(57)【要約】【課題】光ファイバの波長分散を安定して精度よく検出する。【解決手段】レンズ１０２で平行ビームに変換された光信号は、バンドパスフィルタ１０３を透過し、プリズム１０４で２つの光信号に分割される。分割された光信号は、異なる入射角でファブリペロ共振器１０５に入射し、それぞれ異なる波長を有する光信号となる。各光信号はレンズ１０６で集光され、フォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８で受光される。光ファイバ１０１が波長分散を有さない場合に、プリズム１０４で分割された光信号が同時にフォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８に到達するように透明版１１２が挿入されるので、光ファイバ１０１が波長分散を有する場合には、フォトダイオード１０７および１０８で受光される光信号に到達時刻に差が生じ、その差を検出することで波長分散の有無を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ファイバの波長分散を検出する波長分散検出装置であって、
光ファイバから出射された光パルス信号を第１の波長を有する第１の光パルス信号と第２の波長を有する第２の光パルス信号とに分割し、それぞれ異なる方向に出射させる分割手段と、
前記分割手段から出射された前記第１の光パルス信号を受光する第１のフォトダイオードと、
前記分割手段から出射された前記第２の光パルス信号を受光する第２のフォトダイオードと、
前記第１の光パルス信号と前記第２の光パルス信号のうち、どちらが先に前記第１のフォトダイオードまたは前記第２のフォトダイオードに到達したかを検出する検出手段と
を備えることを特徴とする波長分散検出装置。
【請求項２】
前記分割手段の前段に配置され、前記分割手段に入射する光パルス信号を平行ビームに変換する変換手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の波長分散検出装置。
【請求項３】
前記分割手段から出射された前記第１の光パルス信号と前記第２の光パルス信号とを、それぞれ前記第１のフォトダイオードおよび前記第２のフォトダイオードに集光する集光手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の波長分散検出装置。
【請求項４】
光ファイバから出射された光パルス信号が前記分割手段に入射してから前記第１のフォトダイオードおよび前記第２のフォトダイオードで受光されるまでの間の前記第１の光パルス信号と前記第２の光パルス信号の光学長の差を補償する補償手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の波長分散検出装置。
【請求項５】
前記分割手段の前段に配置され、前記分割手段に入射する光パルス信号のうち、あらかじめ定めた波長帯域を透過させるバンドパスフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の波長分散検出装置。
【請求項６】
前記分割手段は、
光ファイバから出射された光パルス信号を２つの異なる方向に分割して出射する手段と、
前記異なる方向に出射された２つの光パルス信号が入射され、それぞれの光パルス信号に対して前記第１の波長を有する前記第１の光パルス信号および前記第２の波長を前記第２のパルス信号を透過する狭帯域光フィルタと
を備えることを特徴とする請求項１に記載の波長分散検出装置。
【請求項７】
前記狭帯域フィルタは、ファブリペロ共振器または誘電体多層膜フィルタであり、前記異なる方向に出射された２つの光パルス信号は、そのファブリペロ共振器または誘電体多層膜フィルタに異なる角度で入射されるように配置されることを特徴とする請求項６に記載の波長分散検出装置。
【請求項８】
前記分割手段が、光ファイバから出射された光パルス信号を波長ごとに異なる方向に透過する回折格子であることを特徴とする請求項１に記載の波長分散検出装置。
【請求項９】
前記第１のフォトダイオードおよび前記第２のフォトダイオードは、それぞれ直列に接続された電界吸収効果を有するフォトダイオードであり、
前記検出手段は、前記第１のフォトダイオードおよび前記第２のフォトダイオード間の接続点からの出力電流の向きから、前記第１の光パルス信号と前記第２の光パルス信号のうち、どちらが先に前記第１のフォトダイオードまたは前記第２のフォトダイオードに到達したかを検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の波長分散検出装置。
【請求項１０】
前記検出手段は、
前記第１のフォトダイオードの電位と前記第２のフォトダイオードの電位とを比較するヒステリシスを有するコンパレータと、
前記コンパレータからの出力電圧の時間平均を算出する算出回路とを備え、
前記算出回路で算出される前記コンパレータからの出力電圧の時間平均から、前記第１の光パルス信号と前記第２の光パルス信号のうち、どちらが先に前記第１のフォトダイオードまたは前記第２のフォトダイオードに到達したかを検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の波長分散検出装置。
【請求項１１】
前記第１のフォトダイオードまたは前記第２のフォトダイオードのいずれか一方のフォトダイオードと前記コンパレータとの間に接続され、
光ファイバから出射された光パルス信号が前記分割手段に入射してから前記第１のフォトダイオードおよび前記第２のフォトダイオードで受光されるまでの間の前記第１の光パルス信号と前記第２の光パルス信号の光学長の差を補償する補償手段をさらに備えることを特徴とする請求項１０に記載の波長分散検出装置。
【請求項１２】
光ファイバの波長分散を検出する波長分散検出方法であって、
光ファイバから出射された光パルス信号を第１の波長を有する第１の光パルス信号と第２の波長を有する第２の光パルス信号とに分割し、それぞれ異なる方向に出射させ、
前記出射された前記第１の光パルス信号を第１のフォトダイオードで受光し、
前記出射された前記第２の光パルス信号を第２のフォトダイオードで受光し、
前記第１の光パルス信号と前記第２の光パルス信号のうち、どちらが先に前記第１のフォトダイオードまたは前記第２のフォトダイオードに到達したかを検出する
ことを特徴とする波長分散検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分散検出装置および波長分散検出方法に係わり、特に光ファイバの波長分散を精度よく検出できるようにした波長分散検出装置および波長分散検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
４０Ｇｂｐｓ以上の高速・長距離伝送あるいは波長パスによって経路を変える光ネットワークでは、波長分散の変動のため信号の伝送品質が劣化する。そこで、短時間で計測可能な波長分散モニタにより波長分散の分散量を計測し、波長分散補償器を用いて適応分散補償を行う必要がある。
【０００３】
このように波長分散補償器を用いて適応分散補償を行う技術としては、例えば、特許文献１に開示されている高精度波長分散測定方法がある。
【０００４】
この高精度波長分散測定方法では、まず、光ファイバを経由して出力された光信号が波長分散補償器を通り、カップラで２つの光信号に分割される。分割された光信号は、それぞれ異なる光バンドパスフィルタ（ＯＢＰＦ：Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｂａｎｄ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を通過したのち、それぞれ光受信器で光電変換され、抽出したクロック信号が乗算器で乗算される。
【０００５】
このとき、２つの光バンドパスフィルタのうちの一方を、入力光信号の中心周波数よりわずかに低い周波数を透過する特性とし、他方を入力光信号の中心周波数よりわずかに高い周波数を透過する特性とする。これにより、光ファイバが波長分散を有する場合には、２つの光受信器のクロック信号間で位相差が生じるので、乗算器からはこの位相差に比例した電圧が得られる。
【０００６】
そこでこの電圧を波長分散補償器にフィードバックして、適応的に波長分散補償を行うことにより、波長分散の低減を図ることが可能となる。
【特許文献１】特開２００４‐６４０９７公報（１５頁、図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した波長分散補償では、２つの光バンドパスフィルタと２つの光受信器が必要となるため、装置の規模が大きくなり、また、消費電力も大きくなるという問題があった。また、各光バンドパスフィルタの波長特性に変動がある場合には、その変動の影響により波長分散の検出の精度が低下するという問題があった。特に、光バンドパスフィルタの波長特性の変動により、各光バンドパスフィルタの中心周波数の関係が逆になるような場合には誤動作にもつながるため安定性を欠くという問題もあった。
【０００８】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、安定して精度よく光ファイバの波長分散を検出することを可能とする波長分散検出装置および波長分散検出方法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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の波長分散検出装置は、光ファイバの波長分散を検出する波長分散検出装置であって、光ファイバから出射された光パルス信号を第１の波長を有する第１の光パルス信号と第２の波長を有する第２の光パルス信号とに分割し、それぞれ異なる方向に出射させる分割手段と、前記分割手段から出射された前記第１の光パルス信号を受光する第１のフォトダイオードと、前記分割手段から出射された前記第２の光パルス信号を受光する第２のフォトダイオードと、前記第１の光パルス信号と前記第２の光パルス信号のうち、どちらが先に前記第１のフォトダイオードまたは前記第２のフォトダイオードに到達したかを検出する検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の波長分散検出方法は、光ファイバの波長分散を検出する波長分散検出方法であって、光ファイバから出射された光パルス信号を第１の波長を有する第１の光パルス信号と第２の波長を有する第２の光パルス信号とに分割し、それぞれ異なる方向に出射させ、前記出射された前記第１の光パルス信号を第１のフォトダイオードで受光し、前記出射された前記第２の光パルス信号を第２のフォトダイオードで受光し、前記第１の光パルス信号と前記第２の光パルス信号のうち、どちらが先に前記第１のフォトダイオードまたは前記第２のフォトダイオードに到達したかを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光ファイバから出射される光パルス信号を異なる波長を有する２つの光パルス信号に分割し、これらの光パルス信号を異なるフォトダイオードで受光させ、どちらのフォトダイオードに先に光信号が到達したかを検出することにより波長分散の有無を検出するので、安定して精度よく波長分散を検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係わる波長分散検出装置の構成図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態に係わる波長分散検出装置の動作を示すフローチャートである。以下、図１および図２を用いて、本発明の第１の実施形態に係わる波長分散検出装置の構成および動作について説明する。
【００１４】
光ファイバ１０１から出射した光パルス信号（以下、光信号という）は、まず、レンズ１０２に入射し、レンズ１０２で平行ビームに変換される。
【００１５】
レンズ１０２で平行ビームに変換された光信号は、次に、バンドパスフィルタ１０３に入力される。バンドパスフィルタ１０３は、後述する狭帯域光フィルタであるファブリペロ共振器１０５におけるひとつの透過帯域を選択するために用いるものである。
【００１６】
バンドパスフィルタ１０３を透過した光信号は、プリズム１０４により第１の光信号１１０と第２の光信号１１１に鋭角で分割される（ステップＳ１０１）。
【００１７】
プリズム１０４で分割された第１の光信号１１０と第２の光信号１１１は、次に、狭帯域光フィルタであるファブリペロ共振器１０５に入射する。このときファブリペロ共振器１０５は、第１の光信号１１０と第２の光信号１１１とが異なる入射角でファブリペロ共振器１０５に入射するように傾けて配置する。
【００１８】
ここで一般に、ファブリペロ共振器の波長特性は、入射する光信号の入射角に依存するため、第１の光信号１１０と第２の光信号１１１とが異なる入射角でファブリペロ共振器１０５に入射した場合には、透過した第１の光信号と第２の光信号の波長特性がわずかに異なることになる。すなわちファブリペロ共振器１０５に異なる入射角で入射した第１の光信号と第２の光信号は、ファブリペロ共振器１０５を透過することにより、それぞれ異なる第１の波長および第２の波長を有することになる（ステップＳ１０２）。
【００１９】
ここで、温度変動、気圧変動、湿度変動などによりファブリペロ共振器１０５の波長特性が変動した場合を考えると、第１の光信号と第２の光信号は同じファブリペロ共振器１０５を透過しているため、ファブリペロ共振器１０５の波長特性の変動の影響は第１の光信号１１０と第２の光信号１１１に等しく表れる。そのため、第１の光信号と第２の光信号の波長特性の関係に対するファブリペロ共振器１０５の波長特性の変動の影響は極めて小さくなる。このため、本実施形態に係わる波長分散検出装置では、ファブリペロ共振器１０５の波長特性が変動した場合にも、安定して波長分散の検出を行うことが可能となる。
【００２０】
なお、上述した実施形態では、狭帯域光フィルタとしてファブリペロ共振器を用いる場合について説明したが、狭帯域光フィルタとして、誘電体多層膜フィルタを用いることも可能である。そして、フリースペクトラムレンジが大きい誘電体多層膜フィルタであれば、バンドパスフィルタ１０３を省略してもよい。
【００２１】
このようにしてファブリペロ共振器１０５を透過した第１の光信号と第２の光信号は、レンズ１０６によって、それぞれ直列に接続されたフォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８に集光される（ステップＳ１０３）。
【００２２】
なお、第１の光信号と第２の光信号とでは、ファブリペロ共振器１０５への入射角が異なることから、光ファイバ１０１から出力してフォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８に集光されるまでの第１の光信号と第２の光信号の光学長には差が生じる。図１に示す例では、第２の光信号１１１のほうがファブリペロ共振器１０５への入射角が小さいため、光学長が短くなる。
【００２３】
そこで、光ファイバ１０１が波長分散を有さない場合に、第１の光信号と第２の光信号の光パルスが、それぞれフォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８に同時に入射するように、光学長を補償する透明版１１２をレンズ１０６とフォトダイオード１０８の間に挿入する。このようにすることで、プリズム１０４で分割された第１の光信号と第２の光信号の光パルスが、光ファイバ１０１が波長分散を有さない場合に、それぞれフォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８に同時に入射するようにすることが可能となる。なお、光学長補償の微調整は、透明版１１２を傾けて第２の光信号の入射角を変えることにより行うことが可能である。
【００２４】
一方、光ファイバ１０１に波長分散がある場合には、第１の光信号がフォトダイオード１０７に到達する時間と、第２の光信号がフォトダイオード１０８に到達する時間には差が生じる。そこで、この時間差から光ファイバ１０１の波長分散の有無を検出するための原理について次に説明する。
【００２５】
図３および図４はこの原理を説明するための図である。以下、図３および図４を用いて、この原理について説明する。
【００２６】
まず、図３を用いて、ファブリペロ共振器１０５に入射する光信号の光周波数特性と、ファブリペロ共振器１０５から出射される光信号の光周波数特性について説明する。なお、ここでは光ファイバ１０１が零分散の状態（光ファイバ１０１に波長分散がなく、光ファイバ１０１から出射される光信号に波長分散の影響がない状態）にある場合について説明する。
【００２７】
図３では、横軸は光信号の中のひとつの光パルスがファブリペロ共振器１０５に入射する時間ｔを表し、縦軸は光パルスの光周波数ｆを表す。そして、図３のような時間と光周波数によって特定される領域においてファブリペロ共振器１０５に入射する光信号の中のひとつの光パルスが占める領域を、図３に示すような楕円の破線で表す。
【００２８】
ここで、上述したように、ファブリペロ共振器の波長特性（すなわち、光周波数特性）は、入射する光信号の入射角に依存するため、異なる入射角で入射した第１の光信号と第２の光信号のパルスは、図３に示すファブリペロ共振器１０５に入射する光信号の光パルスに重ねて表すと、それぞれ図３の斜線の領域を占める光パルスとしてファブリペロ共振器１０５から出射される。具体的には、第１の光信号および第２の光信号がファブリペロ共振器１０５に入射する角度を調節することにより、第１の光信号がファブリペロ共振器１０５に入射する光信号の中心周波数よりも高い周波数、第２の光信号がファブリペロ共振器１０５に入射する光信号の中心周波数よりも低い周波数となるようにする。このようにして異なる光周波数を有することとなった第１の光信号と第２の光信号が、それぞれフォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８に入射する。
【００２９】
図４（ｂ）は、光ファイバ１０１が零分散の状態にある場合におけるフォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８で受光する第１の光信号と第２の光信号のひとつのパルスの様子を表す図である。図４（ｂ）においては、横軸がフォトダイオード１０７またはフォトダイオード１０８で光パルスが受光される時間を表し、縦軸がフォトダイオード１０７またはフォトダイオード１０８で受光される光パルスの光周波数を表している。
【００３０】
上述したように、本実施形態に係わる波長分散検出装置では、光ファイバ１０１が零分散の状態である場合には、第１の光信号と第２の光信号の光パルスが同時にフォトダイオード１０７またはフォトダイオード１０８に入射するように調整されている。そのため、この場合は、第１の光信号と第２の光信号に含まれる光パルスは、図４（ｂ）のグラフ上では、領域２０１（第１の光信号のパルス）および領域２０２（第２の光信号のパルス）にように現れる。
【００３１】
すなわち、第１の光信号と第２の光信号の光周波数は、ファブリペロ共振器１０５により異なる光周波数となるため、図４（ｂ）のグラフ上では、第１の光信号のパルスと第２の光信号のパルスとが光周波数方向に分離した形となる。
【００３２】
一方、第１の光信号のパルスと第２の光信号のパルスが、それぞれフォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８に到達する時刻は、光ファイバ１０１が零分散の状態にある場合には、第１の光信号のパルスと第２の光信号のパルスとで同じとなるため、図４（ｂ）のグラフ上では、第１の光信号のパルスと第２の光信号のパルスとが時間軸方向に重なった形となる。
【００３３】
次に、図４（ａ）に、光ファイバ１０１が負分散の状態（光ファイバ１０１に、高い光周波数を有する光信号ほど光学長が長くなる波長分散が存在する状態）にある場合におけるフォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８で受光する第１の光信号と第２の光信号のひとつのパルスの様子を表す。
【００３４】
光ファイバ１０１が負分散の状態にある場合には、第１の光信号のパルスのフォトダイオード１０７への到達が第２の光信号のパルスのフォトダイオード１０８への到達に比較して遅れる。そのため、第１の光信号と第２の光信号に含まれる光パルスは、図４（ａ）のグラフ上では、それぞれ領域２０３（第１の光信号のパルス）および領域２０４（第２の光信号のパルス）にように現れる。
【００３５】
すなわち、第２の光信号が時間軸上で先にフォトダイオード１０８に到達し、図４（ａ）上のグラフでは、第２の光信号のパルスが第１の光信号のパルスに先行するように分離した形となる。
【００３６】
逆に、光ファイバ１０１が正分散の状態（光ファイバ１０１に、低い光周波数を有する光信号ほど光学長が長くなる波長分散が存在する状態）にある場合におけるフォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８で受光する第１の光信号と第２の光信号のひとつのパルスの様子は図４（ｃ）のようになる。
【００３７】
光ファイバ１０１が正分散の状態にある場合には、第２の光信号のパルスのフォトダイオード１０８への到達が第１の光信号のパルスのフォトダイオード１０７への到達に比較して遅れる。そのため、第１の光信号と第２の光信号に含まれる光パルスは、図４（ｃ）のグラフ上では、それぞれ領域２０５（第１の光信号のパルス）および領域２０６（第２の光信号のパルス）にように現れる。
【００３８】
すなわち、第１の光信号が時間軸上で先にフォトダイオード１０７に到達し、図４（ｃ）のグラフ上では、第１の光信号のパルスが第２の光信号のパルスに先行するように分離した形となる。
【００３９】
ここで、温度変動、気圧変動、湿度変動などにより、ファブリペロ共振器５の波長特性が変動した場合を考えると、本実施形態に係わる波長分散検出装置では、第１の光信号と第２の光信号をひとつのファブリペロ共振器１０５に入射しているため、ファブリペロ共振器１０５の波長特性の変動が第１の光信号と第２の光信号とで同じように影響する。すなわち、ファブリペロ共振器１０５の波長特性に変動がある場合には、例えば、光ファイバ１０１が零分散の状態におけるフォトダイオード１０７またはフォトダイオード１０８で受光される第１の光信号と第２の光信号の変動は、図５に示すように、第１の光信号と第２の光信号とで同一方向に同一量の変動として現れる。したがって、本実施形態に係わる波長分散検出装置では、従来の波長分散検出装置のように、波長分散を検出するための第１の光信号と第２の光信号の光周波数特性の関係が逆になるような現象は生じず、安定した波長分散の検出が可能となる。
【００４０】
次に、フォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８を用いて、第１の光パルス信号と第２の光パルス信号のうち、どちらが先にフォトダイオード１０７またはフォトダイオード１０８に到達したかを検出する方法について説明する。
【００４１】
本実施形態に係わる波長分散検出装置に用いるフォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８は、通常のフォトダイオードとは異なり、電界吸収効果を有するフォトダイオードである。すなわち、バイアス電圧によって吸収特性が変化するもので、ＥＡ変調器（電界吸収型光変調器、ＥＡ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ）と同様のふるまいをするものを用いる。
【００４２】
以下、図６および図７を用いて詳細に説明する。
【００４３】
ここで、図６（ａ）および図６（ｂ）は、それぞれフォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８に第１の光信号および第２の光信号の光パルスが到達する時間をグラフで表している。また、図６（ｃ）および図６（ｄ）は、それぞれ、図６（ａ）および図６（ｂ）のように光パルスが各フォトダイオードに到達した際に、出力１０９に発生する光電流の様子をグラフで表している。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、以下の説明では、第１の光信号の光パルスのフォトダイオード１０７への到達が、第２の光信号の光パルスのフォトダイオード１０８への到達よりも早い場合について説明する。
【００４４】
図７は、フォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８のバイアス電圧の変化による各フォトダイオードの透過率の変化の様子を表している。
【００４５】
フォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８に光信号が入射されない状態において、フォトダイオード１０７とフォトダイオード１０８の接続点からの出力１０９の電位が零であり、正、負のバイアス電圧の絶対値が等しいとすれば、フォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８には等しいバイアス電圧がかかるため、光信号が到達する前の各フォトダイオードのバイアス点は等しくなる。図７では、このときのバイアス点を点３５で表す。
【００４６】
この状態で、フォトダイオード１０７に第１の光信号が入射すると（図６（ａ））、フォトダイオード１０７のみに光電流が流れる。そのため、出力１０９の電位は上昇し、出力１０９には光電流３３が流れる（図６（ｃ））。なお、図６（ｃ）では、このときの電流の向きを正としている。そして、この結果、フォトダイオード１０７のバイアス点は点３５から点３６に移動し、フォトダイオード１０８のバイアス点は点３５から点３７に移動する。
【００４７】
次に、この状態でフォトダイオード１０８に第２の光信号が入射すると（図６（ｂ））、フォトダイオード１０８はバイアス点が深くなっているので、光透過率が小さい状態、すなわち、光吸収が大きい状態となっており、出力１０９には、光電流３３より大きな光電流３４が逆向き（負の向き）に流れる（図６（ｄ））。
【００４８】
出力１０９に流れる光電流３３と光電流３４は打ち消しあうが、光電流３４のほうが絶対値が大きいので、出力１０９に流れる電流は全体としては負になる。
【００４９】
これに対して、逆に、第２の光信号のフォトダイオード１０８への到達が、第１の光信号のフォトダイオード７への到達よりも早い場合には、上述した電位の変化とは逆の変化が生じるため、出力１０９に流れる電流は全体としては正となる。
【００５０】
したがって、出力１０９に流れる電流の向きを検出すれば、フォトダイオード１０７とフォトダイオード１０８のどちらに先に光信号が到達したかを検出することが可能となる（ステップＳ１０４）。
【００５１】
具体的には、出力１０９に負の電流が検出された場合には、第１の光信号が第２の光信号よりも先にフォトダイオード１０７に到達したと判断することができる。そしてこの場合には、光ファイバ１０１が正分散の状態にあることを検出することができる。
【００５２】
一方、出力１０９に正の電流が検出された場合には、第２の光信号が第１の光信号よりも先にフォトダイオード１０８に到達したと判断することができる。そしてこの場合には、光ファイバ１０１が負分散の状態にあることを検出することができる。
【００５３】
ここでフォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８には高速動作が必要とされるが、出力１０９に流れる電流は、ほぼ直流となるので、電流の検出には、低速な電子回路を用いることが可能である。しかも、回路規模は、上述した従来の光受信器と比較して極めて小さく構成することが可能となるので、消費電力を低減化することも可能となる。
【００５４】
なお、フォトダイオード１０７およびフォトダイオード１０８は、半絶縁の半導体基板上にフォトダイオード間の配線も含めて集積化して作り込むことにより、高速動作が得られやすくなる。
【００５５】
このような本発明の第１の実施形態に係わる波長分散検出装置により、安定して精度よく光ファイバの波長分散を検出することが可能となる。
【００５６】
なお、上述した実施形態では、レンズ１０２により光ファイバ１０１から出射される光信号を平行ビームに変換してバンドパスフィルタ１０３に入射し、また、レンズ１０６によりファブリペロ共振器１０５から出射される光信号をフォトダイオード１０７および１０８に集光するようにしていたが、多少の光損失が生じるが光ファイバ１０１から出射される光信号をそのままバンドパスフィルタ１０３に入射し、ファブリペロ共振器１０５から出射される光信号を直接フォトダイオード１０７および１０８で受光するようにすることも可能である。
【００５７】
また、上述した実施形態では、ファブリペロ共振器１０５から出射される第１の光信号と第２の光信号のパルスが図３および図４のグラフに示す領域において、重複する部分がない（すなわち、第１の光信号の波長領域と第２の光信号の波長領域が重複しない）ように表しているが、これらの領域には重複部分が存在してもよい。すなわち、第１の光信号の波長領域と第２の光信号の波長領域は重複した部分を有していてもよい。
【００５８】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係わる波長分散検出装置の構成図である。
【００５９】
光ファイバ６０１から出射した光信号は、まず、レンズ６０２に入射し、レンズ６０２で平行ビームに変換される。
【００６０】
レンズ６０２で平行ビームに変換された光信号は、次に、回折格子６０３を透過する。ここで、回折格子は、光周波数が異なる光信号を異なる角度で出射するので、回折格子６０３から出射した光信号は、レンズ６０４によって波長ごとに異なる方向に集光される。
【００６１】
フォトダイオード６０５とフォトダイオード６０６は、それぞれ、レンズ６０４で集光される光信号のうち、異なる波長の光信号を受光するように配置されている。ここでは、フォトダイオード６０５では第１の波長を有する第１の光信号を受光し、フォトダイオード６０６では第２の波長を有する第２の光信号を受光するものとする。なお、フォトダイオード６０５とフォトダイオード６０６は、電界吸収効果を持たない通常のフォトダイオードでよい。
【００６２】
このようにフォトダイオード６０５およびフォトダイオード６０６を配置することにより、上述した第１の実施形態と同様に、光ファイバ６０１から出射される光信号が波長分散の影響を受けている場合には、第１の光信号がフォトダイオード６０５に到達する時間と、第２の光信号がフォトダイオード６０６に到達する時間には差が生じることになる。したがって、フォトダイオード６０５およびフォトダイオード６０６に到達する光信号の到達時間のずれを検出することにより、光ファイバ６０１から出力される光信号に波長分散が存在するか否かを検出することが可能になる。
【００６３】
以下では、フォトダイオード６０５およびフォトダイオード６０６のそれぞれの電位をコンパレータで比較することにより、第１の光信号と第２の光信号のうち、どちらが先にフォトダイオードに到達するかを検出する方法について説明する。
【００６４】
図８に示すように、ヒステリシスを有するコンパレータ６０９の入力端子を、それぞれフォトダイオード６０５およびフォトダイオード６０６のアノード端子に接続する。ここで、フォトダイオード６０６とコンパレータ６０９の間には遅延補償器６０７を挿入する。遅延補償器６０７は、光ファイバ６０１が零分散の状態にある場合に、コンパレータ６０８の出力電圧が０となるように遅延時間を調整する。
【００６５】
図９にヒステリシスを有するコンパレータ６０８の各入力端子への入力信号６１０（図９（ａ）および入力信号６１１（図９（ｂ））と、コンパレータ６０８からの出力信号６０９（図９（ｃ））の様子を示す。図９の横軸は時間を表し、縦軸は各信号の振幅を表す。また、図９の例では、入力信号６１０のパルス信号よりも入力信号６１１のパルス信号のほうが先にコンパレータ６０８に到達する場合の様子を表している。
【００６６】
図９から分かるように、入力信号６１１に含まれるパルス信号のほうが先にコンパレータ６０８に到達する場合には、まず、入力信号６１１によって負の出力信号６０９がコンパレータ６０９から出力される。その後、入力信号６１０が到達すると、出力信号６０９は正に反転する。そして、コンパレータ６０８のヒステリシスによって、入力信号がスペース（信号が入力されない状態）の時は、反転された状態（出力信号６０９が正の状態）が維持される。そのため、出力信号６０９の時間平均の値は正となる。
【００６７】
したがって、コンパレータ６０８の出力信号６０９を、信号の時間平均を算出する算出回路に入力すれば、その算出回路の出力から、第１の光信号と第２の光信号のいずれが先にフォトダイオードに到達したかを検出することができる。具体的には、出力信号６０９の時間平均が正の場合は、第２の光信号が先に到達したと判断し、逆に出力信号６０９の時間平均が負の場合には、第１の光信号が先に到達したと判断する。そして、上述した第１の実施形態の場合と同様に、第１の光信号が先に到達したことを検出することにより、光ファイバ１０１が正分散の状態にあることを検出でき、第２の光信号が先に到達したことを検出することにより、光ファイバ１０１が負分散の状態にあることを検出することができる。
【００６８】
なお、このとき、コンパレータ６０８からの出力信号６０９の時間平均を算出する算出回路は、ローパスフィルタでよいので、高速の光受信器を用いることなく波長分散が検出できる。
【００６９】
このように本発明の第２の実施形態に係わる波長分散検出装置によれば、光信号を波長ごとに分割するために回折格子を利用した場合にも、安定して精度よく波長分散を検出することが可能となる。
【００７０】
なお、上述した実施形態では、透過型の回折格子について説明したが、回折格子は反射型のものを用いることも可能である。
【００７１】
また、上述した実施形態では、光ファイバ６０１から出射される光信号をレンズ６０２で平行ビームに変換し、回折格子６０３からの出力光信号をレンズ６０４で集光していたが、多少の光損失が生じるが光ファイバ６０１から出射される光信号をレンズ６０２を介さず回折格子６０３に入射し、回折格子６０３を透過した光信号を直接フォトダイオード６０５および６０６で受光するようにしてもよい。
【００７２】
また、上述した実施形態では、フォトダイオード６０５およびフォトダイオード６０６に先に到達する光信号を、コンパレータ６０８を用いて検出するようにしたが、フォトダイオード６０６とレンズ６０４との間に光学長を補償する透明版を挿入し、第１の実施形態の場合と同様に、フォトダイオード６０５とフォトダイオード６０６とを直列に接続し、その接続点から出力される電流の向きから先に到達する光信号を検出するようにすることも可能である。
【００７３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係わる波長分散検出装置の構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態の動作を示すフローチャート。
【図３】本発明の第１の実施形態の動作を説明する図。
【図４】本発明の第１の実施形態の動作を説明する図。
【図５】本発明の第１の実施形態の動作を説明する図。
【図６】本発明の第１の実施形態の波長分散を検出するための信号を表す図。
【図７】本発明の第１の実施形態のフォトダイオードの透過率特性の変動を表す図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係わる波長分散検出装置の構成図。
【図９】本発明の第２の実施形態の波長分散を検出するための信号を表す図。
【符号の説明】
【００７５】
１０１、６０１・・・光ファイバ
１０２、１０６、６０２、６０４・・・レンズ
１０３・・・バンドパスフィルタ
１０４・・・プリズム
１０５・・・ファブリペロ共振器
１０７、１０８、６０５、６０６・・・フォトダイオード
１１２・・・透明板
６０３・・・回折格子
６０７・・・遅延補償器
６０８・・・コンパレータ
【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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