(57)【要約】      （修正有）【課題】  分散補償のための制御方式が簡単であるだけでなく、ベンディングされるチャープ光ファイバー格子の中心周期を変化させない可変分散補償機を提供する。【解決手段】  チャープ光ファイバー格子を備える光ファイバーと、互いに対称的に配置されて段差部を有する第１及び第２フレームと、前記光ファイバーを取り付けるために所定の長さを有する第１金属板と、前記第１及び第２フレームの段差部に嵌着される第２金属板と、前記第１及び第２フレーム、並びに前記第２金属板と連結されて前記チャープ光ファイバー格子を対称的にベンディングするためのベンディング手段とを備える。【選択図】  図２
2005196182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変分散補償機であって、
チャープ光ファイバー格子を備える光ファイバーと、
互いに対称的に配置された段差部を有する第１及び第２フレームと、
前記光ファイバーを取り付けるために所定の長さを有する第１金属板と、
前記第１及び第２フレームの段差部に嵌着される第２金属板と、
前記第１及び第２フレーム並びに前記第２金属板と連結されて前記チャープ光ファイバー格子を対称的にベンディングするためのベンディング手段と、
を備える可変分散補償機。
【請求項２】
前記光ファイバーは、前記第１金属板の中心に存在する予め設定された大きさのスリットを介して、前記金属板の第１及び第２面に取り付けられる請求項１に記載の可変分散補償機。
【請求項３】
前記ベンディング手段は、
前記第２金属板を前記第１及び第２フレームの段差部上で移動させるための移動手段と、
前記第２金属板上に配置され、前記第１金属板の前記第２面に接触して前記光ファイバーの中心がベンディングされることを防止するための支持手段と、
前記支持手段を中心として互いに対称的に配置され、前記第１金属板の両終端を固定するための第１及び第２固定手段と、
前記第１及び第２固定手段を前記第１及び第２フレームと連結するための第１及び第２ヒンジピンと、を備え、
前記光ファイバーの中心、前記第１金属板の中心、前記第２金属板の中心及び前記第１金属板の第２面に接触する前記支持手段の一側面の中心は、前記全ての中心をつなぐ同一の垂直線上に存在する請求項２に記載の可変分散補償機。
【請求項４】
前記移動手段は、
前記第２金属板を連結するための固定部材と、
前記第２金属板の移動方向を決定するための回転バーと、
前記回転バーの回転方向に基づいて前記第２金属板を前記第１及び第２フレームの段差部上で移動させるための移動軸と、
を備える請求項３に記載の可変分散補償機。
【請求項５】
前記第１及び第２固定手段のそれぞれは第１及び第２スロットを備え、前記第２金属板は予め設定された多数のピンホールを備え、前記第１及び第２固定手段は、前記第１及び第２スロットを介して第１及び第２連結ピンを前記多数のピンホールのうちのそれぞれ一つに挿入することによって、前記第２金属板に連結される請求項３に記載の可変分散補償機。
【請求項６】
前記第１及び第２固定手段のそれぞれは、前記第２金属板の移動により前記第１及び第２ヒンジピンを中心に互いに反対方向に回転する請求項５に記載の可変分散補償機。
【請求項７】
前記第１及び第２固定手段の回転範囲は、前記第１及び第２連結ピンが挿入されるピンホールの位置により決定される請求項６に記載の可変分散補償機。
【請求項８】
前記予め設定された多数のピンホールのそれぞれは同一の直径を有し、ホールとホールとの間の間隔は同一である請求項７に記載の可変分散補償機。
【請求項９】
前記第１及び第２フレームの段差部上を移動する第２金属板及び互いに反対方向に回転する前記第１及び第２固定手段により、前記第１金属板及び前記光ファイバーは前記支持手段を中心に対称的にベンディングされる請求項６に記載の可変分散補償機。
【請求項１０】
前記光ファイバーに含まれたチャープ光ファイバー格子の中心周期を基準として格子の周期が次第に短くなる部分には収縮力が誘導され、格子の周期が次第に長くなる部分には引張力が誘導されることによって、前記チャープ光ファイバー格子の中心周期は変わらない請求項９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、光信号パルスの分散を補償するためにチャープ光ファイバー格子に加えられるベンディングを制御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介して伝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、長距離伝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伝送が可能になった。
【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キシングして一つの光ファイバーを介して伝送する場合、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、伝送距離が長くなるにつれて一つの光ファイバーを介して伝送される光信号パルスが広がる現象である分散（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）が発生する。また、伝送距離が長くなるほど光信号パルスの分散が増加することによって、互いに隣接した光信号パルスは互いに重なるため、光通信システムの受信端では受信される各光信号パルスを区別し難い。
【０００４】
上述した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、伝送損失が少なく、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、中心波長が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伝送速度が遅いので、伝送距離が長くなるにつれて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伝送速度が速いので、伝送距離が長くなっても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、長距離伝送による光信号パルスの分散を補償することができる。
【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を調節するための方式には、温度及びベンディングを用いる方式がある。まず、温度を用いて分散を調節する方式は、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チャープ光ファイバー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である。
しかし、温度を用いて分散を調節する方式では、チャープ光ファイバー格子に繰り返し加えられる加熱及び冷却によって、チャープ光ファイバー格子の区間別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）により意図しない屈折率の変化が発生する可変分散補償機の性能低下が予想され得るため、多く用いられない。
【０００６】
ベンディングを用いて分散を調節する方式は、チャープ光ファイバー格子を所定の厚さを有する金属板の表面に取り付けた後、金属板を曲げて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、光信号パルスの分散を調節する方式である。一般に、ベンディング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取り付けら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ベンディング以前の周期より長くなり、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ベンディング以前の周期より短くなる現象を用いて、光信号パルスの分散を補償する。また、ベンディング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ことによって、光信号パルスを構成する各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値を調節することができる。
【０００７】
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、チャープ光ファイバー格子に引き入れられて反射される光信号パルスの中心波長が、チャープ光ファイバー格子の変化された中心周期により変更され得るという問題点がある。
【非特許文献１】S.Matsumoto, M. Takabayashi, K. Yoshiara, T. Sugihara, Miyazaki, F. Kubota, "Tunable Dispersion Slope Compensator With a Chirped Fiber Grating and a Divided Thin-Film Heater for 160-Gb/s RZ Transmissions" in IEEE PHOTONICS TECHNOLOGY LETTER, VOL. 16, NO. 4, APRIL 2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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であるだけでなく、ベンディングされるチャープ光ファイバー格子の中心周期を変化させない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】
【０００９】
本発明の特徴によれば、可変分散補償機であって、チャープ光ファイバー格子を備える光ファイバーと、互いに対称的に配置された段差部を有する第１及び第２フレームと、前記光ファイバーを取り付けるために所定の長さを有する第１金属板と、前記第１及び第２フレームの段差部に嵌安着される第２金属板と、前記第１及び第２フレーム並びに前記第２金属板と連結されて前記チャープ光ファイバー格子を対称的にベンディングするためのベンディング手段と、を備える可変分散補償機が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、可変分散補償機のトランスレータに連結された移動金属板の移動によりチャープ光ファイバー格子を備える光ファイバーをベンディングして、誘導される力（引張力、圧縮力）を制御することによって、光ファイバー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精密に調節して、光信号パルスの分散補償を行い、中心波長の移動を抑制することができる。また、トランスレータの回転バーを回転させることによって、移動金属板の移動及びチャープ光ファイバー格子を備える光ファイバーのベンディングを調整して、誘導される力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値を連続的に調節することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下では、図１乃至図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は予め設定された厚さ及び長さを有する金属板１をベンディングした時、金属板１に誘導される引張力及び収縮力を示す。単位長さの円の半径Ｒだけ離れた位置に金属板１が存在し、金属板１の両終端１ａ、１ｂを同一の力でベンディングすると仮定すれば、金属板１の前面１ｃ及び後面１ｄには金属板の中心を基準に次第に増加する引張力及び収縮力がそれぞれ誘導される。図１に示したｗは金属板１の厚さ、dθは金属板１の両終端１ａ、１ｂが単位長さの円の中心に対して変わる角度の変化量、dｌは金属板１の長さの変化量を示す。
【００１２】
金属板１の前面１ｃにチャープ光ファイバー格子（図示省略）を取り付けた後、図１に示した通りベンディングすれば、金属板１の前面１ｃに取り付けられたチャープ光ファイバー格子には金属板の中心を基準に次第に大きさが大きくなる引張力が作用してチャープ光ファイバー格子の周期は長くなる。反面、金属板１の後面１ｄにチャープ光ファイバー格子を取り付けた後、図１に示した通りベンディングすれば、金属板１の後面１ｄに付着されたチャープ光ファイバー格子には金属板の中心を基準に次第に大きさが大きくなる収縮力が作用してチャープ光ファイバー格子の周期は短くなる。
【００１３】
図２は本発明の一実施例による可変分散補償機を示す概略図である。
【００１４】
図２を参照すれば、可変分散補償機は第１及び第２フレーム１１、１２、金属板１４に取り付けられてチャープ光ファイバー格子を備える光ファイバー１３、移動金属板１５及びトランスレータ１６を備える。第１フレーム１１は二つの下方第１及び第２段差部１１ａ、１１ｂを備え、第２フレーム１２も二つの下方第１及び第２段差部１２ａ、１２ｂを備える。第１フレーム１１の段差部１１ａ、１１ｂが第２フレーム１２の段差部１２ａ、１２ｂに対向するように、第１フレーム１１は第２フレーム１２と所定の距離に離隔されて対称的に位置する。金属板１４の両終端は互いに対称的に位置した第１及び第２ホルダー１７、１８によって固定され、第１及び第２ホルダー１７、１８は第１及び第２ヒンジピン１９、２０によって第１及び第２フレーム１１、１２の上部に軸固定される。
【００１５】
トランスレータ１６は第１及び第２フレーム１１、１２間に位置し、トランスレータ１６に連結された移動金属板１５は、段差部１１ａ、１２ａに沿って移動することができるような状態で、段差部１１ａ、１２ａに嵌着される。ホルダー１７、１８はそれぞれスロット２４、２５を有し、移動金属板１５上には第１及び第２ピンホール２４ａ〜２４ｅ、２５ａ〜２５ｅを備える。各ピンホール２４ａ〜２４ｅ、２５ａ〜２５ｅはスロット２４、２５によって、初期状態で露出できるようにスロットに沿って一定の間隔で配置されている。第１及び第２ホルダー１７、１８はスロット２４、２５を介して第１及び第２連結ピン２２、２３をピンホール２４ａ〜２４ｅ、２５ａ〜２５ｅのうちの一つのピンホールにそれぞれ挿入することによって、移動金属板１５と連結される。支持台２１は移動金属板１５の中に位置して、光ファイバー１３の中心部が曲がることを防止する。
【００１６】
チャープ光ファイバー格子は所定のチャーピング率（ｃｈｉｒｐｉｎｇ  ｒａｔｅ）によって線形格子周期を有する。所定の長さを有する光ファイバー１３の中心には引き入れられた光信号のうち中心波長を有する光信号パルスを反射させて分散を補償するためのチャープ光ファイバー格子の中心周期を有する格子が位置する。
【００１７】
上述した光ファイバー１３は、金属板１４の中心に存在するスリット１４ａを介して前面１４ｂ及び後面１４ｃに取り付けられる。この時、光ファイバー１３において、チャープ光ファイバー格子の中心周期を基準として格子の周期が次第に短くなるチャープ光ファイバー格子を備える光ファイバー（実線で示す）は、金属板１４の前面１４ｂに取り付けられ、格子の周期が次第に長くなるチャープ光ファイバー格子を備える光ファイバー（点線で示す）は、金属板１４の後面１４ｃに取り付けられる。一般に、光ファイバー１３を取り付けるための金属板１４は高い復元力を有する材質を主に用いて、機械的な変化が繰り返されても性能の低下を発生させず、数mm以下の厚さを有する金属材質で製作された金属板を主に用いる。
【００１８】
光ファイバー格子１３の中心、金属板１４の中心、移動金属板１５の中心、及び金属板１４の後面１４ｃに接触して、チャープ光ファイバー格子１３の中心がベンディングされることを防止するための支持台２１の一側面２１ａの中心は、それぞれの中心をつなぐ同一の垂直線上に存在するように調節されなければならない。
【００１９】
光ファイバー１３が取り付けられた金属板１４の両終端は、互いに対称的に配置された第１及び第２ホルダー１７、１８により固定される。第１及び第２ホルダー１７、１８は、第１及び第２ヒンジピン１９、２０により第１及び第２フレーム１１、１２とそれぞれ連結され、第１及び第２連結ピン２２、２３を各スロット２４、２５を介してピンホール２４ａ〜２４ｅ、２５ａ〜２５ｅにそれぞれ一つずつ挿入することによって、移動金属板１５と連結される。第１及び第２ホルダー１７、１８それぞれを連結するために移動金属板１５に備えられた多数のピンホール２４ａ〜２４ｅ、２５ａ〜２５ｅはそれぞれ同一の直径を有し、ホールとホールとの間の間隔も同一である。
【００２０】
移動金属板１５の両終端はフレーム１１、１２の段差部１１ａ、１２ａ上に移動可能な状態で嵌着され、移動金属板１５の移動方向を制御するトランスレータ１６により段差部１１ａ、１２ａ上を移動する。
【００２１】
固定ネジ１５ａ、１５ｂを介して移動金属板１５と連結されたトランスレータ１６は、単一移動軸１６ａ及び回転バー１６ｂを備える。可変分散補償機３０を動作させるためにオペレーターがトランスレータ１６の回転バー１６ｂを回転させれば、回転バー１６ｂの回転方向により単一移動軸１６ａは移動金属板１５を段差部１１ａ、１２ａに沿って移動させる。
【００２２】
ここで、図２に示した可変分散補償機３０の金属板１４に取り付けられた光ファイバー１３に含まれたチャープ光ファイバー格子の変化について説明することにする。
【００２３】
まず、トランスレータ１６の回転バー１６ｂを時計方向に回転させれば、トランスレータ１６の単一移動軸１６ａは図２で直線の矢印で表示した方向に移動し、トランスレータ１６と連結された移動金属板１５は直線の矢印方向に段差部１１ａ、１２ａ上を移動する。
【００２４】
第１及び第２ホルダー１７、１８は第１及び第２連結ピン２２、２３により移動金属板１５と連結され、第１及び第２ヒンジピン１９、２０によりフレーム１１、１２と連結されている。従って、移動金属板１５が直線の矢印方向のように段差部１１ａ、１２ａ上を移動するほど、第１ホルダー１７は第１ヒンジピン１９を中心として反時計方向に回転し、第２ホルダー１８は第２ヒンジピン２０を中心として時計方向に回転する。
この時、第１及び第２ホルダー１７、１８が第１及び第２ヒンジピン１９、２０を中心として回転することができる範囲は、第１及び第２連結ピン２２、２３により決定される。即ち、第１及び第２連結ピン２２、２３が支持台２１の中心から最も近く配置されているピンホール２４ａ、２５ａを介して第１及び第２ホルダー１７、１８が移動金属板１５と連結されれば、第１及び第２ホルダー１７、１８が回転することができる範囲は最も狭い。反面、第１及び第２連結ピン２２、２３が支持台２１の中心から最も遠く配置されているピンホール２４ｅ、２５ｅを介して第１及び第２ホルダー１７、１８が移動金属板１５と連結されれば、第１及び第２ホルダー１７、１８が回転することができる範囲は最も広い。
【００２５】
上述した第１及び第２ホルダー１７、１８の回転により第１及び第２ホルダー１７、１８に固定された金属板１４の両終端は、支持台２１を中心として対称的にベンディングされる。また、金属板１４のスリット１４ａを介して金属板１４の前面１４ｂ及び後面１４ｃに取り付けられた光ファイバー１３も同時に対称的にベンディングされることによって、金属板１４の前面１４ｂに取り付けられたチャープ光ファイバー格子には収縮力が誘導され、金属板１４の後面１４ｃに取り付けられたチャープ光ファイバー格子には引張力が誘導される。従って、上述したように、金属板１４の前面１４ｂに取り付けられたチャープ光ファイバー格子の周期は収縮力によりさらに短くなる反面、金属板１４の後面１４ｃに取り付けられたチャープ光ファイバー格子の周期は引張力によりさらに長くなる。このように、金属板１４及び光ファイバー１３を∩形態でベンディングしてチャープ光ファイバー格子１３の周期を変化させることによって、光ファイバー１３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。
【００２６】
特に、移動金属板１５の移動と第１及び第２ホルダー１７、１８の回転により金属板１４及び光ファイバー１３が∩形態でベンディングされても、光ファイバー１３の中心、金属板１４の中心、移動金属板１５の中心、及び金属板１４の後面１４ｃに接触した支持台２１の一側面２１ａの中心は全て変わらない。従って、金属板１４及び光ファイバー１３の中心に対して互いに対称的に発生した引張力及び収縮力は、光ファイバー１３の中心で互いに相殺される。その結果、光ファイバー１３に引き入れられる光信号パルスの中心波長を反射させて分散補償するための光ファイバー１３の中心周期は変わらず、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１４に一つの光ファイバー１３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一に実施することができることが分かる。
【００２８】
図３はベンディングによるチャープ光ファイバー格子の帯域変化を示すグラフである。チャープ光ファイバー格子に誘導されるベンディングが大きくなるほど、チャープ光ファイバー格子のチャーピング率が大きく変化してチャープ光ファイバー格子の帯域変化が次第に増加することを示す。
【００２９】
図４は図３の結果に対するチャープ光ファイバー格子の分散値変化を示すグラフであって、チャープ光ファイバー格子のチャーピング率の変化により傾きで表現される分散値の連続的な変化を示す。
【００３０】
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】
【００３１】
【図１】ベンディングによって金属板に誘導される引張力及び収縮力を説明するための図面である。
【図２】本発明の実施例による可変分散補償機を示す図面である。
【図３】ベンディングによるチャープ光ファイバー格子の帯域変化を示すグラフである。
【図４】図３の結果に対するチャープ光ファイバー格子の分散値の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１３  チャープ光ファイバー格子
１４  金属板
１５  移動金属板
１６  トランスレータ
１７、１８  第１及び第２ホルダー
１９、２０  第１及び第２ヒンジピン
２１  支持台
２２、２３  第１及び第２連結ピン
２４、２５  第１及び第２スロット
【図１】
2005196182.tif 000003
【図２】
2005196182.tif 000004
【図３】
2005196182.tif 000005
【図４】
2005196182.tif 000006