(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＶＩＰＡ（Virtually Imaged Phased Array)アセンブリによって光信号を波長毎に分岐して非球面ミラーに入射し、該非球面ミラーによる反射によって波長毎の伝播距離を制御して波長分散を補償するＶＩＰＡ波長分散補償器であって、
温度センサが検出した温度に対応する該非球面ミラーによる波長分散補償量の誤差を求め、
該誤差を補正した波長分散補償量を該非球面ミラーの位置に変換し、
該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させる
ことを特徴とするＶＩＰＡ波長分散補償器。
【請求項２】
ＶＩＰＡアセンブリによって光信号を波長毎に分岐して非球面ミラーに入射し、該非球面ミラーによる反射によって波長毎の伝播距離を制御して波長分散を補償するＶＩＰＡ波長分散補償器であって、
該非球面ミラーを構成する透明なミラー部材上に縞状のスケールを形成し、
該非球面ミラーを搭載して移動する移動ステージ上に該スケールを読み取るセンサを配置する
ことを特徴とするＶＩＰＡ波長分散補償器。
【請求項３】
請求項２記載のＶＩＰＡ波長分散補償器であって、
上記ＶＩＰＡアセンブリが出射する光のうち、上記非球面ミラーでは反射させない高次の回折光を光源とし、
上記センサに光学センサを適用して上記スケールを読み取る
ことを特徴とするＶＩＰＡ波長分散補償器。
【請求項４】
請求項２又は請求項３のいずれかに記載のＶＩＰＡ波長分散補償器において、
上記センサが検出した上記非球面ミラーの温度変動に伴う移動量によって該非球面ミラーに設定される座標を補正し、
該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させる
ことを特徴とするＶＩＰＡ波長分散補償器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＶＩＰＡ（Virtually Imaged Phased Array の頭文字による略語で、複数の波長の合成である光信号を波長毎に分岐するものを指す。以降、上記略語を使用する。）波長分散補償器に係り、特に、温度変動によるＶＩＰＡ波長分散補償器を構成する非球面ミラーの膨張／収縮を含む移動があっても、又、温度変動によるＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリからの出射光の角度の変動があっても、正確に波長分散補償を行なうことが可能なＶＩＰＡ波長分散補償器に関する。
【０００２】
光ファイバを伝送媒体とした光伝送システムは、耐電気雑音特性が優れていること、高速なデジタル信号によって連続光信号を変調する電気−光変換素子と変調を受けた光信号から高速デジタル信号を復調する光−電気変換素子に恵まれていること、伝送速度が高速化されても光ファイバ伝送路が低伝送損失であることによる長距離伝送又は長スパン伝送に適していること、及び、既敷設の光ファイバ伝送路を使用して波長多重方式を採用することにより容易に伝送容量を増加させ得ることなど多くの理由によって、１９５０年代前半の実用化以来世界中で基幹デジタル伝送システムとして適用されており、技術的にも更に発展を続けている。
【０００３】
さて、電気信号を伝送する場合には、伝送される電気信号に歪みを与える主たる原因として伝送システムの損失の周波数特性（損失歪み）と群遅延時間の周波数特性（群遅延歪み又は位相歪み）が存在しており、損失歪みと群遅延歪みの双方を補償する必要があった。
一方、光信号を伝送する場合にも、電気信号を伝送する場合に比較して比較的低速では影響が少ないという利点はあるものの、高速化が進むほど損失歪みと群遅延歪みの影響を無視できなくなることは電気信号を伝送する場合と同様である。
【０００４】
特に、高速光伝送を行なう光伝送システムにおいては群遅延歪みと等価な現象である波長分散による波形劣化の影響が顕著になり、波長多重伝送方式のように広い波長帯を使う光伝送システムにおいては波長分散による波形劣化が更に顕著になる。
従って、種々の原理による波長分散補償器によって波長分散を補償するようになっているが、光ファイバ伝送路長の温度特性や伝送路切り替えによる伝送経路の変化に順応できる波長分散補償器を適用することが望ましい。
【０００５】
又、その波長分散補償器が設置される光伝送装置内部の温度範囲は、０℃から７０℃という広範囲に及ぶので、温度変動による波長分散補償量の誤差が少ない波長分散補償器を適用することが必要になってくる。
【０００６】
【従来の技術】
図５は、波長分散の補償を示す図である。
図５において、１０１は電気信号で変調された光信号を送信する送信機、１０２は光伝送路を形成する光ファイバ、１０３は光ファイバ１０２中で生じた波長分散を補償する波長分散補償器（図では、「ＶＩＰＡ」と略記している。）、１０４は波長分散を補償された光信号を復調して電気信号を再生する受信機である。
【０００７】
最も基本的には送信機１０１、光ファイバ伝送路１０２及び受信機１０４によって光伝送システムが構成されるが、光ファイバ伝送路の波長分散特性を無視しえないような光ファイバ伝送路を使用する場合や高速光伝送を行なう場合には、図５の如く波長分散補償器１０３を挿入する。
図５の構成による波長分散補償は下記のように行なわれる。即ち、送信機１０１から送信される１ビットの送信波形は図５▲１▼の如きもので、光ファイバ伝送路の波長分散の影響を受けていないものである。
【０００８】
一般に、光ファイバ伝送路１０２を通過した受信波形は、光ファイバ伝送路１０２の波長分散の影響を受けて、図５▲２▼の如く半値幅が広がって、光ファイバ伝送路に損失がなくてもピーク値が小さくなる。
図５の構成では、光ファイバ伝送路１０２とは逆の波長分散特性を有する波長分散補償器１０３を挿入しているので、波長分散補償器１０３を通過して受信機１０４に入力される補償された波形▲３▼は、送信波形▲１▼と同じ波形になる。即ち、半値幅とピーク値が送信波形▲１▼と同じになる。
【０００９】
この波長分散を補償された波形を受けて受信機１０４において光信号を電気信号に変換して、変換して得られた電気信号を識別して元のデジタル信号を再生するので、送信機１０１において連続光信号を強度変調したデジタル信号を正確に再生することができる。
尚、図５では、波長分散補償器１０３を光ファイバ伝送路１０２と受信機１０４の接続点に挿入する例を示しているが、波長分散補償器１０３を送信機１０１と光ファイバ伝送路１０２の接続点に挿入してもよい。前者を波長分散の等化といい、後者を波長分散の予等化という。
【００１０】
さて、通常用いられる波長分散補償器を構成する技術としては、２つの代表的な技術がある。
その第一は、光ファイバ伝送路の波長分散特性と逆の波長分散特性を有する分散補償ファイバを光ファイバ伝送路の入力又は出力にタンデムに挿入するものである。
【００１１】
しかし、光ファイバ伝送路の波長分散特性と逆の波長分散特性を有する分散補償ファイバを光ファイバ伝送路にタンデムに挿入する方式では、光ファイバ伝送路の波長分散特性が温度によって変化する場合や、障害などによって伝送路切り替えが行なわれて光ファイバ伝送路の経路が変わった場合における波長分散特性の変化に柔軟に追随できないという不利な点がある。
【００１２】
そこで開発されたのが、ＶＩＰＡと非球面ミラーとを組み合わせて、分岐された異なる波長毎に異なる長さの経路を経由させて光ファイバ伝送路の波長分散の逆特性を実現するＶＩＰＡ波長分散補償器である。
図６は、ＶＩＰＡ波長分散補償器である。
図６において、１はＶＩＰＡアセンブリ、２は非球面ミラー、３は非球面ミラー２を搭載して移動させる移動ステージである。
【００１３】
尚、非球面ミラー２は移動ステージ３上に搭載され、非球面ミラーの中心位置で移動ステージに固定されており、ＶＩＰＡアセンブリ１は移動ステージ３を内部に実装する金属ケース（図示を省略）に固定されている。
ここで、ＶＩＰＡアセンブリ１は、下記のように構成されている。
即ち、受信光をＶＩＰＡアセンブリ１内に出射し、ＶＩＰＡアセンブリ１内で異なる波長毎に異なる経路を通ってきた光を受ける光ファイバ１−１、光ファイバ１−１から出射される光を平行光に変換して出射し、逆方向から入射される光を光ファイバ１−１の端面に集束するコリメート・レンズ１−２、コリメート・レンズ１−２から出射される平行光をＶＩＰＡに集束し、ＶＩＰＡから出射されてくる光を平行光に変換するコリメート・レンズ１−３、コリメート・レンズ１−３から入射される光を多重反射させて異なる波長毎に分岐し、反対側から入射される光を多重反射させて合成してコリメート・レンズ１−３に出射するＶＩＰＡ１−４、ＶＩＰＡ１−４が異なる波長毎に出射した光を波長毎に非球面ミラー２上のの異なる位置に集束し、非球面ミラー２で反射して戻ってくる光を平行光化するコリメート・レンズ１−５を備えている。
【００１４】
さて、ＶＩＰＡアセンブリ１の光軸は３次元座標のｚ軸方向、コリメート・レンズ１−５が異なる波長の光を非球面ミラー２上に集束させる方向はｙ軸方向、移動ステージの移動方向はｘ軸方向であるものとする。
図７は、非球面ミラーの役割を説明するための図である。
図７（イ）において、２は非球面ミラー、３は移動ステージである。
【００１５】
図７（イ）では、異なる波長の光λ1 、λ2 及びλ3 の３波が非球面ミラー２の特定のｘ座標においてｙ軸方向の異なる位置に集束されているものとして示しているが、実際には移動ステージ３の上面に対する垂直方向（ｙ方向）に連続的に直線状に集光される。
そして、非球面ミラー２はｘ座標によって異なる断面形状を有している。この断面形状を示したのが図７の（ロ）乃至（ニ）であり、図７（ロ）は、図７（イ）において▲１▼によって示したｘ座標における非球面ミラー２の断面図、図７（ハ）は、図７（イ）において▲２▼によって示したｘ座標における非球面ミラー２の断面図、図７（ニ）は、図７（イ）において▲３▼によって示したｘ座標における非球面ミラー２の断面図である。
【００１６】
即ち、非球面ミラー２の断面形状は、ｘ座標が▲１▼近傍では凹面鏡、ｘ座標が▲２▼近傍では平面鏡に近い鏡、ｘ座標が▲３▼近傍では凸面鏡となっており、ｘ座標の▲１▼から▲３▼方向への変化に対応して連続的に曲面の形状が変化している。
図７（ハ）のみに、図７（イ）の波長がそれぞれλ1 、λ2 及びλ3 の入射光と反射光を示しているが、非球面ミラー２の中心軸上に入射した波長λ2 の光は入射光軸と同じ光軸方向に反射してゆく。
【００１７】
ここで、非球面ミラーに入射した光が入射光軸と同じ光軸方向に反射する点を結んだ線を非球面ミラーの中心軸と呼ぶことにする。即ち、該中心軸は非球面ミラーの表面上で直線である。
これに対して、波長λ2 の光よりｙ軸方向高い位置に入射した波長λ1 の光は入射光軸より若干上方向に反射し、波長λ2 の光よりｙ軸方向低い位置に入射した波長λ3 の光は入射光軸より若干下方向に反射してゆく。
【００１８】
これに対して、図７（ニ）の凸面鏡に図７（イ）のλ1 、λ2 及びλ3 の光が、それぞれ、図７（イ）と同じｙ座標の位置に入射された場合には、波長λ2 の光は入射光軸と同じ光軸方向に反射し、波長λ1 の光は図７（ハ）の場合より上方向に反射し、波長λ3 の光は図７（ハ）の場合より下方向に反射してゆく。
又、図７（ロ）の凹面鏡に図７（イ）のλ1 、λ2 及びλ3 の光が図７（イ）と同じｙ座標の位置に入射された場合には、波長λ2 の光は入射光軸と同じ光軸方向に反射し、波長λ1 の光は入射方向より下方向に反射し、波長λ3 の光は入射方向より上方向に反射してゆく。
【００１９】
上記の如く、非球面ミラーにおいて反射した光は図６のコリメート・レンズ１−５、ＶＩＰＡ１−４、コリメート・レンズ１−３及びコリメート・レンズ１−２を介して光ファイバ１−１の端面に入射される。そして、光ファイバ１−１の端面を出射されてから光ファイバ１−１の端面に入射されるまでに異なる波長の光は異なる長さの経路を通ってくる。
【００２０】
例えば、図７（ニ）の凸面鏡で反射した場合には波長λ1 の光が最長の経路を通り、波長λ3 の光が最短の経路を通って光ファイバ１−１の端面に戻り、図７（ロ）の凹面鏡で反射した場合には波長λ3 の光が最長の経路を通り、波長λ1 の光が最短の経路を通って光ファイバ１−１の端面に戻ってくる。
即ち、非球面ミラー２のｘ座標のいずれの位置で反射するかによって異なる波長毎の経路長が異なって光ファイバ１−１の端面に戻ってくるので、移動ステージ３をｘ軸方向に移動することによってＶＩＰＡ波長分散補償器における波長分散特性を制御することができる。
【００２１】
実際には、波長分散補償量を外部から設定して、該波長分散補償量を非球面ミラー上で波長が異なる光が集光する位置情報に変換し、該位置情報が示すところまでモータによって移動ステージを移動させることによって、ＶＩＰＡ波長分散補償器における波長分散特性を制御している。
図８は、非球面ミラーの断面形状とパルス波形を示す図である。
【００２２】
図８（イ）は受信波形で、光ファイバ伝送路の波長分散の影響を受けて波形が劣化している。
これに対して、図７（ハ）に示した▲２▼の位置での断面で反射した場合に、波長λ2 の光に対して波長λ3 の光が若干短い経路を通り、波長λ1 の光が若干長い経路を通って戻る結果、波長分散が適度に補償されるものとすると、図７（ロ）に示した▲１▼の位置での断面で反射した場合には、波長λ2 の光に対して波長λ3 の光が長い経路を通り、波長λ1 の光が短い経路を通って戻る結果、光ファイバ伝送路の波長分散特性と同じ波長分散が加えられることになり、波形は更に広がることになる。
【００２３】
逆に、図７（ニ）に示した▲３▼の位置での断面で反射した場合に、波長λ2 の光に対して波長λ3 の光が非常に短い経路を通り、波長λ1 の光が非常に長い経路を通って戻る結果、過補償の状態になり、波形は最適波形に比較して半値幅が狭くなる。
一方、更に大きな波長分散の影響を受けて図８（イ）に示した波形より半値幅が広がって受信された波形に対しては、異なる波長毎に分岐された光を図７（ニ）の断面▲３▼において反射させると波長分散の影響が取り除かれ、逆に、過補償の状態で受信された波形に対しては、図７（ロ）の断面▲１▼において反射させると波長分散の影響が取り除かれる。
【００２４】
即ち、波長分散の影響による波形劣化の度合いに応じて非球面ミラーの最適な断面形状の箇所において異なる波長に分解された光を反射させることによって波長分散による波形劣化を補償することができる。従って、図６に示したＶＩＰＡ波長分散補償器において、移動ステージ３をｘ軸方向に移動させて、非球面ミラーの最適な断面形状において反射させることによって波長分散による波形劣化を補償することができる。
【００２５】
上記の如く、波長分散補償量を外部から設定して、該波長分散補償量を非球面ミラー上で波長が異なる光が集光する位置情報に変換し、該位置情報が示すところまでモータによって移動ステージを移動させることによって、ＶＩＰＡ波長分散補償器における波長分散特性を制御しているので、光ファイバ伝送路の波長分散特性が温度によって変化しても、障害などによって伝送路切り替えが行なわれることによって光ファイバ伝送路の経路が変わっても、変化した波長分散特性を把握していれば柔軟に波長分散特性を補償することができる。従って、図６に示したＶＩＰＡ波長分散補償器は分散補償ファイバより優れた波長分散補償性能を発揮することができる。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＶＩＰＡ波長分散補償器自体に温度変動があると、波長分散補償特性を安定に保つことができなくなる。
第一の問題は下記の通りである。
即ち、精密加工する必要があるためガラス又はプラスチックを成形したミラー体の非球面をなす表面に反射膜を形成して非球面ミラーを構成し、該非球面ミラーを図７のｘ軸方向の中心位置で移動ステージに固定する。このため、該非球面ミラーは、該非球面ミラーと該移動ステージとを固定するｘ座標を基準として、温度上昇に伴ってｘ軸方向の長さが伸びる。
【００２７】
従って、ＶＩＰＡアセンブリが直線状の光を出射するｘ軸の座標と、該非球面ミラーと該移動ステージとを固定するｘ座標とを一致させてｘ座標の原点とする時、該非球面ミラーの伸びの分だけＶＩＰＡアセンブリが出射する直線状の光が集光される該非球面ミラー上のｘ座標が誤差を持つことになる。
具体的にいうと、該非球面ミラーの伸びの分だけＶＩＰＡアセンブリが出射する直線状の光が集光される該非球面ミラー上のｘ座標の絶対値は、正しいｘ座標の絶対値より小さくなる。即ち、該非球面ミラー上の特定の曲率となるｘ座標に集光されるべきが、該特定の曲率より小さな曲率となるｘ座標に集光されることになる。
【００２８】
第二の問題は下記の通りである。
即ち、温度変動による非球面ミラーの伸び以外に、ＶＩＰＡアセンブリにおける光の出射角の変動もある。これは、該ＶＩＰＡアセンブリ内における構成要素間の熱膨張係数の不一致や、接合点において生ずる熱的なねじれによって、ＶＩＰＡや複数のコリメート・レンズの光軸の方向がずれるために生ずるものである。
【００２９】
この出射角変動によって、当然、ＶＩＰＡアセンブリが出射する直線状の光が集光される該非球面ミラー上のｘ座標は誤差を持つことになる。
本発明は、かかる問題点に鑑み、ＶＩＰＡ波長分散補償器に係り、特に、温度変動によるＶＩＰＡ波長分散補償器を構成する非球面ミラーの膨張／収縮を含む移動があっても、又、温度変動によるＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリからの出射光の角度の変動があっても、正確に波長分散補償を行なうことが可能なＶＩＰＡ波長分散補償器を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
第一の発明は、上記第一の問題を解決することを目的とするもので、ＶＩＰＡアセンブリによって光信号を波長毎に分岐して非球面ミラーに入射し、該非球面ミラーによる反射によって波長毎の伝播距離を制御して波長分散を補償するＶＩＰＡ波長分散補償器であって、温度センサが検出した温度に対応する該非球面ミラーによる波長分散補償量の誤差を求め、該誤差を補正した波長分散補償量を該非球面ミラーの位置に変換し、該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させることを特徴とするＶＩＰＡ波長分散補償器である。
【００３１】
第一の発明によれば、温度センサが検出した温度に対応する該非球面ミラーの膨張量を知ることができるために温度センサが検出した温度に対応する該非球面ミラーによる波長分散補償量の誤差を求めることができ、該誤差を補正した波長分散補償量を該非球面ミラーの位置に変換して該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させるので、該非球面ミラーを温度変動を加味した正しい位置に移動させることができ、温度変動があっても正しく波長分散補償を行なうことができる。
【００３２】
第二の発明は、上記第一の問題を解決することを目的とするもので、ＶＩＰＡアセンブリによって光信号を波長毎に分岐して非球面ミラーに入射し、該非球面ミラーによる反射によって波長毎の伝播距離を制御して波長分散を補償するＶＩＰＡ波長分散補償器であって、該非球面ミラーを構成する透明なミラー部材上にスケールを形成し、該非球面ミラーを搭載して移動する移動ステージ上に該スケールを読み取るセンサを配置することを特徴とするＶＩＰＡ波長分散補償器である。
【００３３】
第二の発明によれば、該非球面ミラーを構成する透明なミラー部材上に所定の間隔で反射しない部位と反射する部位、即ち、透明、不透明を繰り返すスケールを形成し、該非球面ミラーを搭載して移動する移動ステージ上に該スケールを読み取るセンサを配置するので、該非球面ミラーが温度変動に伴って膨張した場合にも、その膨張量を正確に把握することができる。
【００３４】
第三の発明は、上記第二の問題を解決することを目的とするもので、第二の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器であって、上記ＶＩＰＡアセンブリが出射する光のうち、上記非球面ミラーでは反射させない高次の回折光を光源とし、上記センサに光学センサを適用して上記スケールを読み取ることを特徴とするＶＩＰＡ波長分散補償器である。
【００３５】
第三の発明によれば、第二の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器において、ＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリが出射する光のうち、上記非球面ミラーでは反射させない高次の回折光を光源として上記センサによって上記スケールを読み取るので、該非球面ミラーが温度変動に伴って膨張した場合にも、該センサによる該スケールの読み取りによって該非球面ミラーの膨張量を求めることができる上に、特別な光源を必要とせずに該非球面ミラーの膨張量を求めることができる。
【００３６】
第四の発明は、第二の発明又は第三の発明のいずれかのＶＩＰＡ波長分散補償器において、上記センサが検出した上記非球面ミラーの温度変動に伴う移動量によって該非球面ミラーに設定される座標を補正し、該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させることを特徴とするＶＩＰＡ波長分散補償器である。
第四の発明によれば、第二の発明又は第三の発明のいずれかのＶＩＰＡ波長分散補償器でおいて、上記センサが検出した上記非球面ミラーの膨張量によって該非球面ミラーに設定される座標を補正し、該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させるので、該非球面ミラーを温度変動を加味した正しい位置に移動させることができ、温度変動があっても正しく波長分散補償を行なうことができる。
【００３７】
特に、第二の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器に上記機能を付加した場合には、該非球面ミラーの膨張を含む移動量を補償して正しく波長分散補償を行なうことができ、第三の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器に上記機能を付加した場合には、ＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリからの光の出射角の変動を補償して正しく波長分散補償を行なうことができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以降、図面も併用して本発明の技術を詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施の形態で、図１（イ）にＶＩＰＡ波長分散補償部の構成を、図１（ロ）に制御部の構成を示している。
図１（イ）において、１はＶＩＰＡアセンブリ、２は非球面ミラーである。
【００３９】
又、３は移動ステージで、駆動モータ３−１及び温度センサ３−２を備えている。そして、温度センサ３−２の出力は後述する制御部に供給され、駆動モータ３−１には該制御部から駆動信号が供給される。
図１（ロ）において、４−１は温度センサ３−２の出力と外部から設定される波長分散補償量とを参照して温度変動に伴う波長分散補償量の誤差を求める温度・補償誤差変換手段、４−２は外部から設定される波長分散補償量と温度・補償誤差変換手段４−１が出力する温度変動に伴う波長分散補償量の誤差との差分を求める加算手段、４−３は加算手段４−２が出力する波長分散補償量を非球面ミラーの移動先の位置に変換する分散補償量・位置変換手段、４−４は分散補償量・位置変換手段４−３の出力によって移動ステージを移動させる駆動信号を出力して駆動モータ３−１に供給するモータ駆動手段である。
【００４０】
ここで、図１においては温度センサ３−２の出力を直接温度・補償誤差変換手段４−１に供給するように図示しているが、実際には、温度センサ３−２が出力する温度依存性がある電流値を温度情報に変換し、該温度情報をデジタル化して温度・補償誤差変換手段４−１に供給するという処理が必要である。
しかし、上記処理は通常行なわれている技術でよく、又、上記処理が本発明の本質ではないので、温度センサ３−２と温度・補償誤差変換手段４−１との間に上記処理を行なうものがあって、それが図示を省略されているものと御理解戴きたい。
【００４１】
さて、波長分散補償量によってＶＩＰＡアセンブリ１から出射される光が非球面ミラー上に入射するｘ座標（入射ｘ座標）が異なり、該入射ｘ座標が異なれば同じ温度変動に対しても該入射ｘ座標の温度変動による移動量が異なる。
従って、温度・補償誤差変換手段４−１は、設定される波長分散補償量毎に温度情報をアドレスとして該入射ｘ座標の温度変動による移動量に対応する波長分散補償量の誤差を格納した複数のテーブルを備えている。そして、外部から設定される波長分散補償量によって該複数のテーブルの中から１つのテーブルを選択し、選択されたテーブル上で温度センサからの温度情報に該当するアドレスに書き込まれている該入射ｘ座標の温度変動による移動量に対応する波長分散補償量の誤差を求めればよい。
【００４２】
尚、外部から設定されている波長分散補償量に正確に一致するテーブルがなかったり、１つのテーブル内で温度センサからの温度情報に正確に一致するアドレスがない場合には一次近似による内挿演算を行なえばよい。
又は、外部から設定される波長分散補償量と温度センサ３−２から供給される温度情報とを用いて該入射ｘ座標の温度変動による移動量に対応する波長分散補償量の誤差を求める変換式を決定して格納しておき、個々の状態において入力される波長分散補償量と温度情報を代入して該入射ｘ座標の温度変動による移動量に対応する波長分散補償量の誤差を求めることもできる。そして、この場合には内挿演算をする必要性は生じない。
【００４３】
さて、温度センサとしては、所謂サーミスタを用いることができる。先の、温度依存性がある電流値温度情報に変換し云々の記載はサーミスタを意識したものである。しかし、サーミスタに限定される訳ではなく、熱・電気変換系の温度センサでもよい。そして、重要なことは、移動ステージや該移動ステージを実装する金属ケースなどに容易にはりつけることができることである。
【００４４】
又、分散補償量・位置変換手段４−３は、分散補償量をアドレスとして非球面ミラーの位置を格納するテーブルであってもよいし、分散補償量から非球面ミラーの位置を求める計算式であってもよい。
更に、モータ駆動手段４−４は非球面ミラーの移動量に対応する数のパルスを出力し、駆動モータ３−１は１パルスによって所定の角度回転するタイプであれば、オープン・ループで非球面ミラー２の位置を制御することができるので、ＶＩＰＡ波長分散補償器の構成を簡易にすることができる。
【００４５】
図２は、本発明の第二の実施の形態で、図２（イ）にＶＩＰＡ波長分散補償部の構成を、図２（ロ）に制御部の構成を示している。
図２（イ）において、１はＶＩＰＡアセンブリである。
又、２は非球面ミラーで、ミラー部材２−１、反射膜２−２及びスケール２−３を備えている。
【００４６】
又、３は移動ステージで、駆動モータ３−１、スケール２−３の移動量を計測する光学センサ３−３を備えている。そして、光学センサ３−３の出力は後述する制御部に供給され、駆動モータ３−１には該制御部から駆動信号が供給される。
図２（ロ）において、４−３は波長分散補償量を非球面ミラーの移動先の位置に変換する分散補償量・位置変換手段、４−５は光学センサ３−３の出力から非球面ミラーの温度による移動量を求めるセンサ出力・位置変換手段、４−２は分散補償量・位置変換手段４−３の出力からセンサ出力・位置変換手段４−５の出力を減産する加算手段、４−４は加算手段４−２の出力によって移動ステージを移動させる駆動信号を出力して駆動モータ３−１に供給するモータ駆動手段である。
【００４７】
ここで、図２の構成では、スケール２−３は非球面ミラー２を構成する透明なミラー部材２−１の、反射膜２−２が形成されていない光が透過可能な部分に配置されており、光学センサ３−３は移動ステージ３を実装するベースに固定し、スケール２−３に近接させて配置する。
そして、スケール２−３は、非球面ミラー２の膨張の影響を受けやすいことが必要なので、樹脂フィルムを用いて該樹脂フィルムに窓をあけてスリットとし、該受信フィルムにあけた窓以外には反射膜を形成して非球面ミラーにはりつけるか、非球面ミラーの表面に反射膜だけを縞状に形成する。
【００４８】
又、光学センサ３−３は、実際には光源とセンサ部材とから構成され、光源から出力されてスケール２−３の反射膜で反射されて戻った光をセンサ部材で受けるようにしておく。
図３は、光学センサによる位置読み取り原理を説明する図である。
このうち、図３（イ）にはセンサ部材の形状例を示している。
【００４９】
図３（イ）において、×印と○印を記載してある矩形は、それぞれ、独立なセンサ部材で、互いに半幅だけずらされて形成されている。尚、センサ部材としては一般的な光・電気変換機能を有する部材、典型的には、フォト・ダイオードを用いればよい。
又、図３（ロ）にはスケールとその移動の様子を示している。
【００５０】
図３（ロ）において示しているスケールは帯状の反射膜を形成したフィルムに窓をあける形式のものであるが、先に記載した如く、反射膜を非球面ミラーの表面に縞状に形成してもよい。
又、図３（ロ）において縦方向にアルファベットを付記しているのはスケールの温度変動に伴う移動を示すためであり、左側の列（ａ乃至ｉ）はスケールが右側へ移動する場合であり、右側の列（ａ及びｐ乃至ｗ）はスケールが左側へ移動する場合である。
【００５１】
今、センサ部材側から、２つのセンサ部材の幅に等しい幅の光ビームが出力され、そのうちスケールの反射膜で反射された光がセンサ部材に戻って、各々のセンサ部材で電気変換される。例えば、図３（ロ）のａにおいては、×印を記載したセンサ部材はスリット＃３とスリット＃４の間の反射膜で反射された光のうち半分を受け、○印を記載したセンサ部材はスリット＃３とスリット＃４の間の反射膜で反射された光の全てを受ける。
【００５２】
そして、図３（ロ）の如くスケールが右に移動すると、×印を記載したセンサ部材はスリット＃３とスリット＃４の間の反射膜で反射されうる光の１／４を受け、○印を記載したセンサ部材はスリット＃３とスリット＃４の間の反射膜で反射されうる光の３／４を受ける。
図３（ハ）は、センサ部材の出力を示しており、×で示したのが×印を記載したセンサ部材の出力、点で示したのが○印を記載したセンサ部材の出力である。
【００５３】
スケールがａの状態を初期状態として右側に移動してゆくと、ａ乃至ｃでは○印を記載したセンサ部材の出力の方が×印を記載したセンサ部材の出力より大きい状態で、双方のセンサ部材の出力が低下してゆく。ついで、ｃ以降では×印を記載したセンサ部材の出力が増加に転じ、ｃ乃至ｅでは○印を記載したセンサ部材の出力は減少し続け、ｅ以降増加に転ずる。そして、双方の出力が増加している間は、×印を記載したセンサ部材の出力の方が○印を記載したセンサ部材の出力より大きい。
【００５４】
一方、スケールがａの状態を初期状態として左側に移動してゆく場合には、双方の出力が減少している間は×印を記載したセンサ部材の出力の方が○印を記載したセンサ部材の出力より大きく、双方の出力が増加している間は×印を記載したセンサ部材の出力の方が○印を記載したセンサ部材の出力より小さい。
即ち、スケールが右側へ移動する場合とは逆の関係になっていることが判る。従って、双方のセンサ部材の出力の大小関係と増減方向とによってスケールの移動方向を検出することができる。
【００５５】
又、スケールがスリットの１ビッチだけ左右に移動すると、双方のセンサ部材の出力は元の状態における出力と同じになる（図３（ロ）のａとｉの状態）。従って、元の状態における出力になった回数をカウントすれば移動したピッチ数を知ることができる。更に、ピッチの整数倍移動しなかった場合には、移動量と出力の関係が判るので（図３に示した例では三角波の関係になることが容易に判る。）１ピッチのうちどれほど移動したかを計算することは容易である。
【００５６】
上記の如く、光学センサ３−３を用いる場合には、スケール２−３における光の透過と反射によって非球面ミラー２の移動量を取得するので、スケール２−３を非球面ミラー２を構成する透明なミラー部材２−１の、反射膜２−２が形成されていない光が透過可能な部分に配置して、光学センサ３−３をスケール２−３に近接させて配置する必要がある訳である。
【００５７】
尚、図２の構成ではスケール２−３を非球面ミラー２の反射膜２−２とは反対側に配置する例を説明したが、非球面ミラー２の反射膜２−２と同じ側に配置することも可能である。
図２のセンサ出力・位置変換手段４−５は、上記の如くして光学センサ３−３が取得した非球面ミラー２の移動量から非球面ミラー２の温度変動による移動量を求める。
【００５８】
従って、図２（ロ）の制御部では、必要な波長分散補償量から決まる非球面ミラーの位置を上記の如くして求めた非球面ミラーの温度変動による移動量で補正して駆動モータを制御することができる。
このように、非球面ミラーの温度変動による移動量を直接計測して駆動モータを駆動するので、非球面ミラーの膨張以外の要因も加わった場合にも、非球面ミラーに対するＶＩＰＡアセンブリからの出射光の集光位置を正確に制御することができる。
【００５９】
さて、上では、光源と、実質的に縞状に形成された反射膜よりなるスケールとセンサ部材とで非球面ミラーの移動量を計測する技術を説明したが、スケールを磁性体で縞状に形成し、センサ部材を磁気センサで構成する技術も可能である。この場合にも、センサ部材を２つの独立なセンサ部材を半幅だけずらして組み合わせる技術が有効である。
【００６０】
尚、この場合には、スケールを形成する位置を非球面ミラー２を構成する透明なミラー部材２−１の、反射膜２−２が形成されていない光が透過可能な部分に限定する必要はなく、反射膜２−２の裏側にスケールを配置してもよい。
即ち、図２の構成の本質は、「ＶＩＰＡアセンブリによって光信号を波長毎に分岐して非球面ミラーに入射し、該非球面ミラーによる反射によって波長毎の伝播距離を制御して波長分散を補償するＶＩＰＡ波長分散補償器において、該非球面ミラーを構成する透明なミラー部材上に縞状のスケールを形成し、該非球面ミラーを搭載して移動する移動ステージ上に該スケールを読み取るセンサを配置する。」ことである。
【００６１】
図４は、本発明の第三の実施の形態で、図４（イ）にＶＩＰＡ波長分散補償部の構成を、図４（ロ）に制御部の構成を示している。
図４（イ）において、１はＶＩＰＡアセンブリである。
又、２は非球面ミラーで、ミラー部材２−１、反射膜２−２及びスケール２−３を備えている。
【００６２】
又、３は移動ステージで、駆動モータ３−１、スケール２−３の移動量を計測する光学センサ３−３ａを備えている。そして、光学センサ３−３ａの出力は後述する制御部に供給され、駆動モータ３−１には該制御部から駆動信号が供給される。
図４（ロ）において、４−３は波長分散補償量を非球面ミラーの移動先の位置に変換する分散補償量・位置変換手段、４−５は光学センサ３−３の出力から非球面ミラーの温度による移動量を求めるセンサ出力・位置変換手段、４−２は分散補償量・位置変換手段４−３の出力からセンサ出力・位置変換手段４−５の出力を減産する加算手段、４−４は加算手段４−２の出力によって移動ステージを移動させる駆動信号を出力して駆動モータ３−１に供給するモータ駆動手段である。
【００６３】
ここで、図４の構成では、スケール２−３は非球面ミラー２を構成する透明なミラー部材２−１の、反射膜２−２が形成されている側の光が透過可能な部分に配置されており、光学センサ３−３は移動ステージ３を実装するベースに固定しする。
そして、スケール２−３は、非球面ミラー２の膨張の影響を受けやすいことが必要なので、樹脂フィルムを用い、該樹脂フィルムに窓をあけてスリットとし、該樹脂フィルムにあけた窓以外には反射膜を形成しておく。この場合には、光源としてＶＩＰＡアセンブリ１から出射される、非球面ミラー２には集光しない高次の回折光を用いるので、反射膜２−２はスケール２−３のＶＩＰＡアセンブリ１側に形成するのがよい。これは、反射膜２−２をスケール２−３の光学センサ３−３ａ側に形成しておくと、本来は光学センサ３−３ａに入射させたくない角度の光がミラー部材２−１中で屈折してスケール２−３のスリットを通って光学センサ３−３ａに入射するのを防止するためである。
【００６４】
又、この場合にはＶＩＰＡアセンブリ１の高次の回折光を光源とするので光学センサ自体には光源を備えておらず、センサ部材のみで構成される。そのセンサ部材は、図３において説明したのと同じ構成にする。
ここで、光学センサ３−３ａによる非球面ミラー２の移動量を取得する原理は図３で説明したのと同じであるので、改めて説明することは割愛したい。又、制御部の構成と作用も図２の場合と同じである。
【００６５】
ここで、図２の構成と図４の構成の違いは、センサとして光学センサを用いる場合において、光学センサ自体が光源を持っていて非球面ミラー２の移動量を取得するか、高次の回折光を光源として光学センサが非球面ミラー２の移動量を取得するかにある。前者によると、非球面ミラー２の膨張も含めた移動量が計測されるのに対して、後者によれば、高次の回折光を光源として移動量を計測するので、非球面ミラー２の膨張も含めた移動量とＶＩＰＡアセンブリ１自体の出力光の温度変動に伴う角度変動による非球面ミラー２への集光位置の移動量とを含んだ移動量が計測できる。
【００６６】
ＶＩＰＡ波長分散補償器において波長分散補償量を決定するのはＶＩＰＡアセンブリ１からの出射光の非球面ミラー２への集光位置であるから、ＶＩＰＡアセンブリ１自体の出力光の温度変動に伴う角度変動による非球面ミラー２への集光位置の移動量を含んだ移動量を計測できる図３の構成は、より正確に波長分散補償量を決定することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明により、温度変動によるＶＩＰＡ波長分散補償器を構成する非球面ミラーの膨張／収縮を含む移動があっても、又、温度変動によるＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリからの出射光の角度の変動があっても、正確に波長分散補償を行なうことが可能なＶＩＰＡ波長分散補償器を実現することができる。
【００６８】
即ち、第一の発明によれば、温度センサが検出した温度に対応する非球面ミラーの膨張量を知ることができるために該温度センサが検出した温度に対応する該非球面ミラーによる波長分散補償量の誤差を求めることができ、該誤差を補正した波長分散補償量を該非球面ミラーの位置に変換して該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させるので、該非球面ミラーを温度変動を加味した正しい位置に移動させることができ、温度変動があっても正しく波長分散補償を行なうことができる。
【００６９】
又、  第二の発明によれば、該非球面ミラーを構成する透明なミラー部材上に所定の間隔で反射しない部位と反射する部位、即ち、透明、不透明を繰り返すスケールを形成し、該非球面ミラーを搭載して移動する移動ステージ上に該スケールを読み取るセンサを配置するので、該非球面ミラーが温度変動に伴って膨張した場合にも正確にその膨張量を把握することができる。
【００７０】
又、第三の発明によれば、第二の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器において、ＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリが出射する光のうち、上記非球面ミラーでは反射させない高次の回折光を光源として上記センサによって上記スケールを読み取るので、該非球面ミラーが温度変動に伴って膨張した場合にも、該センサによる該スケールの読み取りによって該非球面ミラーの膨張量を求めることができる上に、特別な光源を必要とせずに該非球面ミラーの膨張量を求めることができる。
【００７１】
更に、第四の発明によれば、第二の発明又は第三の発明のいずれかのＶＩＰＡ波長分散補償器でおいて、上記センサが検出した上記非球面ミラーの膨張量によって該非球面ミラーに設定される座標を補正し、該非球面ミラーを搭載する移動ステージを移動させるので、該非球面ミラーを温度変動を加味した正しい位置に移動させることができ、温度変動があっても正しく波長分散補償を行なうことができる。
【００７２】
特に、第二の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器に上記機能を付加した場合には、該非球面ミラーの膨張を含む移動量を補償して正しく波長分散補償を行なうことができ、第三の発明のＶＩＰＡ波長分散補償器に上記機能を付加した場合には、ＶＩＰＡ波長分散補償器を構成するＶＩＰＡアセンブリからの光の出射角の変動を補償して正しく波長分散補償を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一の実施の形態。
【図２】  本発明の第二の実施の形態。
【図３】  光センサによる位置読み取りの原理。
【図４】  本発明の第三の実施の形態。
【図５】  波長分散の補償。
【図６】  ＶＩＰＡ波長分散補償器。
【図７】  非球面ミラーの役割。
【図８】  非球面ミラーの断面形状とパルス波形。
【符号の説明】
１  ＶＩＰＡアセンブリ
１−１  光ファイバ
１−２  コリメート・レンズ
１−３  コリメート・レンズ
１−４  ＶＩＰＡ
１−５  コリメート・レンズ
２  非球面ミラー
２−１  ミラー部材
２−２  反射膜
２−３  スケール
３  移動ステージ
３−１  駆動モータ
３−２  温度センサ
３−３  光学センサ
３−３ａ  光学センサ
４−１  温度・補償誤差変換手段
４−２  加算手段
４−３  分散補償量・位置変換手段
４−４  モータ駆動手段
４−５  センサ出力・位置変換手段
１０１  送信機
１０２  光ファイバ
１０３  波長分散補償器
１０４  受信機
【図１】
0003966057.tif 000002
【図２】
0003966057.tif 000003
【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】
0003966057.tif 000009