(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１本の光入力導波路と、該光入力導波路の出力側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出力側に接続され、互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャネル導波路から成るアレイ導波路と、該アレイ導波路の出力側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出力側に接続された少なくとも１本の光出力導波路とを有する光回路と、該光回路の前記アレイ導波路に設定位相分布を与える位相分布付与部とを有し、前記設定位相分布は、アレイ導波路のチャンネル導波路本数をＭ本（Ｍは正の整数）、チャンネル導波路の配列順に付与したチャンネル導波路番号をｋ（ｋ＝０〜Ｍ−１）としたとき、チャンネル導波路番号ｋの中心（Ｍ−１）／２に対して実質的に線対称となる偶関数的分布とし、
設定位相分布は、係数Ａを含む式、
【数１】
0003884341.tif 000009
で表されるＳｉｎ関数分布Ｐ（ｋ）としたことを特徴とする可変分散補償器。
【請求項２】
少なくとも１本の光入力導波路と、該光入力導波路の出力側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出力側に接続され、互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャネル導波路から成るアレイ導波路と、該アレイ導波路の出力側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出力側に接続された少なくとも１本の光出力導波路とを有する光回路と、該光回路の前記アレイ導波路に設定位相分布を与える位相分布付与部とを有し、前記設定位相分布は、アレイ導波路のチャンネル導波路本数をＭ本（Ｍは正の整数）、チャンネル導波路の配列順に付与したチャンネル導波路番号をｋ（ｋ＝０〜Ｍ−１）としたとき、チャンネル導波路番号ｋの中心（Ｍ−１）／２に対して実質的に線対称となる偶関数的分布とし、
設定位相分布は、係数Ａを含む式、
【数２】
0003884341.tif 000010
で表されるＥｘｐ関数分布Ｐ（ｋ）としたことを特徴とする可変分散補償器。
【請求項３】
少なくとも１本の光入力導波路と、該光入力導波路の出力側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出力側に接続され、互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャネル導波路から成るアレイ導波路と、該アレイ導波路の出力側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出力側に接続された少なくとも１本の光出力導波路とを有する光回路と、該光回路の前記アレイ導波路に設定位相分布を与える位相分布付与部とを有し、前記設定位相分布は、アレイ導波路のチャンネル導波路本数をＭ本（Ｍは正の整数）、チャンネル導波路の配列順に付与したチャンネル導波路番号をｋ（ｋ＝０〜Ｍ−１）としたとき、チャンネル導波路番号ｋの中心（Ｍ−１）／２に対して実質的に線対称となる偶関数的分布とし、
設定位相分布は、係数Ａを含む式、
【数３】
0003884341.tif 000011
で表される１次関数分布Ｐ（ｋ）としたことを特徴とする可変分散補償器。
【請求項４】
位相分布付与部は設定位相分布を可変可能と成していることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の可変分散補償器。
【請求項５】
位相分布付与部は少なくともアレイ導波路形成領域の設定領域を加熱する加熱部を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載の可変分散補償器。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の可変分散補償器と分散補償光ファイバを接続して成り、光伝送路の波長分散を補償することを特徴とする可変分散補償デバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光通信分野に用いられる可変分散補償器およびその可変分散補償器を用いた可変分散補償デバイスに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
一般に、光通信（光伝送）を行う光伝送路は、その光伝送帯域において正の波長分散を有している。この波長分散による信号光歪みを抑制するために、従来は、光伝送帯域において負の波長分散を有する分散補償光ファイバを光伝送路に接続し、光伝送路の波長分散を補償していた。
【０００３】
このような分散補償技術は、従来のように、信号光の伝送速度が１０Gbit/s以下の光伝送において実用化されつつある。しかし、将来、信号光の伝送速度を４０Gbit/s以上とする試みが成されている中、この４０Gbit/s以上の伝送速度に対応するために、より正確な分散補償技術が必要となっている。
【０００４】
上記分散補償光ファイバは、その光ファイバ長で分散補償量を制御する構成であることから、数pse/nm〜数十pse/nm以下の非常に正確な分散補償が困難であり、上記高速伝送に対応した分散補償が難しい。また、分散補償光ファイバによって光伝送路の分散補償を行うためには、光伝送路１本１本にあった長さの分散補償光ファイバをそれぞれの光伝送路に対応させて形成する必要があり、コストの面からも好ましくない。
【０００５】
そこで、上記のような状況に対応すべく、最近では、分散補償光ファイバと異なり、分散値を変化させることができる可変分散補償器が盛んに研究されるようになった。
【０００６】
上記可変分散補償器の一例として、図１６に示すようなラティス型フィルター２４が提案されている。この提案の可変分散補償器は１９９６年にK.Takiguchiらが提案したものであり、複数のマッハツェンダー光干渉計３０を組み合わせて形成されている。
【０００７】
図１６において、複数のマッハツェンダー光干渉計３０は直列に接続され、それぞれのマッハツェンダー光干渉計３０の位相部には熱光学位相シフター３１が設けられている。また、隣り合うマッハツェンダー光干渉計３０の接続部には、可変カプラー３３が設けられている。この可変分散補償器は、波長分散を＋７８６psec/nm〜−６８１psec/nmの範囲で可変できる。
【０００８】
また、２０００年には、F.Horstらが、リング共振器を組み合わせた可変分散補償器を提案している。この可変分散補償器は、波長分散を＋１３５０psec/nm〜−３４３０psec/nmの範囲で可変できる。
【０００９】
しかしながら、上記リング共振器を組み合わせた可変分散補償器は、自由スペクトル領域（ＦＳＲ）が小さくなり、補償したい波長以外の波長にもそのフィルター特性の影響がでてしまうといった問題があった。
【００１０】
そこで、K.Takiguchiらは、上記自由スペクトル領域の問題を解決するため、２０００年に、図１７に示すような可変分散補償器を提案している。この可変分散補償器は、図１６に示したようなラティス型フィルター２４を、図１７に示すように、アレイ導波路回折格子１１に接続したものである。K.Takiguchiらは、図１７に示す可変分散補償器は、上記自由スペクトル領域の影響をなくすことができると述べている。
【００１１】
なお、アレイ導波路回折格子１１は、基板１上に導波路形成領域１０を形成して成り、例えば図１７に示すような導波路構成を有する。
【００１２】
アレイ導波路回折格子１１の導波路構成は、少なくとも１本の光入力導波路２と、該光入力導波路２の出力側に接続された第１のスラブ導波路３と、該第１のスラブ導波路３の出力側に接続されたアレイ導波路４と、該アレイ導波路４の出力側に接続された第２のスラブ導波路５と、該第２のスラブ導波路５の出力側に接続された複数の光出力導波路６とを有する。図１７では、光入力導波路２と光出力導波路６を複数ずつ並設している。
【００１３】
前記アレイ導波路４は、第１のスラブ導波路３から導出された光を伝搬するものであり、複数のチャンネル導波路４ａを並設して形成されている。隣り合うチャンネル導波路４ａの長さは互いに設定量（ΔＬ）異なっている。
【００１４】
なお、アレイ導波路４を構成するチャンネル導波路４ａは、通常、例えば１００本といったように多数設けられるが、図１７においては、図の簡略化のために、これらのチャンネル導波路４ａの本数を簡略的に示してある。
【００１５】
図１７に示す可変分散補償器は、アレイ導波路回折格子１１の光出力導波路６の出力端に光ファイバアレイ２１を接続し、該光ファイバアレイ２１に接続されている複数の光ファイバ２２を、光ファイバアレイ２３を介してラティス型フィルター２４に接続している。
【００１６】
それぞれの光ファイバ２２は、１本ごとに、その一端側がアレイ導波路回折格子１１の対応する１本の光出力導波路６に接続され、その他端側がラティス型フィルター２４の対応する１本の光入力導波路９に接続されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１７に示す可変分散補償器は、その構成が煩雑で、コストアップを招くといった問題があった。また、この可変分散補償器は、アレイ導波路回折格子１１の周波数間隔の光のみ合波できるものであるので、分散補償の自由度が低いといった問題があった。
【００１８】
本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、分散補償の自由度が高く、例えば４０Gbit/s以上といった高速伝送に対応して光伝送路等の波長分散を正確に分散補償できる簡単な構成の可変分散補償器およびその可変分散補償器を用いた可変分散補償デバイスを提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明の可変分散補償器は、少なくとも１本の光入力導波路と、該光入力導波路の出力側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出力側に接続され、互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャネル導波路から成るアレイ導波路と、該アレイ導波路の出力側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出力側に接続された少なくとも１本の光出力導波路とを有する光回路と、該光回路の前記アレイ導波路に設定位相分布を与える位相分布付与部とを有し、前記設定位相分布は、アレイ導波路のチャンネル導波路本数をＭ本（Ｍは正の整数）、チャンネル導波路の配列順に付与したチャンネル導波路番号をｋ（ｋ＝０〜Ｍ−１）としたとき、チャンネル導波路番号ｋの中心（Ｍ−１）／２に対して実質的に線対称となる偶関数的分布とし、設定位相分布は、請求項１に記載した、係数Ａを含む式、（数１）で表されるＳｉｎ関数分布Ｐ（ｋ）とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２０】
さらに、第２の発明の可変分散補償器は、少なくとも１本の光入力導波路と、該光入力導波路の出力側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出力側に接続され、互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャネル導波路から成るアレイ導波路と、該アレイ導波路の出力側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出力側に接続された少なくとも１本の光出力導波路とを有する光回路と、該光回路の前記アレイ導波路に設定位相分布を与える位相分布付与部とを有し、前記設定位相分布は、アレイ導波路のチャンネル導波路本数をＭ本（Ｍは正の整数）、チャンネル導波路の配列順に付与したチャンネル導波路番号をｋ（ｋ＝０〜Ｍ−１）としたとき、チャンネル導波路番号ｋの中心（Ｍ−１）／２に対して実質的に線対称となる偶関数的分布とし、設定位相分布は、請求項２に記載した、係数Ａを含む式、（数２）で表されるＥｘｐ関数分布Ｐ（ｋ）とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２１】
さらに、第３の発明の可変分散補償器は、少なくとも１本の光入力導波路と、該光入力導波路の出力側に接続された第１のスラブ導波路と、該第１のスラブ導波路の出力側に接続され、互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャネル導波路から成るアレイ導波路と、該アレイ導波路の出力側に接続された第２のスラブ導波路と、該第２のスラブ導波路の出力側に接続された少なくとも１本の光出力導波路とを有する光回路と、該光回路の前記アレイ導波路に設定位相分布を与える位相分布付与部とを有し、前記設定位相分布は、アレイ導波路のチャンネル導波路本数をＭ本（Ｍは正の整数）、チャンネル導波路の配列順に付与したチャンネル導波路番号をｋ（ｋ＝０〜Ｍ−１）としたとき、チャンネル導波路番号ｋの中心（Ｍ−１）／２に対して実質的に線対称となる偶関数的分布とし、設定位相分布は、請求項３に記載した、係数Ａを含む式、（数３）で表される１次関数分布Ｐ（ｋ）とした構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２２】
さらに、第４の発明の可変分散補償器は、上記第１乃至第３のいずれか一つの発明の構成に加え、前記位相分布付与部は設定位相分布を可変可能と成している構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２３】
さらに、第５の発明の可変分散補償器は、上記第１乃至第４のいずれか一つの発明の構成に加え、前記位相分布付与部は少なくともアレイ導波路形成領域の設定領域を加熱する加熱部を有している構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２４】
さらに、第６の発明の可変分散補償デバイスは、上記第１乃至第５のいずれか一つの発明の可変分散補償器と分散補償光ファイバを接続して成り、光伝送路の波長分散を補償する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態例の説明において、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略又は簡略化する。
【００２６】
図１には、本発明に係る可変分散補償デバイスの第１実施形態例の要部構成図が模式的に示されている。本実施形態例の可変分散補償デバイスは、分散補償光ファイバ４０と可変分散補償器４１とを有し、可変分散補償器４１の光入力側に分散補償光ファイバ４０を接続して形成されている。本実施形態例の可変分散補償デバイスは、光伝送路の波長分散を補償する分散補償デバイスである。
【００２７】
可変分散補償器４１は、少なくとも１本（ここでは１本）の光入力導波路２と、該光入力導波路２の出力側に接続された第１のスラブ導波路３と、該第１のスラブ導波路３の出力側に接続され、互いに設定量異なる長さの複数並設されたチャネル導波路４ａから成るアレイ導波路４と、該アレイ導波路４の出力側に接続された第２のスラブ導波路５と、該第２のスラブ導波路５の出力側に接続された少なくとも１本（ここでは１本）の光出力導波路６とを有する光回路１２を有し、該光回路１２のアレイ導波路４に設定位相分布を与える位相分布付与部７を設けて形成されている。
【００２８】
上記設定位相分布は、アレイ導波路４のチャンネル導波路４ａの本数をＭ本（Ｍは正の整数）、チャンネル導波路４ａの配列順に付したチャンネル導波路４ａの番号をｋ（ｋ＝０〜Ｍ−１）としたとき、チャンネル導波路番号ｋの中心（Ｍ−１）／２に対して実質的に線対称となる偶関数的分布である。
【００２９】
この偶関数的分布は、例えば図５に示すような２次関数分布であり、係数Ａを含む式、（数４）で表せる位相分布Ｐ（ｋ）とすることができる。
【００３０】
【数４】
0003884341.tif 000002
【００３１】
なお、図５において、特性線ａは前記（数４）におけるＡを＋π（ｒａｄ）としたもの、特性線ｂは（数４）におけるＡを＋０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｃは（数４）におけるＡを−０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｄは（数４）におけるＡを−π（ｒａｄ）としたものをそれぞれ示す。
【００３２】
図１に示すように、前記位相分布付与部７は、少なくともアレイ導波路４の形成領域の設定領域を加熱する加熱部としてのヒーター８（８ａ，８ｂ）と、これらのヒーター８（８ａ，８ｂ）に通電する通電手段（図１には図示せず）を有して構成されている。
【００３３】
なお、図２には、ヒーター８ｂの形成部の拡大図が模式的に示されており、このヒーター８ｂには、通電手段１５と通電用の電極１４が接続されている。また、図２はヒーター８ｂを示しているが、ヒーター８ａもヒーター８ｂと同様にアレイ導波路４の形成領域の設定領域に形成されており、ヒーター８ａにも通電用の電極と通電手段が接続されている。
【００３４】
位相分布付与部７は、ヒーター８（８ａ，８ｂ）による加熱により、それぞれのチャンネル導波路４ａの屈折率を調整することによって、設定位相分布が上記のような実質的に偶関数的分布となるようにする。
【００３５】
位相分布付与部７は、設定位相分布を可変可能と成しており、前記通電手段によりヒーター８（８ａ，８ｂ）に通電する通電量を可変することによって、ヒーター８（８ａ，８ｂ）によるチャンネル導波路４ａの加熱量を可変し、対応するチャンネル導波路４ａの屈折率の調整量を可変する。
【００３６】
なお、ヒーター８（８ａ，８ｂ）の形成形態は特に限定されるものではないが、本実施形態例においては、図１に示すように、ヒーター８（８ａ）とヒーター８（８ｂ）は互いに間隔を介して形成されている。ヒーター８（８ａ）とヒーター８（８ａ）に通電する通電手段は、正分散補償用位相シフターとして機能し、ヒーター８（８ｂ）とヒーター８（８ｂ）に通電する通電手段は、負分散補償用位相シフターとして機能する。
【００３７】
ところで、本発明者は、上記本実施形態例の構成を決定するにあたり、以下の検討を行った。
【００３８】
まず、分散補償光ファイバを用いずに可変分散補償器のみで光伝送路の分散補償を行うこと考えると、適用する可変分散補償器の自由スペクトル領域における周期的特性が問題となってくる可能性がある。
【００３９】
そこで、本発明者は、全ての分散補償を可変分散補償器で行うのではなく、分散補償の大部分を分散補償光ファイバにより行い、その残りの残留分散を可変分散補償器で行う構成にすることを考えた。このような構成にすれば、可変分散補償器で補償する分散補償量はせいぜい±１００psec/nmの小さな値となる。
【００４０】
そこで、本実施形態例は、上記の如く、分散補償光ファイバ４０と可変分散補償器４１とを接続して成る可変分散補償デバイスとした。
【００４１】
なお、本構成の光回路１２は、その伝達関数の位相特性が直線位相であるため、その角周波数での２回微分により求められる分散値は０psec/nmである。そのため、このままでは、光回路１２に分散が発生しないので、何らかの工夫が必要となる。
【００４２】
そこで、本発明者は、本構成の光回路１２のアレイ導波路４に波長分散発生用の新たな設定位相分布を与えることを考えた。
【００４３】
アレイ導波路４のチャンネル導波路４ａの本数をＭ本（Ｍは正の整数）、チャンネル導波路４ａの配列順に付したチャンネル導波路４ａの番号をｋ（ｋ＝０〜Ｍ−１）としたとき、アレイ導波路４に形成する位相分布Ｐ（ｋ）を考慮した本回路１２の伝達関数は、（数５）により与えられる。
【００４４】
【数５】
0003884341.tif 000003
【００４５】
ここで、λは波長、Ｈ（λ）は波長λの光の伝達関数、Ａｋはチャンネル導波路４の光電界振幅、ｎｅｆｆはチャンネル導波路４ａの等価屈折率、ΔＬは隣り合うチャンネル導波路４ａの光路長差、ｊ＝√（−１）である。
【００４６】
本発明者は、（数５）において、位相分布Ｐ（ｋ）を適宜の設定位相分布にすることにより、適宜の分散を発生させられると考え、以下の検討を行った。
【００４７】
まず、位相分布Ｐ（ｋ）を、例えば図３の（ａ）に示すような、チャンネル導波路番号ｋの中心に対して実質的に線対称となる偶関数的分布にするか、図３の（ｂ）に示すような、チャンネル導波路番号ｋの中心に対して線対称とならない奇関数的分布にするかを検討した。なお、図３の（ａ）の偶関数的分布は２次関数分布である。
【００４８】
そして、上記偶関数的分布と奇関数的分布について、それぞれ、位相分布Ｐ（ｋ）と（数５）を用いて波長分散を計算した結果、図４の（ａ）、（ｂ）に示す結果が得られた。図４の（ａ）は、位相分布Ｐ（ｋ）を偶関数的分布にした場合の相対群遅延（波長分散）を示し、図４の（ｂ）は、位相分布Ｐ（ｋ）を奇関数的分布にした場合の相対群遅延を示す。
【００４９】
これらの図４（ａ）、（ｂ）から分かるように、奇関数的な位相分布では殆ど分散は発生しないが、偶関数的な位相分布では大きく分散が発生していることが分かる。
【００５０】
したがって、分散を効率的に発生させるには、前記設定位相分布を偶関数的分布とすればよいことが分かった。そこで、先ず、本発明に関連する参考例として、位相分布付与部によってアレイ導波路４に与える設定位相分布は偶関数的分布にすることに決定し、前記式（数４）で表される２次関数分布Ｐ（ｋ）にした。
【００５１】
また、本参考例において、上記設定位相分布を与える位相分布付与部７は、アレイ導波路４形成領域の設定領域を加熱するヒーター８を設けて形成することで、ヒーター８への通電による加熱によってチャンネル導波路４ａの屈折率が調整可能な簡単な構成とした。また、ヒーター８に通電する通電量を可変することにより、チャンネル導波路４ａの屈折率の調整量を可変し、設定位相分布を可変することにした。
【００５２】
この場合の位相変化量Φｓｈｉｆｔは（数６）により示される。
【００５３】
【数６】
0003884341.tif 000004
【００５４】
ここで、λは波長、ｎはチャンネル導波路４ａの屈折率、Ｔは温度、ΔＴはヒーター８の温度変化量、Ｌはヒーター８を設けたチャンネル導波路４ａの長さである。ｄｎ／ｄＴはチャンネル導波路４ａの屈折率の温度依存性であり、チャンネル導波路４ａが石英系の光導波路の場合、８×１０−６程度である。
【００５５】
したがって、例えばＬ＝４０００μｍとした場合、波長１．５５μｍにおいて位相をπ変えるためには、ヒーター８の温度変化量を約２４℃とする必要があることが分かる。
【００５６】
そこで、本参考例では、ヒーター８（８ａ）の形成長の最大値（この場合、配列中心のチャンネル導波路４ａに形成したヒーター８（８ａ）の長さ）を４０００μmとし、ヒーター８（８ａ）の温度変化量を最大約２４℃とすることによって、位相分布を０から−π（ｒａｄ）まで変化できるようにした。
【００５７】
また、ヒーター８（８ｂ）の形成長の最大値（この場合、配列両端側のチャンネル導波路４ａに形成したヒーター８（８ｂ）の長さ）を４０００μmとし、ヒーター８（８ｂ）の温度変化量を最大約２４℃とすることによって、位相分布を０から＋π（ｒａｄ）まで変化できるようにした。
【００５８】
この構成により、本参考例に適用している可変分散補償器４１は、位相分布の最大値を−π（ｒａｄ）から＋π（ｒａｄ）まで変化できるようにした。
【００５９】
図６には、本参考例に適用した可変分散補償器４１の分散特性の計算値が示されている。図６に示すように、この可変分散補償器４１は、計算上、波長分散を＋１０５psec/nm〜−１０５psec/nmまで変化させられることが分かった。
【００６０】
本参考例の可変分散補償デバイスは、上記構成の可変分散補償器４１と前記分散補償光ファイバ４０を接続して形成したものであるから、光伝送路の波長分散の大部分を分散補償光ファイバ４０により行い、その残りの波長分散を可変分散補償器４１により微調整して、光伝送路の波長分散を正確に補償することができる。
【００６１】
また、本参考例によれば、可変分散補償器４１は、光回路１２と、該光回路１２のアレイ導波路４に波長分散発生用の設定位相分布を与える位相分布付与部７を有する構成としたので、簡単な構成で波長分散を発生させることができる。
【００６２】
さらに、本参考例によれば、本発明者の検討に基づき、設定位相分布をチャンネル導波路番号の中心に対して実質的に線対称となる偶関数的分布とし、設定位相分布が上記偶関数的分布となるように、ヒーター８（８ａ，８ｂ）への通電を行って、それぞれのチャンネル導波路４ａの屈折率を調整するので、容易に、かつ、非常に適切に波長分散を発生させることができる。
【００６３】
さらに、本参考例によれば、ヒーター８（８ａ，８ｂ）への通電量を可変することにより、設定位相分布を可変して波長分散を可変できるので、光伝送路に対応させて波長分散を可変することができ、波長分散技術適用のためのコストダウンを図れ、光通信システムのコストを低減できる。
【００６４】
（具体的な参考例）
以下、具体的な参考例について説明する。本参考例の可変分散補償デバイスは、図１に示すように、分散補償光ファイバ４０と可変分散補償器４１とを接続して形成した可変分散補償デバイスであり、分散補償光ファイバ４０は１０００psec/nmの分散を補償できる分散補償光ファイバにより形成した。また、可変分散補償器４１を以下のようにして製造した。
【００６５】
つまり、この可変分散補償器４１の製造は、まず、火炎加水分解堆積法を用いてシリコン基板１上にアンダークラッド膜、コア膜を形成し、その後、図１に示すような構成の可変分散補償器の回路パターンが描かれたフォトマスクを介してフォトリソグラフィー、反応性イオンエッチング法を用いて、コアにフォトマスクの回路パターンを転写して行った。
【００６６】
その後、再度、火炎加水分解堆積法を用いてオーバークラッド膜を形成した。さらに、アレイ導波路４の形成領域の設定領域のオーバークラッド膜表面にヒーターを形成するため、アレイ導波路４の位相分布が設定位相分布となるように形成されたフォトマスクを介して、フォトリソグラフィーとスパッタ法により、アレイ導波路４のオーバークラッド膜表面にＣｒ膜のヒーター８（８ａ，８ｂ）と給電（通電）のための電極１４を形成し、通電手段を接続して可変分散補償器４１を完成させた。
【００６７】
また、この参考例は、可変分散補償器４１の設計値を表１に示す値とした。
【００６８】
【表１】
0003884341.tif 000005
【００６９】
そして、位相分布付与部７によりアレイ導波路４に与える設定位相分布を、前記式（数４）に示した２次関数分布を有する位相分布Ｐ（ｋ）とし、例えば図５の特性線ａ〜ｄに示した分布のように、（数４）の係数Ａを変化させることにより、設定位相分布を可変可能とした。
【００７０】
図７の特性線ａ〜ｄには、この参考例に適用した可変分散補償器４１の分散特性を示し、図８の特性線ａ〜ｄには、この参考例に適用した可変分散補償器４１の光透過特性を示す。これらの図７、図８において、特性線ａは（数４）におけるＡを＋π（ｒａｄ）としたもの、特性線ｂは（数４）におけるＡを＋０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｃは（数４）におけるＡを−０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｄは（数４）におけるＡを−π（ｒａｄ）としたものをそれぞれ示す。
【００７１】
図７の特性線ａ〜ｄから、この実施例に適用した可変分散補償器４１は、波長分散を約＋１０２psec/nm〜−９９psec/nmまで変化させられることが分かった。つまり、この実施例の可変分散補償デバイスは、分散補償光ファイバ４０によって１０００psec/nmの波長分散を補償でき、かつ、この分散補償光ファイバ４０で補償しきれなかった残留分散を可変分散補償器４１によって約＋１０２psec/nm〜−９９psec/nmの範囲で補償できることが分かった。
【００７２】
次に、本発明に係る可変分散補償デバイスの第１実施形態例について説明する。第１実施形態例は、上記参考例とほぼ同様に構成されており、第１実施形態例の説明において、上記参考例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。
【００７３】
第１実施形態例が上記参考例と異なる特徴的なことは、位相分布付与部７によりアレイ導波路４に与える設定位相分布を、請求項１に記載した、係数Ａを含む式、（数１）に示すＳｉｎ関数分布を有する位相分布Ｐ（ｋ）としたことである。
【００７４】
本発明者は、第１実施形態例の実施例として、可変分散補償器４１の設計値を表２に示す値とし、ヒーター８（８ａ，８ｂ）はＴｉＮｉ膜のヒーターとし、給電のための電極はＡｕ電極とし、その他の構成は上記参考例と同様の可変分散補償器を形成した。
【００７５】
【表２】
0003884341.tif 000006
【００７６】
そして、第１実施形態例では、例えば図９の特性線ａ〜ｄに示す分布のように、前記式（数１）の係数Ａを変化させることにより、設定位相分布を可変可能とした。
【００７７】
なお、図９において、特性線ａは（数１）におけるＡを＋π（ｒａｄ）としたもの、特性線ｂは（数１）におけるＡを＋０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｃは（数１）におけるＡを−０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｄは（数１）におけるＡを−π（ｒａｄ）としたものをそれぞれ示す。
【００７８】
また、図１０の特性線ａ〜ｄには、第１実施形態例に適用した可変分散補償器４１の分散特性を示す。図１０においても、特性線ａは（数１）におけるＡを＋π（ｒａｄ）としたもの、特性線ｂは（数１）におけるＡを＋０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｃは（数１）におけるＡを−０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｄは（数１）におけるＡを−π（ｒａｄ）としたものをそれぞれ示す。
【００７９】
図１０の特性線ａ〜ｄから、第１実施形態例に適用した可変分散補償器４１は、波長分散を約＋２４９psec/nm〜−２５０psec/nmまで変化させられることが分かった。つまり、第１実施形態例の可変分散補償デバイスは、分散補償光ファイバ４０によって１０００psec/nmの波長分散を補償でき、かつ、この分散補償光ファイバ４０で補償しきれなかった残留分散を可変分散補償器４１によって約＋２４９psec/nm〜−２５０psec/nmの範囲で補償できることが分かった。
【００８０】
次に、本発明に係る可変分散補償デバイスの第２実施形態例について説明する。第２実施形態例は、上記参考例や、第１実施形態例とほぼ同様に構成されており、第２実施形態例の説明において、上記参考例及び第１実施形態例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。
【００８１】
第２実施形態例が上記参考例及び第１実施形態例と異なる特徴的なことは、位相分布付与部７によりアレイ導波路４に与える設定位相分布を、請求項２に記載した、係数Ａを含む式、（数２）に示すＥｘｐ関数分布を有する位相分布Ｐ（ｋ）としたことである。
【００８２】
本発明者は、第２実施形態例の実施例として、可変分散補償器４１の設計値を表３に示す値とし、ヒーター８（８ａ，８ｂ）はＴａＮ膜のヒーターとし、給電のための電極はＡｕ電極とし、その他の構成は上記参考例と同様の可変分散補償器を形成した。
【００８３】
【表３】
0003884341.tif 000007
【００８４】
そして、第２実施形態例では、例えば図１１の特性線ａ〜ｄに示す分布のように、（数２）の係数Ａを変化させることにより、設定位相分布を可変可能とした。
【００８５】
なお、図１１において、特性線ａは（数２）におけるＡを＋π（ｒａｄ）としたもの、特性線ｂは（数２）におけるＡを＋０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｃは（数２）におけるＡを−０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｄは（数２）におけるＡを−π（ｒａｄ）としたものをそれぞれ示す。
【００８６】
また、図１２の特性線ａ〜ｄには、第２実施形態例に適用した可変分散補償器４１の分散特性を示す。図１２においても、特性線ａは（数２）におけるＡを＋π（ｒａｄ）としたもの、特性線ｂは（数２）におけるＡを＋０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｃは（数２）におけるＡを−０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｄは（数２）におけるＡを−π（ｒａｄ）としたものをそれぞれ示す。
【００８７】
図１２の特性線ａ〜ｄから、第２実施形態例に適用した可変分散補償器４１は、波長分散を約＋１４４psec/nm〜−１４０psec/nmまで変化させられることが分かった。つまり、第２実施形態例の可変分散補償デバイスは、分散補償光ファイバ４０によって１０００psec/nmの波長分散を補償でき、かつ、この分散補償光ファイバ４０で補償しきれなかった残留分散を可変分散補償器４１によって約＋１４４psec/nm〜−１４０psec/nmの範囲で補償できることが分かった。
【００８８】
次に、本発明に係る可変分散補償器の第３実施形態例について説明する。第３実施形態例は、上記参考例及び各実施形態例とほぼ同様に構成されており、第３実施形態例の説明において、上記参考例及び各実施形態例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略する。
【００８９】
第３実施形態例が上記参考例及び各実施形態例と異なる特徴的なことは、位相分布付与部７によりアレイ導波路４に与える設定位相分布を、請求項３に記載した、係数Ａを含む式、（数３）に示す１次関数分布を有する位相分布Ｐ（ｋ）としたことである。
【００９０】
本発明者は、第３実施形態例の実施例として、可変分散補償器４１の設計値を表４に示す値とし、ヒーター８（８ａ，８ｂ）はＴｉＮｉ膜のヒーターとし、給電のための電極はＡｕ電極とし、その他の構成は上記参考例と同様の可変分散補償器を形成した。
【００９１】
【表４】
0003884341.tif 000008
【００９２】
そして、第３実施形態例では、例えば図１３の特性線ａ〜ｄに示す分布のように、（数３）の係数Ａを変化させることにより、設定位相分布を可変可能とした。
【００９３】
なお、図１３において、特性線ａは（数３）におけるＡを＋π（ｒａｄ）としたもの、特性線ｂは（数３）におけるＡを＋０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｃは（数３）におけるＡを−０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｄは（数３）におけるＡを−π（ｒａｄ）としたものをそれぞれ示す。
【００９４】
また、図１４の特性線ａ〜ｄには、第３実施形態例に適用した可変分散補償器４１の分散特性を示す。図１４においても、特性線ａは（数３）におけるＡを＋π（ｒａｄ）としたもの、特性線ｂは（数３）におけるＡを＋０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｃは（数３）におけるＡを−０．８（ｒａｄ）としたもの、特性線ｄは（数３）におけるＡを−π（ｒａｄ）としたものをそれぞれ示す。
【００９５】
図１４の特性線ａ〜ｄから、第３実施形態例に適用した可変分散補償器４１は、波長分散を約＋３２０psec/nm〜−３２５psec/nmまで変化させられることが分かった。つまり、第３実施形態例の可変分散補償デバイスは、分散補償光ファイバ４０によって１０００psec/nmの波長分散を補償でき、かつ、この分散補償光ファイバ４０で補償しきれなかった残留分散を可変分散補償器４１によって約＋３２０psec/nm〜−３２５psec/nmの範囲で補償できることが分かった。
【００９６】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば上記各実施形態例では、可変分散補償器４１のアレイ導波路４の設定位相分布を各実施形態例に示したようなＳｉｎ関数分布、Ｅｘｐ関数分布、１次関数分布としたが、設定位相分布は特に限定されるものでなく適宜設定されるものである。つまり、設定位相分布は、チャンネル導波路４ａの番号の中心に対して実質的に線対称となる偶関数的分布とすればよい。
【００９７】
また、可変分散補償器４１のパラメータは特に限定されるものでなく適宜設定されるものであり、可変分散補償器４１のパラメータを適宜設定することにより、様々な波長分散特性を有する可変分散補償器４１を形成し、様々な可変分散補償デバイスを構成できる。
【００９８】
さらに、上記実施形態例では、可変分散補償器４１の入力側に分散補償光ファイバ４０を接続したが、可変分散補償器４１の入力側と出力側の少なくとも一方に分散補償光ファイバ４０を接続して、本発明の可変分散補償デバイスを形成できる。
【００９９】
さらに、本発明の可変分散補償デバイスに適用する可変分散補償器４１は、必ずしも上記実施形態例に適用した可変分散補償器４１とするとは限らず、可変分散補償器４１は、例えば図１５の（ａ）〜（ｃ）に示すように、光入力導波路２と光出力導波路６の少なくとも一方を複数並設した光回路１２を有する構成としてもよい。
【０１００】
本発明の可変分散補償デバイスは、分散補償光ファイバ４０と可変分散補償器４１を組み合わせることにより、例えば４０Gbit/s以上の伝送速度に対応可能な、正確な分散補償技術を実現することができる。
【０１０１】
【発明の効果】
本発明の可変分散補償器は、光回路と、該光回路のアレイ導波路に設定位相分布を与える位相分布付与部を有する構成としたので、簡単な構成で波長分散を発生させることができ、光伝送路等の波長分散補償を行うことができる。
【０１０２】
また、本発明の可変分散補償器において、前記設定位相分布を、式（数１）〜（数３）に示したような、Ｓｉｎ関数分布、Ｅｘｐ関数分布、１次関数分布のいずれかとした構成によれば、可変分散補償器によって非常に適切な波長分散を発生させて上記効果を発揮することができる。
【０１０３】
さらに、本発明の可変分散補償器において、前記位相分布付与部は設定位相分布を可変可能と成している構成によれば、可変分散補償器により発生する波長分散を可変することができ、光伝送路等に対応させて、より的確に波長分散補償を行うことができる。
【０１０４】
さらに、本発明の可変分散補償器において、位相分布付与部は少なくともアレイ導波路形成領域の設定領域を加熱する加熱部を有している構成によれば、加熱部によるアレイ導波路形成領域の設定領域の加熱によって、チャンネル導波路の屈折率調整を容易に行え、可変分散補償器によって、適切な波長分散を容易に発生することができる。
【０１０５】
さらに、本発明の可変分散補償デバイスによれば、上記のような可変分散補償器と分散補償光ファイバを接続して形成したものであるから、光伝送路の波長分散の大部分を分散補償光ファイバにより行い、その残りの波長分散を可変分散補償器により微調整して、光伝送路の波長分散を正確に補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る可変分散補償デバイスの第１〜第３実施形態例を模式的に示す構成図である。
【図２】  上記実施形態例に形成されている位相分布付与部の説明図である。
【図３】  偶関数的位相分布と奇関数的位相分布の例をそれぞれ示すグラフである。
【図４】  アレイ導波路に与える設定位相分布を偶関数的位相分布にしたときと奇関数的位相分布にしたときの波長分散発生状態をそれぞれ示すグラフである。
【図５】  本発明に関連する可変分散補償デバイスの参考例に適用した設定位相分布を示すグラフである。
【図６】  上記参考例に適用した可変分散補償器により発生する波長分散の計算値を示すグラフである。
【図７】  上記参考例に適用した可変分散補償器により発生する波長分散を示すグラフである。
【図８】  上記参考例に適用した可変分散補償器の光透過特性例を示すグラフである。
【図９】  本発明に係る可変分散補償デバイスの第１実施形態例に適用した設定位相分布を示すグラフである。
【図１０】  上記第１実施形態例に適用した可変分散補償器により発生する波長分散を示すグラフである。
【図１１】  本発明に係る可変分散補償デバイスの第２実施形態例に適用した設定位相分布を示すグラフである。
【図１２】  上記第２実施形態例に適用した可変分散補償器により発生する波長分散を示すグラフである。
【図１３】  本発明に係る可変分散補償デバイスの第３実施形態例に適用した設定位相分布を示すグラフである。
【図１４】  上記第３実施形態例に適用した可変分散補償器により発生する波長分散を示すグラフである。
【図１５】  本発明に係る可変分散補償デバイスの他の実施形態例に適用される可変分散補償器の構成例を、その動作例と共に示す説明図である。
【図１６】  従来提案されている可変分散補償器の構成例を示す説明図である。
【図１７】  従来提案されている可変分散補償器の別の構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  基板
２  光入力導波路
３  第１のスラブ導波路
４  アレイ導波路
４ａ  チャンネル導波路
５  第２のスラブ導波路
６  光出力導波路
７  位相付与部
８，８ａ，８ｂ  ヒーター
１１  アレイ導波路回折格子
１２  本発明の光回路の構成
４０  分散補償光ファイバ
４１  可変分散補償器
【図１】
0003884341.tif 000012
【図２】
0003884341.tif 000013
【図３】
0003884341.tif 000014
【図４】
0003884341.tif 000015
【図５】
0003884341.tif 000016
【図６】
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【図７】
0003884341.tif 000018
【図８】
0003884341.tif 000019
【図９】
0003884341.tif 000020
【図１０】
0003884341.tif 000021
【図１１】
0003884341.tif 000022
【図１２】
0003884341.tif 000023
【図１３】
0003884341.tif 000024
【図１４】
0003884341.tif 000025
【図１５】
0003884341.tif 000026
【図１６】
0003884341.tif 000027
【図１７】
0003884341.tif 000028