(57)【要約】チャープされたブラッグ格子を含む装置であって、前記格子が、（ａ）６ｎｍより大きい半値幅を有する反射帯域幅と、（ｂ）±５０ｐｓ未満の反射遅延リプル振幅と、を有する装置。
2004524569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャープされたブラッグ格子を備える装置であって、
前記格子は、（ａ）６ｎｍより大きい半値幅を有する反射帯域幅と、（ｂ）±５０ｐｓ未満の反射遅延リプル振幅と、を有する装置。
【請求項２】
前記装置が、反射時に測定すると、大きさが１００ｐｓ／ｎｍより大きい分散を有する請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置が、反射時に測定すると、大きさが４００ｐｓ／ｎｍより大きい分散を有する請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記装置が、伝送時に測定すると、０．１ｄＢより大きいピーク挿入損失を有する請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記装置が、伝送時に測定すると、１ｄＢより大きいピーク挿入損失を有する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
装置が１０ｎｍより大きい反射帯域幅を有する請求項１に記載の装置。
【請求項７】
装置が１５ｎｍより大きい反射帯域幅を有する請求項１に記載の装置。
【請求項８】
装置が、｜Ａ｜＜３０ｐｓであるように、遅延リプル振幅Ａを有する請求項１に記載の装置。
【請求項９】
装置の帯域幅が２５ｎｍより大きい請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
装置が、｜Ａ｜＜５０ｐｓであるように、高周波遅延リプル振幅Ａを有する請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
装置が、｜Ａ｜＜３０ｐｓであるように、高周波遅延リプル振幅Ａを有する請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
１００ｐｓ／ｎｍより大きい分散大きさを有し、サーキュレータと、６ｎｍより大きい帯域幅を有する、チャープされたブラッグ格子と、を備える分散補償装置であって、送信レーザーの波長が装置の全帯域幅にわって２５ｐｍ未満のステップで変えられるとき、１０Ｇｂｉｔ／ｓ光ファイバ通信システムの１０-9と１０-10との間のビット誤り率を維持するために必要である光信号対雑音比が、３ｄＢより小さく変化する装置。
【請求項１３】
光信号対雑音比が２ｄＢより小さく変化する請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
装置の帯域幅が１０ｎｍより大きい請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
光を伝播する光ファイバであって、
コアと、
クラッディングと、
チャープされたブラッグ格子であって、
導光板内に形成された屈折率の摂動であって、前記格子は６ｎｍより大きい半値幅を有する反射帯域幅を有する屈折率の摂動と、
６次多項式を変調位相シフト方法によって２００ＭＨｚの周波数で測定した反射遅延曲線から差し引くことによって決定される、±５０ｐｓ未満の反射遅延リプル振幅と、
反射時に測定すると、１００ｐｓ／ｎｍより大きい大きさの分散と、
伝送時に測定すると、
１ｄＢより大きいピーク挿入損失と、を備える格子と、を備える光ファイバ。
【請求項１６】
チャープされたブラッグ格子を装備した導光板を備える請求項１に記載の光装置であって、
前記格子が導光板内に形成された屈折率の摂動を備え、６ｎｍより大きい半値幅を有する反射帯域幅を有し、
反射遅延リプル振幅が、６次多項式を変調位相シフト方法によって２００ＭＨｚの周波数を用いて測定した反射遅延曲線から差し引くことによって決定される場合、ｋ未満である装置（ここで、｜ｋ｜＜５０ｐｓ）。
【請求項１７】
請求項１に記載の装置を使用する光通信システム。
【請求項１８】
請求項１２に記載の装置を使用する光通信システム。
【請求項１９】
請求項１５に記載の光ファイバを使用する光通信システム。
【請求項２０】
請求項１６に記載の装置を使用する光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に光ファイバにおいて光波信号を色分散するために使用する装置、より詳細には小さい遅延リプル振幅を有する広帯域のチャープされたファイバブラッグ格子に関する。
【背景技術】
【０００２】
最新の通信システムプロバイダは、世界中の情報の急速に増大する交換に応じるために、そのシステムの容量を増大するように努めている。単一波長チャネルのデータ転送速度を大きくすることが、光ファイバにおけるスループットを増大させるための１つの戦略である。しかしながら、この取組みは、単一光チャネルのデータ転送速度が実際の限界に最終的に達するであろうことによって制限される。利用できる帯域幅をさらに広げるための重要な戦略は、複数の波長チャネルを追加することである。複数の波長システムは波長分割多重伝送方式（ＷＤＭ）と呼ばれる。
【０００３】
光通信システムは、１０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の単一チャネルデータ転送速度で利用できる。これらの信号のスペクトルバンド幅を収容するために、ＷＤＭシステムにおけるチャネルは一般に１００ＧＨｚ、すなわち１５５０ｎｍ波長範囲内で〜０．８ｎｍの間隔を置く。これらのＷＤＭシステムにおいて真の多重チャネル装置であるためには、装置が〜０．８ｎｍより大きい帯域幅にわたって有用であることが必要であろう。理想的に装置が波長の全通信帯域にわたって動作するであろうことから、システムは、特殊な分散訂正モジュールを用意する必要無しに、どんなＷＤＭまたは変調方式に対しても設計され得る。現在の通信帯域は光増幅器動作範囲によって規定され、例えば、「Ｃ」バンドが〜１５３０ｎｍから〜１５６０ｎｍにわたり、「Ｌ」バンドが〜１５７０ｎｍから〜１６１０ｎｍにわたる。
【０００４】
これらの光通信システムにおいて、光エネルギーの短いパルスが光ファイバを通して送られて、情報を伝達する。これらの光データパルスは波長のスペクトルから成る。一般的にいえば、期間ｔのチャープされないパルスが〜１／ｔのスペクトル幅を有する。例えば、〜１ナノ秒（１０-9秒）のパルスが〜１ＧＨｚ（１０9Ｈｚ）のスペクトル幅を有する。パルスが〜１５５０ｎｍ範囲内の標準的シングルモードファイバを伝わるとき、より短い波長成分がより長い波長成分よりも速く伝わる。色分散と呼ばれるこの作用は、パルス列において隣接するパルスに最終的にパルスが干渉し、かつ検出されたデータストリームで誤差を生じる時点までパルスを広げる。いくつかの解決策がこの問題のために提案されたが、分散補償ファイバ（ＤＣＦ）およびチャープされたファイバ格子だけが、展開のための潜在的な候補として真剣に考慮された。
【０００５】
分散補償ファイバは標準的ファイバの分散に対して異符号の高いレベルの分散を有する。全長８０ｋｍの標準的ファイバによって生じる分散を補償するために、長さ１６ｋｍのＤＣＦをシステムに連結させる必要があるだろう。これらの補償モジュールは大きく、ファイバ設計に因って、大きい光学的減衰およびさらなる光学的非線形作用を受ける。しかしながら、ＤＣＦは、いかなる本格的な代替品も存在しないため、現在も使用されている。
【０００６】
ファイバブラッグ格子（ＦＢＧ）が分散補償のための期待できる解決策として現れた。ＦＢＧは、光ファイバ、または導光板の光導領域においてその長さに沿って屈折率の周期的、非周期的、または擬似周期的な変化を有する他の導光板である。通常、格子は感光性の事象によって光ファイバに書かれる。感光性は、ガラスの屈折率がガラス構造の化学線により誘起された変質によって変えられる作用として規定される。用語「化学線」は、可視光、ＵＶ、ＩＲ放射線、およびガラスの屈折率変化を引き起こす、他の形の放射線を含む。一般的に、ＵＶ放射線のインターフェログラムが作製され、次いで感光性ファイバがその中に配置される。ファイバにおいて結果として生じるＦＢＧの周期は、導光板の屈折率によってスケール変更されるインターフェログラムの周期である。
【０００７】
分散補償器として機能するために、ＦＢＧの格子周期はチャープされ、より速い波長の前に遅い波長を反射し、これはそれらが反射される前に格子中へさらに進行する必要がある。光サーキュレータは装置の入力を出力から分離するために使用される。分散補償格子（ＤＣＧ）モジュ−ルは、色分散によって破損されたデータパルスを再圧縮し、光システム性能が高められる。格子が長いほど、ＤＣＧ圧縮因子は大きくなり、かつ装置の帯域幅が広くなる。
【０００８】
実際には、極端な許容差が高品質の長い格子を製造するために維持される必要があるため、分散補償のための長い格子は利用できない。チャープされた格子の製造誤差が、グループ遅延曲線でリプル、従って分散訂正で誤りを生じる。これらのリプルの光システム性能に与える影響は不十分に理解されているが、幾人かのシステム設計者が、これらのリプルは、ＤＣＧがほとんどのシステムにおいて分散補償器として有用であるために、〜４０ｐｓ最大振幅未満である必要があることを予測した。しかしながら、有用なＦＢＧ分散訂正装置を構成するために必要であるリプルの大きさは、確認されなかった。〜４０ｐｓ最大振幅のリプル振幅が、ＦＢＧ  ＵＶにより引き起こされた屈折率変化の２０％変動、ファイバコアの〜０．３％寸法変化、または格子ピッチの〜４ｐｍ誤差によって起こされ得る。ガラス内のシリコン・酸素原子間間隔が〜１６０ｐｍであるならば、これらの許容差を格子記入中保持することが不可能であること、かつファイバ製造許容差がそれらが製作する格子の品質を制限していることが広く考えられた。
【０００９】
１９９５年に、スエーディンの研究グループが、より小さいＦＢＧを共にステッチすることによる長いＦＢＧの製造を報告した。小さい格子が書かれ、ファイバは格子期間によって、高精度の線形ステージを有するＵＶインターフェログラムを通して移され、次いでファイバは再び照射された。このプロセスは、所望の長さの格子が作製されるまで続けられた。彼らの装置を用いて、このグループは、それが長さが５０ｃｍまでの格子を製造したことを報告した。この発表以来、他のグループがこの研究を広げ、長さが２．５ｍまでの格子を製造したことを報告した。利用できる高精度のステージングの運動範囲はこれらのＦＢＧの長さを制限した。
【００１０】
いくつかのグループがチャープされた長い格子を作るステッチング方法を採用したが、ステッチング誤差が原因で、これらの格子は、光通信システムにおいて分散補償器として使用するには余りにも大き過ぎる遅延リプル振幅を有することになった。ステッチング技術を実施するために、書き込みインターフェログラムに関連してファイバ位置の正確な知識を有する必要がある。位置測定の精度は、両極間の誤り、縁検出電子回路の雑音、および受け取った両極間のレーザー光のランダム変動のような、いくつかの劣化を受けやすい運動ステージエンコーダ（通常、干渉計をベースとする）によって制限される。
【００１１】
いくつかの予備調査が行われ、そこではステッチングによって製造された長いＦＢＧが、光通信システムにおいて分散補償器として特定の波長で巧く使用された。ＦＢＧ遅延リプルは、非常に大きい歪みからもたらされたシステムペナルティをほとんどの波長で課したため、通信システムにおける送信レーザーの波長は、妥当なシステム性能を得るためにこれらの研究において調整される必要があった。
【００１２】
装置の色分散を決定する普通の手順が、光ファイバ試験および測定（Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｔｅｓｔ  ａｎｄ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）（Ｄ．デリックサン（Ｄ．Ｄｅｒｉｃｋｓｏｎ）により編集、ニュージャージー州プレンティス・ホール（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ  Ｈａｌｌ）  ＰＴＲ，ＮＪ）１９９８年、ＩＳＢＮ  ＃０−１３−５３４３３０−５）の第１２章に記載されているような、変調・位相シフト方法である。狭帯域の波長可変光源の出力が輝度変調され、被試験装置へ加えられる。送信（または反射）信号が検出され、その変調の位相が電気的変調源に関連して測定される。位相測定は対象の波長範囲にわたって時間間隔で繰り返される。相対的グループ遅延の曲線が、これらのグループ遅延を測定波長範囲にわたって累積することによって構成される。
【００１３】
グループ遅延リプルは、最小２乗最小化を線、または相対的グループ遅延曲線に対する低次多項式に適合することによって決定され、次いでこの多項式は曲線から差し引かれる。引き算の剰余が遅延リプルである。一般的に、このリプルは、「高周波」リプル、すなわち通信システムのチャネル帯域幅より小さい周期性を有するリプル、および「低周波」リプル、すなわちチャネル帯域幅のそれより大きい周期性を有するリプルであると考えられる。ここでの高周波リプルは、８０ｐｍ（１０ＧＨｚ＠〜１５５０ｎｍ）より小さい周期性を有するリプルと考えられ、低周波リプルは、８０ｐｍより大きい周期性を有するリプルであろう。高周波リプルはイントラパルス歪みを、訂正するのが困難である通信信号に加えるため、高周波リプルは、わずかな誤差を分散訂正に加えるだけである低周波リプルより重大である。
【００１４】
様々なグループがＤＣＧを様々な方法で測定し、多くの場合、それらの測定手順について明確でないため、遅延リプル振幅と光システム性能との間の相関を確立することが厄介である。
【００１５】
いくつかの研究が、ＤＣＧは単一通信チャネルのための分散補償器として使用されることがあり得ることを実証したが、有用な広帯域幅装置が実証されなかった。主な理由は、これらの装置の遅延リプル振幅が大き過ぎたためである。帯域幅にわたって動作する、いくつかのＷＤＭチャネルを有する、広くチャープされたＤＣＧが実証されたが、通信システムにおける送信レーザーの波長が、妥当な性能を得るために、これらの研究の全てにおいて調整を必要とするため、これらのＤＣＧは、それらの帯域幅全体にわたって有用な帯域幅の非常に狭い部分だけを有することが分った。大きい遅延リプルを有する広帯域ＤＣＧが、非常に狭い範囲にわたってだけ分散補償器として有用である場合、この広くチャープされた装置の実用性が失われる。他のものがＤＣＧを実験室のシステムにおいて実証した。そこではＤＣＧは通信システムのいくつかのチャネルにおいて分散を訂正するために使用されたが、システムはそのような装置に適合するために特別に設計される必要があるため、通信帯域の一部だけをカバーするＤＣＧは限られた魅力を有する。装置のための少ない便宜が、より狭い装置のほかの通信システムでそれを使用するために行われる必要があるため、通信バンド（〜１０ｎｍ）の少なくとも３分の１、またはバンド（〜１５ｎｍ）の半分の帯域幅を有する格子が或る魅力を有する。
【００１６】
ＤＣＦは、高速光通信システムにおける色分散問題を解決するために、今日広く使用されるが、新しいＤＣＦ設計は、それらの分散および分散スロープが所与の伝送ファイバのそれと反対であるように合わせることを試みる必要がある。しかしこれらのＤＣＦ設計は、それらの対象とするファイバの分散特性に正確に適合せず、従って伝送ファイバの複数のスパンにわたって累積する残余分散を残す。ＤＣＦ設計は複雑、かつ製造するのが困難であり得るため、いくつかの伝送ファイバは適合するＤＣＦ解をまだ有せず、いくつかのファイバは、それらの複雑な分散特性が原因で、完全に適合するＤＣＦ設計が広帯域幅にわたって可能であることは、ありそうもないと思われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従って、光波通信システムにおいてその帯域幅にわたって色分散および分散スロープを補償し得る広帯域幅（すなわち、いくつかのＷＤＭチャネル間隔、好ましくは全通信バンドより大きい）ファイバブラッグ格子に対する必要が存在する。小さい遅延リプル振幅（すなわち＜±５０ｐｓ）を有する、広帯域幅のチャープされたファイバブラッグ格子に対する技術的必要もまたある。これらの必要性および他の必要性が、以下に説明されるように、本発明によって満たされる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
一態様において、本発明は、光ファイバにおいて光波信号を色分散するために使用される装置、および色分散を達成するためにこの装置を用いる方法に関する。この装置は、小さい遅延リプル振幅（＜±５０ｐｓ）を有する、広帯域幅（＞０．８ｎｍ）のチャープされたファイバブラッグ格子を備える。これらの装置は、高周波（例えば１０Ｇｂｉｔ／ｓ）光通信システムにおいて色分散訂正装置として有用である。このために使用される、前から知られている装置に対比して、これらの装置は、それらの帯域幅にわってシステム性能ペナルテイの大きい変動を示さない。
【００１９】
別の態様において、本発明は長いＦＢＧを製造する方法および装置に関する。本発明のこの態様に従って、書き込まれるファイバは〜１ｐｐｍ（１０-6）速度制御で移動させられる。これはファイバを、回転スピンドルに取付けられるスプールの螺旋状溝内に配置することによって達成されることが好ましい。スピンドルは一定速度で回転させられ、これは大きいフライホイールによって調整されることが好ましい。スプールの溝は、スピンドルが回るとき、線形ステージが、旋盤でねじ山を切るのに似た方法でファイバ上のレーザービームを追跡するために使用されるように、ねじすじと同じ役割を果たす。数十メートルの長さの格子がこの方法で製造され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ここに使用されるように、用語「反射遅延リプル振幅」は、６次多項式を、変調・位相シフト方法によって、かつ２００ＭＨｚの周波数を用いて測定した反射遅延曲線から差し引くことによって測定した振幅を指す。ここに高周波リプルは、８０ｐｍ（１０ＧＨｚ＠〜１５５０ｎｍ）より小さい周期性を有するリプルと考えられ、低周波リプルは８０ｐｍより大きい周期性を有するリプルであろう。
【００２１】
ここに使用されるように、用語「半値幅」または「ＦＷＨＭ」は、反射帯域幅を参照して使用される場合、最大反射振幅（３ｄＢポイント）の少なくとも＞５０％の振幅を有する装置によって反射された波長の範囲を意味する。
【００２２】
本発明に従って、長いＦＢＧ製造の限界を克服する、新しいＦＢＧ製造技術が提供される。長さが１０ｍを超える、チャープされた長いＦＢＧがこの技術によって作られ得る。この技術は、ファイバを正確な速度で、周波数fで輝度変調されるレーザービームで作製された、静止したインターフェログラムを通り過ぎて移動させるプロセスを伴う。この方法で、ファイバは、磁気媒体が制御された速度で磁気回路書き込みヘッドを通り過ぎて移動させられる磁気テープ記録に似た、アナログ信号の記録媒体として扱われる。供給される放射線量Φが、その長さｘに沿ってファイバに、それが速度νでレーザービームにわって移動させられるときに、供給される放射線量Φが、次にように表わされる。
【数１】
2004524569.tif 000003
【００２３】
ファイバに引き起こされた屈折率の摂動が供給放射線量に比例すると仮定すると、期間ｖ／ｆの格子がファイバに書かれるであろう。この手順は、光振幅変調の周波数またはファイバの速度を変化させることによって、どんな長さのチャープされたＦＢＧの製造も可能にするため、この結果は重要である。複雑なＦＢＧは、その関数をレーザービーム変調を制御するコンピュータにプログラムすることによって、簡単にファイバに書き込まれることができる。
【００２４】
過去の取組みが、格子を共にステッチするためにファイバのインターフェログラムに対する位置を極端な精度で測定することに依存した。しかしながら、位置測定の精度は、両極間の誤り、縁（エッジ）検出電子回路の雑音、および受け取った両極間のレーザー光のランダム変動のような、いくつかの劣化を受けやすい運動ステージエンコーダ（通常、干渉計をベースとする）によって制限される。本技術が以前の方法よりも有利な点は、それが、フィードバックのための位置情報を必要とせず、従って利用できる高精度の運動ステージングの動程によって制限されない、速度制御取組みであるということである。
【００２５】
高品質のＤＣＧを製造するための精度要求を満足するために、ファイバは〜１ｐｐｍ（１０-6）の速度制御で移動させられる。図１を参照するに、これは、図１に示されるように、ファイバを回転スピンドルに取付けられるスプール１８０の螺旋状溝５０内に配置することによって、達成されることが好ましい。スピンドルは、一定速度で、好ましくは速度を調整するために位相ロックループコントローラ７０および大きいフライホイールを用いることによって、回転させられる。この例示的実施形態において、レーザーのような化学線源１１０がビーム２０を放射する。ビーム２０はフェーズマスク３０を通過し、ミラー１４５によって反射される。スプール１８０の溝５０は、スピンドルが回るとき、移動ステージ１４８が、旋盤でねじ山を切るのに似た方法でファイバ上のレーザービームを追跡するために使用されるように、ねじすじと同じ役割を果たす。数十メートルの長さの格子がこの方法で製造され得る。ＤＣＧを製造するために必要である許容差を満足するために、スプール直径が１インチの１０００万分の１（２５０ｎｍ）未満の精度に調整されることが好ましい。
【００２６】
スプール１８０を一定の角速度で回転させるために使用される機械の詳細図が、図２に示される。空気軸受２４０が回転ポイントとして使用され、これは外部固定筐体２８０に取付けられる。フライホイール２３０が回転速度を調整するために使用される。取付けチャック２２０が、書き込みスプール１８０をフライホイール２３０および空気軸受２４０に取付ける。スピンドル装置は、外部筐体２８０、およびメタルコア２５０に圧入される高抵抗のメタルシェル２７０を有する高透磁率のメタルコア２５０から作られるローターに取付けられるステータ２６０から成る誘導電動機によって駆動される。回転エンコーダ２９０が筐体２８０およびローターコア２５０に取付けられて、速度情報を制御電子機器へ提供する。
【００２７】
一定の速度が、運動装置の運動量を機械的低域通過フィルタ補間誤差まで適切に増大させることによって、利用できる位置測定を超えて維持され得ることが分った。回転製造装置の角運動量が増大して、製造装置における外部妨害の影響を減らし、高品質のＤＣＧを製作することができることもまた分った。
【００２８】
比較的にいかなるトルクリプルも示さない空気軸受が電動機を製造装置内に支持する。理論にとらわれないことを望むならば、このスピンドル内の空気による制御されない乱れ（および他の支持構造における他の振動）が、ファイバ運動の誤差を起こし、従って格子の品質を損なうことが考えられる。対称形剛性本体の角運動量ＬはＬ＝Ｉωと表わされ、ここでＩは回転の慣性であり、ωは回転する本体の角速度である。装置の回転速度を増大させることによって、かつその回転の慣性を増大させることによって、チャープされたＦＢＧは遅延リプル振幅を小さくして製造された。装置の回転の慣性は少なくとも１ｇｃｍ2であることが好ましく、より好ましくは少なくとも１０ｇｃｍ2、最も好ましくは少なくとも１００ｇｃｍ2である。
【実施例１】
【００２９】
この例は、ＤＣＧ製造装置で使用されるスピンドルの回転の慣性、従って角運動量を増大させることの効果を示す。
【００３０】
２つのチャープされたＦＢＧが書かれ、それらの遅延リプル振幅が解析された。第１ＦＢＧの製造装置が、空気軸受スピンドルによって支持された、滑らかな壁のローターを有する誘導電動機を備えた。スピンドルは、モアレ効果回転エンコーダに従う位相ロックループ（ＰＬＬ）電子機器で以って、一定の速度で回転するように制御された。光ファイバを保持する螺旋状溝を有するスプールもまた空気軸受スピンドルに取付けられた。遅延リプルのスペクトルが図３ａに示される。遅延リプル振幅は数百ピコ秒であった。第１装置の回転の慣性は〜０.５ｇｃｍ2であった。
【００３１】
第２格子の製造は第１と同じであったが、この場合、装置の回転の慣性は、直径４０ｃｍのフライホイールを装置に追加することによって、４０倍増大した。第１装置の慣性は〜２２０ｇｃｍ2であった。第２ＦＢＧの遅延リプルのスペクトルが図３ｂに示される。遅延リプル振幅は、フライホイール無しに作製されたＦＢＧのそれから実質的に減らされる。
【００３２】
数ナノメートルの周期性を有するベースラインからの著しい逸脱、または非常に低い周波数のリプルは、これらの実験で使用されたエンコーダの低品質に因るものであり、また、この実証の要点に無関係である。
【実施例２】
【００３３】
変調位相シフト方法によるＤＣＧ遅延リプルの測定は、図４に示されるように、変調周波数によって変わり得る。測定が１ＧＨｚで行われる場合、１００ＭＨｚ信号で測定されたリプルの１／２の振幅を有するリプルが測定される。装置を２００ＭＨｚ未満の変調周波数で測定することにより、結果が一致することが分った。リプルの周期性が非常に細かい、いくつかの場合においては、５０ＭＨｚ未満の周波数が必要である。ここに報告した測定の場合、２００ＭＨｚの変調周波数が標準として使用された。
【実施例３】
【００３４】
この例は、スピンドルの角運動量を増大させる使用によって、遅延リプル振幅で可能な改善をさらに示す。
【００３５】
実施例１に詳細に述べられた製造装置は、慣性〜６５０ｇｃｍ2の装置に取付けられた、より重いフライホイールを設置することによって、さらに改善された。格子はまたより速い回転速度で書かれ、製造装置の角運動量をさらに増大させる。結果として生じるＦＢＧが、１ｎｍより大きい帯域幅にわたって±３０ｐｓ未満の遅延リプル振幅を示した。そのような格子の反射、反射の遅延、および遅延リプルが図５および図６に示される。
【実施例４】
【００３６】
分散補償格子（ＤＣＧ）の性能が或る装置で評価された。図７に示される被試験構成は、＋１７ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの公称分散を有する、４０ｋｍの従来のシングルモードファイバ（ＳＭＦ）の伝送回線から構成された。１ｐｍステップの可変能力を有する、商業的に利用可能な波長可変レーザーからの光が、チャープのない外部ＬｉＮｂＯ3変調器によって、２23−１擬似ランダム２進数列（ＰＲＢＳ）１０Ｇｂ／ｓ非ゼロ復帰記録（ＮＲＺ）データで変調された。変調器から出力された１０Ｇｂ／ｓ光データは、Ｅｒ+添加ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）によって増幅され、４０ｋｍのＳＭＦ伝送回線に送り出される。ＳＭＦに送り出された光パワーは、どんな起り得る非線形な影響も回避するために小さく（〜２ｄＢｍ）保たれた。伝送後、信号はＳＭＦの減衰を補償する第２ＥＤＦＡによって再び増幅される。
【００３７】
-６８０ｐｓ／ｎｍの分散を有するＤＣＧは第２ＥＤＦＡ後に配置されて、伝送回線の累積分散全体を補償した。分散補償信号は１０Ｇｂ／ｓ受信器へ向けられ、そこで光データは電気的１０Ｇｂ／ｓデータストリームに変換され、クロック信号が回復された。ソース波長に従う、０．９ｎｍ帯域幅の波長可変光帯域通過フィルタは、受信器が信号帯域幅外のＡＳＥ雑音を抑制する前に、使用され、これによって受信器の性能を改善した。
【００３８】
劣った性能のＤＣＧの例として、図８が光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）に対するビット誤り率（ＢＥＲ）を示し、ここで〜±５０ｐｓ遅延リプル振幅を有するＤＣＧが、光ファイバ通信システムにおいて分散補償器として使用される。信号の波長が少し変更されるとき、所与のＯＳＮＲにおけるＢＥＲ性能が桁数だけ変化して、装置を役に立たなくすることを留意されたい。
【００３９】
これに対比して、例３に示されたＤＣＧは装置内に配置された。図９は、伝送回線に沿う種々の位置における、サンプリングオシロスコープで記録された、データ信号のアイパターンを示す。分散は４０ｋｍのＳＭＦの端部でアイクロージャを引き起こし、受信器におけるその完全な復元は、ＤＣＧによる分散補償の有効性を明確に示す。
【００４０】
装置におけるＤＣＧ性能の一様性が、ＤＣＧ帯域幅にわって光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）の関数としてビット誤り率（ＢＥＲ）を測定することによって、検査された。この測定は、分散補償後に雑音を伝送信号に付加する工程と、ＯＳＮＲを有効に変化させる工程と、１０Ｇｂ／ｓビット誤り率テストセット（ＢＥＲＴ）を用いて、結果として生じるＢＥＲを測定する工程と、を含む。装置で使用した雑音源は２つのＥＤＦＡの組合せから発生したＡＳＥ雑音であった。光帯域通過フィルタは、第１ＥＤＦＡのＡＳＥ帯域幅を制限して、ＤＣＧの帯域幅を適合させるために使用された。従って、フィルタリング後のＡＳＥ雑音は、高電力ＡＳＥ雑音を当該帯域幅内で発生する第２ＥＤＦＡへのポンプ信号としての機能を果たす。ＡＳＥ雑音は減衰器によって伝送信号と合計され、光スペクトラムアナライザーで測定したＯＳＮＲは、減衰器を変化させることによって変えられた。図１０がこれらの測定の結果を示す。ソース波長がＤＣＧ帯域幅にわって変えられたとき、所与のＢＥＲを得るために必要であるＯＳＮＲが、＜１ｄＢだけ変わることが明らかに分る。同じように動作しない波長はＤＣＧ帯域幅を通じて決して見出されなかった。アイダイアグラム（ｅｙｅ  ｄｉａｇｒａｍ）およびＢＥＲ試験が、光ファイバ試験および測定（Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃ  Ｔｅｓｔ  ａｎｄ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）（Ｄ．デリックサン（Ｄ．Ｄｅｒｉｃｋｓｏｎ）により編集、ニュージャージー州プレンティス・ホール（Ｐｒｅｎｔｉｃｅ  Ｈａｌｌ  ＰＴＲ，ＮＪ）、１９９８年、ＩＳＢＮ  ＃０−１３−５３４３３０−５）の第８章に記載されていように、通信システムの性能を評価するために広く使用される道具である。
【実施例５】
【００４１】
より広い帯域幅の格子が、例４で説明したＦＢＧ製造装置で製造された。長さ〜２ｍの広帯域ＦＢＧの例からのスペクトラムが図１１に示され、ここで装置の反射率および遅延が示される。この装置の総挿入損失が典型的には〜５〜５．５ｄＢ（サーキュレータ損失を含む）であり、挿入損失の変動は〜±１ｄＢである。伝送時に測定した格子の挿入損失は＞３ｄＢである。示した装置の帯域幅は＞３０ｎｍである。−６２９ｐｓ／ｎｍの線形分散を遅延曲線から差し引いた後に、−１．１ｐｓ／ｎｍ2の遅延スロープは、図１２に示されるように、変わらない。２次多項式を図１２に示される分散スロープ曲線に適合させた後に、遅延リプルは、図１３に示されるように、変わらない。これらの測定は、変調位相シフト方法で２００ＭＨｚの周波数で、かつ〜５ｐｍの分解能で行われた。レーザーの走査速度がネットワークアナライザーと同期させられた、走査される波長可変レーザー装置がこれらの測定を実施した。測定構成の性状が原因で、遅延リプルは〜５ｐｍの帯域幅にわたって有効に平均される。この装置の高周波リプルは、装置の大きい帯域幅領域にわって±２５ｐｓ未満であり、装置のＦＷＨＭにわって±４０ｐｓ未満であることに留意されたい。
【００４２】
このＤＣＧの性能は例４で説明した装置試験台で評価された。装置におけるＤＣＧ性能の一様性は、ＤＣＧ帯域幅にわって固定ビット誤り率（ＢＥＲ）を維持するために要求される光信号対雑音比（ＯＳＮＲ）を測定することによって検査される。雑音は分散補償後に伝送信号に付加されて、ＯＳＮＲを変化させ、ＢＥＲが決定された。装置波長がＤＣＧ帯域幅にわって２５ｐｍステップで変えられたとき、雑音振幅を調整して、ＢＥＲを１０-9〜１０-10の範囲に維持した。２つのＥＤＦＡからのＡＳＥを結合することによって発生した雑音が、伝送信号へ減衰器によって付加され、光スペクトラムアナライザーで測定したＯＳＮＲは減衰器で以って変えられた。図１４が、ＤＣＧ帯域幅にわってＢＥＲを維持するために必要であるＯＳＮＲを示す。
【００４３】
当業者が、本発明は種々の光部品の製造で使用されることを評価するであろう。本発明は例示的な好ましい実施形態を参照して説明されたのに対して、本発明は他の特殊な形で本発明の範囲を逸脱せずに実現される。従って、ここに説明し、図示した実施形態は例示しただけであり、本発明の範囲を制限すると考えられるべきではないことを理解する必要がある。他の変型および変更態様は本発明の精神および範囲に従って行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】長いファイバブラッグ格子製造装置の略図である。
【図２】螺旋状スプールを一定の角速度で回転させるために使用されるモーター装置の略図である。
【図３ａ】異なるレベルの角運動量で動作する装置で製造した２つの異なる格子から測定した遅延リプルスペクトルを示す図である。
【図３ｂ】異なるレベルの角運動量で動作する装置で製造した２つの異なる格子から測定した遅延リプルスペクトルを示す図である。
【図４】格子の測定した遅延リプルが、変調・位相シフト測定方法で使用される変調周波数の関数としてどのように変化し得るかを示す図である。
【図５】高品質のチャープされた長い格子の反射および反射遅延スペクトルを示す図である。
【図６】高品質のチャープされた長い格子の反射遅延リプルスペクトルを示す図である。
【図７】光システムの略図である。
【図８】低品質のファイバブラッグ格子を分散補償器として利用する光通信システムで測定した光信号対雑音比に対するビット誤り率を示すグラフである。
【図９】高品質のファイバブラッグ格子を分散補償器として利用する光通信システムで測定したアイダイアグラム（ｅｙｅ  ｄｉａｇｒａｍ）の例である。
【図１０】高品質のファイバブラッグ格子を分散補償器として利用する光通信システムで測定した光信号対雑音比に対するビット誤り率を示すグラフである。
【図１１】〜３０ｎｍ帯域幅の高品質のチャープされた長い格子の反射遅延リプルスペクトルを示すグラフである。
【図１２】〜３０ｎｍ帯域幅の高品質のチャープされた長い格子の分散スロープを示すグラフである。
【図１３】〜３０ｎｍ帯域幅の高品質のチャープされた長い格子の遅延リプルを示すグラフである。
【図１４】１０-9と１０-10との間のビット誤り率をＤＣＧ帯域幅にわたって維持するために必要である光信号対雑音比を示すグラフである。
【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図９】
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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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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