(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エタロンを有し、該エタロンに拡散光または収束光を入力することで、周期的特性を有し透過率が最大となる波長を中心として非対称な透過特性となる非対称周期フィルタと、
透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜と透過域を設け、該非対称周期フィルタからの光を集束光として該透過域から入射し、該半透明の反射膜と該反射膜間を該集束光が多重反射し、該半透明の反射膜から回折した光を出力する光素子と
を備えたことを特徴とする光装置。
【請求項２】
エタロンを有し、該エタロンに拡散光または収束光を入力することで、周期的特性を有し透過率が最大となる波長を中心として非対称な透過特性となる非対称周期フィルタと、
透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜と透過域を設け、該非対称周期フィルタからの光を集束光として該透過域から入射し、該半透明の反射膜と該反射膜間を該集束光が多重反射し、該半透明の反射膜から回折した光を出力する光素子と、
該光素子で分光された光を該光素子に反射し、該光素子から入射時とは逆経路で光を出力させるミラーと
を備えたことを特徴とする光装置。
【請求項３】
透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜と透過域を設け、光を集束光として該透過域から入射し、該半透明の反射膜と該反射膜間を該集束光が多重反射し、該半透明の反射膜から回折した光を出力する光素子と、
該光素子で回折した光を該光素子に反射し、該光素子から入射時とは逆経路で光を出力させるミラーと、
エタロンを有し、該光素子を介して該ミラーから反射された光を拡散光または収束光として該エタロンに入射することで、周期的特性を有し透過率が最大となる波長を中心として非対称な透過特性となる非対称周期フィルタと
を備えたことを特徴とする光装置。
【請求項４】
光サーキュレータと、
透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜と透過域を設け、該光サーキュレータからの光を集束光として該透過域から入射し、該半透明の反射膜と該反射膜間を該集束光が多重反射し、該半透明の反射膜から回折した光を出力する光素子と、
該光素子で分光された光を該光素子に反射し、該光素子から光入射時と逆経路で光を出力させるミラーと、
エタロンを有し、該光素子と該光サーキュレータを介して該ミラーから反射された光を拡散光または収束光として該エタロンに入射することで、周期的特性を有し透過率が最大となる波長を中心として非対称な透過特性となる非対称周期フィルタと
を備えたことを特徴とする光装置。
【請求項５】
光サーキュレータと、
該光サーキュレータからの光を拡散光または収束光としてエタロンに入力することで、周期的特性を有し透過率が最大となる波長を中心として非対称な透過特性となる非対称周期フィルタと、
透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜と透過域を設け、該非対称周期フィルタからの光を集束光として該透過域から入射し、該半透明の反射膜と該反射膜間を該集束光が多重反射し、該半透明の反射膜から回折した光を出力する光素子と、
該光素子で回折された光を該光素子に反射し、該光素子から光入射時と逆経路で光を出力させるミラーと、
を備えたことを特徴とする光装置。
【請求項６】
エタロンを有し、該エタロンに拡散光または収束光を入力することで、周期的特性を有し透過率が最大となる波長を中心として非対称な透過特性となる非対称周期フィルタと、
該非対称周期フィルタからの光を集束光として該透過域から入射するバーチャリ・イメージド・フェーズド・アレー（ＶＩＰＡ）素子と
を備えたことを特徴とする光装置。
【請求項７】
請求項６記載の光装置において、該非対称周期フィルタの透過特性は該ＶＩＰＡ素子に対応した非対称な透過特性を有することを特徴とする光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長分散を生成する装置及び、光ファイバ伝送路において蓄積する波長分散を補償するために用いる装置に係わる。
【０００２】
より具体的には、本発明は、バーチャリ・イメージド・フェイズド・アレイを、波長分散を生成するために用いる装置に係わる。
【０００３】
【従来の技術】
光を用いて情報を送信するための従来の光ファイバ通信システムの送信器は、光パルスを光ファイバに送出する。この光ファイバからの光を受光器にて受信する。
【０００４】
しかし、光ファイバは「色分散」ともいわれる波長分散を有している。
【０００５】
この波長分散によりシステムの信号のパルス幅が変化し信号品質を劣化させる。
【０００６】
より具体的には、波長分散の結果、光ファイバ中の信号光の伝播速度はその信号光の波長に依存する。
【０００７】
例えば、長い波長をもつ光パルス（例えば赤色を示す波長をもつ光パルス）が、短い波長を持つ光パルス（例えば青色を示す波長をもつ光パルス）よりも速く伝播するとき、その分散は正常分散と呼ばれる。
【０００８】
逆に、短い波長を持つ光パルス（例えば青色パルス）が、長い波長を持つパルス（例えば赤色パルス）よりも速く伝播するとき、その分散は異常分散と呼ばれる。
【０００９】
従って、信号光パルスが送信機から送出される際に赤色パルスおよび青色パルスを含む場合、信号光パルスは光ファイバ内を伝播する間に赤色パルスおよび青色パルスに分離され、それぞれの光パルスが異なる時間に受光器によって受光される。
【００１０】
光パルス送信の他の例として、青色から赤色へ連続する波長成分を持つ信号光パルスを送信する場合には、各成分は異なる速度で光ファイバ内を伝播するため、信号光パルスは光ファイバ内でその時間幅が広げられ、歪みが生じる。全てのパルスは有限な波長範囲内の成分を含むため、このような波長分散は光ファイバ通信システムにおいては、きわめて一般的である。
【００１１】
従って、特に高速の光ファイバ通信システムにおいては、高送信能力を得るために、波長分散を補償することが必要となる。
【００１２】
このような波長分散を補償するために、光ファイバ通信システムには、光ファイバにおいて発生する波長分散と逆の波長分散を光パルスに与える「逆分散コンポーネント」が必要となる。
【００１３】
このような「逆分散コンポーネント」の１つとして、特許出願番号  平成１０年−５３４４５０及び平成１１年−５１３１３３には、図１に示すような、「Virtually Imaged Phased Array（バーチャリ・イメージド・フェイズド・アレイ）」、すなわちＶＩＰＡ１と呼ぶ部分を含む装置が従来提案されている。
【００１４】
ＶＩＰＡは、ＶＩＰＡから伝播する光を生成する。この装置には、ＶＩＰＡに光を戻し、ＶＩＰＡ内で多重反射が発生するようにするための返光装置も含む。
【００１５】
上記装置は、連続する波長範囲内の波長の入力光を受け取り、対応する出力光を連続して生成する、ＶＩＰＡを含む装置を備えることによって達成される。
この出力光は、連続する波長範囲内の他の波長の出力光とは空間的に区別できる（例えば、異なる方向に進む）。この出力光が進行角度で区別できれば、この装置は角度分散があるということである。
【００１６】
さらに上記装置は、ＶＩＰＡおよび返光装置２を備えることによって達成される。
【００１７】
ＶＩＰＡには、透過域および透明部材が含まれる。
【００１８】
透過域を通ることによって光はＶＩＰＡに入出力することができる。
【００１９】
透明部材３は、第１および第２の表面を持つ。
【００２０】
第１及び第２の表面は反射面でである。第２の表面の反射面は反射すると特性と入射光の一部を透過する特性を合わせ持っている。
【００２１】
入力光は透過域を通ってＶＩＰＡに受光され、透明部材の第１および第２の表面の間で何度も反射され、複数の光が第２の表面を透過する。
【００２２】
複数の透過光が互いに干渉して出力光４が生成される。
【００２３】
入力光は、連続する波長範囲内の波長を持ち、出力光は、その波長範囲内の他の波長を持つ光とは空間的に区別することができる。
【００２４】
返光装置は、出力光を完全に逆方向に第２の表面へと返すことができ、第２の表面を透過してＶＩＰＡに入力され、その出力光がＶＩＰＡ内を多重反射してＶＩＰＡの透過域から入力経路へ出力される。
【００２５】
さらに、上記装置は、入力光の波長と同じ波長を持ち、異なる干渉次数を持つ複数の出力光を生成するＶＩＰＡを備えた装置を用意することによって達成される。
【００２６】
本装置はまた、１つの干渉次数にある出力光をＶＩＰＡに返し、その他の出力光は返さない返光装置も備えている。
【００２７】
これによって、一つの干渉位数に対応する光のみをＶＩＰＡに返す。
【００２８】
さらに、上記装置は、ＶＩＰＡ、返光装置、およびレンズ５を含む装置を備えることによって達成される。
【００２９】
ＶＩＰＡは、入力光を受け取り、ＶＩＰＡから伝播する、対応する出力光を生成する。
返光装置はＶＩＰＡから出力光を受け取り、その出力光をＶＩＰＡに返す。
【００３０】
レンズは、（ａ）出力光が、ＶＩＰＡからレンズを通り、さらにレンズによって返光装置に集光されることによってＶＩＰＡから返光装置に進み、（ｂ）出力光が、返光装置からレンズへ、そしてレンズによってＶＩＰＡに方向付けされることによって返光装置からＶＩＰＡに返され、さらに（ｃ）ＶＩＰＡからレンズに進む出力光が、レンズからＶＩＰＡに返る出力光に対して平行および逆方向に進むように位置決めされる。
【００３１】
さらに、ＶＩＰＡからレンズに進む出力光は、レンズからＶＩＰＡに返される出力光とは重ならない。
【００３２】
さらに、上記装置は、ＶＩＰＡ、ミラー６、およびレンズを含む装置を備えることによって達成される。
【００３３】
ＶＩＰＡは、入力光を受け取り、対応するＶＩＰＡから伝播する出力光を生成する。
レンズは、出力光をミラーに集光させ、ミラーが出力光を反射して、反射光がレンズによってＶＩＰＡに返される。
ミラーは、装置が一定の波長分散を行うように形成する。
【００３４】
以上のようにＶＩＰＡは、回折格子のように角分散の機能を持ち、波長分散補償を可能とするが、特に大きな角分散を有することが特徴であり、実用的な逆分散コンポーネントを容易に提供することができる。
【００３５】
しかしながら、波長分散を補償するためのＶＩＰＡを用いた装置には、波長に対する透過率の特性が平坦でなく、図２のような、各透過帯域内のピーク波長を中心に非対称な周期特性になってしまうという問題が残されている。
【００３６】
このような平坦ではない非対称な透過特性をもつ装置が光伝送路内に存在すると、送信機から送出された信号光パルス波形に歪みが生じ、信号を正確に伝送することができなくなってしまう。とくに、大きな波長分散を補償することが必要な、長距離の光ファイバ通信システムにおいて、ＶＩＰＡを用いた装置を多段に用いて波長分散補償を行う場合、上記のような望ましくない透過特性が重ね合わせられるため、信号光パルスの劣化が非常に大きくなってしまう。
【００３７】
したがって、ＶＩＰＡを用いた装置は、平坦な出力光の波長特性を持つことが望ましい。
【００３８】
上記のような平坦でない非対称な透過特性は、以下のような理由で、ＶＩＰＡを用いた装置において原理的に生じるものである。
【００３９】
ＶＩＰＡから出力される各波長の光は、干渉次数の異なる複数の可能な進行方向を持つため、光の強度がこれら複数の干渉次数光に分散されてしまう。
【００４０】
ＶＩＰＡを用いた装置においては、不要な干渉次数光はカットし、必要な一つの干渉次数の光のみを取り出さなければならない。したがって、カットされるべき不要な干渉次数光がＶＩＰＡから出力されると、その分光損失が発生することになる。
【００４１】
一方、各干渉次数光がＶＩＰＡから出力されるか否かは、各干渉次数光の進行すべき方向が、レンズによってＶＩＰＡに収束される入力光に含まれる平行光成分の進行方向のなかに含まれているか否かによる。
【００４２】
したがって、波長によって不要な干渉次数光が発生する度合いは異なることになる。
【００４３】
短波長側の干渉条件を満たす方向は中心波長より上方方向にあり、長波長側の干渉条件を満たす方向は中心波長より下方方向にある。
【００４４】
このとき光のエネルギーが存在する領域と干渉条件を満たす領域が重ならないと干渉光は発生しないことになるが、長波長側での干渉条件は異なる次数間の角度が大きいために複数の干渉光が生じないことになる。よって、不要な次数の個所にもエネルギーが多く分配されることになってしまいこれが捨て光となり、長波長側の光の損失が多くなる。
【００４５】
よって、短波長側の損失と長波長側の損失のバランスが崩れることによって、透過特性の非対称性が生じる。
【００４６】
ＶＩＰＡを用いた装置において、このような透過特性を改善し、望ましい平坦な透過特性を実現する方法については、前記  特許出願番号  平成１０年−５３４４５０及び平成１１年−５１３１３３には具体的に記載されていない。
【００４７】
一方、従来光デバイス装置の透過特性による光信号の劣化を防ぐ方法として、透過特性を平坦な特性に変換する透過特性を有する補償用光フィルタを備える方法が特許公開番号  平成１１年−７２７５６で提案されている。
しかし、従来知られている導波路を用いたマッハツェンダ干渉や、エタロンを用いたファブリペロー干渉を用いた光フィルタの透過特性は、図３に示すように、ピーク波長を中心に左右対称な周期特性となるため、ＶＩＰＡを用いた装置に対しては、厳密な平坦化は不可能である。
【００４８】
なお、透過光の周期が異なるフーリエフィルタを多段に重ねて、非対称のフィルタを実現することは可能であるが、フィルタの数が多くなるほど透過光の損失が大きくなり、また、フィルタが高価になるため現実的でない。
【００４９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の課題は、波長分散を補償するための、ＶＩＰＡを用いた装置において、現実的な方法で、出力光の波長特性を望ましいものに改善するための手段を提供することである。
【００５０】
【課題を解決するための手段】
第１の手段として：
光装置は、
エタロンを有し、該エタロンに拡散光または収束光を入力することで、周期的特性を有し透過率が最大となる波長を中心として非対称な透過特性となる非対称周期フィルタと、
透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜と透過域を設け、該非対称周期フィルタからの光を集束光として該透過域から入射し、該半透明の反射膜と該反射膜間を該集束光が多重反射し、該半透明の反射膜から回折した光を出力する光素子とを備える。
第２の手段として：
光装置は、
エタロンを有し、該エタロンに拡散光または収束光を入力することで、周期的特性を有し透過率が最大となる波長を中心として非対称な透過特性となる非対称周期フィルタと、
透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜と透過域を設け、該非対称周期フィルタからの光を集束光として該透過域から入射し、該半透明の反射膜と該反射膜間を該集束光が多重反射し、該半透明の反射膜から回折した光を出力する光素子と
該光素子で分光された光を該光素子に反射し、該光素子から入射時とは逆経路で光を出力させるミラーとを備える。
第３の手段として：
光装置は、
透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜と透過域を設け、光を集束光として該透過域から入射し、該半透明の反射膜と該反射膜間を該集束光が多重反射し、該半透明の反射膜から回折した光を出力する光素子と、
該光素子で回折された光を該光素子に反射し、該光素子から入射時とは逆経路で光を出力させるミラーと、
エタロンを有し、該光素子を介して該ミラーから反射された光を拡散光または収束光として該エタロンに入射することで、周期的特性を有し透過率が最大となる波長を中心として非対称な透過特性となる非対称周期フィルタとを備える。
第４の手段として：
光装置は、
光サーキュレータと、
透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜と透過域を設け、該光サーキュレータからの光を集束光として該透過域から入射し、該半透明の反射膜と該反射膜間を該集束光が多重反射し、該半透明の反射膜から回折した光を出力する光素子と
該光素子で分光された光を該光素子に反射し、該光素子から光入射時と逆経路で光を出力させるミラーと、
エタロンを有し、該光素子と該光サーキュレータを介して該ミラーから反射された光を拡散光または収束光として該エタロンに入射することで、周期的特性を有し透過率が最大となる波長を中心として非対称な透過特性となる非対称周期フィルタとを備える。
第５の手段として：
光装置は、
光サーキュレータと、
エタロンを有し、該光サーキュレータからの光を拡散光または収束光として該エタロンに入力することで、周期的特性を有し透過率が最大となる波長を中心として非対称な透過特性となる非対称周期フィルタと、
透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜と透過域を設け、該非対称周期フィルタからの光を集束光として該透過域から入射し、該半透明の反射膜と該反射膜間を該集束光が多重反射し、該半透明の反射膜から回折した光を出力する光素子と、
該光素子で回折された光を該光素子に反射し、該光素子から光入射時と逆経路で光を出力させるミラーとを備える。
第６の手段として：
光装置は、
エタロンを有し、該エタロンに拡散光または収束光を入力することで、周期的特性を有し透過率が最大となる波長を中心として非対称な透過特性となる非対称周期フィルタと、
該非対称周期フィルタからの光を集束光として該透過域から入射するバーチャリ・イメージド・フェーズド・アレー（ＶＩＰＡ）素子とを備える。
第７の手段として：
第６の手段に記載の光装置において、該非対称周期フィルタの透過特性は該ＶＩＰＡ素子に対応した非対称な透過特性を有する。
【００５１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を以下に詳細に述べる。
【００５２】
ＶＩＰＡを含む装置に接続する、非対称な周期特性を有したフィルタをについて以下に説明する。
【００５３】
具体的には、エタロンに角度分布を有する拡散光または集束光を透過させる。
【００５４】
一般にエタロンに平行な光を入射した時の透過特性、すなわち透過率Ｉと波長λの関係は、式(1)で与えられ、図３のように透過率が最大となる波長λ（中心波長λc）が周期的に存在し、且つ中心波長を中心に左右対称な透過特性となる。
【００５５】
Ｉ＝１/(１＋４Ｒsin2(２πｎｔcosθ/λ)/(１−Ｒ)2…式(1)
但し、Ｒ；反射膜の反射率、n；ギャップの屈折率、ｔ；ギャップの物理的厚さ（距離）、θ；光の入射角度
λc＝2ｎｔcosθ/ｍ…式(2)
但し、ｍ；次数
しかし、式(1)(2)が成り立つのは、エタロンに平行な光を入射した場合のみである。本発明は、このエタロンに角度分布を有する拡散光または集束光を透過させる。
【００５６】
これにより、異なる入射角度θの光を入射したことと等価となり、透過特性に非対称性が生じてくる。本発明で用いる光フィルタは、この原理を積極的に使った非対称周期フィルタである。
【００５７】
ここで、実際に本発明の非対称周期フィルタの透過特性を計算する過程を説明しておく。
【００５８】
まず、エタロン板上の光を平面波展開し、それぞれの波面に対してエタロン板間ｔで生じる位相変化をかけた平面波を合成する。この計算をエタロン内で生じる反射回数分繰り返す。
【００５９】
以上のことを定式化すると、
Ｅi+1(x)＝Ｆ-1(Ｆ(Ｅi(x))Ｇ(kx))…式(3)
となる。
【００６０】
ここでＥは複素振幅量で添字iは反射回数を表し、ＦおよびＦ-1はフーリエ変換、逆フーリエ変換を表す演算子である。
また反射するたびに反射率を考慮することによって、反射回数の多いEの複素振幅量は減衰するように考慮する。
位相変化を表すＧについては、拡散光（または集束光）の波長の波数をＫ、kxをk方向の波数とすると、
Ｋｎｔcos(kx/Ｋ)、但しθ≒kx/Ｋ…式(4)
である。近軸での議論であるので、テーラ展開し、２次まで残すことにより、
Ｇ(kx)＝exp(-iＫｎｔ(1-kx2/２Ｋ2))…式(5)
となる。
【００６１】
透過光はエタロン内を多重反射しながら少しずつ出射した光をたし合わせれば良いので、例えば(3)式の反射回数を表すiの偶数番目を出射ビームとすると、
T=■jE2j-1             …式(6)
となる。
【００６２】
この式(6)の絶対値の2乗をとることによって、拡散光を入射したときのエタロンの透過特性を計算することができる。
【００６３】
このような計算方法で、ビームウエスト（強度が1/e2となるスポットサイズ）のビーム半径Ｗ5μm、0次のガウシアンビームの最大広がり角θ=5.5度の拡散光をエタロンに入射した例を図４に示す。
【００６４】
図４は非対称で周期的な透過波長特性が得られていることが分かる。
【００６５】
詳細に説明すると、図４の透過ピークの短波長側と長波長側の最大傾斜（絶対値）の比（短波長の傾斜/長波長の傾斜）を非対称度と定義すると、非対称度は5.08/7.20＝0.706である。
【００６６】
また、最大広がり角（以下、単に広がり角と称す）は、幾何光学的に強度が1/e2となる光の進行する角度と光軸とのなす角を指す。
【００６７】
無論、反射波長特性も非対称周期特性となっており、これを用いても良い。
【００６８】
ここで、ビーム半径Ｗと広がり角θとの間には、
θ＝tan-1(λ/πＷ)…式(6)
の関係があり、ビーム半径Ｗを小さくするに従い、広がり角θが大きくなることが分かる。
【００６９】
そこで、次にビーム半径Ｗ20μm、ビームの広がり角θ1.4度の拡散光をエタロンに入射した例を図５に示すが、ビームの広がり角θを変えることにより、非対称性を変えることができることが分かる。
【００７０】
非対称度は、9.76/13.25=0.737である。
【００７１】
すなわち、エタロンに透過させる光束の角度分布を変えることにより、透過特性の非対称性を変えることができる。
【００７２】
なお、ビームの広がり角θによる変化を図６に、ビームの広がり角θと透過特性の非対称性の度合いを表す非対称度との関係を図７に示すが、非対称度0.95以下とするには、少なくともビームの広がり角θ≧0.5度が必要であり、十分な非対称度0.78以下とするには、ビームの広がり角θ≧1度以上であることが望ましい。
【００７３】
なお、一般に用いられている、ビーム半径Ｗが100μm以上の平行ビーム（コリメートビーム）では、式(6)より、ビーム広がり角θが0.28度であり、本発明で用いる非対称周期フィルタとは異なることを明記したい。
【００７４】
エタロンに透過させる光束の角度分布（ビーム広がり角）は、式(6)から明らかなように、ビームウエストのビーム半径によって決まる。
【００７５】
よって、適当なモードフィールド半径を有する光ファイバを選択したり、光ファイバのモードフィールド半径を変えるためにコアを熱拡散したコア拡大ファイバを用いたり、レンズの像変換によりビームウエストサイズを調整したりすることが可能である。
【００７６】
図８にVIPAを用いた分散補償器の構成、図９にVIPAの分光原理そして、図１０に分散補償の原理を示す。
【００７７】
VIPA素子は透明部材（ガラス薄板）の両面に反射膜をコーティングした仮想的階段型回折格子である。
【００７８】
VIPAを用いた分散補償器は、VIPA板11と、反射ミラー12と、複数のレンズ14〜15からなる。
【００７９】
光ファイバからVIPA可変分散補償器に入射した信号光は、光サーキュレータ１６,コリメータレンズ1３、ラインフォーカスレンズ1４を通過した後、VIPA板11に入射する。
【００８０】
VIPA板11は入射側端面に約100 %、出射側端面に98 %程度の反射膜（半透明の反射膜）をそれぞれ形成したガラス板である。
【００８１】
VIPA板11に入射した信号光はレンズ１４により集束してVIPA板11中に入射される。
【００８２】
信号光はVIPA板11中で光を拡散しながら多重反射を繰り返す。
【００８３】
その際に、信号光の一部が出射側端面から出射する。
【００８４】
これにより、VIPAは回折次数の大きな回折格子となり、出射光は図９に示す様に干渉条件を満たす方向に伝播する。
【００８５】
フォーカスレンズ15の後方に配置されたミラー12に集光された光は、集光位置のミラー12の形状により決まる反射角度によって任意の位置に戻り、入射時と逆の経路で光ファイバに再び結合する。
【００８６】
図１０のように反射ミラー12が凸形状である場合は、短波長側の光が、上側のビームウェストに戻り、長波長側の光と比べ光路長が長くなり遅延が増大する。
【００８７】
従ってこの場合、VIPA可変分散補償器は負分散を発生する。
【００８８】
逆に反射ミラー12が凹形状である場合は、正分散を発生することが可能となる。
【００８９】
なお、VIPAを用いた分散補償器は光が同じ光路を戻ってくる構成であるため、サーキュレータ16を用いてインラインに用いることができる。
【００９０】
ミラー１２を凸面から凹面に連続的な変化を有する曲面で構成する。そして、この様なミラー１２をＶＩＰＡ板１１からのビームに対して、曲面の変化方向に移動することで、可変の分散値を得ることができる。
【００９１】
しかし、このようなＶＩＰＡ板を用いた装置は光が通過した際の、光の波長に対する透過率の特性に於いて、望ましい平坦な特性にはなっておらず、図２に示されているような、連続する透過波長帯域内のピーク波長を中心に非対称な周期特性となっている。
【００９２】
なお、本実施例では、100GHz間隔のWDM信号に対応すべく、周期すなわちFSRを100GHz（波長λ＝1500nm帯では約0.8nmに相当する）とするため、VIPA板のガラス材質を屈折率ｎ＝1.8の光学ガラスとし、板厚ｔを約0.8mmとしている。
【００９３】
この特性を改善するために、本発明の実施例によるＶＩＰＡを用いた装置では、所望の非対称な周期特性を有したフィルタを接続する。
【００９４】
VIPA板を用いた分散補償器の非対称な周期特性の代表的な１つの波長特性（図１１の▲１▼）で説明すると、非対称周期フィルタの設計を最適化し、図１１の▲２▼のように▲１▼とは逆の特性の非対称な透過特性を得ることができ、VIPAを用いた分散補償器に非対称周期フィルタを接続することにより、図１１の▲３▼のように広い帯域に渡って平坦な透過特性を実現することができる。
【００９５】
なお、VIPAを用いた分散補償器のFSRに対し、非対称周期フィルタのFSRが等しいか、または整数分の一であれば、VIPAを用いた分散補償器の各透過波長帯域（すなわちWDMの各信号CH）の全てで平坦な透過特性が実現できていることになる。
【００９６】
次に、このような所望の非対称な周期特性を有したフィルタの実現方法を具体的に説明する。
【００９７】
図１２を用いて本発明の実施例を説明する。
【００９８】
図１２に示されるのは、本発明の非対称周期フィルタの概略構成図であり、１対の光ファイバ21,22と、一方の光ファイバ21から出射される拡散光を集束させ、他方の光ファイバ22に集束光を結合させるレンズ23と、エタロン24とから構成されている。
【００９９】
本実施例では、光ファイバとして、SMFの端面を熱拡散によりコア径を拡大したコア拡大ファイバ21,22を用い、モードフィールド半径（＝ビーム半径≒コア半径）Ｗ3(=Ｗ4)=22μmとしたので、光の波長λ=1.5μmの時、ビームの広がり角θ3は前記式(6)よりθ3=1.2度となる。
【０１００】
また、レンズ3は焦点距離fを有している。ここで、一般に
１/ｄ1＋１/ｄ2＝１/f …式(7)
Ｍ＝Ｗ2/Ｗ1＝ｄ2/ｄ1 …式(8)
但し、d1,d2；レンズからの距離、Ｍ；像倍率、Ｗ1,Ｗ2；ビーム半径
が成り立つ。
【０１０１】
よって、図１２のように、ｄ1＝ｄ2＝2fの位置関係になるように１対のファイバ21,22とレンズ23とを配置すると、Ｍ＝1（等倍）で、Ｗ2＝Ｗ1＝22μmとなり、ビームサイズが光ファイバのモードフィールド径に合致することから、出射側の光ファイバ21からの光が入射側の光ファイバ22に結合することができる。
【０１０２】
ここで、図１２のように、エタロン24を一方の光ファイバ21とレンズ23との間にエタロン24を挿入（▲１▼の位置）し、エタロン24に拡散光を入射させると、図に示すように異なる入射角度の光がエタロン24に入射したことと等価となり、透過特性に非対称性が生じる。
【０１０３】
なお、本実施例ではビームの広がり角θ1＝θ2＝1.2度であるため、エタロン24を▲２▼の位置に挿入し、エタロンに集束光を入射させてもまったく同様の効果が得られる。
【０１０４】
本実施例では、エタロン24のキャビティ材質を石英（屈折率ｎ＝1.45）、板厚ｔを約2mmとして、FSRをVIPA板のFSRの正確に1/2である50GHz（波長λ＝1500nm帯では約0.4nmに相当する）とし、またエタロン24の両面に誘電体多層膜からなる反射膜（不図示）を形成して、反射率を32％としている。
【０１０５】
なお、FSRは以下のように決まる。
FSR＝ｃ/2ｎｔ …式(9)
但し、FSR；フリースペクトルレンジ、ｃ；光速
本実施例で得られる透過特性は、先に示した図１１の▲２▼のようになり、非対称な特性が得られていることが分かる。
【０１０６】
図１３に示すように、VIPA型分散補償器31と本実施例の非対称周期フィルタ32とをサーキュレータ16を介して接続すると、ミラー６で反射した図１１▲１▼の特性を持つ光が、図１１の▲３▼のように、透過特性が広範囲に渡って平坦化することができる。
【０１０７】
よって、このような透過特性が平坦化された光デバイス装置を備えた波長多重伝送装置では、少なくとも光デバイス装置の透過特性による信号の波形劣化は抑制される。
【０１０８】
図１３の構成ではエタロン２３は集束光側に設けてあるが、平坦化できる条件が揃えば拡散光側（サーキュレータ１６側）に設けても良い。
【０１０９】
尚、図１３に於いて図８と同一番号は同一番号を用いており、その機能は同じであるため、その説明は省略する。
【０１１０】
さらに、本発明の非対称周期フィルタ32をVIPA素子やVIPA型分散補償器の入力側に設けても良い。
【０１１１】
最も効果的な構成として、VIPA素子やVIPA型分散補償器は入力光側にレンズを有していることから、図１４のようにVIPA型分散補償器内部の入力光側レンズ１３と光サーキュレータ１６との間、又はＶＩＰＡ板１１とレンズ１４の間にエタロン24を挿入すると部品点数も少なくて効果的である。
【０１１２】
図１３のように、VIPA型分散補償を行う光装置の出力光側と、図１４のようにVIPA素子やVIPA型分散補償器の入力光側に設ける両方の構成を組み合わせて用いることもできる。
【０１１３】
次に、同様の非対称周期フィルタを構成例についてについて説明する。
【０１１４】
図１５を用いて非対称周期フィルタを構成例具体的な実施例を説明する。
【０１１５】
本実施例では、一方の光ファイバとして、モードフィールド半径Ｗ3=5μmの光ファイバ25を用い、他方の光ファイバとして、前述の実施例と同様のモードフィールド半径Ｗ4=22μmのコア拡大ファイバ22を用いている。
【０１１６】
エタロン24は前述の実施例と同様である。
【０１１７】
ここで、本実施例では、レンズ26と光ファイバ25,22の距離、ｄ3,ｄ4を5:22となるように設置したので、式(8)から、Ｍ＝ｄ4/ｄ3＝4.4＝Ｗ6/Ｗ5となり、像倍率Ｍは4.4倍となり、Ｗ3＝5μm、Ｗ4＝22μmでビームサイズが光ファイバのモードフィールド径に合致し、結合することができる。
【０１１８】
ここで、図１５のように、エタロン24をコア拡大ファイバ22とレンズ26との間にエタロンを挿入すると、前述した実施例と同様に図１１の▲２▼のような非対称性な透過特性が得られる。ここで、ビームの広がり角θ3とθ4は異なり、θ4=1.2度となる。
【０１１９】
ｄ３,ｄ４と光ファイバのコア径を調整することで、光ファイバ２５とレンズ２６間にエタロンを設けることができる。
【０１２０】
次に、同様の非対称周期フィルタを得る他の実施例について説明する。
【０１２１】
図１６，１７を用いて本発明の実施例を説明する。図１６、１７に示されるのは、本発明の非対称周期フィルタの概略構成図であり、１対の光ファイバ41,42と、像変換を行う１対のレンズ43,44と、エタロン24とから構成されている。
【０１２２】
光ファイバ41,42は、モードフィールド半径Ｗ3=5μmの光ファイバ25と同様であり、エタロン24は前述した実施例と同様である。
【０１２３】
本実施例のレンズ43,44は同一のレンズであり、焦点距離f=1.8mmを有している。
【０１２４】
ここで、一般に
ｄ6＝((πＷ52/λ)2/f−ｄ5(1−ｄ5/f))/((πＷ52/λ)2(1/f)2＋(1−ｄ5/f)2)…式(10)
Ｗ6＝(Ｗ52/((πＷ52/λ)2(1/f)2＋(1−ｄ5/f)2))1/2 …式(11)
但し、ｄ5,ｄ6；レンズからの距離、Ｗ5,Ｗ6；ビーム半径
が成り立つ。
【０１２５】
本実施例では、Ｗ5＝5μm、ｆ＝1.8mm、λ＝1.5μmであり、ｄ5＝2.204mmとすると、式(10),(11)よりｄ6＝9.69mm、Ｗ6＝22μmとなる。また、このとき、式(6)よりビームの広がり角θ5＝1.2度となる。
【０１２６】
また、図１６のように、ｄ5＝ｄ8、ｄ6＝ｄ7の位置関係になるように１対のファイバ41,42とレンズ43,44とを配置すると、ビームサイズが光ファイバのモードフィールド径に合致し、出射側の光ファイバ41からの光が入射側の光ファイバ42に結合することができる。
【０１２７】
ここで、図１６のように、エタロン24を一対のレンズ43,44の間に挿入すると、非対称性な透過特性が得られる。この時の透過特性は、図１１の▲２▼のようになる。
【０１２８】
次に、図１７のように、レンズ43を光ファイバ41により近づけ、ｄ9をｄ5より小さくすると、式(11)より、Ｗ8を大きくすることができ、結果的に式(6)よりθ6をθ5よりも小さくすることができる。
【０１２９】
この時、式(10)よりｄ10はｄ6よりも大きくなるので、当然ｄ11(=ｄ10)を大きくしなければならず、レンズ44はレンズ43から遠ざける必要がある。
【０１３０】
また、ｄ12(=ｄ9)は小さくする必要があり、レンズ44に対して、光ファイバ42を近づける必要がある。
【０１３１】
このように、光ファイバとレンズの距離、およびレンズ間の距離を変えることにより、エタロンに透過させる光束の角度分布を変え、所望の非対称性に調整することができる。
【０１３２】
図１５−図１７の構成はそれぞれ図１３の出力側に設けた非対称周期フィルタや,図１４のように入力側に設けた非対称周期フィルタや図１３及び図１４を組み合わせ入力側と出力側の両方に設けた非対称周期フィルタにそれぞれ用いることができる。
【０１３３】
以上説明したように、本発明の前記実施例によれば、波長によらず略一定の波長分散を生じさせ、実際に光ファイバに蓄積された波長分散を多チャンネルの多波長領域において同時に分散補償する装置を提供することができ、さらに、透過率の波長特性を所望のものにすることができる。
【０１３４】
本発明のいくつかの好適実施例を上記に示し記述したが、当業者は、本発明の原理に基づいて、請求項に定義された範囲およびその等価物の範囲内で、変更を加えることができるのは明らかである。
（付記1）光を受け取り、光を出力する複数の透過域を持ち、その透過域を通じて連続する波長範囲内の各波長を有する入力光を受け取り、入力光の多重反射を行って、入力光の自己干渉を行わせることにより、前記連続する波長範囲内の各波長を有する光を、波長毎に異なる出力角度で分散させ、前記連続する波長範囲内の他の波長を有する入力光に対して形成された出力光とは空間的に区別することのできる出力光を形成するバーチャリ・イメージド・フェイズド・アレイ（ＶＩＰＡ）と、ＶＩＰＡによって形成された、前記波長毎に異なる出力角度を有する出力光を、波長毎に異なる位置に集束させるレンズと、集束した光を前記レンズに反射して戻し、前記レンズは、反射された出力光をＶＩＰＡに戻し、それによって反射された出力光がＶＩＰＡ内で多重反射を受けて、ＶＩＰＡから透過域を通じて出力されるようにすると共に、ＶＩＰＡによる角分散方向に対して、ＶＩＰＡからの出力光に波長によらず略一定の波長分散を与えるような形状を有しているミラーとからなる装置に、
エタロンに、角度分布を有する拡散光または集束光を透過させることにより、所望の非対称な周期特性を有したフィルタを接続することにより、
所望の透過波長特性を得たことを特徴とする装置。
（付記2）  前記非対称周期フィルタにおいて、非対称周期フィルタの周期が、前記VIPAを有する装置の周期と等しいか、または該周期の整数分の一になっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
（付記3）  前記非対称周期フィルタにおいて、エタロンに透過させる光束の角度分布を変えることにより、所望の非対称性に調整したことを特徴とする請求項１に記載の装置。
（付記4）  前記非対称周期フィルタにおいて、１対の光ファイバと、一方の光ファイバから出射される拡散光を集束させ、他方の光ファイバに集束光を結合させるレンズと、エタロンとを有し、一方の光ファイバとレンズとの間にエタロンを挿入して、エタロンに拡散光または集束光を透過させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
（付記5）  特許請求の範囲第４項において、１対または一方の光ファイバが、コア拡大ファイバであることを特徴とする装置。
（付記6）  前記非対称周期フィルタにおいて、１対の光ファイバと、像変換を行う１対のレンズと、エタロンとを有し、一対のレンズ間にエタロンを挿入して、エタロンに拡散光または集束光を透過させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
（付記7）  特許請求の範囲第５項において、光ファイバとレンズの距離、およびレンズ間の距離を変えることにより、エタロンに透過させる光束の角度分布を変え、所望の非対称性な特性に調整することを特徴とする請求項１に記載の装置。
（付記8）  請求項１〜７に記載の装置を搭載し、波長分散が補償され、且つ平坦な透過波長特性が与えられることにより、信号波形劣化が低減されたことを特徴とする光伝送装置。
（付記９）
透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜を設け集束光を入射する光素子と、
該光素子の入力光側に非対称周期特性を有する非対称周期フィルタを設けたことを特徴とする光装置。
（付記１０）
透明部材の一方に半透明の反射膜と他方に反射膜を設け集束光を入射する光素子と、
該光素子で分光された光を該光素子に反射するミラーと、
該ミラーから反射された光を非対称な周期特性で透過する非対称周期フィルタを設けたことを特徴とする光装置。
（付記１１） 前記非対称周期フィルタは非対称周期フィルタの周期が前記光素子の有す周期と等しいか、または該周期の整数分の一になっていることを特徴とする付記９及び付記１０記載の光装置。
（付記１２） 該非対称周期フィルタはエタロンであって、該エタロンに拡散光または集束光を透過させることにより所望の透過波長特性を得たことを特徴とする付記９及び付記１０記載の光装置。
（付記１３）  前記非対称周期フィルタは１対の光ファイバと、一方の該光ファイバから出射される拡散光を集束させ他方の光ファイバに集束光として結合させる少なくとも一つのレンズと、エタロンとを有し、一方の該光ファイバとレンズとの間にエタロンを挿入して、該エタロンに拡散光または集束光を透過させることを特徴とする付記９及び付記１０記載の光装置。
【０１３５】
【発明の効果】
ＶＩＰＡを含む装置に、角度分布を有する拡散光または集束光を透過させることによって所望の非対称な周期特性を有したエタロンフィルタを接続することによってＶＩＰＡを含む光装置の透過特性を平坦化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  バーチャリ・イメージド・フェイズド・アレイを示す図
【図２】  バーチャリ・イメージド・フェイズド・アレイの透過特性を示す図
【図３】  エタロンを用いたファブリペロー干渉を用いた光フィルタの透過特性を示す図
【図４】  0次のガウシアンビームの最大広がり角θ=5.5度の拡散光をエタロンに入射した例を示す図
【図５】ビームの広がり角θ1.4度の拡散光をエタロンに入射した例を示す図
【図６】ビームの広がり角θによる透過特性の非対称性変化を示す図
【図７】ビームの広がり角θと透過特性の非対称性の度合いを表す非対称度との関係を示す図
【図８】VIPAを用いた分散補償器の構成を示す図
【図９】VIPAの分光原理を示す図
【図１０】分散補償の原理を示す図
【図１１】非対称周期フィルターによるデバイスの透過特性平坦化の例を示す図
【図１２】非対称周期フィルタの概略構成図
【図１３】ＶＩＰＡ型分散補償器に図１２の非対称周期フィルタを組合わせた構成図
【図１４】ＶＩＰＡ型分散補償器に図１２の非対称周期フィルタを組合わせた構成図
【図１５】非対称周期フィルタの概略構成図
【図１６】非対称周期フィルタの概略構成図
【図１７】非対称周期フィルタの概略構成図
【符号の説明】
1，11 VIPA板
2 返光装置
4 出力光
6,12 ミラー
13  コリメートレンズ
14  ラインフォーカスレンズ
15  フォーカスレンズ
21,22  コア拡大ファイバ
25,41,42  光ファイバ
5,23,26,43,44  レンズ
24  エタロン
16  サーキュレータ
【図１】
0003994737.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003994737.tif 000006
【図６】
0003994737.tif 000007
【図７】
0003994737.tif 000008
【図８】
0003994737.tif 000009
【図９】
0003994737.tif 000010
【図１０】
0003994737.tif 000011
【図１１】
0003994737.tif 000012
【図１２】
0003994737.tif 000013
【図１３】
0003994737.tif 000014
【図１４】
0003994737.tif 000015
【図１５】
0003994737.tif 000016
【図１６】
0003994737.tif 000017
【図１７】
0003994737.tif 000018