープを制御するとともに、中心波長制御手段は、外部からの分散スロープ入力値に対応して、チャープグレーティングの分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御する。【選択図】        図１
2004286783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャープグレーティングと、
前記チャープグレーティングの温度分布を制御する温度分布制御手段と、
前記チャープグレーティングの分散の中心波長を制御する中心波長制御手段とを備え、
前記温度分布制御手段は、外部からの分散スロープ入力値に対応して、前記チャープグレーティングの中央で微分係数が０となる所定の２次関数型温度分布と、前記チャープグレーティングに沿って直線的に変化する所定の１次関数型温度分布とを加算した温度分布を前記チャープグレーティングに付与して分散スロープを制御するとともに、
前記中心波長制御手段は、外部からの分散スロープ入力値に対応して、前記チャープグレーティングの分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御することを特徴とする可変分散スロープ補償器。
【請求項２】
前記温度制御手段は、前記所定の２次関数型温度分布と前記所定の１次関数型温度分布とを所定の比率で加算して前記チャープグレーティングに付与することを特徴とする請求項１に記載の可変分散スロープ補償器。
【請求項３】
前記温度分布制御手段は、前記チャープグレーティングの近傍に設けられた複数のヒータと、
前記複数のヒータにそれぞれ電力を付与するヒータ制御回路と、
前記入力された分散スロープ値に対応して、前記複数のヒータに付与するそれぞれの電力値を前記ヒータ制御回路に伝達する全体制御回路と
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変分散スロープ補償器。
【請求項４】
前記中心波長制御手段は、外部からの分散スロープ入力値に対応して、前記チャープグレーティング全体を所定温度変化させて、前記チャープグレーティングの分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の可変分散スロープ補償器。
【請求項５】
前記中心波長制御手段は、前記チャープグレーティングを支持する基板の裏面に設けられたペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子に電力を供給するペルチェ素子制御回路と、
前記入力された分散スロープ値に対応して、前記ペルチェ素子に供給する電力値を前記ペルチェ素子制御回路に伝達する全体制御回路と
を備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の可変分散スロープ補償器。
【請求項６】
前記温度分布制御手段は、前記中心波長制御手段を兼ねており、前記チャープグレーティング全体を所定温度変化させて前記チャープグレーティングの分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御することを特徴とする請求項１に記載の可変分散スロープ補償器。
【請求項７】
前記中心波長制御手段は、前記チャープグレーティングに張力を印加する張力制御手段であることを特徴とする請求項１に記載の可変分散スロープ補償器。
【請求項８】
前記張力制御手段は、前記チャープグレーティングの長手方向に張力を加えるピエゾ素子と、
前記ピエゾ素子に電力を供給するピエゾ素子制御手段と、
前記入力された分散スロープ値に対応して、前記ピエゾ素子に供給する電力値を前記ピエゾ素子制御回路に伝達する全体制御回路と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の可変分散スロープ補償器。
【請求項９】
前記２次関数型温度分布は、前記チャープグレーティングの一方の端部の位置を０として前記チャープグレーティング上の位置ｘについて、下記式（１）のＴｅｍｐ（ｘ）で表されることを特徴とする請求項１に記載の可変分散スロープ補償器。
【数１】
2004286783.tif 000010
（Ｌ：チャープグレーティングの長さ、α＝１．０〜１．４）
【請求項１０】
チャープグレーティングの分散スロープを補償する方法であって、該方法は、
入力された分散スロープ値を受け付けるステップと、
前記入力された分散スロープ値が正であるか負であるかを判断するステップと、
前記分散スロープ値の正、負に応じて所定の２次関数型温度分布と所定の１次関数型温度分布とを所定の比率で加算するステップと、
前記加算された温度分布を前記チャープグレーティングに付与して分散スロープを制御するステップと、
前記入力された分散スロープ値に応じて前記チャープグレーティング全体に付与する所定温度を算出するステップと、
前記チャープグレーティング全体に前記算出された所定温度を付与して、前記チャープグレーティングの分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御するステップと
を含む分散スロープ補償方法。
【請求項１１】
チャープグレーティングの分散スロープを補償する方法であって、該方法は、
入力された分散スロープ値を受け付けるステップと、
前記入力された分散スロープ値が正であるか負であるかを判断するステップと、
前記分散スロープ値の正、負に応じて所定の２次関数型温度分布と所定の１次関数型温度分布とが所定の比率で加算された温度分布を記憶部から読み出すステップと、
前記読み出された温度分布を前記チャープグレーティングに付与して分散スロープを制御するステップと、
前記入力された分散スロープ値に応じて前記チャープグレーティング全体に付与する所定温度を記憶部から読み出すステップと、
前記チャープグレーティング全体に前記読み出された所定温度を付与して、前記チャープグレーティングの分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御するステップと
を含む分散スロープ補償方法。
【請求項１２】
前記読み出された温度分布を前記チャープグレーティングに付与するステップにおいて、前記チャープグレーティングの近傍に設けられた複数のヒータによって前記チャープグレーティングに読み出された温度分布を付与することを特徴とする請求項１１に記載の分散スロープ補償方法。
【請求項１３】
前記チャープグレーティング全体に前記読み出された所定温度を付与するステップにおいて、前記チャープグレーティングを配置した基板の裏面に設けられたペルチェ素子によって前記所定温度を付与することを特徴とする請求項１１に記載の分散スロープ補償方法。
【請求項１４】
前記チャープグレーティング全体に前記読み出された所定温度を付与するステップにおいて、前記チャープグレーティングの近傍に設けられた複数のヒータによって、読み出された温度分布に加えて前記読み出された所定温度とを前記チャープグレーティングに付与することを特徴とする請求項１１に記載の分散スロープ補償方法。
【請求項１５】
チャープグレーティングの分散スロープを補償する方法であって、該方法は、
入力された分散スロープ値を受け付けるステップと、
前記入力された分散スロープ値に応じて前記チャープグレーティングの近傍に設けられた複数のヒータに供給するそれぞれの電力値を記憶部から読み出すステップと、
前記読み出されたそれぞれの電力値をそれぞれのヒータに供給するステップと、
前記複数のヒータによって前記チャープグレーティングに所定の温度分布を付与して分散スロープを制御すると共に、前記チャープグレーティングの分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御するステップと
を含む分散スロープ補償方法。
【請求項１６】
チャープグレーティングの分散スロープを補償する方法であって、該方法は、
入力された分散スロープ値を受け付けるステップと、
前記入力された分散スロープ値に応じて前記チャープグレーティングの近傍に設けられた複数のヒータに供給するそれぞれの電力値と、前記チャープグレーティングを配置した基板の裏面に設けられたペルティ素子に供給する電力値とを記憶部から読み出すステップと、
前記読み出されたそれぞれの電力値をそれぞれのヒータに供給すると共に、前記ペルチェ素子に供給するステップと、
前記チャープグレーティングに前記複数のヒータによる温度分布を付与して分散スロープを制御するステップと、
前記チャープグレーティング全体に前記ペルチェ素子によって前記所定温度を付与して、前記チャープグレーティングの分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御するステップと
を含む分散スロープ補償方法。
【請求項１７】
チャープグレーティングの分散スロープを補償する方法であって、該方法は、
入力された分散スロープ値を受け付けるステップと、
前記入力された分散スロープ値が正であるか負であるかを判断するステップと、
前記分散スロープ値の正、負に応じて所定の２次関数型温度分布と所定の１次関数型温度分布とが所定の比率で加算された温度分布を記憶部から読み出すステップと、
前記読み出された温度分布を前記チャープグレーティングに付与して分散スロープを制御するステップと、
前記入力された分散スロープ値に応じて前記チャープグレーティング全体に付与する張力値を記憶部から読み出すステップと、
前記チャープグレーティング全体に前記読み出された張力値に対応する張力を付与して、前記チャープグレーティングの分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御するステップと
を含む分散スロープ補償方法。
【請求項１８】
前記２次関数型温度分布は、前記チャープグレーティングの一方の端部の一を０として前記チャープグレーティング上の位置ｘについて、下記式（２）のＴｅｍｐ（ｘ）で表されることを特徴とする請求項１０から１７のいずれか一項に記載の分散スロープ補償方法。
【数２】
2004286783.tif 000011
（Ｌ：チャープグレーティングの長さ、α＝１．０〜１．４）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超高速の光通信、特に１６０Ｇｂ／ｓ以上の光通信に用いられる可変分散スロープ補償器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ファイバケーブルを伝送路に用いた光通信システムでは、光ファイバの波長分散（単に分散ともいい、以下、「分散」と称す。）により光パルスが歪むため、信号の劣化が生じる。光ファイバ等の光導波路における分散は、光導波路自体の材料分散、導波路分散等の和である波長分散による。伝送速度が４０Ｇｂ／ｓ以上と高くなるにつれて光パルスの成分である線スペクトルの間隔が広がるため、光ファイバ伝送路を伝搬したときの群遅延時間の差が大きくなり、光パルスの歪みが増大する。また、光パルスが受ける光ファイバ伝送路の分散の影響はビットレートの二乗に比例して大きくなる。この分散を補償するため、いくつかの分散補償方法が考えられており、チャープグレーティングを用いた分散補償方法が知られている。また、補償すべき分散の大きさに応じて変化させる可変分散補償方法として、チャープグレーティングを加熱する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
さらに、伝送速度が８０Ｇｂ／ｓ以上になると分散の波長依存性が無視できなくなり、分散の波長に対する傾きである分散スロープを補償する必要がある。さらに、将来実現が期待されている１６０Ｇｂ／ｓ以上の超高速光通信では、分散スロープ補償は必要不可欠な技術である。これまで提案されているものとして、チャープグレーティングに二次関数的な温度分布を印加することにより、チャープグレーティングの分散スロープを可変させる方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２２１６５８号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９６１５９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような可変分散スロープ補償器にあっては、二次関数型温度分布を印加して分散スロープ補償を行った場合には、分散スロープの変化に伴って分散も数ｐｓ／ｎｍ程度変化する。従来、このような可変分散スロープ補償器を伝送速度１６０Ｇｂ／ｓのような超高速の光通信に用いる試みがなされていなかったために、このような僅かな分散の変化は問題視されておらず無視されていた。しかし伝送速度１６０Ｇｂ／ｓに達する超高速の光通信の真に分散スロープ補償を必要とする用途では、わずか１ｐｓ／ｎｍ程度の分散のずれであっても大きな伝送品質の劣化を生じる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、チャープグレーティングの分散スロープ補償を行うにあたって、動作させる所定波長での分散の変化を抑制することである。
【０００７】
【課題を解決する手段】
本発明に係る可変分散スロープ補償器は、
チャープグレーティングと、
前記チャープグレーティングの温度分布を制御する温度分布制御手段と、
前記チャープグレーティングの分散の中心波長を制御する中心波長制御手段とを備え、
前記温度分布制御手段は、外部からの分散スロープ入力値に対応して、前記チャープグレーティングの中央で微分係数が０となる所定の２次関数型温度分布と、前記チャープグレーティングに沿って直線的に変化する所定の１次関数型温度分布とを加算した温度分布を前記チャープグレーティングに付与して分散スロープを制御するとともに、
前記中心波長制御手段は、外部からの分散スロープ入力値に対応して、前記チャープグレーティングの分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る可変分散スロープ補償器及び分散スロープ補償方法について添付図面を用いて説明する。なお、図面において、実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
【０００９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る可変分散スロープ補償器について説明する。図１は、この可変分散スロープ補償器２０の構成を示す概略斜視図である。この可変分散スロープ補償器２０は、チャープグレーティング１が、基板４の上に設けられた複数の薄膜ヒータからなる多分割薄膜ヒータ２の上に配置されている。また、基板４の裏面にヒートスプレッダ６を介して設けられたペルチェ素子７を備えており、チャープグレーティング１の近傍にはサーミスタ８が設けられている。また、複数のヒータ２に電力を印加するヒータ制御回路５と、ペルチェ素子に電力を印加するペルチェ素子制御回路９と、ヒータ制御回路５とペルチェ素子制御回路９とを制御する全体制御回路１０とを備える。ヒータ制御回路５とペルチェ素子制御回路９は、全体制御回路１０に接続されており、全体制御回路１０はユーザインターフェースなどからの指令に基づき、ヒータ制御回路５とペルチェ素子制御回路９を制御する。この複数のヒータ２とヒータ制御回路５と全体制御回路１０とによってチャープグレーティング１の温度分布を制御する温度分布制御手段を構成している。さらに、ペルチェ素子７とサーミスタ８とペルチェ素子制御回路９と全体制御回路１０とによってチャープグレーティング１の分散の中心波長を制御する中心波長制御手段を構成している。
【００１０】
温度分布制御手段では、入力された分散スロープ値に対応して、所定の２次関数型温度分布と所定の１次関数型温度分布とを所定の比率で加算した温度分布をチャープグレーティング１に付与する。具体的には、全体制御回路１０で温度分布が算出され、ヒータ制御回路５で各ヒータ２に電力を印加してチャープグレーティング１に温度分布が付与される。これによってチャープグレーティング１の分散スロープが制御される。
【００１１】
また、中心波長制御手段では、入力された分散スロープ値に対応して、チャープグレーティング全体を所定温度だけ変化させる。具体的には、ペルチェ素子制御回路９はサーミスタ８でチャープグレーティング１の温度を検知しながら、ペルチェ素子７によってチャープグレーティング１を全体として所定温度だけ昇温又は冷却する。これによって分散の中心波長を所定波長、即ち動作波長にほぼ一致させることができ、動作波長の分散を一定に保つとともに伝送特性を良好に保つことができる。
【００１２】
さらに、この可変分散スロープ補償器２０の他の構成部分について説明する。基板４は、熱伝導率の低い基板、例えば石英基板が用いられる。多分割薄膜ヒータ２はそれぞれ電極部３と接続されており、電極部３はヒータ制御回路５に接続されている。ヒータ制御回路５によって、各電極部４から多分割薄膜ヒータ２を構成する個々の薄膜ヒータに個別の電力が供給されることにより、チャープグレーティング１に所定の温度分布が印加される。また、多分割薄膜ヒータ２と電極部３は基板４の上面に薄膜プロセスにより形成される。基板４の下面には、金属板等の熱伝導率の高いヒートスプレッダ６が設けられている。ペルチェ素子７とサーミスタ８はペルチェ素子制御回路９に電気的に接続されている。またチャープグレーティング１は元々所定の分散（初期分散）を持っているため、これと絶対値が等しく、符号が逆の分散を持つ分散補償モジュール１１がサーキュレータ１２を介してチャープグレーティング１と接続されている。なお、チャープグレーティング１の初期分散を問題としない場合には分散補償モジュール１１を用いなくてもよい。またサーキュレータ１２も場合によっては設けなくてもよい。ユーザインターフェースにはパソコンなどを用いることができるが、他のものを用いてもよい。
【００１３】
この可変分散スロープ補償器２０における分散スロープ補償方法について詳細に説明する。説明は、次の３段階で行う。
（１）まず、温度制御手段によってチャープグレーティング１に付与する温度分布としての２次関数型温度分布について説明し、２次関数型温度分布のみを付与した場合の問題点を説明する。
（２）次に、温度制御手段によってチャープグレーティング１に付与する温度分布として、所定の２次関数型温度分布と所定の１次関数型温度分布とを所定の比率で加算した温度分布について説明する。そして、この場合にも残る問題点について説明する。
（３）最後に、この可変分散スロープ補償器２０における中心波長制御手段によってチャープグレーティング１全体に加えられる所定温度について説明する。また、これによって得られる効果について説明する。
【００１４】
（１）まず、温度制御手段によって２次関数型温度分布のみをチャープグレーティング１に付与して分散スロープを制御する場合について説明する。長さＬが４０ｍｍ、グレーティングピッチが１ｃｍあたり０．３７５ｎｍ変化するチャープ率のチャープグレーティング１を作製し、多分割薄膜ヒータ２の上に配置する。このチャープグレーティング１に、図２に示すようなチャープグレーティング１の中央で微分係数が０となる下記式（１）又は式（２）で示される２次関数型温度分布を印加して、チャープグレーティング１の分散スロープを制御する。
【００１５】
【数３】
2004286783.tif 000003
【数４】
2004286783.tif 000004
【００１６】
ここで、式（１）のＴｃｏｎｃａｖｅ（ｘ）は下に凸の温度分布であり、式（２）のＴｃｏｎｖｅｘ（ｘ）は上に凸の温度分布を示す。Ｔｃｅｎｔｅｒはチャープグレーティング１の中心の位置での温度である。なお、Ｓは正の値とする。以下、これら二種類の２次関数型温度分布を区別するために、下に凸の場合を凹型、上に凸の場合を凸型と呼ぶ。図２の温度分布において、チャープグレーティング１の端部の温度に対する中央の温度の温度差を２次関数型温度の大きさとする。２次関数型温度分布の大きさは、凹型の温度分布の式（１）の場合には負の値、−Ｓであり、凸型の温度分布の式（２）の場合には正の値、Ｓである。
【００１７】
図３は、図２の温度分布をチャープグレーティング１に付与した場合の分散特性と損失の波長依存性を示す図である。図４は、分散の中心波長における分散の値と、分散スロープの値を２次関数型温度分布の大きさとの関係を示す図である。なお、分散の中心波長とは、分散が波長について直線的に変化する帯域の中心波長をいう。チャープグレーティング１ではアポダイズの影響を受けており損失の中心とは一致しない場合がある。図５は、アイ開口ペナルティと２次関数型温度分布の大きさとの関係を示す図である。アイ開口ペナルティとは光信号の劣化度合いを表したもので、アイ開口ペナルティが小さいほど、良好な伝送特性であることを示している。図４に示すように、２次関数型温度分布をチャープグレーティング１に付与することによって分散スロープを制御することができる。すなわち、分散スロープを正に制御する場合と、分散スロープを負に制御する場合のいずれの場合においても、分散スロープは２次関数型温度分布の大きさにほぼ比例して変化する。その一方、分散の中心波長での分散の値は、２次関数型温度分布の大きさの絶対値にほぼ比例して分散の絶対値が減少することが分かる。伝送速度１６０Ｇｂ／ｓの光通信では、分散の変動に対する信号劣化の影響は大きく、分散の変化が１ｐｓ／ｎｍと非常に小さくても、重大な信号劣化が生じてしまうため、分散の変化を抑えて分散スロープを変化させる必要がある。また、図５に示すように、２次関数型温度分布の大きさが−４８℃の場合には、中心波長においてもアイ開口ペナルティが１ｄＢより大きくなってしまうため、良好な伝送特性が得られない。
【００１８】
（２）次に、温度制御手段によって所定の２次関数型温度分布と所定の１次関数型温度分布とを所定の比率で加算した温度分布をチャープグレーティング１に付与する場合について説明する。上述のように、チャープグレーティング１に２次関数型温度分布を付与して分散スロープを制御した場合に、分散の中心波長における分散が変化するのを抑えるためには、２次関数型温度分布を付与すると共に、分散の変化を抑えるような所定の１次関数型温度分布を付与する方法が解決策として考えられる。
【００１９】
すなわち、図４の結果から、２次関数型温度分布の大きさの絶対値にほぼ比例して中心波長における分散の絶対値が減少するということは、２次関数型温度分布の大きさに比例した適当な大きさの１次関数型温度分布を同時に付与すればよいと考えられる。したがって、チャープグレーティング１のグレーティングピッチが増大する向きに、温度が低下する１次関数型温度分布、すなわちチャープグレーティング１のチャープの向きと逆向きの一次関数型温度分布を印加することで、チャープグレーティング１の分散の変化を抑え一定に保つことができる。
【００２０】
図６は、所定の２次関数型温度分布に所定の１次関数型温度分布を所定の比率ａ又はｂで加算した温度分布を示す図である。図６に示す温度分布をチャープグレーティング１に付与して分散スロープの制御を行う場合について説明する。また、図６に示す温度分布は、下記式（３）又は式（４）に示すものである。
【００２１】
【数５】
2004286783.tif 000005
【数６】
2004286783.tif 000006
【００２２】
ここで、式（３）のＴｃｏｎｃａｖｅ（ｘ）は下に凸の温度分布であり、凹型の温度分布である。また、式（４）のＴｃｏｎｖｅｘ（ｘ）は上に凸の温度分布であり、凸型の温度分布である。また、Ｔｃｅｎｔｅｒはチャープグレーティング１の中心の位置での温度である。ｘは、チャープグレーティング１上の位置で片端を０とした場合、Ｌはチャープグレーティング１の長さで、４０ｍｍである。Ｓは、チャープグレーティング１の分散スロープに比例する変数で、Ｓの値を変化させることによって２次関数型温度分布と１次関数型温度分布の比率ａ、ｂを変化させずに温度分布の大きさを相似的に変化させることができる。Ｔｃｅｎｔｅｒはチャープグレーティング１の中央の温度であって基準となる温度である。例えば、室温であっても良く、あるいは７０℃といった任意に選んだ温度でもよい。チャープグレーティング１の中央にサーミスタ８を配置し、ペルチェ素子７で温度制御することでＴｃｅｎｔｅｒを一定に保つことができる。
【００２３】
数式（３）のａ及び数式（４）のｂは２次関数型温度分布と１次関数型温度分布を加算する比率であって、ａ及びｂを適当な値に選ぶことによって分散を変化させずに分散スロープを変化させることができる。図６の温度分布では、ａ＝−０．２８、ｂ＝−０．３６とした。実験に用いたチャープグレーティング１として、入出力端から伝搬方向にグレーティングピッチが増大するものを選び、入出力端の位置を０としているため、このチャープグレーティング１のチャープと逆向き、すなわち負の傾きの１次関数型温度分布を加算するためにａ，ｂの符号は共にマイナスとなる。
【００２４】
図７は、図６の温度分布をチャープグレーティング１に付与した場合の分散特性と損失の波長依存性を示す図である。図８は、図６の温度分布をチャープグレーティング１に付与した場合における、分散の中心波長での分散スロープと分散と、２次関数型温度分布の大きさとの関係を示したものである。図８の横軸は、２次関数型温度分布の大きさであって、凹型温度分布の数式（３）の場合には−Ｓ、凸型温度分布の数式（４）の場合にはＳの値を示している。以上のように、２次関数型温度分布に加えて所定の比率で１次関数型温度分布を加算した図６の温度分布をチャープグレーティング１に付与することにより、図８に示すように分散の中心波長における分散値を変化させずに分散スロープを制御することができる。
【００２５】
しかし、上記のように２次関数型温度分布に所定の比率で１次関数型温度分布場合を加算した温度分布を付与した場合にも残る課題があることが分かった。図９は、このチャープグレーティング１の振幅特性と群遅延特性のデータを元にして、この可変分散スロープ補償器を用いて１６０Ｇｂ／ｓの光信号を分散スロープ補償した場合のシミュレーションによって計算された伝送特性としてのアイ開口ペナルティの波長依存性を示す図である。図中に示した温度は、それぞれ対応する２次関数型温度分布の大きさ、すなわち凹型の場合の−Ｓ又は凸型の場合のＳである。図９から分かるように、アイ開口ペナルティが最小となる波長は一定ではなく、２次関数型温度分布の大きさ−Ｓ又はＳ、すなわちチャープグレーティングの分散スロープの値によって異なることが分かる。従来、チャープグレーティングの中央付近が中心波長に相当するため、中央の温度を一定に保っておけば、分散の中心波長を一定に保つことができ、良好な伝送特性の範囲も安定させることができると考えられていた。しかし、上述のようにチャープグレーティングの分散は波長依存性を有しているため、伝送速度１６０Ｇｂ／ｓに達する超高速の光伝送では無視できなくなる。すなわち、伝送速度１６０Ｇｂ／ｓの光信号は、４０Ｇｂ／ｓの４倍、１０Ｇｂ／ｓの１６倍のスペクトル広がりを持つため、チャープグレーティングの反射帯域もそれに合わせて広く設計する必要がある。そのため、従来の伝送速度４０Ｇｂ／ｓや１０Ｇｂ／ｓでは気付かれていなかったことが、拡大されて現れたためと考えられる。
【００２６】
（３）最後に、この可変分散スロープ補償器２０において、中心波長制御手段によってチャープグレーティング１全体に加える所定温度について説明する。上述のように、アイ開口ペナルティが最小となる波長は、チャープグレーティング１に付与される２次関数型温度分布の大きさに依存して異なる。そこで、このアイ開口ペナルティが最小となる波長、すなわち分散の中心波長を所定波長に固定するように制御することが必要とされる。ここで、所定波長とは、この可変分散スロープ補償器２０を動作させる波長帯域の中心であり、所定波長でアイ開口ペナルティが最小となるのが望ましい。この要求を解決するためには、チャープグレーティングの分散の中心波長を所定波長に一致させることが求められる。この方法として、例えば、チャープグレーティング１がガラス材料で形成されている場合には、ペルチェ素子７によってチャープグレーティング１の全体の温度を上げるか又は下げるように制御する方法が考えられる。すなわち、チャープグレーティング１の全体を昇温又は冷却することによって、ガラスの熱光学効果により分散の中心波長を０．０１ｎｍ／℃で変化させることができる。これによって、アイ開口ペナルティが最小となる分散の中心波長を所定波長に合わせることができる。これによってチャープグレーティング１の分散の中心波長を所定波長にほぼ一致させるように制御でき、アイ開口ペナルティが最小となる波長を所定波長にほぼ一致させることができる。
【００２７】
図１０は、アイ開口ペナルティが最小となる波長を所定波長として約１５５３ｎｍにほぼ一致させるためのペルチェ素子７の設定温度と、多分割薄膜ヒータ２で付与する温度分布のうちの２次関数型温度分布の大きさとの関係を示す図である。凹型温度分布の場合にはアイ開口ペナルティの中心はほぼ１５５３ｎｍなので、ペルチェ素子７によって付加する設定温度も０℃でよい。また、２次関数型温度分布の大きさが０の場合には中心が約１５５２．５ｎｍとなるのでペルチェ素子７による付加温度の設定温度が５０℃となる。一方、凸型温度分布の場合には中心が約１５５２ｎｍなので、ペルチェ素子７による付加温度の設定温度が１００℃となる。図１１は、多分割薄膜ヒータ２によって付与する２次関数型温度分布と１次関数型温度分布とを加算した温度分布に、ペルチェ素子７によって全体に付与する一定温度をさらに加算した温度分布を示す。この場合の温度分布は、下記式（５）又は（６）で表される。なお、上記の場合には所定波長を１５５３ｎｍとしたがこれに限られず、使用される動作波長に応じて１５５２ｎｍ、１５５２．５ｎｍ又はこれ以外の所定波長としてもよい。
【００２８】
【数７】
2004286783.tif 000007
【数８】
2004286783.tif 000008
【００２９】
ここで、式（５）、（６）でＴｃｅｎｔｅｒ（Ｓ）又はＴｃｅｎｔｅｒ（−Ｓ）は、チャープグレーティング１の全体に付与される所定温度であり、付与される２次関数型温度分布の大きさＳ又は−Ｓに応じて変化する。
【００３０】
図１２は、図１１の温度分布をチャープグレーティング１に付与した場合の分散特性と損失の波長依存性を示す図である。図１２に示すように、分散特性の曲線はほぼ同じ波長で重なっており、それぞれの分散の中心波長での分散値がほぼ一定となっていることがわかる。図１３は、チャープグレーティング１の特性を元に１６０Ｇｂ／ｓでの可変分散スロープ補償を行った場合のアイ開口ペナルティのシミュレーション結果を示す図である。図１３に示すように、アイ開口ペナルティは全て同じ波長で最小値となっている。すなわち、２次関数型温度分布に１次関数型温度分布を加算し、さらにチャープグレーティング全体に付与する所定温度を加算した図１１の温度分布をチャープグレーティング１に付与することによって、図１２及び図１３に示すように、この波長を分散の中心波長とすることで良好な可変分散スロープ補償が行えることが分かる。
【００３１】
次に、この可変分散スロープ補償器２０のチャープグレーティング１に温度分布を付与する制御系の詳細な構成について図１４を用いて説明する。図１４は、この可変分散スロープ補償器２０のブロック図である。チャープグレーティング１に温度分布を付与する制御系は、全体制御回路１０とヒータ制御回路５、ペルチェ素子制御回路９からなる。
【００３２】
まず、全体制御回路１０はユーザからの分散スロープ入力値を受け入れて処理信号を出力するインターフェース回路１３と、記憶部１４と倍率加算回路１５とを備える。記憶部１４は、数式（１）で示された分散スロープを負に制御するための凹型温度分布を記憶した第１記憶部１４１と、数式（２）で示された分散スロープを正に制御するための凸型温度分布を記憶した第２記憶部１４２と、分散スロープに対応したペルチェ素子の設定温度が記憶された第３記憶部１４３との３つの部分からなる。倍率可変回路１５では、入力された分散スロープに応じて、凹型または凸型の温度分布の大きさを制御する。なお、記憶部１４とはＲＯＭのようなハードウェア的なものでも、プログラム中に記載されたソフトウェア的なものでもよい。また、制御系の構成は上記の場合に限られるものではなく、同様の機能を有するものであれば他の回路構成でもよい。
【００３３】
また、ペルチェ素子制御回路９は、チャープグレーティング１近傍に設けられたサーミスタ８でチャープグレーティング１の所定位置の温度を検知して、ペルチェ素子７をフィードバック制御し、検知部分の温度を第３記憶部１４３に記憶された分散スロープ値に対応した設定温度にする。なお、分散スロープの入力値に対するチャープグレーティング１の温度分布は一対一で決まっているため、検知部は必ずしもチャープグレーティング１の中央でなくてもよく、他の場所に設ける場合は、それに応じたデータを第３記憶部１４３に記憶させればよい。ヒータ制御回路５は倍率可変回路１５の出力によって定まる所定の電力を各薄膜ヒータ２に印加して、チャープグレーティング１に所定の温度分布を印加する。
【００３４】
さらに、この可変分散スロープ補償器２０による分散スロープ補償方法について、図１５のフローチャートを用いて説明する。
（ａ）パソコンなどの入力手段から、ユーザによって所望の分散スロープ値が入力され、入力手段に接続されたインターフェース回路１３で入力された分散スロープ値を受け付ける（Ｓ０１）。
（ｂ）インターフェース回路１３は入力された分散スロープ値が正であるか、負であるかを判断する（Ｓ０２）。
（ｃ）インターフェース回路１３は、分散スロープが負の場合、第１記憶部１４１から凹型温度分布を読み出し（Ｓ０３）、分散スロープが正の値の場合、第２記憶部１４２から凸型温度分布を読み出す（Ｓ０４）。分散スロープの符号に応じて読み出された凹型、凸型いずれかの温度分布を倍率可変回路１５に送る。
（ｄ）倍率可変回路１５では、送られた温度分布の大きさを分散スロープ入力値に応じて必要な大きさに調整し（Ｓ０５）、ヒータ制御回路５に送る（Ｓ０６）。
（ｅ）ヒータ制御回路５は上記温度分布情報に応じて、多分割薄膜ヒータ２の各ヒータに電力を供給する（Ｓ０７）。
【００３５】
（ｆ）一方、インターフェース回路１３は分散スロープの入力値を第３記憶部１４３にも送る。第３記憶部１４３では入力された分散スロープに対応したペルチェ素子の設定温度が読み出され（Ｓ０８）、ペルチェ素子制御回路９に送られる。
（ｈ）ペルチェ素子制御回路９でペルチェ素子７の温度を設定する（Ｓ０９）。
（ｉ）サーミスタ８によってチャープグレーティング１の温度を検知する（Ｓ１０）。
（ｊ）サーミスタ８による検知温度に基づいてペルチェ素子７の温度をフィードバック制御して所定温度に設定される（Ｓ１１）。
【００３６】
（ｋ）そして、チャープグレーティング１に多分割薄膜ヒータ２による所定の温度分布と、ペルチェ素子によってチャープグレーティング全体に所定温度とが付与される（Ｓ１２）。
（ｌ）上記のようにチャープグレーティングに所定の温度分布が付与されることによってチャープグレーティング１の分散スロープ補償が行われる。また、チャープグレーティング１全体に所定温度が付与されることで、分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御され、アイ開口ペナルティの最小となる波長が所定波長にほぼ一致するように制御される（Ｓ１３）。
以上の各ステップによってチャープグレーティング１の分散スロープが補償されるとともに、動作波長での分散が一定に保たれる。この場合には分散の変化を１ｐｓ／ｎｍ以下にすることができる。また、分散の中心波長が所定波長、すなわち動作波長にほぼ固定され、アイ開口ペナルティ等の伝送品質の劣化を抑制できる。
【００３７】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る可変分散スロープ補償器３０ａについて、図１６及び図１７を用いて説明する。図１６は、この可変分散スロープ３０ａのチャープグレーティング１に温度分布を付与する制御系の詳細な構成を示すブロック図である。この可変分散スロープ補償器３０ａは、実施の形態１に係る可変分散ロープ補償器と比較すると、温度分布制御と分散の中心波長制御の両方を多分割薄膜ヒータ２によって行っている点で相違する。この制御系では、図１１の温度分布を多分割薄膜ヒータのみ２でチャープファイバーグレーティング１に付与する。すなわち、実施の形態１では、分散スロープ毎に対応したチャープグレーティング１の反射波長の設定値が第３記憶部１４３に設定されているが、ここではペルチェ素子７を制御するのではなく、多分割薄膜ヒータ２を設定するのに用いられる点で異なる。この制御系では、つぎのように動作する。
（ａ）ユーザの入力した分散スロープに応じて、第１記憶部１４１または第２記憶部１４２から凹型あるいは凸型の温度分布が、倍率可変回路１５で分散スロープに応じた所定の大きさに調整される。
（ｂ）倍率可変回路１５で調整された凹型又は凸型の温度分布と第３記憶部１４３からの出力に応じてチャープグレーティング７を均一に加熱する温度分布とが加算回路１６で加算される。加算された温度分布に対応する電力がヒータ制御回路５を介して多分割薄膜ヒータ２に印加され、チャープグレーティング１に温度分布が付与される。
【００３８】
なお、ペルチェ素子７は周囲温度の変化を補償して中心波長を一定に保つために、サーミスタ８で温度を検知しながらフィードバック制御により一定温度に制御するために用いられる。このときサーミスタ８はチャープグレーティング１の温度を検知するのではなく、チャープグレーティング１の周辺部の温度、例えば石英基板４などの温度を一定に保つようにフィードバック制御される。
【００３９】
この可変分散スロープ補償器３０ａにおいて、チャープグレーティング１に付与する温度分布について説明する。チャープグレーティング１の所定波長における分散値を一定に保ったまま分散スロープを制御するには、実施の形態１で記したようにチャープグレーティング１に図１１のような温度分布を印加すればよい。この温度分布は実施の形態１に述べたように多分割薄膜ヒータ２とペルチェ素子７の両方を用いて印加することもできるが、多分割薄膜ヒータ２のみで印加することもできる。本実施の形態２では多分割ヒータ２のみで付与する場合について示している。なお、場合によっては、さらに多分割薄膜ヒータ２に分散スロープ制御と、反射波長制御の一部を行わせて、ペルチェ素子７に反射波長制御の一部分を行わせてもよい。すなわち、チャープグレーティング１の反射波長を１ｎｍ（１００℃分）長波長側に移動させたい場合、多分割薄膜ヒータ２で５０℃、ペルチェ素子７で５０℃加熱して、反射波長を１ｎｍ長波長側に移動させることもできる。
【００４０】
さらに、この可変分散スロープ補償器３０ａによる分散スロープ補償方法について、図１７のフローチャートを用いて説明する。
（ａ）パソコンなどの入力手段から、ユーザによって所望の分散スロープ値が入力され、入力手段に接続されたインターフェース回路１３で入力された分散スロープ値を受け付ける（Ｓ２１）。
（ｂ）インターフェース回路１３は入力された分散スロープ値が正であるか、負であるかを判断する（Ｓ２２）。
（ｃ）インターフェース回路１３は、分散スロープが負の場合、第１記憶部１４１から凹型温度分布を読み出し（Ｓ２３）、分散スロープが正の値の場合、第２記憶部１４２から凸型温度分布を読み出す（Ｓ２４）。分散スロープの符号に応じて読み出された凹型、凸型いずれかの温度分布を倍率可変回路１５に送る。
（ｄ）倍率可変回路１５では、送られた温度分布の大きさを分散スロープ入力値に応じて必要な大きさに調整し（Ｓ２５）、加算回路１６に送る（Ｓ２６）。
【００４１】
（ｅ）一方、インターフェース回路１３は分散スロープの入力値を第３記憶部１４３にも送る。第３記憶部１４３では入力された分散スロープに対応する分散の中心波長を所定波長に制御するための設定温度が読み出され（Ｓ２８）、加算回路１６に送られる（Ｓ２８）。
【００４２】
（ｆ）加算回路１６では、倍率可変回路１５で調整された温度分布と、チャープグレーティング１の全体に付与される設定温度とを加算して、ヒータ制御回路５に送る（Ｓ２９）。
（ｇ）ヒータ制御回路５は、上記温度分布情報に応じて、多分割薄膜ヒータ２の各ヒータに電力を供給する（Ｓ３０）。
（ｈ）そして、多分割薄膜ヒータ２によってチャープグレーティング１に所定の温度分布が付与される（Ｓ３１）。
（ｉ）上記のようにチャープグレーティングに所定の温度分布が付与されることによってチャープグレーティング１の分散スロープ補償が行われる。また、チャープグレーティング１全体に所定温度が付与されることで、分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御され、アイ開口ペナルティの最小となる波長が所定波長にほぼ一致するように制御される（Ｓ３２）。
以上の各ステップによってチャープグレーティング１の分散スロープが補償されるとともに、動作波長での分散が一定に保たれる。この場合には分散の変化を１ｐｓ／ｎｍ以下にすることができる。また、分散の中心波長が所定波長、すなわち動作波長にほぼ固定され、アイ開口ペナルティ等の伝送品質の劣化を抑制できる。
【００４３】
図１８は、図１１の温度分布を多分割薄膜ヒータ２のみでチャープファイバーグレーティングに付与する可変分散スロープ補償器３０ｂの構成を示す別例のブロック図である。図１８に示すように全体制御回路１０は主にインターフェース回路１３とメモリ１４から構成され、メモリ１４にはｎ個の記憶部１４１，・・・１４ｎがありｎ種類の温度分布が記憶されている。例えば、この可変分散スロープ補償器３０ｂの分散スロープ可変範囲として−２０ｐｓ／ｎｍ２〜＋２０ｐｓ／ｎｍ２とする。分散の中心波長での分散スロープは０．１ｐｓ／ｎｍ２刻みで設定できれば十分であるから、ｎの個数を４００とし、第１記憶部１４１から第ｎ記憶部１４ｎに、−２０ｐｓ／ｎｍ２から＋２０ｐｓ／ｎｍ２の範囲を０．１ｐｓ／ｎｍ２刻みの分散スロープに設定するための温度分布を記憶させることができる。この温度分布は図１１に示したものと同様であって、分散スロープを制御するための温度分布に加え、反射波長の中心波長、すなわち分散の中心波長を制御するための所定温度とが加算されたものである。このように設定可能な全ての分散スロープに対応する温度分布がメモリ１４内に記憶されている。
【００４４】
以下に、この分散スロープ補償方法について、図１９のフローチャートを用いて説明する。
（ａ）入力された分散スロープ値を受け付ける（Ｓ４１）。
（ｂ）図２０の（ａ）に示されるように、入力された分散スロープ値について対応するアドレスを選択する（Ｓ４２）。
（ｃ）図２０の（ｂ）に示されるように、記憶部１４の選択されたアドレスの第ｉ記憶部１４ｉ（ｉ＝１〜ｎ）からそれぞれのヒータ２に供給するそれぞれの電力値を読み出す（Ｓ４３）。
（ｄ）読み出されたそれぞれのヒータ電力値をヒータ制御回路５に送る（Ｓ４４）。
（ｅ）ヒータ制御回路５でそれぞれのヒータ２に電力を供給する（Ｓ４５）。
（ｆ）チャープグレーティング１に複数のヒータ２による温度分布を付与する（Ｓ４６）。
（ｇ）これによってチャープグレーティング１の分散スロープ補償すると共に、チャープグレーティング１の分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御する（Ｓ４７）。なお、この場合に、ペルチェ素子７は、周囲温度の変化に対する補償にのみ用いられる。
【００４５】
以上のように、多分割薄膜ヒータ２のみで、分散スロープ制御のための温度分布と、分散の中心波長の制御のために全体に加える所定温度とを担うことができる。この場合には、ペルチェ素子７を周囲温度変化に対する変化を補償するためにのみ使用できるので、ペルチェ素子７に無理な負担を与えることなく、広い周囲温度範囲で使用できる。また、ペルチェ素子７に比べ多分割薄膜ヒータ２は面積も小さく、熱容量が小さいため高速に温度分布を変化させることができ、より高速動作が可能な可変分散スロープ補償器３０ａ、３０ｂが得られる。さらに周囲温度に対して分散の中心波長を一定に保つ機能も多分割薄膜ヒータ２に持たせることによって、ペルチェ素子７が不要となるので、少ない部品構成で可変分散スロープ補償器３０ａ、３０ｂを構成できる。
【００４６】
また、図２１は、図１８の可変分散スロープ補償器３０ｂによる分散スロープ補償方法の別例について説明するフローチャートである。この場合には、入力分散スロープ値ごとにヒータ２に供給する電力値と、ペルチェ素子７の設定温度とをそれぞれ記憶させている。以下に、この分散スロープ補償方法について、図２１のフローチャートを用いて説明する。
（ａ）入力された分散スロープ値を受け付ける（Ｓ５１）。
（ｂ）図２２の（ａ）に示されるように、入力された分散スロープ値について対応するアドレスを選択する（Ｓ５２）。
（ｃ）図２２の（ｂ）に示されるように、記憶部１４の選択されたアドレスの第ｉ記憶部１４ｉ（ｉ＝１〜ｎ）からそれぞれのヒータ２に供給するそれぞれの電力値を読み出す（Ｓ５３）。
（ｄ）読み出されたそれぞれのヒータ電力値をヒータ制御回路５に送る（Ｓ５４）。
（ｅ）ヒータ制御回路５でそれぞれのヒータ２に電力を供給する（Ｓ５５）。
（ｆ）一方、分散スロープ値に対応するペルチェ素子の設定温度を上記第ｉ記憶部１４ｉから読み出す（Ｓ５６）。
（ｇ）ペルチェ素子制御回路９でペルチェ素子７の温度を設定する。
（ｈ）サーミスタ８でチャープグレーティング１の所定位置の温度を検知する（Ｓ５８）
（ｉ）サーミスタ８での検知温度に基づいてペルチェ素子７をフィードバック制御して所定温度に設定する（Ｓ５９）。
（ｊ）チャープグレーティング１に複数のヒータ２とペルチェ素子７とによって入力分散スロープ値に対応する温度分布を付与する（Ｓ６０）。
（ｇ）これによってチャープグレーティング１の分散スロープ補償すると共に、チャープグレーティング１の分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御する（Ｓ６１）。なお、この場合に、ペルチェ素子７は、周囲温度の変化に対する補償にのみ用いられる。
【００４７】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る可変分散スロープ補償器４０について図２３を用いて説明する。図２３は、この可変分散スロープ補償器４０のブロック図である。実施の形態１に係る可変分散スロープ補償器では、チャープグレーティングの反射波長をペルチェ素子による温度分布印加で制御したが、本実施の形態３では、チャープグレーティング１の長手方向に張力を印加し、チャープグレーティング１を伸縮させることによってチャープグレーティング１の分散の中心波長を制御する。この可変分散スロープ補償器４０では、多分割薄膜ヒータ２上に配置されたチャープグレーティング１の一端が固定部１８で固定され、他端にピエゾ素子１７が接続されている。また、ピエゾ素子１７と、ピエゾ素子制御回路１９と全体制御回路１０とで中心波長制御手段が構成されている。さらに、この全体制御回路１０は、インターフェース回路１３と、記憶部１４と、倍率可変回路１５とを備える。記憶部１４は、さらに凹型温度分布を記憶する第１記憶部１４１と、凸型温度分布を記憶する第２記憶部１４２と、ピエゾ素子１７によって設定する張力を記憶する第３記憶部１４３とを備えている。
【００４８】
次に、この可変分散スロープ補償器４０の動作について説明する。この可変分散スロープ補償器４０では、ヒータ２によってチャープグレーティング１に温度分布を付与する点については実施の形態１及び２の可変分散スロープ補償器と同様である。一方、ここではチャープグレーティング１の分散の中心波長を制御する手段として、ピエゾ素子１７を用いている。具体的な動作としては、第３記憶部１４３に記憶しているチャープグレーティング１に印加する設定張力を読み出して、インターフェース回路１３からの信号に応じて、ピエゾ素子１７によってチャープグレーティング１に張力を印加する。チャープグレーティング１を石英系光ファイバーで作製した場合には、１ｇの張力印加で反射波長の中心波長、すなわち分散の中心波長が約０．０１５ｎｍ長波長側に移動する。これは張力によってチャープグレーティング１が伸び、グレーティングピッチが増加するためである。そこで、チャープグレーティング１に１００ｇの張力を印加すると、反射波長が約１．５ｎｍ長波長側に移動するが、このときのグレーティングピッチの増加量は僅か０．１％であり、グレーティングピッチの変化率、すなわちチャープ率の変化量も僅か０．１％であるから、反射波長が変化する以外の特性の変化は生じない。ピエゾ素子１７によってチャープグレーティング１に印加される張力を３０ｇ〜１００ｇの範囲で制御するように調整しておくことによって、図１１の温度分布をチャープグレーティング１に付与しながら分散の中心波長を一定に保ったまま分散スロープを制御することができる。なお、ここでは反射波長、すなわち分散の中心波長の制御を全てピエゾ素子１７で行う場合について述べたが、上述のように一部を多分割薄膜ヒータ２に任せ、一部をピエゾ素子１７で行ってもよい。
【００４９】
このように、チャープグレーティング１の反射波長を張力によって制御することにより、チャープグレーティング１やその周辺部に印加される温度を低くできるため、部材の耐熱温度範囲を全て分散スロープ制御に用いることができ、分散スロープ可変幅を広くできる効果が得られる。
【００５０】
この分散スロープ補償方法は次の各ステップによる。
（ａ）入力された分散スロープ値を受け付ける（Ｓ７１）。
（ｂ）入力された分散スロープ値が正であるか負であるかを判断する（Ｓ７２）。
（ｃ）分散スロープ値の正、負に応じて所定の２次関数型温度分布と所定の１次関数型温度分布とが所定の比率で加算された温度分布を記憶部１４１、１４２から読み出す（Ｓ７３，Ｓ７４）。
（ｄ）ヒータ制御回路５で各ヒータ電力を供給し（Ｓ７７）、チャープグレーティング１に読み出された温度分布を付与する（ＳＳ７８）。
（ｅ）入力された分散スロープ値に応じて前記チャープグレーティング１全体に付与する張力値を記憶部１４３から読み出す（Ｓ７９）。
（ｆ）ピエゾ素子制御回路１９でピエゾ素子１７に電圧を印加してチャープグレーティング１に読み出された張力値に対応する張力を印加する（Ｓ８０）。
（ｇ）チャープグレーティング１の分散スロープを制御すると共に、分散の中心波長を所定波長に略一致するように制御する（Ｓ８１）。
【００５１】
実施の形態４．
本発明の実施の形態４に係る可変分散スロープ補償器について図２５から図２８を用いて説明する。上記実施の形態１から３では、チャープグレーティング１に付与する温度分布のうち、２次関数型温度分布については通常の２次関数として扱っており、その関数形について特に詳細に述べなかった。本実施の形態４では、チャープグレーティング１に付与する２次関数型温度分布の関数形について詳しく検討する。すなわち、２次関数型温度分布として、数式（７）で示される温度分布Ｔｅｍｐ（ｘ）をチャープグレーティング１に付与した場合の分散特性等をシミュレーションによって求めた。
【００５２】
【数９】
2004286783.tif 000009
ここで、ｘ：グレーティング上の位置（０≦ｘ≦Ｌ）、Ｌ：グレーティング長、Ｓは定数であり、２次関数型温度分布の大きさである。また、αは次数係数である。
【００５３】
このシミュレーションで用いたチャープグレーティング１の条件は、グレーティング長Ｌが４０ｍｍ、グレーティングピッチの変化率（チャープ率）０．３７５ｎｍ／ｃｍである。この実施の形態４では、次数係数αについて、α＝０．７〜１．５まで０．０５刻みでαの値を変化させてシミュレーションを行った。なお、シミュレーションでは定数Ｓを５０すなわち凹型の２次関数型温度分布５０℃としている。
【００５４】
図２５の（ａ）〜（ｃ）は、α＝０．７、０．８、０．９のそれぞれの場合の温度分布をチャープグレーティング１に付与した場合のチャープグレーティング１の分散特性である。それぞれ平均化した場合の２次関数で表した近似式を示している。また、図２６の（ａ）〜（ｃ）は、α＝１．０、１．１、１．２の場合の温度分布をチャープグレーティング１に付与した場合の分散特性である。図２７の（ａ）〜（ｃ）は、α＝１．３、１．４、１．５の場合の温度分布をチャープグレーティング１に付与した場合の分散特性である。さらに、図２８は、αの値と、該分散特性を２次関数で近似した場合の２次の係数との関係を示す図である。この図２８では、それぞれのαの値について、中心波長のアイ開口ペナルティの値について示している。
【００５５】
図２５から図２７より分かるように、α＝１．１でほぼ直線の分散特性が得られており、α＝１．０では下に凸の分散特性、α＝１．２では上に凸の分散特性が得られている。α＝０．９以下の場合にはさらに直線からのずれが大きくなって顕著に下に凸の分散特性が得られ、α＝１．５の場合にも顕著に上に凸の分散特性となる。分散スロープは分散特性の傾きであるので、分散特性が直線に近いものほど、分散スロープに変化がなく良好な特性である。逆に分散特性が直線から外れると光信号の伝送特性が劣化し、可変分散スロープ補償器の機能が損なわれる。なお、α＝１．０の場合にも分散特性が直線から外れているのは、チャープグレーティング１に施されているアポダイズの影響のためである。この結果から、分散特性が波長に対する直線性の良好な範囲、例えば二階微分係数が−１０〜＋１０の範囲となるα＝１．０〜１．４の範囲が好ましい。同時にアイ開口ペナルティも１ｄＢ以下となる。さらに好ましくはα＝１．１〜１．２の範囲である。
【００５６】
なお、分散スロープを変化させたときに所定波長における分散値を一定に保つために、２次関数型温度分布に１次関数型温度分布を加算した温度分布をチャープグレーティング１に付与すること、及び、チャープグレーティング１の分散の中心波長を所定波長にほぼ一致させるように制御することについては上記実施の形態１から３で述べた通りである。
【００５７】
【発明の効果】
本発明に係る可変分散スロープ補償器によれば、所定の２次関数型温度分布と所定の１次関数型温度分布とを所定の比率で加算した温度分布をチャープグレーティングに付与して分散スロープを補償すると共に、チャープグレーティング全体を所定温度変化させて分散の中心波長を所定波長にほぼ一致するように制御している。これによって、分散スロープを補償することによって変化する分散の絶対値を所定値に制御することができる。また、帯域内で最も伝送特性が良好な部分をシフトさせて所定波長、具体的には動作波長にほぼ一致させることができる。これによって、分散スロープを制御しながら動作波長において良好な光伝送特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る可変分散スロープ補償器の構成を示す概略図である。
【図２】温度分布制御手段によってチャープグレーティングに付与する２次関数型温度分布を示す図である。
【図３】図２の温度分布を付与した場合における分散と損失の波長依存性を示す図である。
【図４】図２の温度分布をチャープグレーティングに付与した場合の分散の中心波長における分散値の変化と分散スロープ値の変化を示す図である。
【図５】図２の温度分布をチャープグレーティングに付与した場合のアイ開口ペナルティの波長依存性を示す図である。
【図６】温度分布制御手段によってチャープグレーティングに付与する２次関数型温度分布と１次関数型温度分布との和の温度分布を示す図である。
【図７】図６の温度分布をチャープグレーティングに付与した場合における分散と損失の波長依存性を示す図である。
【図８】図６の温度分布をチャープグレーティングに付与した場合の分散の中心波長における分散値の変化と分散スロープ値の変化を示す図である。
【図９】図６の温度分布をチャープグレーティングに付与した場合のアイ開口ペナルティの波長依存性を示す図である。
【図１０】２次関数型温度分布の大きさに対応する、ペルチェ素子によって加える所定温度を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る可変分散スロープ補償器において、チャープグレーティングに付与する温度分布を示す図である。
【図１２】図１１の温度分布をチャープグレーティングに付与した場合における分散と損失の波長依存性を示す図である。
【図１３】図１１の温度分布をチャープグレーティングに付与した場合のアイ開口ペナルティの値の波長依存性を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る可変分散スロープ補償器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の実施の形態１に係る分散スロープ補償方法のフローチャートである。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る可変分散スロープ補償器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る分散スロープ補償方法のフローチャートである。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る可変分散スロープ補償器の別例の詳細な構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の実施の形態２に係る分散スロープ補償方法の別例のフローチャートである。
【図２０】（ａ）は、分散スロープ値の入力値に対応する記憶部のＲＯＭ上におけるアドレスを示す図であり、（ｂ）は、該ＲＯＭにおける記憶内容を示す図である。
【図２１】本発明の実施の形態２に係る分散スロープ補償方法のさらに他の別例のフローチャートである。
【図２２】（ａ）は、分散スロープ値の入力値に対応する記憶部のＲＯＭ上におけるアドレスを示す図であり、（ｂ）は、該ＲＯＭにおける記憶内容を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態３に係る可変分散スロープ補償器の詳細な構成を示すブロック図である。
【図２４】本発明の実施の形態３に係る分散スロープ補償方法のフローチャートである。
【図２５】本発明の実施の形態４に係る可変分散スロープ補償器において、チャープグレーティングに付与する温度分布の次数係数αと、分散の波長依存性を示す図であり、（ａ）はα＝０．７、（ｂ）はα＝０．８、（ｃ）はα＝０．９の場合である。
【図２６】本発明の実施の形態４に係る可変分散スロープ補償器において、チャープグレーティングに付与する温度分布の次数係数αと、分散の波長依存性を示す図であり、（ａ）はα＝１．０、（ｂ）はα＝１．１、（ｃ）はα＝１．２の場合である。
【図２７】本発明の実施の形態４に係る可変分散スロープ補償器において、チャープグレーティングに付与する温度分布の次数係数αと、分散の波長依存性を示す図であり、（ａ）はα＝１．３、（ｂ）はα＝１．４、（ｃ）はα＝１．５の場合である。
【図２８】本発明の実施の形態４に係る可変分散スロープ補償器において、チャープグレーティングに付与する温度分布の次数係数αと、分散の２次係数及びアイ開口ペナルティとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１  チャープグレーティング、２  多分割薄膜ヒータ、３  電極部、４  基板、５  ヒータ制御回路、６  ヒートスプレッダ、７  ペルチェ素子、８  感温素子、９  ペルチェ素子制御回路、１０  全体制御回路、１１  分散補償モジュール、１２  サーキュレータ、１３  インターフェース回路、１４、１４１、１４２、１４３、１４ｉ、１４ｎ  記憶部、１５  倍率可変回路、１６  加算回路、１７  ピエゾ素子、１８  固定部、１９  ピエゾ素子制御回路、２０、３０ａ、３０ｂ、４０  可変分散スロープ補償器
【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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【図２７】
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【図２８】
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