(57)【要約】  【課題】光部品の精度バラツキを組み立て調整で吸収しても高さを均一にできる小型の波長分散補償器を提供する。  【解決手段】本波長分散補償器は、ＶＩＰＡ板１０で第１の方向（ｙ軸方向）に角度分散されフォーカシングレンズ６０を通過した各波長の光が、平面ミラー８０で反射されて各々の光路が略９０度折り曲げられ、３次元ミラー７０で反射されて平面ミラー８０を介してＶＩＰＡ板１０に戻される。フォーカシングレンズ６０および３次元ミラー７０に対する平面ミラー８０の配置角度は、第１の方向に平行および垂直な２つの軸８０Ａ，８０Ｂを中心に回転調整され、これにより各光部品の精度バラツキが平面ミラー８０で吸収されるようになる。  【選択図】図１
2007272221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力光を１次元方向に集光させる光学系と、
相対する平行な２つの反射面を有し、前記光学系から出力される光が前記各反射面の間に入射され、該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過し、該透過光が干渉することにより波長に応じて異なる角度で第１の方向に分散した光を出力する光部品と、
前記光部品から出力される各波長の光を反射し、各々の光路を反射前の光軸方向とは異なる方向に折り曲げる第１反射器と、
前記第１反射器で光路の折り曲げられた各波長の光を反射し、前記第１反射器を介して前記光部品に戻す第２反射器と、
を備えて構成されたことを特徴とする波長分散補償器。
【請求項２】
請求項１に記載の波長分散補償器であって、
前記第１反射器は、組み立て時において、前記第１の方向に平行および垂直な２つの軸をそれぞれ中心にして回転可能であり、前記光部品および前記第２反射器に対する配置角度が調整された後に固定されることを特徴とする波長分散補償器。
【請求項３】
請求項１に記載の波長分散補償器であって、
前記第１反射器は、反射面が平面であることを特徴とする波長分散補償器。
【請求項４】
請求項１に記載の波長分散補償器であって、
前記光部品から出力される各波長の光を前記第２反射器の反射面上に１点で集光させる集光レンズを備え、
前記第１反射器は、反射面の前記第１の方向に沿った形状が凸面となっていることを特徴とする波長分散補償器。
【請求項５】
請求項４に記載の波長分散補償器であって、
前記第１反射器は、前記第２反射器の反射面の粗さの状態に応じて前記凸面の曲率が設定されることを特徴とする波長分散補償器。
【請求項６】
請求項５に記載の波長分散補償器であって、
前記第２反射器は、反射面が周期的な凹凸を有し、
前記第１反射器は、前記第２反射器の反射面上に集光される各波長の光のスポットを、当該反射面の凹凸の周期に対応させて前記第１の方向にのみ広げられるように前記凸面の曲率が設定されることを特徴とする波長分散補償器。
【請求項７】
請求項２に記載の波長分散補償器であって、
組み立て後の前記第１反射器を前記第１の方向に平行な軸を中心にして回転させることで、前記光部品および前記第２反射器に対する前記第１反射器の配置角度を調整可能にする角度調整機構と、
環境温度を測定する温度センサと、
前記温度センサで測定される環境温度に応じて前記角度調整機構を制御する制御部と、
を備えて構成されたことを特徴とする波長分散補償器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光通信の分野において、光伝送路を伝搬した光信号に蓄積する波長分散を補償するための波長分散補償器に関し、特に、入力光を波長に応じて分波する機能を備えた光部品を利用して光信号に波長分散を与える波長分散補償器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の波長分散補償器の１つとして、例えば、波長多重（Wavelength Division Multiplexing：ＷＤＭ）光を波長に応じて空間的に区別可能な複数の光束に分波する、いわゆるバーチャリ・イメージド・フェイズド・アレイ（Virtually Imaged Phased Array：ＶＩＰＡ）を利用して構成したものが提案されている（例えば、下記の特許文献１，２参照）。
【０００３】
図１３は、従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器の構成例を示した斜視図である。
【０００４】
図１３において、従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器では、例えば、光サーキュレータ１２０を介して光ファイバ１３０の一端から出射された光が、コリメートレンズ１４０で平行光となり、シリンドリカルレンズ１５０でライン上に集光され、ＶＩＰＡ板１１０の照射窓１１６を通って対向する平行平面の間に入射される。このＶＩＰＡ板１１０への入射光は、例えば、ＶＩＰＡ板１１０の一方の平面に形成された僅かに光を透過する反射膜１１２と、他方の平面に形成された略１００％の反射率を有する反射膜１１４との間で多重反射を繰り返す。その際、反射膜１１２を透過した光が相互に干渉し、波長に応じて異なる角度で一方向（図のｙ軸方向）に分散した複数の光束となり、フォーカシングレンズ１６０を介して３次元ミラー１７０上に集光される。なお、図１３では、ＶＩＰＡ板１１０から水平方向に出射された波長の光のみを示したが、波長の異なる光は、３次元ミラー１７０上のｙ軸方向の異なる位置に集光される。
【０００５】
３次元ミラー１７０のそれぞれの位置で反射された各波長の光は、３次元ミラー１７０の反射面の角度に応じてＶＩＰＡ板１１０の異なった位置に戻される。ＶＩＰＡ板１１０に再入射した各波長の光は、図で上側に戻された光が下側に戻された光より数多く反射を繰り返した後にＶＩＰＡ板１１０の照射窓１１６から出射され、シリンドリカルレンズ１５０、コリメートレンズ１４０および光ファイバ１３０を通って光サーキュレータ１２０より出力されることになる。このため、ＶＩＰＡ板１１０の上部に戻された光の方が下部に戻された光よりも遅延することとなり、光信号に波長分散を与えることができるようになる。また、３次元ミラー１７０は移動ステージ１７１でｘ軸方向に移動可能な構成となっており、ｙ軸方向の反射面の曲率がｘ軸方向について徐々に変化する３次元ミラー１７０を使用することで、ステージ１７１の移動により光信号に与える波長分散を変化させることが可能となる。
【０００６】
ところで、上記のような従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器は、各光部品を略一直線上に配置した光学系が用いられるため、その長手方向のサイズが比較的大きくなってしまい、小型化が難しいという欠点があった。また、ＶＩＰＡ型波長分散補償器は、通常、各光部品の精度バラツキを組み立て調整で吸収することが不可欠となっているため、例えば図１４の実線に示すように、３次元ミラーを除く光学系をｚ軸方向に対して傾けなければ各光部品の精度バラツキを吸収できない場合も生じる。調整後のＶＩＰＡ型波長分散補償器のｙ軸方向の高さは、ＶＩＰＡ型波長分散補償器が実装されるボート等に対応した高さ制限により均一にすることが望まれるが、図１４に示したような状態ではそれを実現することが難しいという問題点もあった。
【０００７】
従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器の小型化を図るための技術としては、例えば図１５に示すように、ＶＩＰＡ板１１０’の一側面を反射面としてその対向側面より光を入出射させたり、フォーカシングレンズ１６０と３次元ミラー１７０の間に折り返しプリズム１８０を配置して光路を１８０度折り返すようにしたりする構成が提案されている（例えば、下記の特許文献３、４参照）。
【特許文献１】特開平９−４３０５７号公報
【特許文献２】特表２０００−５１１６５５号公報
【特許文献３】特開２００５−７０２５０号公報
【特許文献４】米国特許第６３９２８０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の図１５に示したような折り返しプリズムを利用した従来の構成は、ＶＩＰＡ型波長分散補償器の長手方向（図１３におけるｚ軸方向）のサイズを小さくするのに有効である。しかしながら、ＶＩＰＡ型波長分散補償器は、ＶＩＰＡ板の光学特性が環境変化の影響を受け易いので、通常、ＶＩＰＡ板の付近にヒーター等を配置してＶＩＰＡ板の温度制御が行われる。このＶＩＰＡ板の温度制御機構は、図１５では構成を分かり易くするために省略されているが、実際にはサイズの大きな部品がＶＩＰＡ板の周囲に設けられることになる。このため、折り返しプリズムの利用によりＶＩＰＡ板の横に並べて配置される３次元ミラーは、ＶＩＰＡ板からある程度離れた場所にしか設けることができず、図１５においてｘ軸方向のサイズがかなり大きくなってしまう。また、ｙ軸方向の高さに関しても、ＶＩＰＡ板の側面より光を入出射させる構成ではサイズを増大させることになる。さらに、上述の図１３に示した構成におけるＶＩＰＡ板１１０よりも右側の部分に、図１５の折り返しプリズムを用いた構成を適用して長手方向の小型化を図ったとしても、図１４に示したような光部品の精度バラツキを吸収する際の光学系の傾きの問題を解消することはできない。
【０００９】
また、従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器については、上記のようなサイズの問題の他に、３次元ミラーの反射面の粗さに起因した群遅延リップル（ＧＤＲ）の発生という問題点もある。具体的には、例えば図１３の構成において、フォーカシングレンズ１６０を通過した各波長の光は、理想的には、３次元ミラー１７０上の１点にそれぞれ集光され、当該位置の反射面の角度に応じて異なる方向に反射される。３次元ミラー１７０の反射面は、非常に高い精度で加工されているが、加工方法等に依存したある程度の表面の粗さは現状避けられない。このため、３次元ミラー１７０の反射面の凹凸により反射光の伝播方向に誤差が生じ、その結果として波長分散補償器の光学特性に群遅延リップルが発生する。
【００１０】
上記のような群遅延リップルを低減するためには、例えば、３次元ミラー１７０の反射面上に集光される光をデフォーカスしてスポットサイズを広げるなどの措置が考えられる。しかしながら、デフォーカスを行った場合、３次元ミラー１７０の反射面上のスポットはｘ軸およびｙ軸の各方向に広がり、ｙ軸方向の広がりは群遅延リップルの低減に有効であるが、ｘ軸方向の広がりは波長分散補償の精度低下を招いてしまい問題となる。
【００１１】
さらに、従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器については、前述したＶＩＰＡ板の温度制御に関連した光学特性上の別の問題もある。すなわち、ＶＩＰＡ型波長分散補償器では、例えば図１６の左側に示すように、その透過波長特性が中心波長付近で強度ピークを持つラウンドトップになる。このような透過波長特性では透過帯域が狭くなってしまうので、図１６の右側に示すようなフラットトップの透過波長特性とすることが望まれる。これを実現するための従来技術として、例えば特開２００３−２９４９９９号公報には、製造時の調整において中心波長の結合効率を落とすことにより、フラットトップの透過波長特性を実現するようにした技術が提案されている。
【００１２】
しかしながら、このような従来技術を適用して製造したＶＩＰＡ型波長分散補償器を通信システムに組み込んで実際に運用する場合を考えると、幅広い温度環境（例えば、０〜６５℃など）での動作がＶＩＰＡ型波長分散補償器に要求されるため、製造時の調整によって最適化された透過波長特性が温度環境の変動により変化してしまう。具体的には、ＶＩＰＡ板自体の温度は、ＶＩＰＡ板の近傍に設けた温度センサの測定値に応じてヒーター等を制御することにより所望の温度で一定に維持されるが、ＶＩＰＡ板から離れた周囲環境の温度との差が大きくなると波長分散補償器内に温度分布が発生するようになり、中心波長の結合効率が低下するように設計した光学系の配置にずれが生じ、透過波長特性が変化してしまう。このため、従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器の透過帯域の値は、温度環境が変動しても満たすことができる範囲を示すものとなっており、元々広くない透過帯域をさらに狭くしていた。
【００１３】
本発明は上記の点に着目してなされたもので、入力光の光軸方向のサイズを小さくすると共に、光部品の精度バラツキを組み立て調整で吸収しても高さを均一にできる小型の波長分散補償器を提供することを目的とする。また、波長分散補償の精度低下を招くことなく３次元ミラーの表面粗さに起因した群遅延リップルを低減できる波長分散補償器を提供することを目的とする。さらに、環境温度の変動による透過波長特性の変化を抑えて透過帯域を有効に利用できる波長分散補償器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明の波長分散補償器は、入力光を１次元方向に集光させる光学系と、相対する平行な２つの反射面を有し、前記光学系から出力される光が前記各反射面の間に入射され、該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過し、該透過光が干渉することにより波長に応じて異なる角度で第１の方向に分散した光を出力する光部品と、前記光部品から出力される各波長の光を反射し、各々の光路を反射前の光軸方向とは異なる方向に折り曲げる第１反射器と、前記第１反射器で光路の折り曲げられた各波長の光を反射し、前記第１反射器を介して前記光部品に戻す第２反射器と、を備えて構成されるものである。
【００１５】
また、前記第１反射器は、組み立て時において、前記第１の方向に平行および垂直な２つの軸をそれぞれ中心にして回転可能であり、前記光部品および前記第２反射器に対する配置角度が調整された後に固定されるのが好ましい。
【００１６】
上記のような構成の波長分散補償器では、入射光を波長に応じて第１の方向に角度分散する光部品、すなわち、前述したＶＩＰＡ板に対して光学系で１次元方向に集光された光が入射される。そして、この光部品で角度分散された各波長の光は、第１反射器によって各々の光路が折り曲げられた後に、第２反射器で反射されて、第１反射器を介して光部品に戻される。このとき、第１反射器において各波長の光路が第１の方向に垂直な平面内で例えば略９０度折り曲げられるようにすれば、波長分散補償器全体の小型化が図られるようになる。また、波長分散補償器の組み立て時に、光部品および第２反射器に対する第１反射器の配置角度を２軸を中心に回転調整することで、各光部品の精度バラツキが第１反射器の回転調整によって吸収されるようになる。
【００１７】
上記のような波長分散補償器については、前記光部品から出力される各波長の光を前記第２反射器の反射面上に１点で集光させる集光レンズを備え、前記第１反射器は、反射面の前記第１の方向に沿った形状が凸面となっていてもよい。このような構成とすることで、第２反射器の反射面上に集光される光のスポットが第１の方向にだけ広げられるようになる。
【００１８】
上記波長分散補償器の具体的な構成として、前記第１反射器は、前記第２反射器の反射面の粗さの状態に応じて前記凸面の曲率が設定されるようにするのが好ましい。また、前記第２反射器は、反射面が周期的な凹凸を有し、前記第１反射器は、前記第２反射器の反射面上に集光される各波長の光のスポットを、当該反射面の凹凸の周期に対応させて前記第１の方向にのみ広げられるように前記凸面の曲率が設定されるようにしてもよい。
【００１９】
さらに、前述した波長分散補償器については、組み立て後の前記第１反射器を前記第１の方向に平行な軸を中心にして回転させることで、前記光部品および前記第２反射器に対する前記第１反射器の配置角度を調整可能にする角度調整機構と、環境温度を測定する温度センサと、前記温度センサで測定される環境温度に応じて前記角度調整機構を制御する制御部と、を備えて構成されるようにしてもよい。
【００２０】
上記のような波長分散補償器では、組み立て後においても、前記温度センサで測定される環境温度に応じて制御部により角度調整機構が制御されることで、波長分散補償器の環境温度が変動しても第１反射器を所望の配置角度に調整することができるようになる。
【発明の効果】
【００２１】
上述したような本発明によれば、光部品および第２反射器の間の光路を第１反射器により折り曲げるようにしたことで、波長分散補償器全体の小型化を図ることができると共に、波長分散補償器の高さを均一にすることが可能になる。また、第２反射器の反射面に集光される光のスポットを第１の方向にのみ広げることで、波長分散補償の精度を低下させることなく、第２反射器の表面粗さに起因した群遅延リップルを抑えることが可能である。さらに、組み立て後に第１反射器の配置角度を環境温度に応じて調整するようにしたことで、環境温度が変動しても透過波長特性の変化を抑えることができ、限られた透過帯域を有効に利用することが可能になる。よって、良好な精度で波長分散補償を行うことのできる小型の波長分散補償器を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照しながら説明する。なお、全図を通して同一の符号は同一または相当部分を示すものとする。
【００２３】
図１は、本発明による波長分散補償器の第１実施形態の構成を示す斜視図である。また、図２は、図１の構成の上面図である。
【００２４】
図１および図２において、本波長分散補償器は、例えば、相対する平行な２つの反射面を有するＶＩＰＡ板１０と、該ＶＩＰＡ板１０の照射窓１６に対して一線分上に集光された光信号を入射可能にする、光サーキュレータ２０、光ファイバ３０、コリメートレンズ４０およびシリンドリカルレンズ５０からなる光学系と、ＶＩＰＡ板１０で多重反射されて一方の平行平面から出射される光を集光するフォーカシングレンズ６０と、該フォーカシングレンズ６０を通過した光を反射する第１反射器としての平面ミラー８０と、該平面ミラー８０からの光を所要の位置で反射し、平面ミラー８０およびフォーカシングレンズ６０を介してＶＩＰＡ板１０に戻すための第２反射器としての３次元ミラー７０と、を備えて構成される。
【００２５】
ＶＩＰＡ板１０は、対向する平行平面を備えた基板の一方の平面に形成された反射膜１２と、他方の平面に形成された反射膜１４および照射窓１６と、を有する。このＶＩＰＡ板１０は、照射窓１６に入射される光の光軸が垂直入射となる角度に対して所要の角度だけ傾けられている。反射膜１２は、照射窓１６から入射される光信号に対して１００％より低い（好ましくは９５〜９８％程度）反射率を有し、基板の一方の平面全体に形成されている。また、反射膜１４は、照射窓１６から入射される光信号に対して略１００％の反射率を有し、基板の他方の平面の一部分に形成されている。基板の他方の平面の反射膜１４が形成されていない部分は、光信号に対して透明な照射窓１６となっている。
【００２６】
光サーキュレータ２０は、例えば、３つのポートを有し、第１ポートから第２ポートに向かう方向、第２ポートから第３ポートに向かう方向、第３ポートから第１ポートに向かう方向に光を伝達する一般的な光部品である。ここでは本波長分散補償器に入力される光信号が、光サーキュレータ２０の第１ポートに与えられ、第２ポートを介して光ファイバ３０の一端に送られると共に、光ファイバ３０の他端に戻されてきた光信号が、第２ポートを介して第３ポートから本波長分散補償器の出力光として出力される。
【００２７】
光ファイバ３０は、例えばシングルモードファイバ等の一端を光サーキュレータ２０の第２ポートに接続し、他端をコリメートレンズ４０の近傍に配置したものである。なお、光ファイバ３０の種類は上記に限られるものではない。
【００２８】
コリメートレンズ４０は、光ファイバ３０の他端から出射される光ビームを平行光に変換してシリンドリカルレンズ５０に与える一般的なレンズである。
【００２９】
シリンドリカルレンズ５０は、コリメートレンズ４０からの平行光を１つの線分の上に集光させるものである。なお、このシリンドリカルレンズの代わりに屈折率分布レンズなどを用いることも可能である。
【００３０】
フォーカシングレンズ６０は、ＶＩＰＡ板１０で多重反射して反射膜１２側から出射され相互に干渉して図のｙ軸方向に角度分散した各波長の光を、それぞれ１点に集光する一般的な集光レンズである。
【００３１】
平面ミラー８０は、フォーカシングレンズ６０と３次元ミラー７０の間に配置され、フォーカシングレンズ６０を通過した光を平らな面で反射し、その光路を反射前の光軸方向（ｚ軸方向）とは異なる方向に折り曲げるものである。この平面ミラー８０は、具体的には、フォーカシングレンズ６０を通過した各波長の光路をｙ軸に垂直な平面（ｘ−ｚ平面）内で略９０度折り曲げるのが好ましい。また、上記の平面ミラー８０は、波長分散補償器の組み立て時に、フォーカシングレンズ６０および３次元ミラー７０に対する配置角度が、ｙ軸に平行な軸８０Ａおよびｙ軸に垂直な軸８０Ｂを中心にして回転調整され、該調整後の角度に固定される。なお、具体的な組み立て調整の方法については後述する。
【００３２】
３次元ミラー７０は、反射面の形状が非球面の３次元構造となっており、その非球面ミラー上には、ＶＩＰＡ板１０における光の角度分散方向（ｙ軸方向）に垂直な方向（ここではｚ軸方向）について、設計基準となる中心軸７０Ａが存在する。具体的には、ｙ軸方向の曲率が中心軸７０Ａに沿って変化する曲面形状、ここでは中心軸７０Ａに沿って徐々に凹面から平面さらに凸面へと変わる３次元構造となっている。この３次元ミラー７０は、移動ステージ７１上に載置されており、該移動ステージ７１の走行軸と中心軸７０Ａの各方向とが平行となるように配置されている。
【００３３】
次に、第１実施形態の動作について説明する。
【００３４】
最初に、本波長分散補償器の組み立て時の調整手順について説明する。
【００３５】
上記のような構成における各光部品の組み立ては、例えば、光信号の入出力端となる光サーキュレータ２０若しくは光ファイバ３０からフォーカシングレンズ６０までの略一直線上に配置される各光部品を１つのサブユニットとして組み立てた後に、そのサブユニットと、平面ミラー８０および３次元ミラー７０との相対的な位置関係を調整することにより、所望の光学特性（例えば、挿入損失や透過波長特性など）が実現される光学系の配置が決定される。なお、サブユニットは各光部品を伝搬する光の損失が最も小さくなるように組み立てられているものとする。
【００３６】
具体的には、例えば、３次元ミラー７０が予め定めた基準位置に設けられ、その３次元ミラー７０に対してサブユニットおよび平面ミラー８０が所定の設計位置に配置される。そして、平面ミラー８０について、サブユニットから出力される光のうちの中心波長成分が３次元ミラー７０の中心軸７０Ａ上の所定の位置に到達するように、平面ミラー８０が各軸８０Ａ，８０Ｂを中心に回転調整される。なお、この平面ミラー８０の調整の際、サブユニットは長手方向（光軸方向）がｘ−ｚ平面に平行となるようにして固定されている。次に、サブユニットについて、各波長の光が３次元ミラー７０の反射面上で実質的に１点に集光するように、ｚ軸方向についてのサブユニットの配置が調整されるとともに、ＶＩＰＡ板１０で角度分散されフォーカシングレンズ６０を介して出力される各波長の光の分布方向がｙ軸方向と平行になるように、ｚ軸を中心にしてサブユニットが回転調整される。
【００３７】
このような組み立て調整は、実際には光サーキュレータ２０の第１ポートにＷＤＭ光を与えたときに第３ポートから出力されるＷＤＭ光のパワーをモニタし、該モニタパワーが最大になるように３次元ミラー７０に対するサブユニットおよび平面ミラー８０の相対的な配置を最適化することによって実現可能である。なお、本発明における各光部品の組み立て調整の方法は、上記の具体例に限定されるものではない。
【００３８】
次に、上記のようにして組み立て調整された波長分散補償器の動作について説明する。
【００３９】
本波長分散補償器では、例えば、光通信システムの光伝送路等を伝搬して波長分散の発生したＷＤＭ光が光サーキュレータ２０の第１ポートに入力され、そのＷＤＭ光が光サーキュレータ２０の第２ポートを介して光ファイバ３０に送られる。光ファイバ３０から出射されたＷＤＭ光は、図３上段のＡ方向から見た側面図に示すように、コリメートレンズ４０で平行光に変換された後、シリンドリカルレンズ５０によって一線分上に集光されて、ＶＩＰＡ板１０の照射窓１６を通って対向する反射膜１２，１４の間に入射される。
【００４０】
ＶＩＰＡ板１０への入射光は、各反射膜１２，１４の間で多重反射を繰り返し、反射膜１２で反射するごとに数％の光が当該反射面を透過してＶＩＰＡ板１０の外に出射される。そして、ＶＩＰＡ板１０からの出射光は、相互に干渉し、波長に応じて異なる角度でｙ軸方向に分散した複数の光束がそれぞれ形成される。各波長の光束は、フォーカシングレンズ６０を通過した後に平面ミラー８０で反射されて進行方向が３次元ミラー７０側に略９０度曲げられる。
【００４１】
平面ミラー８０で光路が略９０度曲げられた各波長の光は、図３下段のＢ方向から見た側面図に示すように、３次元ミラー７０の反射面上のｙ軸方向に対してそれぞれ異なる位置に１点で集光され、当該位置における反射面の角度に応じた方向に反射される。このときの３次元ミラー７０の中心軸７０Ａ方向についての位置は、移動ステージ７１によって、波長分散補償量に対応した所定の位置に調整されている。
【００４２】
３次元ミラー７０で反射された各波長の光は、３次元ミラー７０の反射面の曲面形状に応じてそれぞれ異なる方向に進行し、各々の進行方向が平面ミラー８０でフォーカシングレンズ６０側に略９０度曲げられ、フォーカシングレンズ６０を介してＶＩＰＡ板１０に戻される。ＶＩＰＡ板１０に再入射した各波長の光は、入射位置に応じて異なる回数反射を繰り返した後に照射窓１６から出射され、シリンドリカルレンズ５０、コリメートレンズ４０および光ファイバ３０を順に通過して、光サーキュレータ２０の第３ポートから出力される。これにより、本波長分散補償器に入力されるＷＤＭ光に対して３次元ミラー７０の位置に応じて設定される所要の波長分散が与えられ、該ＷＤＭ光が波長分散補償器から出力されるようになる。
【００４３】
上記のような第１実施形態によれば、フォーカシングレンズ６０と３次元ミラー７０の間の光路を平面ミラー８０を用いて略９０度折り曲げたことにより、波長分散補償器の長手方向（ｚ軸方向）の長さを短くすることができると共に、ＶＩＰＡ板１０の温度制御を行うためのヒーター等の大きな部品がＶＩＰＡ板１０の付近に設けられていても、ＶＩＰＡ板１０の比較的近くに３次元ミラー７０を配置できるため、波長分散補償器全体のサイズを小型化することが可能になる。また、組み立て時に軸８０Ｂを中心にして平面ミラー８０を回転調整するようにしたことで、上述の図１４に示したように光部品の精度バラツキを吸収するためにサブユニットを傾けて配置する必要がなく、平面ミラー８０によって光部品の精度バラツキを吸収することができるため、波長分散補償器のｙ軸方向の高さを均一にすることが可能になる。さらに、光サーキュレータ２０若しくは光ファイバ３０からフォーカシングレンズ６０までの略一直線上に配置される各光部品をサブユニット化したことにより、平面ミラー８０を回転調整する際に平面ミラー８０への光の入射状態が安定化するため、組み立て調整を容易に行うことができる。
【００４４】
次に、第２実施形態について説明する。
【００４５】
図４は、本発明による波長分散補償器の第２実施形態の構成を示す斜視図である。また、図５は、図４の波長分散補償器の上面図である。
【００４６】
図４および図５において、本実施形態の波長分散補償器の構成が上述した第１実施形態の場合と異なる点は、第１実施形態で用いた平面ミラー８０に代えて凸面ミラー８０’を設けた点である。上記以外の他の構成は第１実施形態の場合と同様であるため、ここでの説明を省略する。
【００４７】
凸面ミラー８０’は、フォーカシングレンズ６０および３次元ミラー７０と向かい合う反射面のｙ軸方向に沿った形状が凸面となっており、第１実施形態の場合と同様、組み立て時に２つの軸８０Ａ，８０Ｂを中心として配置角度が回転調整される。上記凸面の曲率は、後述するように３次元ミラー７０の反射面の粗さ状態に応じて、当該反射面上に集光される光のスポットがｙ軸方向に拡大されるよう設計されている。
【００４８】
上記のような構成の波長分散補償器では、第１実施形態の場合と同様にして、光サーキュレータ２０に入力されたＷＤＭ光が、光ファイバ３０、コリメートレンズ４０およびシリンドリカルレンズ５０を介してＶＩＰＡ板１０に入射され多重反射される。ＶＩＰＡ板１０で多重反射された光は、図６上段のＡ方向から見た側面図に示すように、波長に応じてｙ軸方向に角度分散した光となり、各波長の光がフォーカシングレンズ６０に送られる。フォーカシングレンズ６０を通過した各波長の光は、凸面ミラー８０’で反射されることにより各々の進行方向が３次元ミラー７０側に略９０度曲げられる。
【００４９】
このとき、図５の上面図の右側に示したように、凸面ミラー８０’の反射面のｘ‐ｚ平面に沿った形状は平面となる。このため、３次元ミラー７０の反射面に集光される各波長の光のｚ軸方向のスポットは、第１実施形態の場合と同様に略一点となる。一方、図６下段のＢ方向から見た側面図に示すように、凸面ミラー８０’の反射面のｙ軸方向に沿った形状は凸面となる。このため、３次元ミラー７０の反射面に集光される各波長の光のｙ軸方向のスポットは、第１実施形態の場合のように略一点とはならず、凸面ミラー８０’の凸面の曲率に応じてｙ軸方向に広がる。したがって、３次元ミラー７０の反射面に入射される各波長の光は、ｙ軸方向についてだけデフォーカスされたスポット形状となる。これにより、波長分散補償の精度低下を招くことなく、３次元ミラー７０の反射面の表面粗さに起因した群遅延リップル（ＧＤＲ）の発生を効果的に抑えることができるようになる。
【００５０】
ここで、３次元ミラー７０の反射面の表面粗さと群遅延リップルとの関係について具体的に説明する。
【００５１】
図７は、ＶＩＰＡ板から出射される各波長の光を３次元ミラーの反射面上に１点で集光させるようにしたＶＩＰＡ型波長分散補償器について、３次元ミラーの反射面のｙ軸方向の二乗平均粗さ（ＲＭＳ）に対する群遅延リップル（ＧＤＲ）を測定した結果の一例を示したものである。この図７の測定結果より、３次元ミラーへの入射光を１点に集光させる構成のＶＩＰＡ型波長分散補償器では、３次元ミラーの反射面のＲＭＳが大きくなる、すなわち反射面の凹凸が増加する程、群遅延リップルの発生量も増大することが分かる。
【００５２】
ＶＩＰＡ型波長分散補償器に用いられる３次元ミラーの反射面は、通常、非常に高い精度で加工されているが、例えば切削加工により３次元ミラーを作製すると、光の反射方向に影響を及ぼすような凹凸が周期的に発生する場合がある。具体的には、図７において四角印で示した比較的大きな群遅延リップルが測定されたときの３次元ミラーの表面の高低差は、ｙ軸方向に対して図８に示すような状態であり、また、図７において三角印で示した比較的小さな群遅延リップルが測定されたときの３次元ミラーの表面の高低差は、ｙ軸方向に対して図９に示すような状態である。図８および図９における細かな凹凸は共通しているため、２つの状態における群遅延リップルの差は、図８で顕著な大きな山とほぼ周期的に発生している凹凸が原因になっているものと考えられる。そこで、反射面の凹凸の周期に応じて入射光のスポットをｙ軸方向に広げることによる平均化効果により、群遅延リップルを効果的に抑えることができるようになる。例えば、０．１ｍｍ程度の周期で凹凸が発生しているような場合には、３次元ミラーの反射面上でスポットをｙ軸方向にのみ０．１ｍｍ程度広げるようにするのがよい。
【００５３】
なお、ここでは反射面の凹凸がｙ軸方向に周期的に生じる場合を一例として説明したが、反射面の凹凸は周期的に発生するとは限らず、主に３次元ミラーの加工方法に依存して反射面の凹凸の状態は変化する。このため、３次元ミラーへの入射光のスポットをｙ軸方向にどの程度広げるかは、使用する３次元ミラーの反射面の凹凸の発生状態を実際に測定するなどして設計するのがよい。
【００５４】
上記のように第２実施形態の波長分散補償器によれば、上述した第１実施形態の場合の効果に加えて、３次元ミラー７０の反射面に入射される各波長の光のスポットを凸面ミラー８０’を用いてｙ軸方向にのみ広げるようにしたことで、波長分散補償の精度を低下させることなく、３次元ミラー７０の表面粗さに起因した群遅延リップルの発生を効果的に抑えることが可能になる。
【００５５】
次に、第３実施形態について説明する。
【００５６】
図１０は、本発明による波長分散補償器の第３実施形態の構成を示す斜視図である。
【００５７】
図１０において、本実施形態の波長分散補償器は、例えば、上述の図１に示した第１実施形態の構成について、組み立て後の平面ミラー８０をｙ軸を中心にして回転可能にする角度調整機構８１を設けると共に、環境温度を測定するための温度センサ８２を設け、該温度センサ８２で測定される環境温度に応じて制御部９０が角度調整機構８１を制御することにより、環境温度の変動による透過波長特性の変化を抑えるようにしたものである。
【００５８】
図１１は、平面ミラー８０および角度調整機構８１を拡大して示した上面図である。この図１１に示す構成例において、角度調整機構８１は、ミラー支持部材８１Ａおよびヒーター８１Ｂを有する。ミラー支持部材８１Ａは、既知の熱膨張係数を有する材料からなり、ｘ−ｚ断面の形状が略台形状であって、フォーカシングレンズ６０および３次元ミラー７０に対向する側面に平面ミラー８０が固定され、該平面ミラー８０の固定面の反対側に位置する側面がケース等に固定されている。ヒーター８１Ｂは、制御部９０から出力される制御信号Ｃ１に従ってミラー支持部材８１Ａを加熱する。
【００５９】
なお、波長分散補償器の組み立て時において、ミラー支持部材８１Ａに固定された平面ミラー８０は、上述した第１実施形態の場合と同様に、ｙ軸に平行な軸８０Ａおよびｙ軸に垂直な軸８０Ｂ（図１参照）を中心にして回転調整することが可能であり、フォーカシングレンズ６０および３次元ミラー７０に対する配置角度が最適調整されて後に、ミラー支持部材８１Ａがケース等に固定されるものとする。
【００６０】
温度センサ８２は、本波長分散補償器の周囲の環境温度を測定することが可能であり、その測定結果を制御部９０に出力する。この温度センサ８２は、ＶＩＰＡ板１０の温度制御を行うためにＶＩＰＡ板１０の近傍に配置された温度センサ９２とは別に設けられている。
【００６１】
制御部９０は、温度センサ８２で測定された環境温度に対応する平面ミラー８０の配置角度に関するデータを記憶部９１から読み取り、当該データに従って角度調整機構８１を制御する制御信号Ｃ１を生成する。記憶部９１の記憶データは、組み立て後の波長分散補償器について、環境温度を動作範囲内で変化させたときの平面ミラー８０の最適な配置角度を事前に取得しておき、それをデータベース化したものである。
【００６２】
また、ここでは上記の制御部９０において、温度センサ９２で測定されるＶＩＰＡ板１０の温度が予め設定した目標温度で一定となるように温調チャンバー９３を制御する制御信号Ｃ２と、本波長分散補償器における波長分散補償量の設定に応じて移動ステージ７１を制御する制御信号Ｃ３とが生成されるものとする。温調チャンバー９３内には、ここではコリメートレンズ４０、シリンドリカルレンズ５０、ＶＩＰＡ板１０およびフォーカシングレンズ６０が収納されており、図示しないヒーター等によってチャンバー内の温度が調整される。
【００６３】
上記のような構成の波長分散補償器では、組み立て後の運用時において、制御部９０からの制御信号Ｃ２に従って温調チャンバー９３が制御されることでＶＩＰＡ板１０が目標温度で一定にされると共に、制御部９０からの制御信号Ｃ３に従って移動ステージ７１が制御されることで波長分散補償量に対応した位置に３次元ミラーが配置される。また、上記の制御に加えて、温度センサ８２で測定される環境温度に応じて制御部９０で生成される制御信号Ｃ１に従って角度調整機構８１のヒーター８１Ｂが制御される。これによりミラー支持部材８１Ａが加熱され、該ミラー支持部材８１Ａの熱膨張により平面ミラー８０がｙ軸を中心に回転（図１１の矢印線参照）し、フォーカシングレンズ６０および３次元ミラー７０に対する平面ミラー８０の配置角度が最適化される。
【００６４】
上記のような第３実施形態によれば、平面ミラー８０に対して角度調整機構８１を設け、温度センサ８２で測定される環境温度に応じて角度調整機構８１をフィードバック制御するようにしたことで、環境温度が変動しても透過波長特性の変化を抑えることができるため、上述の図１６右側に示したようなフラットトップの透過波長特性を実現してＶＩＰＡの透過帯域を有効に利用することが可能になる。
【００６５】
なお、上記の第３実施形態では、ヒーター８１Ｂにより加熱されるミラー支持部材８１Ａの熱膨張によって平面ミラー８０の配置角度を調整可能にする構成例を示したが、本発明における角度調整機構８１の構成は上記の一例に限定されるものではない。例えば図１２に示すように、所要の形状に加工されたミラー支持部材８１Ｃに電歪素子（piezoelectric device）８１Ｄを組み込んだ構成を角度調整機構８１に適用することも可能である。この場合、制御部９０からの制御信号Ｃ１に従って電歪素子８１Ｄへの印加電圧が制御されることにより、電歪素子８１Ｄの変位でミラー支持部材８１Ｃが変形して、該ミラー支持部材８１Ｃの一側面に固定された平面ミラー８０がｙ軸を中心に回転し、フォーカシングレンズ６０および３次元ミラー７０に対する平面ミラー８０の配置角度が最適化される。
【００６６】
また、温度センサ８２で測定される環境温度に応じて、制御部９０が角度調整機構８１を制御する制御信号Ｃ１を生成する一例を示したが、平面ミラー８０からの光が３次元ミラー７０のどの位置で反射されるか、すなわち、本波長分散補償器における波長分散補償量の設定により、透過波長特性の変化の度合いが異なってくるので、環境温度だけでなく波長分散補償量の設定に応じても角度調整機構８１を制御するようにしてもよい。これにより、フラットトップの透過波長特性をより高い精度で実現することが可能になる。
【００６７】
さらに、第１実施形態における平面ミラー８０の配置角度を角度調整機構８１により調整する場合について説明したが、これと同様にして第２実施形態における凸面ミラー８０’の配置角度を角度調整機構８１により調整することも勿論可能である。
【００６８】
以上、本明細書で開示した主な発明について以下にまとめる。
【００６９】
（付記１）  入力光を１次元方向に集光させる光学系と、
相対する平行な２つの反射面を有し、前記光学系から出力される光が前記各反射面の間に入射され、該入射光が各反射面で多重反射されながらその一部が一方の反射面を透過し、該透過光が干渉することにより波長に応じて異なる角度で第１の方向に分散した光を出力する光部品と、
前記光部品から出力される各波長の光を反射し、各々の光路を反射前の光軸方向とは異なる方向に折り曲げる第１反射器と、
前記第１反射器で光路の折り曲げられた各波長の光を反射し、前記第１反射器を介して前記光部品に戻す第２反射器と、
を備えて構成されたことを特徴とする波長分散補償器。
【００７０】
（付記２）  付記１に記載の波長分散補償器であって、
前記第１反射器は、各波長の光路を前記第１の方向に垂直な平面内で略９０度折り曲げることを特徴とする波長分散補償器。
【００７１】
（付記３）  付記１に記載の波長分散補償器であって、
前記第１反射器は、組み立て時において、前記第１の方向に平行および垂直な２つの軸をそれぞれ中心にして回転可能であり、前記光部品および前記第２反射器に対する配置角度が調整された後に固定されることを特徴とする波長分散補償器。
【００７２】
（付記４）  付記１に記載の波長分散補償器であって、
前記第１反射器は、反射面が平面であることを特徴とする波長分散補償器。
【００７３】
（付記５）  付記１に記載の波長分散補償器であって、
前記光部品から出力される各波長の光を前記第２反射器の反射面上に１点で集光させる集光レンズを備え、
前記第１反射器は、反射面の前記第１の方向に沿った形状が凸面となっていることを特徴とする波長分散補償器。
【００７４】
（付記６）  付記５に記載の波長分散補償器であって、
前記第１反射器は、前記第２反射器の反射面の粗さの状態に応じて前記凸面の曲率が設定されることを特徴とする波長分散補償器。
【００７５】
（付記７）  付記６に記載の波長分散補償器であって、
前記第２反射器は、反射面が周期的な凹凸を有し、
前記第１反射器は、前記第２反射器の反射面上に集光される各波長の光のスポットを、当該反射面の凹凸の周期に対応させて前記第１の方向にのみ広げられるように前記凸面の曲率が設定されることを特徴とする波長分散補償器。
【００７６】
（付記８）  付記３に記載の波長分散補償器であって、
組み立て後の前記第１反射器を前記第１の方向に平行な軸を中心にして回転させることで、前記光部品および前記第２反射器に対する前記第１反射器の配置角度を調整可能にする角度調整機構と、
環境温度を測定する温度センサと、
前記温度センサで測定される環境温度に応じて前記角度調整機構を制御する制御部と、
を備えて構成されたことを特徴とする波長分散補償器。
【００７７】
（付記９）  付記８に記載の波長分散補償器であって、
前記角度調整機構は、前記第１反射器が一側面に固定される支持部材と、該支持部材を加熱する加熱部とを含み、前記支持部材の熱膨張を利用して、前記光部品および前記第２反射器に対する前記第１反射器の配置角度を調整可能にすることを特徴とする波長分散補償器。
【００７８】
（付記１０）  付記８に記載の波長分散補償器であって、
前記角度調整機構は、前記第１反射器が一側面に固定される支持部材と、該支持部材に取り付けられた電歪素子とを含み、該電歪素子の変位による前記支持部材の変形を利用して、前記光部品および前記第２反射器に対する前記第１反射器の配置角度を調整可能にすることを特徴とする波長分散補償器。
【００７９】
（付記１１）  付記８に記載の波長分散補償器であって、
前記制御部は、前記温度センサで測定される環境温度および波長分散補償量の設定に応じて前記角度調整機構を制御することを特徴とする波長分散補償器。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明による波長分散補償器の第１実施形態の構成を示す斜視図である。
【図２】図１の構成の上面図である。
【図３】図１の構成の側面図である。
【図４】本発明による波長分散補償器の第２実施形態の構成を示す斜視図である。
【図５】図４の構成の上面図である。
【図６】図４の構成の側面図である。
【図７】３次元ミラーの反射面のｙ軸方向の二乗平均粗さに対する群遅延リップルを測定した結果の一例を示す図である。
【図８】図７の四角印に対応した３次元ミラー表面のｙ軸方向高低差を示す図である。
【図９】図７の三角印に対応した３次元ミラー表面のｙ軸方向高低差を示す図である。
【図１０】本発明による波長分散補償器の第３実施形態の構成を示す斜視図である。
【図１１】図１０の角度調整機構の構成例を示す上面図である。
【図１２】図１０の角度調整機構の他の構成例を示す上面図である。
【図１３】従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器の構成例を示す斜視図である。
【図１４】従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器について光部品の精度バラツキを組み立て調整により吸収したときの一例を示す図である。
【図１５】折り返しプリズムを利用した従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器の構成例を示す斜視図である。
【図１６】従来のＶＩＰＡ型波長分散補償器の透過波長特性を説明する図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０…ＶＩＰＡ板
１２，１４…反射膜
１６…照射窓
２０…光サーキュレータ
３０…光ファイバ
４０…コリメートレンズ
５０…シリンドリカルレンズ
６０…フォーカシングレンズ
７０…３次元ミラー
７１…移動ステージ
８０…平面ミラー
８０’…凸面ミラー
８１…角度調整機構
８１Ａ，８１Ｃ…ミラー支持部材
８１Ｂ…ヒーター
８１Ｄ…電歪素子
８２，９２…温度センサ
９０…制御部
９１…記憶部
９３…温調チャンバー
【図１】
2007272221.tif 000003
【図２】
2007272221.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2007272221.tif 000007
【図６】
2007272221.tif 000008
【図７】
2007272221.tif 000009
【図８】
2007272221.tif 000010
【図９】
2007272221.tif 000011
【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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