(57)【要約】      （修正有）【課題】分散補償のための制御方式を簡易化し、チャープ光ファイバー格子の線形的な分散傾斜及び分散傾斜の制御範囲を向上させる光通信システム用可変分散補償機を提供する。【解決手段】リング（ｒｉｎｇ）形態の回転する外部原板１、外部原板内側の空間上に回転しないように設けた内部原板２、チャープ光ファイバー格子６ａを取り付けるための所定の長さを有する金属板６ｂ及び金属板を固定させるための第１及び第２金属板ホルダー５ａ、５ｂを備え、固定手段のそれぞれは、固定手段の一部分を第１原板と連結するための第１軸３ａ、４ａ、及び固定手段の他の一部分を第２原板と連結するための第２軸３ｂ、４ｂを備える。【選択図】      図３
2005084694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板と、
前記円板を取り囲んで前記円板と独立的に動くことができるリングと、
その一面に少なくとも一つの光ファイバー格子が取り付けられ、前記円板を横切って前記リングの回転によって動く各端部を有する曲げ可能な板とを備える可変分散補償機。
【請求項２】
前記円板、前記リング及び前記板の中心は、同一の地点に位置することを特徴とする請求項１に記載の可変分散補償機。
【請求項３】
前記板を前記リングに固定させるための第１ホルダー及び前記第２ホルダーをさらに備える請求項１に記載の可変分散補償機。
【請求項４】
前記第１ホルダー及び前記第２ホルダーは、前記リングに連結される回転軸及び前記円板に連結される固定軸をさらに備える請求項３に記載の可変分散補償機。
【請求項５】
前記第１ホルダー及び前記第２ホルダーそれぞれの回転軸は前記リング上に位置し、前記リングの回転方向に沿って回転する請求項4に記載の可変分散補償機。
【請求項６】
前記第１ホルダー及び前記第２ホルダーそれぞれの固定軸は前記円板上に位置し、前記リングが回転するとき固定される請求項５に記載の可変分散補償機。
【請求項７】
前記板の２つの部分は、前記第１ホルダー及び前記第２ホルダーそれぞれの回転軸に固定され、前記リングの回転によって前記板が曲げられる請求項５に記載の可変分散補償機。
【請求項８】
前記第１ホルダー及び前記第２ホルダーそれぞれの回転軸は、前記リングに対して同一の角度に動く請求項５に記載の可変分散補償機。
【請求項９】
前記板は、前記リングの回転によってその中心に対して対称的に曲げられる請求項１に記載の可変分散補償機。
【請求項１０】
前記板は、金属からなる請求項１に記載の可変分散補償機。
【請求項１１】
円板と、
前記円板を取り囲んで前記円板と独立的に回転するリングと、
その一面に少なくとも一つの光ファイバー格子が取り付けられ、前記円板を横切って前記リングの回転によって動く各端部を有する曲げ可能な金属板と、
前記リングに前記金属板を固定させる第１ホルダー及び前記第２ホルダーとを備える可変分散補償機。
【請求項１２】
前記第１ホルダー及び前記第２ホルダーは、前記リングに連結される回転軸及び前記円板に連結される固定軸を備える請求項１１に記載の可変分散補償機。
【請求項１３】
前記板の２つの部分は、前記第１ホルダー及び前記第２ホルダーそれぞれの回転軸に固定され、前記リングの回転によって前記金属板が曲げられる請求項１１に記載の可変分散補償機。
【請求項１４】
前記第１及び前記第２ホルダーそれぞれの回転軸は前記リング上に位置し、前記リングの回転方向に沿って回転する請求項１２に記載の可変分散補償機。
【請求項１５】
前記円板、前記リング及び前記金属板の中心は、同一の地点に位置することを特徴とする請求項１２に記載の可変分散補償機。
【請求項１６】
前記第１ホルダー及び前記第２ホルダーそれぞれの固定軸は前記円板上に位置し、前記リングが回転するとき固定される請求項１２に記載の可変分散補償機。
【請求項１７】
前記第１ホルダー及び前記第２ホルダーそれぞれの回転軸は、前記リングに対して同一の角度に動く請求項１６に記載の可変分散補償機。
【請求項１８】
前記金属板は、前記リングの回転によってその中心に対して対称的に曲げられる請求項１１に記載の可変分散補償機。
【請求項１９】
第１板と、
前記第１板に隣接して前記第１板と独立的に動く第２板と、
その一面に少なくとも一つの光ファイバー格子が取り付けられ、前記第１板を横切って前記第２板の回転によって動く各端部を有する曲げ可能な第３板とを備える可変分散補償機。
【請求項２０】
前記第３板を前記第２板に固定するための第１ホルダー及び前記第２ホルダーをさらに備え、
前記第１ホルダー及び前記第２ホルダーは、それぞれ前記第２板に連結される回転軸及び前記第１板に連結される固定軸を備える請求項１９に記載の可変分散補償機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光通信システムに用いられる分散補償機に関し、特に、チャープ光ファイバー格子を基盤とする可変分散補償機に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信技術は光ファイバー技術の発展及び半導体レーザのような光源が開発されることによって急速に発展している。特に、互いに異なる波長帯域の光信号パルスを一つの光ファイバーを通じて転送する波長分割多重化（Wavelength Division Multiplexing; WDM）方式の光電送技術は、光通信分野の核心技術としての位置を占めている。さらに、エルビウムが添加された光ファイバー増幅器（Erbium-Doped Fiber Amplifier; EDFA）が開発されることによって、長距離転送による光信号パルスのエネルギー損失に対する問題が解決され、光信号パルスの長距離転送が可能になった。
【０００３】
光通信技術において最も多く用いられている１５３０〜１５６５nm波長帯域の光信号パルスをマルチプレクシングして一つの光ファイバーを通じて転送する場合、光ファイバーは光信号パルスそれぞれの波長に対して微細ではあるが互いに異なる屈折率を有する。このような光ファイバーの異なる屈折率によって転送距離が長くなるにつれて、一つの光ファイバーを通じて転送される光信号パルスが時間軸上において広がる現象である分散（dispersion）が発生する。また、転送距離が長くなるほど転送される光信号パルスの分散が増加し、隣接した光信号パルスは互いに重畳するため、光通信システムの受信端で受信される各光信号パルスを区別し難い。
【０００４】
このような光信号パルスの分散を補償するために、最近は光ケーブルに連結するのが容易で、転送損失が少なく、光信号パルスの非線形現象が発生しないチャープ光ファイバー格子（Chirped Fiber Grating）を用いる可変分散補償機が主に用いられている。一般に、中心波がλ1である光信号パルスはλ1だけでなくλ1を中心に所定の範囲（λ1±δnm）内にあるいくつかの波長で構成されている。従って、中心波長がλ1である光信号パルスを構成する最も長い波長（λ1＋δnm）は他の波長より相対的に転送速度が遅いので、転送距離が長くなるにつれて時間軸上における分散が最もひどく発生する反面、光信号パルスを構成する最も短い波長（λ1−δnm）は他の波長より相対的に転送速度が速いので、転送距離が長くなっても時間軸上における分散が最も少なく発生する。従って、中心波長がλ1である光信号パルスを構成する最も長い波長（λ1＋δnm）の分散を補償するためには、チャープ光ファイバー格子内部における反射経路を短くし、光信号パルスを構成する最も短い波長（λ1±δnm）の分散を補償するためには、チャープ光ファイバー格子内部における反射経路を相対的に長くすることにより、長距離転送による光信号パルスの分散を補償する。
【０００５】
チャープ光ファイバー格子を基盤とする可変分散補償機の分散補償のための制御方式は、チャープ光ファイバー格子を数乃至数十個の区間に区分した後、それぞれの区間を互いに異なる温度で加熱及び冷却させて格子の屈折率を変化させることによって、光信号パルスの分散を調節する方式と、チャープ光ファイバー格子を金属板の表面に取り付けて金属板を曲げて（bending）格子の周期を変化させることによって、光信号パルスの分散を調節する方式とに分類することができる。しかし、前者の場合、繰り返される加熱及び冷却によって区間別の格子の屈折率の変化が不連続的であり、相互隣接した区間には熱伝導（heat conduction）による意図しない屈折率の変化が発生することもあるので、可変分散補償機の性能低下が予想される。
【０００６】
一方、ベンディング（bending）を用いる可変分散補償機は、チャープ光ファイバー格子が付着された金属板の両終端のいずれか一終端は固定させて、他終端の位置のみ変化させて金属板をベンディングすることによって誘導される引張力（tensile force）及び収縮力（contractile force）を用いてチャープ光ファイバー格子の周期を変化させる。即ち、引張力が誘導されたチャープ光ファイバー格子の周期は長くなり、収縮力が誘導されたチャープ光ファイバー格子の周期は短くなる現象を用いて、光信号パルスの分散を補償する。このようにチャープ光ファイバー格子の周期を変化させることによって、光信号パルスを構成する波長に対する群遅延（group delay）時間の変化で定義されるチャープ光ファイバー格子の分散傾斜を調節することができる。しかし、チャープ光ファイバー格子の周期を変化させるために金属板の両終端のいずれか一終端の位置のみ変化させて金属板をベンディングするため、線形的な分散傾斜を提供し難いだけでなく、分散傾斜の制御範囲が制限されるという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述した問題点を解決するためのものであり、分散補償のための制御方式が簡単かつチャープ光ファイバー格子の線形的な分散傾斜及び分散傾斜の制御範囲を向上させることができる可変分散補償機を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するための本発明の特徴によれば、チャープ光ファイバー格子を基盤とする可変分散補償機であって、リング（ring）形態の回転する第１原板、第１原板内側の空間上に回転しないように設けた第２原板、チャープ光ファイバー格子を取り付けるための所定の長さを有する金属板、及び金属板を固定させるための第１及び第２固定手段を備え、固定手段のそれぞれは、固定手段の一部分を第１原板と連結するための第１軸、及び固定手段の他の一部分を第２原板と連結するための第２軸を備える可変分散補償機が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明はチャープ光ファイバー格子を基盤とする可変分散補償機の外部原板の回転角度によってチャープ光ファイバー格子に誘導される引張力、収縮力及び分散傾斜を制御することによって、チャープ光ファイバー格子に引き入れられる光信号パルスを構成する波長の遅延時間を精密に調節し、中心波長の移動を抑制することによって光信号パルスの分散補償を行う。また、外部原板の回転だけで可変分散補償機の分散補償を容易に制御することができ、チャープ光ファイバー格子の分散傾斜を連続的に制御することができる範囲を向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下では、図１及び図４を参照し、本発明の望ましい実施例に対して詳細に説明する。
図１を参照し、ベンディングによって誘導される引張力及び収縮力を説明する。このために、単位長さの円（circle）の半径Ｒだけ離れた位置に金属板が存在すると仮定する。金属板の表面にチャープ光ファイバー格子（図示省略）を付着させた後に金属板を曲げれば、金属板の外側面及び内側面には式１のような大きさを有する引張力（ｄＬｒ）及び収縮力（ｄＬｃ）がそれぞれ誘導される。
【００１１】
【数１】
2005084694.tif 000003
ここで、ｗは金属板の厚さ、ｄθは曲面がなす角度の変化量、ｄｌは金属板の長さの変化量を示す。
【００１２】
一方、図１に示したように金属板をベンディングする時、金属板に取り付けられたチャープ光ファイバー格子の格子周期が一定の比率で増加または減少するようにベンディングする。このようなベンディングによって変わるチャープ光ファイバー格子のチャーピング率（chirping rate）をΔｃｈと定義すれば、チャープ光ファイバー格子の長さＬに対する引張力及び収縮力を式２のように金属板の長さに対する関数で表現することができる。
【００１３】
【数２】
2005084694.tif 000004
上述した式１及び２から、ベンディングによって金属板の両終端が移動する角度（θ）を得る。
【００１４】
【数３】
2005084694.tif 000005
ここで、Ｌは金属板の長さを示し、ベンディングから誘導される金属板のベンディング曲線を直角座標系で表現するために式３の角度（θ）を座標変換すれば式４の通りであり、Ｘ軸及びＹ軸上の値は式５の通りである。
【００１５】
【数４】
2005084694.tif 000006
【００１６】
【数５】
2005084694.tif 000007
ここで、Ｃ（ｘ）及びＳ（ｘ）は式６のように定義されたフレネル（Fresnel）関数である。
【００１７】
【数６】
2005084694.tif 000008
【００１８】
式５及び６から金属板の線形的な引張力及び収縮力を誘導するためのベンディング曲線はフレネル関数の曲線形態であることを確認することができる。Δｃｈを変化して式５のパラメータを０．１８、０．３６、０．５４に変化させた時の金属板のベンディング曲線を図２で示す。
【００１９】
図２に示したように、金属板の（＋）Ｌ及び（−）Ｌ地点から始まった金属板ベンディング曲線の接線はそれぞれＸ軸と（２Ｌ／３，０）及び（−２Ｌ／３，０）地点で一致する。Ｘ軸とそれぞれの接線が形成する角度は上述した式３で表現した角度（θ）で示す。金属板の（−）Ｌ〜（＋）Ｌ地点間に図２に示したベンディング曲線を誘導することによって、チャープ光ファイバー格子の分散傾斜を線形的に増加または減少させることができるのが分かる。
【００２０】
図３は本発明の実施例によるチャープ光ファイバー格子を基盤とする可変分散補償機を示す。図３に示したように、可変分散補償機１０はリング（ring）形態の回転する外部ｖ１、外部原板１の内部に位置して回転しない内部原板２、チャープ光ファイバー格子６ａ、チャープ光ファイバー格子６ａを取り付けるための金属板６ｂ、金属板６ｂを固定するための第１及び第２金属板ホルダー５ａ，５ｂ、外部原板１に連結されて外部原板１の回転によって動く第１及び第２金属板ホルダー５ａ，５ｂの回転軸４ａ，４ｂ及び内部原板２に連結されて外部原板１の回転によって動かない第１及び第２金属板ホルダー５ａ，５ｂの固定軸３ａ，３ｂを備える。
【００２１】
外部原板１はリング状の回転する円であり、内部原板２はリング状の外部原板２が回転しても動かないように外部原板１の内側に存在する空間上に所定の軸（図示省略）を用いて設ける。また、外部原板１及び内部原板２の中心位置はチャープ光ファイバー格子６ａを取り付ける金属板の６ｂの長さの中心位置と同一である。
【００２２】
一方、金属板の６ｂの長さの中心から第１及び第２金属板ホルダー５ａ，５ｂの回転軸４ａ，４ｂまでの距離をそれぞれ（＋）Ｌ及び（−）Ｌと表現することにする。金属板６ｂの両終端は第１及び第２金属板ホルダー５ａ，５ｂの回転軸４ａ，４ｂを介して外部原板１と連結する。一般に、チャープ光ファイバー格子６ａを取り付けるための金属板６ｂは高い弾性及び復元力を有する材質を主に用い、機械的な変化が繰り返されても性能の低下が発生せず、数mm以下の厚さを有する金属を用いる。本発明の実施例では、１５cm（長さ）×３cm（幅）×０．２mm（厚さ）のスプリングスチール（spring steel）を金属板として用いる。
【００２３】
また、金属板の６ｂの長さの中心から（＋）２Ｌ／３及び（−）２Ｌ／３の距離だけ離れた地点に内部原板２と連結される第１及び第２金属板ホルダー５ａ，５ｂの固定軸３ａ，３ｂが位置する。たとえ、図３で金属板６ｂの実際の長さは２Ｌであり、金属板６ｂに取り付けられるチャープ光ファイバー格子６ａの長さは金属板６ｂの長さより短い。
【００２４】
外部原板１は時計方向あるいは反時計方向に回転することができるが、図３は反時計方向に回転する場合を示す。図３に示したように、外部原板１が反時計方向に回転すると、外部原板１と連結された第１及び第２金属板ホルダー５ａ，５ｂの回転軸４ａ，４ｂは外部原板１の回転方向に沿って動くが、内部原板２と連結された第１及び第２金属板ホルダー５ａ，５ｂの固定軸３ａ，３ｂは動かない。その結果、チャープ光ファイバー格子６ａが取り付けられた金属板６ｂがベンディングされてチャープ光ファイバー格子６ａの周期を変化させることによって、チャープ光ファイバー格子６ａに引き入れられる光信号パルスを構成する波長の反射経路を調節して光信号パルスの分散を補償する。たとえ、図３ではチャープ光ファイバー格子６ａの周期を一定なものとして示しても、当業者であれば予め設定されたチャーピング率によって光ファイバーの内部に漸次長くなるか短くなる周期で形成された格子ということを認識することができる。
【００２５】
金属板の６ｂの長さの中心から（＋）Ｌ及び（−）Ｌの距離だけ離れた地点に位置する第１及び第２金属板ホルダー５ａ，５ｂの回転軸４ａ，４ｂから形成することができる金属板６ａのベンディング曲線の接線は、金属板の６ｂの長さの中心から（＋）２Ｌ／３及び（−）２Ｌ／３の距離だけ離れた地点に位置する固定軸３ａ，３ｂと接する。これは、図２を参照して説明したベンディング曲線と同一の曲線を金属板６ｂ及びチャープ光ファイバー格子６ａに誘導することができることを示す。従って、外部原板１の回転は金属板の６ｂの長さの中心から（＋）Ｌ及び（−）Ｌの間に存在するチャープ光ファイバー格子６ａに線形的な分散傾斜を提供し、チャープ光ファイバー格子６ａに引き入れられる光信号パルスを構成する波長のチャープ光ファイバー格子６ａにおける遅延時間を精密に調節して光信号パルスの分散を補償する。
【００２６】
また、外部原板１を回転させれると、第１及び第２金属板ホルダー５ａ，５ｂの回転軸４ａ，４ｂは外部原板１の中心に対して同一の角度を有しながら動くので、チャープ光ファイバー格子６ａの中心に対して互いに対称的な引張力及び収縮力を誘導する。その結果、チャープ光ファイバー格子６ａの中心には引張力と収縮力が互いに相殺されるため、チャープ光ファイバー格子６ａに引き入れられる光信号パルスを構成する中心波長の移動（shifting）を抑制することができる。
【００２７】
説明の便宜上、本発明の実施例は金属板に一つのチャープ光ファイバー格子を取り付けた例を説明しているが、多数のチャープ光ファイバー格子を金属板に取り付けても同様に実施することができるのが分かる。
【００２８】
図４は可変分散補償機の外部原板を（−）１０゜〜（＋）１１゜の角度に回転させながらアドバンテスト（ＡＤＶＥＮＴＥＳＴ）社のオプティカルネットワークアナライザー（Optical Network Analyzer，モデル名：Q7750 OPTSCOPE）を用いて測定したチャープ光ファイバー格子の分散傾斜のスペクトルを示す。測定結果、可変分散補償機を用いてチャープ光ファイバー格子の分散傾斜を（−）１４１．６〜（＋）１４８．１［ps/nm］範囲で制御することができる。
【００２９】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ベンディング（bending）によって誘導される引張力及び収縮力を説明するための図である。
【図２】線形的な引張力及び収縮力を誘導するための金属板のベンディング曲線を説明するための図である。
【図３】本発明の実施例による光通信システム用可変分散補償機を示す図である。
【図４】図３に示した可変分散補償機を用いて測定したチャープ光ファイバー格子の分散傾斜のスペクトルを示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  外部原板
２  内部原板
３ａ、３ｂ  固定軸
４ａ、４ｂ  回転軸
５ａ、５ｂ  金属板ホルダー
６ａ  チャープ光ファイバー格子
６ｂ  金属板
【図１】
2005084694.tif 000009
【図２】
2005084694.tif 000010
【図３】
2005084694.tif 000011
【図４】
2005084694.tif 000012