(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力側光導波路、スラブ導波路、および複数のアレイ導波路が順に接続された入力用アレイ導波路格子と、
前記入力用アレイ導波路格子の前記アレイ導波路から出力された複数の光信号を集光する少なくとも１つのレンズと、
波長ごとに分波された前記複数の光信号を反射する光反射器と、
前記入力用アレイ導波路格子と同様の構造からなり、前記光反射器で反射された複数の光信号を前記レンズを介して入力し、合波して出力する出力用アレイ導波路格子と
を備え、
前記入力用アレイ導波路格子から前記レンズまでの光路長と前記レンズから前記出力用アレイ導波路格子までの光路長は等しく、前記入力用アレイ導波路格子から前記レンズまでの光路長を変化させることにより、前記入力用アレイ導波路格子から前記レンズまでの光路長と前記レンズの焦点距離との差を変化させることを特徴とする可変分散補償器。
【請求項２】
前記レンズから入力された光が前記光反射器で反射され、再び前記レンズに出力される間の光路長を前記レンズの焦点距離の２倍に保ちながら、前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の光路長および前記レンズと前記出力用アレイ導波路格子との間の光路長を変化させる光路長調整手段を用いることを特徴とする請求項１に記載の可変分散補償器。
【請求項３】
前記光路長調整手段として、前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の空間的な距離を光軸方向に変化させることで光路長を制御する機構を有することを特徴とする請求項２に記載の可変分散補償器。
【請求項４】
前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の距離を光軸方向に変化させることで空間的な距離を制御する機構として、光軸方向に可動する光遅延回路を用いることを特徴とする請求項３に記載の可変分散補償器。
【請求項５】
前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の距離を光軸方向に変化させることで空間的な距離を制御する機構として、前記入力用および出力用アレイ導波路格子の両者を固定した基板を光軸方向に可動させる機構を有することを特徴とする請求項３に記載の可変分散補償器。
【請求項６】
前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の距離を光軸方向に変化させることで空間的な距離を制御する機構として、前記レンズおよび前記光反射器の両者を固定した冶具を光軸方向に可動させる機構を有することを特徴とする請求項３に記載の可変分散補償器。
【請求項７】
前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の光路長を変化させる光路長調整手段として、光軸方向に対する厚さが位置によって異なる部材を用い、前記部材に入射する光の位置を調整することにより光路長を制御することを特徴とする請求項２に記載の可変分散補償器。
【請求項８】
光路長を制御する前記部材は、光軸方向に対する厚さが連続的または離散的に変化している形状の部材であることを特徴とする請求項７に記載の可変分散補償器。
【請求項９】
前記出力用アレイ導波路格子は、前記入力用アレイ導波路格子と並列に配置されており、
サーキュレータを有しないことを特徴とする請求項２に記載の可変分散補償器。
【請求項１０】
前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の光路長を制御する手段として、屈折率変調素子を用いて光路長を制御することを特徴とする請求項２に記載の可変分散補償器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長分散を任意の設定可能な可変分散補償器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年急速な発展を見せる大容量の光通信ネットワークの構築は、従来主流であったＰｏｉｎｔ−ｔｏ−Ｐｏｉｎｔ型からリング・メッシュ型へと移行しつつある。リング・メッシュ型ネットワーク方式の特徴として、波長パスの動的切替により、新規パスの開通ならびに廃止に伴う現地作業量の大幅な減少が可能という利点を有する。しかしながら、このような利点の裏返しとして、波長パスの切替に付随してパスの長さも変化することから、必然的に波長分散も変化してしまう。このため、従来用いられてきた分散補償ファイバや分散補償量固定型の分散補償器による対応は困難であり、波長分散補償量を任意に設定可能な可変型の分散補償器の開発および導入が急務である。
【０００３】
従来の可変分散補償器の方式としては、ＶＩＰＡ＋３次元ミラー型（非特許文献１参照）、ファイバブラッググレーティング型（非特許文献２参照）などによる可変分散補償器が挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】特許第３５１６１６５号公報
【非特許文献１】M. Shirasaki, S. Cao, OFC2001(2001)TuS1-1−TuS1-3.
【非特許文献２】R.-L. Lachance, M. Morin, Y. Painchaud, Electron. Lett., 38,2002, pp. 1505-1507.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の可変分散補償器の場合、例えば非特許文献１に示したＶＩＰＡ＋３次元ミラー型では、波長分波素子としてＶＩＰＡと、二次曲線の曲率が連続的に変化している構造の３次元ミラーと、ＶＩＰＡからの出力光を３次元ミラー上に集光させるためのレンズとを基本構成要素とする。この方式のキーデバイスである３次元ミラーの作製にあたっては高い精度を必要とするため、作製が非常に困難である。さらにこれら基本構成要素以外にも、信号光をＶＩＰＡに入力するためのレンズ群が必要となるため、部品点数の増加に伴うコストの増加、およびＶＩＰＡ、３次元ミラー、複数のレンズなどを精密にアライメントする必要がある。
【０００６】
また非特許文献２に示したファイバブラッググレーティング型は、小型かつ低コストの可変分散補償器を実現しているが、ファイバにグレーティングを書き込む際の精度に起因して発生する位相エラーが分散補償特性にリップルをもたらすことが問題となっている。さらに外部ヒータを用いてファイバに温度分布を形成することで任意の分散量に設定することが可能としているが、大きい分散値を設定するためには、ファイバブラッググレーティングにおける最高温度／最低温度の温度分布コントラストを高くする必要があることから莫大な消費電力が必要となり、大きな分散量を得ることは困難である。
【０００７】
以上に示したとおり、今後求められる可変分散補償器の特徴としては、１）できるだけ簡易で低コストな構成でありながら、２）大きな波長分散を補償することができ、３）さらに分散補償特性におけるリップルが低いといった点が重要であるが、これらを同時に解決できる先行報告はない。この点を解決できる可能性を秘めた先例としては、特許文献に示されているような、波長分波素子としてＶＩＰＡ、集光レンズ、平面ミラーを基本構成要素とし、ＶＩＰＡと集光レンズとの間の距離を制御することによって可変分散補償を行う方式が検討されている。複雑な構造の部品や消費電力の高くなるヒータを用いずとも可変分散補償が実現できる、また分散補償特性にリップルを非常に生じにくいという点から、上述の課題に対応可能な有効性の高い方式であることが伺える。
【０００８】
しかしながら、この方式では波長分波素子としてＶＩＰＡを用いるため、長波側ほど強度が高い歪んだ出力フィールドを形成することに起因して原理的な損失が大きくなってしまう。さらに前述したようにＶＩＰＡに信号光を入力するための光学レンズ群が必要であり、結果的にコストの増加に繋がってしまっている。さらに特許文献にはこの方式によって可変分散補償が実現できる旨が簡単に述べられているに留まり、実際の構成についての言及はほぼ皆無である。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、１）できるだけ簡易で低コストな構成でありながら、２）大きな波長分散を補償することができ、３）さらに分散補償特性におけるリップルが低い可変分散補償器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、可変分散補償器であって、入力側光導波路、スラブ導波路、および複数のアレイ導波路が順に接続された入力用アレイ導波路格子と、前記入力用アレイ導波路格子の前記アレイ導波路から出射された複数の光信号を集光する少なくとも１つのレンズと、波長ごとに分波された前記複数の光信号を反射する光反射器と、前記入力用アレイ導波路格子と同様の構造からなり、前記光反射器で反射された複数の光信号を前記レンズを介して入力し、合波して出力する出力用アレイ導波路格子とを備え、前記入力用アレイ導波路格子から前記レンズまでの光路長と前記レンズから前記出力用アレイ導波路格子までの光路長は等しく、前記入力用アレイ導波路格子から前記レンズまでの光路長を変化させることにより、前記入力用アレイ導波路格子から前記レンズまでの光路長と前記レンズの焦点距離との差を変化させることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記レンズから入力された光が前記光反射器で反射され、再び前記レンズに出力される間の光路長を前記レンズの焦点距離の２倍に保ちながら、前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の光路長および前記レンズと前記出力用アレイ導波路格子との間の光路長を変化させる光路長調整手段を用いることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２において、前記光路長調整手段として、前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の空間的な距離を光軸方向に変化させることで光路長を制御する機構を有することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明は、請求項３において、前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の距離を光軸方向に変化させることで空間的な距離を制御する機構として、光軸方向に可動する光遅延回路を用いることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、請求項３において、前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の距離を光軸方向に変化させることで空間的な距離を制御する機構として、前記入力用および出力用アレイ導波路格子の両者を固定した基板を光軸方向に可動させる機構を有することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、請求項３において、前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の距離を光軸方向に変化させることで空間的な距離を制御する機構として、前記レンズおよび前記光反射器の両者を固定した冶具を光軸方向に可動させる機構を有することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明は、請求項２において、前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の光路長を変化させる光路長調整手段として、光軸方向に対する厚さが位置によって異なる部材を用い、前記部材に入射する光の位置を調整することにより光路長を制御することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７において、光路長を制御する前記部材は、光軸方向に対する厚さが連続的または離散的に変化している形状の部材であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項９に記載の発明は、請求項２において、前記出力用アレイ導波路格子は、前記入力用アレイ導波路格子と並列に配置されており、サーキュレータを有しないことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項２において、前記入力用アレイ導波路格子と前記レンズとの間の光路長を制御する手段として、屈折率変調素子を用いて光路長を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本出願に明らかなように、波長分波素子と集光レンズとの間の光路長を制御する手法によって、高い作製精度を要求する部材を必要とせず、簡易な構成であり、かつ良好な分散補償特性を得ることが可能な可変分散補償器が実現できる。加えてアレイ導波路格子を分光素子として用いることによって、ＶＩＰＡなどの従来の分光素子を用いた場合に比べて優れた光学特性を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。これら実施形態は、本発明を理解するための説明であり、本発明を限定する意図ではないことに留意されたい。また全図を通して、同一の符号は、同一または相当部分を示すものとする。
【００２２】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る可変分散補償器の構成を示す図である。図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は側面図である。
【００２３】
図１に示すように、実施形態１に係る可変分散補償器は、入力ファイバ１０６、接続ファイバ１０８、および出力ファイバ１０９が接続されたサーキュレータ１０７と、接続ファイバ１０８に接続されたアレイ導波路格子１０１と、焦点距離がｆＹの第１のＹシリンドリカルレンズ１０２と、Ｚ軸に平行な方向に可動する可動板１０５上に配置された焦点距離がｆＸの集光レンズ１０３および平面ミラー１０４とがこの順に配置されている。またここでは、アレイ導波路格子１０１の基板における信号光の出射端面と水平な方向をＸ、垂直な方向をＹとし、光波の進行方向すなわち光軸をＺとする。
【００２４】
本実施形態における説明では、レンズ系としてＹシリンドリカルレンズ１０２および集光レンズ１０３をこの順番に用いているが、同様の光学特性を有する構成であれば何枚のレンズを用いても構わず、またどのような配置を用いても問題はない。また集光レンズ１０３および平面ミラー１０４は同一の可動板１０５の上に固定された構造を用いたが、集光レンズ１０３と平面ミラー１０４との間の光路長を一定に保ちつつ、光軸方向に集光レンズ１０３および平面ミラーを稼働させる機構であればどのような構造でもよい。さらに、実施形態１では集光レンズ１０３および平面ミラー１０４が可動板１０５上に配置されているが、代わりにアレイ導波路格子１０１およびＹシリンドリカルレンズ１０２を可動板上に配置して、アレイ導波路格子１０１と集光レンズ１０３との間の空間的距離を制御する構造であってもよい。
【００２５】
図２は、長分波器および波長合波器としてのアレイ導波路格子の詳細を示す図である。図２に示すように、アレイ導波路格子１０１は、入力側光導波路２０１に接続された第１のスラブ導波路２０２と、第１のスラブ導波路２０２に接続されたアレイ導波路２０３と、アレイ導波路２０３に接続された第２のスラブ導波路２０４とを備える。第２のスラブ導波路２０４は、備えていても備えていなくてもよい。
【００２６】
本発明の可変分散補償器の動作は以下の通りである。まず、入力ファイバ１０６に入力された信号光が、サーキュレータ１０７を介してアレイ導波路格子１０１に入力される。入力された信号光は、入力側光導波路２０１、第１のスラブ導波路２０２、アレイ導波路２０３および第２のスラブ導波路２０４をこの順に通過する。アレイ導波路格子１０１は、動作中心波長λ0、自由スペクトルレンジＦＳＲの分波特性を有するように設計される。アレイ導波路格子１０１より出力された光信号は、基板出射直後には基板垂直方向に発散するが、アレイ導波路格子端面よりｆＹの位置に配置されたＹシリンドリカルレンズ１０２によりＹ方向に平行光に変換される。Ｙシリンドリカルレンズ１０２を通過した光信号は、アレイ導波路格子１０１の端面からＺ軸方向に距離Ｌだけ離れた位置に配置されている集光レンズ１０３を通過することで、波長ごとに分波され、集光レンズの主面からｆＸの位置に配置された平面ミラー１０４上に集光する。詳しくは後述するが、アレイ導波路格子１０１と集光レンズ１０３との間の距離Ｌが集光レンズ１０３の焦点距離ｆＸと異なる場合、平面ミラー１０４位置において、各波長の主光線におけるアレイ導波路格子１０１から平面ミラー１０４までの光路長が等しい点を結んだ面は球面となる。このため、平面ミラー１０４上で波長軸、すなわちＸ軸に対して２次の依存性を有する位相差を付与することができ、これが波長分散を与える主な原理である。位相変化を与えられた信号光は平面ミラー１０４により反射され、同一のアレイ導波路格子１０１を介して接続ファイバ１０８およびサーキュレータ１０７に導かれ、出力ファイバ１０９より出力される。
【００２７】
本発明においては、平面ミラー１０４上で生じる波長依存の光路差、すなわち位相分布を生じさせことによって分散補償器として動作する。アレイ導波路格子１０１から集光レンズ１０３までの距離がｆＸとなるような可動板１０５の位置を基準として、Ｚ軸方向に可動板１０５を移動させた距離をΔｚとすると、アレイ導波路格子１０１と集光レンズ１０３との距離ＬはＬ＝ｆＸ−Δｚ、で表すことができる。さらにアレイ導波路格子１０１と集光レンズ１０３との間の距離がＬのとき、集光レンズ１０３の後方に結ばれ焦点から平面ミラー１０４までの距離をｒとすれば、ガウスのレンズの公式から下式が成立する。
【００２８】
【数１】
0004974874.tif 000002
【００２９】
（１）式の関係を用いて、前記したＬの定義からｒを求めれば、
【００３０】
【数２】
0004974874.tif 000003
【００３１】
と表現することが可能となる。上式によれば、Δｚ＝０、すなわち、Ｌ＝ｆＸが成立する場合にはｒは無限大となり、アレイ導波路格子１０１によって分波された各波長の光はいずれも光軸方向に平行な角度で入射し、平面ミラー１０４の反射面上に集光するため、平面ミラー１０４の反射面と各波長の主光線におけるアレイ導波路格子１０１から平面ミラー１０４までの光路長が等しい点の集合は一致する。しかしΔｚ＝０が成立しない場合には平面ミラー１０４の位置において各波長の集光位置こそ不変であるものの、アレイ導波路格子１０１における設計中心波長λ0以外の波長の光は光軸方向に平行な角度から若干Ｘ軸方向に関して傾いた角度で入射する。また各波長のアレイ導波路格子１０１から平面ミラー１０４までの光路長は設計中心波長λ0における光路長からわずかに変化することとなる。この各波長の光路長が等しい点の集合は半径がｒの球面となり、平面ミラー１０４で反射させることにより波長軸に対して二次の依存性を有する位相差が与えられる。すなわちΔｚを制御することで各波長に与えられる位相差を制御することができるため、この性質を利用して任意の波長分散を付与することが本発明の主たる原理である。
【００３２】
図３に実施形態１による可変分散補償器の特性例を示す。図３は、具体的な数値として、アレイ導波路格子１０１のＦＳＲを１００ＧＨｚ、中心波長を１．５５μｍ、Δｚ＝０のときに平面ミラー上に集光する最短波と最長波の位置の差をΔｘ＝２５６０ｕｍと設計し、集光レンズ１０３の焦点距離ｆＸを１０ｍｍ、集光レンズ１０３による焦点距離ｆＸからの移動量Δｚを最大±５００μｍまで変位させたときの群遅延特性である。この結果によれば、Δｚ＝−５００μｍであるとき、分散補償量５２７．６５ｐｓ／ｎｍを達成することができることがわかる。また、本実施例における光学損失は、中心波長以外では原理的に結合光の角度ずれによる損失が発生するものの、Δｚが±５００μｍ以内の本特性例の場合ではおよそ１ｄＢ以下であり、非常に広い帯域において分散補償を行うことが可能である。帯域に関しても前記｜Δｚ｜およびΔｘの最適化により、ほとんど帯域狭窄の起こらない分散補償器を実現可能である。
【００３３】
さらに大きな分散補償量を設定するには、｜Δｚ｜およびΔｘをさらに大きく与えることで達成可能である。本発明による分散補償器の分散補償量は前記｜Δｚ｜に比例し、Δｘの二乗に比例するため、具体的には、Δｚ＝−１０００μｍ、Δｘ＝５１２０μｍに設定することで分散補償量４２２１．２２ｐｓ／ｎｍ、１ｄＢ帯域９２．８ＧＨｚほどの特性改善が可能である。
【００３４】
本実施形態の特徴として、波長分波素子としてアレイ導波路格子を用いているため、光ファイバとの直接接続が可能であり、可変分散補償に必要な基本構成要素以外の光学系を極力排除することができ、低コストである。また本実施形態では、用いる部材のいずれも汎用品を用いて構成することが可能である。非特許文献１における３次元ミラーは反射面形状が複雑であり作製は非常に困難であるが、本実施形態においては平面ミラーを用いるため、さらなる低コスト化を実現することができる。さらに非特許文献文献１および特許文献における波長分波素子であるＶＩＰＡは、原理的に波長軸に対する強度分布は中心波長に対し非対称となり、これは長波長ほど強度が高くなる。従って反射型の分散補償器に用いようとするとモードの不整合が生じるために損失が大きくなってしまう。本実施形態におけるアレイ導波路格子では出力モードが中心波長に対して対称なガウス分布となり、挿入損失を非常に小さく抑えることができる。原理的には、損失は発生しない。加えて、非特許文献２においては、作製プロセス誤差によりわずかに位相誤差が発生すると分散補償特性におけるリップルが発現することが知られているが、本実施形態では高精度を要求する部材が少なく、リップルの発生率は非常に低い。加えて、可動板１０５の移動手段として、例えばステッピングモータを用いた場合では、分散変動後に自己保持が可能であり、低消費電力なデバイスを実現できる点を優位な点として挙げることができる。加えてアレイ導波路格子では回路の設計自由度が非常に高く、単なる波長分波手段としての利用のみならず、特許文献ならびに非特許文献１および２における可変分散補償器では必須であったサーキュレータの省略が、追加コストの発生なしに実現できる。以上に述べた本実施形態の特長は、本発明の基本的な部分であり、本実施形態におけるメリットは、大部分を後述する他の実施形態でも有することができる旨を付記しておく。
【００３５】
（実施形態２）
図４は、実施形態２に係る可変分散補償器の構成を示している。図４（ａ）は上面図であり、図４（ｂ）は側面図である。
【００３６】
図４に示すように、実施形態２に係る可変分散補償器は、入力ファイバ１０６、接続ファイバ１０８、出力ファイバ１０９が接続されたサーキュレータ１０７と、接続ファイバ１０８に接続されたアレイ導波路格子１０１と、焦点距離がｆＹのＹシリンドリカルレンズ１０２と、Ｚ軸に平行な方向に可動である光遅延回路４０１と、焦点距離がｆＸの集光レンズ１０３と、平面ミラー１０４とが光軸に沿ってこの順に配置されている。アレイ導波路格子１０１から光遅延回路４０１までの距離をＬ１、光遅延回路４０１において信号光がＹ軸方向に移動する距離をＬ２、光遅延回路４０１から集光レンズ１０３までの距離をＬ３とすると、アレイ導波路格子１０１から集光レンズ１０３までの光学的距離ＬはＬ＝Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３の関係にある。本実施形態における説明ではレンズ系としてＹシリンドリカルレンズ１０２および集光レンズ１０３をこの順番に用いているが、同様の光学特性を有するならば何枚のレンズを用いても構わず、またどのような配置を用いても問題はない。また光遅延回路４０１としては、２枚のミラーをお互いのなす角度を直角に配置したレトロリフレクタを用い、これをＺ軸方向に可動としているが、同様の機能を有する機構ならば何枚のミラーを用いても構わず、またどのように配置しても構わない。本実施形態においてはアレイ導波路格子１０１から出射された信号光の光軸上に光遅延回路４０１を１組配置しているが、光遅延回路を何組配置しても当然ながら問題はない。さらに同様の機能を有するならば光遅延回路４０１をレトロリフレクタに限定するものではなく、例えばプリズムを用いてもよい。さらに本実施形態では光遅延回路４０１にて反射された光はアレイ導波路格子１０１の下面に導かれているが、上面に光を導く構成をとっても同様の効果を得ることができることは自明である。
【００３７】
本実施形態における基本的な原理は、実施形態１における動作原理と同じであるため実施形態１のメリット（分散補償量が大きい、リップルが非常に小さいなど）の大部分を有しながら、さらに光遅延回路をΔｚ／２だけ移動させると光路長はΔｚ変化する点が特徴的である。このため実施形態１と同様に光遅延回路４０１をΔｚ移動させることによる光路長変化は実施形態１の２倍となり、モジュールが小型化するという利点を有しながら大きな分散補償を行うことができる。
【００３８】
また、光遅延回路４０１により信号光をアレイ導波路格子１０１の上面または下面に導く反射型構成であるため、モジュールの小面積化がより一層促進される。さらに図４に示す２枚の平面ミラーを組み合わせた光遅延回路を用いる場合、Ｙ軸方向に角度ずれが生じても同一の光路をたどり、光軸がずれないため、光遅延回路４０１移動時の機械的振動やガタに対するトレランスが強いという利点がある。さらには、本実施形態における基本構成要素であるアレイ導波路格子、集光レンズ、平面ミラーを稼働させる必要がなく、光遅延回路４０１移動時の分散補償特性は安定性が高く、分散変動時の信頼性は非常に高い。
【００３９】
（実施形態３）
図５は、実施形態３に係る可変分散補償器の構成を示している。図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は側面図である。
【００４０】
図５に示すように、実施形態３に係る可変分散補償器は、入力ファイバ１０６、接続ファイバ１０８、出力ファイバ１０９が接続されたサーキュレータ１０７と、接続ファイバ１０８に接続されたアレイ導波路格子１０１と、焦点距離がｆＹのＹシリンドリカルレンズ１０２と、Ｙ軸に平行な方向に可動である光路調整部材５０１と、焦点距離がｆＸの集光レンズ１０３と、平面ミラー１０４とが光軸に沿ってこの順に配置されている。光路調整部材５０１としては、屈折率がｎの楔形のガラスウェッジ板を用いることができる。アレイ導波路格子１０１から光路調整部材５０１までの距離をＬ１、光路調整部材５０１において信号光が通過する部分の厚さをＬ２、光路調整部材５０１からの出射端面より集光レンズ１０３までの距離をＬ３とすると、アレイ導波路格子１０１から集光レンズ１０３までの光学的距離ＬはＬ＝Ｌ１＋ｎＬ２＋Ｌ３の関係にある。本実施形態における説明ではレンズ系としてＹシリンドリカルレンズ１０２および集光レンズ１０３をこの順番に用いているが、同様の光学特性を有するならば何枚のレンズを用いても構わず、またどのような配置を用いても問題はない。また光路調整部材５０１に関し、Ｙ軸方向に可動であり、さらに任意の位置にて固定できる機構であれば、どのような手段を用いてもよい。さらに光路調整部材としては、図６に示すようにＹ軸に垂直な方向に厚さが連続的に変化しているガラスウェッジ板を用いているが、後述するように、例えば図７に示すような円盤のある同一円周上において厚さが連続的に変化している円盤型光路調整部材を用いても同様の効果を得ることが可能であり、形状に関して制限を与えるものではない。
【００４１】
図６は、アレイ導波路格子と集光レンズとの間の光学距離Ｌの調整に用いる光路調整部材の詳細図である。光路調整部材５０１としては、１．５μｍ帯における屈折率が１．４５の石英ガラスのウェッジ板を用いた。図６に示すように、Ｚ軸方向の厚さが連続的に変化しており、最も薄い部分の厚さをｄ１、最も厚い部分の厚さをｄ２とし、また光路調整部材５０１の高さはｈであるとする。なお、Ｘ軸方向の厚さに関してはどの位置においても一様である。図６において光路調整部材５０１はＹ軸に対して対称な形状であるが、Ｚ軸方向の厚さが連続的に変化しているならばどのような形状でもよい。またＺ軸に対するアレイ導波路格子１０１およびＹシリンドリカルレンズ１０２の成す角度θ１、Ｚ軸に対する集光レンズ１０３および平面ミラー１０４の成す角度θ２とするときθ＝θ１＝θ２として実施形態３を説明するが、平面ミラー１０４にて反射された光が往路と同様の経路を通過してアレイ導波路格子１０１に結合するという条件を満たす限り、どのようなθ１もしくはθ２をとっても問題ない。またウェッジ板の材質として石英ガラスを用いているが、同様の機能を備えるものであればどのような材質のウェッジ板を用いても問題ない。
【００４２】
本実施形態においては、光路調整部材５０１をＹ軸方向に平行移動させ、アレイ導波路格子１０１と集光レンズ１０３間の光路長を制御し、実施形態１と同様に位相差を形成することで分散補償を行う。従って実施形態３において可変分散補償器としての動作を決定する要因は光路調整部材５０１の特性が寄与する部分が大きい。自由空間で±５００μｍの範囲でΔｚを調整していた実施形態１における特性例と同様な分散補償量を得るためには、光路調整部材５０１の屈折率をｎとして
【００４３】
【数３】
0004974874.tif 000004
【００４４】
が必要である。石英ガラスによるウェッジ板を光路調整部材５０１として用いる場合、ｎ＝１．４５であるので、例えばθが２０°のときは、最低でも２５９２μｍほど厚さの差が必要となる。
【００４５】
また、本実施形態３においては、Ｚ軸に対するアレイ導波路格子１０１およびＹシリンドリカルレンズ１０２の成す角度θ１、Ｚ軸に対する集光レンズ１０３および平面ミラー１０４の成す角度θ２とし、θ１＝θ２が成り立つ構成としているが、このθ１＝θ２に関しては
【００４６】
【数４】
0004974874.tif 000005
【００４７】
上式より求めることができる。
【００４８】
また図７に円盤型光路調整部材の詳細を示す。円盤型光路調整部材は、円盤のある同一円周上においてＺ軸方向、すなわち光軸方向の厚さが連続的に変化している構造であり、もっとも薄い部分をｄ１、もっとも厚い部分をｄ２としている。円盤型光路調整部材を用いた場合もウェッジ板と同様にＹ軸方向に対する角度を（４）式に基づいて決定する必要がある。この円盤型を用いることの利点として、ウェッジ板では部材そのものの体積の他に、稼働させための空間的マージンを考慮した設計を行わなければならないため、全体的にデバイスが大きくなってしまう傾向にあったが、円盤型光路調整部材では回転を行うだけで光路調整を行うことができるため、部材の配置スペース以外にマージンが不必要となり、デバイスの小型化を実現することが可能となる。
【００４９】
加えて、前述した実施形態１では、可動板１０５の可動方向と平面ミラー１０４への入射光軸が完全に一致しないと平面ミラー１０４にて反射された後に再度アレイ導波路格子１０１に結合する際の損失が増加してしまう。よって平面ミラー１０４および可動板１０５に関するＸ軸方向、Ｙ軸方向の角度トレランスはいずれも厳しく、非常に精確に実装を行わなければならない。この点を鑑みると、本実施形態３では特にＹ方向に関して角度トレランスを比較的広くとることができ、損失を小さく抑えることができる点が優位な点として挙げることができる。
【００５０】
本実施形態は、実施形態１において図３を参照して説明したのと同様に、分散補償量が大きく、またリップルが非常に小さい。
【００５１】
（実施形態４）
図８は、実施形態４に係る可変分散補償器の構成を示している。図８（ａ）は上面図であり、図８（ｂ）は側面図である。実施形態４では、屈折率変調素子を用いることにより、アレイ導波路格子１０１と集光レンズ１０３との間の光路長を可変として、分散補償器を実現する。
【００５２】
また、ここでは屈折率変調素子として電気光学効果を有するニオブ酸リチウム結晶を用いる例を示すが、同様の特性を示す電気光学結晶であればKTa1-xNbxO3、(Pb,La)(Zr,Tr)O3、K1-yLiyTa1-xNbxO3(0<x<1、0<y<1)、LiTaO3、LiIO3、KNbO3、KTiOPO4、BaTiO3、SrTiO3、Ba1-xSrxTiO3(0<x<1)、Ba1-xSrxNb2O6(0<x<1)、Sr0.75Ba0.25Nb2O6、Pb1-yLayTi1-xZrxO3(0<x<1、0<y<1)、Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3、KH2PO4、KD2PO4、(NH4)H2PO4、BaB204、LiB3O5、CsLiB6O10、GaAs、CdTe、GaP、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、ZnOのいずれの電気光学結晶を用いてもかまわず、また同様の機能を備えている屈折率変調素子であればどのような素子を用いてもよい。当然ながら、ガラスやポリマー材料などによる熱光学効果でも同様の特性を得ることができることを付記しておく。
【００５３】
図８に示すように、実施形態４に係る可変分散補償器は、入力ファイバ１０６、接続ファイバ１０８、出力ファイバ１０９が接続されたサーキュレータ１０７と、接続ファイバ１０８に接続されたアレイ導波路格子１０１と、焦点距離がｆＹのＹシリンドリカルレンズ１０２と、電気光学結晶素子８０１と、焦点距離がｆＸの集光レンズ１０３と、平面ミラー１０４とが光軸に沿ってこの順に配置されている。本実施形態においては、アレイ導波路格子１０１と電気光学結晶素子８０１が独立な構成であるが、アレイ導波路格子１０１と電気光学結晶素子８０１が同様の材料で構成されていても構わず、またアレイ導波路格子１０１の基板に電気光学結晶素子８０１を配置する、アレイ導波路格子１０１の第２スラブ導波路２０４に同様の機能を持たせる、などの構成を用いても当然ならが問題ない。アレイ導波路格子１０１から電気光学結晶素子８０１までの距離をＬ１、電気光学結晶素子８０１において信号光が通過する部分の距離をＬ２、電気光学結晶素子８０１からの出射端面より集光レンズ１０３までの距離をＬ３とし、電気光学結晶素子８０１の屈折率がｎeoのとき、アレイ導波路格子１０１から集光レンズ１０３までの光学的距離ＬはＬ＝Ｌ１＋ｎeoＬ２＋Ｌ３の関係にある。本実施形態における説明ではレンズ系としてＹシリンドリカルレンズ１０２および集光レンズ１０３をこの順番に用いているが、同様の光学特性を有するならば何枚のレンズを用いても構わず、またどのような配置を用いても問題はない。
【００５４】
図９は、電気光学結晶素子の詳細図である。図９に示すように、電気光学結晶９０３の上下面それぞれに電極９０１および９０２が配置されており、この電極に電圧を印加することで、電気光学結晶９０３内ではポッケルス効果もしくはカー効果の発現により電界印加領域において一様な屈折率上昇が起きる。本実施形態におけるニオブ酸リチウムでは、ポッケルス効果が発現するため、その屈折率変化量Δｎに関しては下式が成立する。
【００５５】
【数５】
0004974874.tif 000006
【００５６】
ここでｒ33は１次の電気光学定数であり、ポッケルス定数とも呼ばれる値である。またＥは印加電界量である。電気光学結晶９０３にニオブ酸リチウム結晶を用いる場合、１０Ｖ／μｍの電界が印加によって、Δｎ＝１．７０×１０-3の屈折率変化を得ることができる。集光レンズ１０３としてｆＸ＝１０ｍｍのものを用い、電気光学結晶９０３の光軸方向、すなわちＺ軸方向の厚さが１０ｍｍであるとき、実質的にΔｚ＝１７μｍの光路長を制御することが可能となる。この場合、実施形態１と同様の条件では１８．８３ｐｓ／ｎｍの分散補償に相当し、非常に高精度に分散補償を行うことができる。
【００５７】
本実施形態の特徴として、構成要素に可動部が存在しないため分散補償器インストール時の信頼性向上を図ることができる。さらに、実施形態１〜３においては、信号光が通過する領域以外にも光路調整部材５０１などに代表されように可動部そのものが大きく、さらに可動させるためのマージンをとらねばならないためにデバイスサイズは大きくなりがちであるが、本実施形態においては、電気光学結晶素子８０１の配置以外に必要なスペースは不要であり、さらに可動部がないため空間マージンを確保する必要がないことから、非常に小型な可変分散補償器が実現できる。加えて、電気光学結晶の駆動はマイクロ秒オーダーであるため、非常に高速に動作する可変分散補償器が実現可能である。
【００５８】
本実施形態は、実施形態１において図３を参照して説明したのと同様に、分散補償量が大きく、またリップルが非常に小さい。
【００５９】
（実施形態５）
図１０は、実施形態５に係る可変分散補償器の構成を示している。図１０（ａ）は上面図であり、図１０（ｂ）は側面図である。
【００６０】
図１０に示すように、実施形態５に係る可変分散補償器は、入力ファイバ１０６、接続ファイバ１０８、出力ファイバ１０９が接続されたサーキュレータ１０７と、接続ファイバ１０８に接続されたアレイ導波路格子１０１と、焦点距離がｆＹのＹシリンドリカルレンズ１０２と、屈折率を変調可能な液晶素子１００１と、Ｙ軸に平行な方向に可動である光路調整部材１００２と、焦点距離がｆＸの第１集光レンズ１０３と、平面ミラー１０４とが光軸に沿ってこの順に配置されている。アレイ導波路格子１０１から液晶素子１００１までの距離をＬ１、液晶素子１００１の光軸方向の厚さをＬ２、液晶素子１００１から光路調整部材１００２の間の距離をＬ３、信号光が光路調整部材１００２を通過する部分の厚さをＬ４、光路調整部材１００２からの出射端面より集光レンズ１０３までの距離をＬ５とする。光路調整部材１００２の屈折率がｎであり、ある条件のときの液晶素子１００１が屈折率ｎeoであるならば、アレイ導波路格子１０１から集光レンズ１０３までの光学的距離ＬはＬ＝Ｌ１＋ｎeoＬ２＋Ｌ３＋ｎＬ４＋Ｌ５の関係にある。本実施形態における説明ではレンズ系としてＹシリンドリカルレンズ１０２および集光レンズ１０３をこの順番に用いているが、同様の光学特性を有するならば何枚のレンズを用いても構わず、またどのような配置を用いていても問題はない。また光路調整部材１００２はＹ軸方向に可動であるが、任意の位置にて固定できる機構であれば、どのような手段を用いても問題ない。本実施形態では液晶素子と光路調整部材の組み合わせを用いて可変分散補償器を構成しているが、前述のいずれの空間的距離調整手法、光路調整部材挿入手法、屈折率変調素子挿入手法を、少なくとも２つ以上の手法を組み合わせことによっても同様の特性を得ることができる点に留意されたい。さらに本実施形態ではアレイ導波路格子１０１に近い方から液晶素子１００１、光路調整部材１００２の順に配置しているが、同様の特性を示す限りどのような順番で配置しても構わない。
【００６１】
図１１に液晶素子の詳細を示す。図１１に示すように、垂直配向液晶１１０３の前後面それぞれに電極１１０１および１１０２が配置されており、この電極に電圧を印加することにより垂直配向液晶１１０３内で液晶分子の再配列が起こり、屈折率変調を起こす。本実施形態においては屈折率変調素子として垂直配向液晶を用いたが、同様の機能を有する素子であればそのような液晶を用いても構わず、また液晶でなくても問題はない。垂直配向液晶１１０３の前後に配置した電極１１０１および１１０２としては酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）を材料としたＩＴＯ透明電極を用いているが、信号光を透過し、かつ垂直配向液晶１１０３に十分に電界を印加することが可能な電極ならばどのような材料を用いても問題はない。
【００６２】
図１２に光路調整部材の詳細を示す。実施形態３にて示した光路調整部材５０１は楔形をしており、Ｙ軸方向に対して部材の厚さが連続的に変化していたが、本実施形態にて示す光路調整部材１００２は段階的に厚さが変化しており、階段状となっている。段階ごとの厚さの差は２ｇで表すことができ、各々の段の高さはｐである。本実施形態では各段階ともｐおよびｇの値は一定であるが、一定でなくとも問題はない。この部材を用いて分散補償を行った場合、部材通過前後の信号光の光軸をいずれもＺ軸方向と一致させることが可能であるため、実施形態３のようにアレイ導波路格子１０１と集光レンズ１０３および平面ミラー１０４が傾いた形態をとる必要がなく、実装が容易になる。本実施形態においては補償可能な分散量は離散値をとることになるため、光路調整部材１００２における制御では粗動調整を行い、液晶素子１００１にて微動調整を行っている。光路調整を行う機構を複数組み合わせることにより、大きい分散補償量を得ると同時に、非常に高精度な分散補償が可能となる。また本実施形態においては同時に複数の光路調整機構の制御を行う必要があるため、消費電力は他の実施形態と比較して大きくなる傾向にあるが、本実施形態で用いた液晶素子は低消費電力にて駆動が可能であり、デバイスの低消費電力化に大きく寄与する。さらに前述のように光軸方向が一様であるため、実装が容易かつ作製におけるトレランスが広く、簡易な構成をもつ本発明による分散補償器の利点がより明確となる。
【００６３】
本実施形態は、実施形態１において図３を参照して説明したのと同様に、分散補償量が大きく、またリップルが非常に小さい。
【００６４】
（実施形態６）
図１３は、実施形態６に係る可変分散補償器の構成を示している。図１３（ａ）は上面図であり、図１３（ｂ）は側面図である。
【００６５】
図１３に示すように、実施形態６に係る可変分散補償器は、入力接続ファイバ１３０５および出力接続ファイバ１３０６に接続されたアレイ導波路格子群１３０１と、焦点距離がｆＹのＹシリンドリカルレンズ群１３０２と、Ｚ軸に平行な方向に可動する可動板１３０４上に配置された焦点距離がｆＸの集光レンズ１３０３と、平面ミラー１０４とがこの順に配置されている。本実施形態における説明ではレンズ系としてＹシリンドリカルレンズ１３０２および集光レンズ１３０３をこの順番に用いているが、同様の光学特性を有する構成であれば何枚のレンズを用いても構わず、またどのような配置を用いても問題はない。また集光レンズ１３０３と平面ミラー１０４は同一の可動板１３０４の上に固定された構造を用いたが、集光レンズ１３０３と平面ミラー１０４の間の光路長を一定に保ちつつ、光軸方向に集光レンズ１３０３と平面ミラーを稼働させる機構であればどのような構造でも問題はない。さらに、本実施形態では集光レンズ１３０３と平面ミラー１０４が可動板１３０４上に配置しているが、代わりにアレイ導波路格子群１３０１とＹシリンドリカルレンズ群１３０２を可動板１３０４上に配置して、アレイ導波路格子群１３０１と集光レンズ１３０３の間の空間的距離を制御する構造であっても問題はない。
【００６６】
図１４は、波長分波器および波長合波器としてのアレイ導波路格子群の詳細図である。図１４に示すように、アレイ導波路格子群１３０１は、入力側光導波路１４０１に接続された入力側の第１のスラブ導波路１４０２と、入力側の第１のスラブ導波路１４０２に接続された入力側のアレイ導波路１４０３と、入力側のアレイ導波路１４０３に接続された入力側の第２のスラブ導波路１４０４とを備え、加えて出力側光導波路１４０８に接続された出力側の第１のスラブ導波路１４０７と、出力側の第１のスラブ導波路１４０７に接続された出力側のアレイ導波路１４０６と、出力側のアレイ導波路１４０６に接続された出力側の第２スラブ導波路１４０５とを備える。第２のスラブ導波路１４０４および１４０５は備えていても、備えていなくともよい。
【００６７】
本実施形態における基本的な原理は実施形態１における原理と同じであるが、本実施形態ではアレイ導波路格子群１３０１、Ｙシリンドリカルレンズ群１３０２および集光レンズ１３０３を用いることにより、サーキュレータを省略した構成である。
【００６８】
本発明の可変分散補償器の動作は以下の通りである。まず入力接続ファイバ１３０５に入力された信号光は、入力側光導波路１４０１、第１のスラブ導波路１４０２、アレイ導波路１４０３および第２のスラブ導波路１４０４をこの順に通過する。入力側アレイ導波路格子から出力された光は実施形態１と同様に空間を伝播するが、このとき集光レンズ１３０３のＸ軸座標は、入力側の第２のスラブ導波路１４０４と出力側の第２のスラブ導波路１４０５との中点に相当する点に配置されている。この集光レンズ１３０３を通過した信号光は波長ごとに分波され、集光レンズの主面からｆＸの位置に配置された平面ミラー１０４上にそれぞれ集光し、Ｚ軸に対して逆の方向に反射される。ここで信号光は完全に元の光路に戻らず、集光レンズ１３０３のＸ座標に関してＸ軸に対称な方向に進行する。そして集光レンズ１３０３の異なる位置を通過した後、出力側アレイ導波路格子を介して出力接続ファイバ１３０６より出力される。なお、本実施形態においては入力側アレイ導波路格子から出射された光は波長軸で考えれば正立で出力側アレイ導波路格子に返光する。このため図１４に示すように、二つのアレイ導波路格子は同一の形状で配置されなければならない。
【００６９】
本実施形態における可変分散補償器では、特許文献ならびに非特許文献１および２のいずれにおいても用いることを避けられなかったサーキュレータを排除することが可能となった点が特徴である。一般的にサーキュレータは高価であり、この部材の省略により低コスト化に大きく寄与することができる。さらに特筆すべき点としては、この構成がアレイ導波路格子群１３０１への回路変更のみで実現でき、追加のコスト・部材が発生していない点である。このため、本実施例では他の実施形態と同様にアレイ導波路格子群１３０１の端面から集光レンズ１３０３までの光路長Ｌを制御することにより可変分散補償器を実現しているが、光路調整手段は本実施形態における可動板１３０４を光軸方向に移動する手段に限定するものではなく、これまでに述べた各光路調整手段のいずれを用いても構わず、またどのような組み合わせを用いても問題はない。
【００７０】
本実施形態は、実施形態１において図３を参照して説明したのと同様に、分散補償量が大きく、またリップルが非常に小さい。
【００７１】
（実施形態７）
図１５は、実施形態７に係る可変分散補償器の構成を示している。図１５（ａ）は上面図であり、図１５（ｂ）は側面図である。本実施形態では、実施形態６におけるサーキュレータ省略構成に関する第２の構成を実現する。
【００７２】
図１５に示すように、実施形態７に係る可変分散補償器は、入力接続ファイバ１５０６および出力接続ファイバ１５０７に接続されたアレイ導波路格子群１５０１と、焦点距離がｆＹのＹシリンドリカルレンズ群１５０２と、Ｚ軸に平行な方向に可動する可動板１５０５上に配置された焦点距離がｆＸの集光レンズ群１５０３と、二面ミラー１５０４とがこの順に配置されている。本実施形態における説明ではレンズ系としてＹシリンドリカルレンズ１５０２群および集光レンズ群１５０３をこの順番に用いているが、同様の光学特性を有する構成であれば何枚のレンズを用いても構わず、またどのような配置を用いても問題はない。また集光レンズ群１５０３と二面ミラー１５０４は同一の可動板１５０５の上に固定された構造を用いたが、集光レンズ群１５０３と二面ミラー１５０４の間の光路長を一定に保ちつつ、光軸方向に集光レンズ１５０３と二面ミラーを稼働させる機構であればどのような構造でも問題はない。さらに、本実施形態では集光レンズ群１５０３と二面ミラー１５０４が可動板１５０５上に配置しているが、代わりにアレイ導波路格子群１５０１とＹシリンドリカルレンズ群１５０２を可動板１５０５上に配置して、アレイ導波路格子群１５０１と集光レンズ群１５０３の間の空間的距離を制御する構造であっても問題はない。
【００７３】
図１６は、波長分波器および波長合波器としてのアレイ導波路格子群の詳細図である。図１６に示すように、アレイ導波路格子群１５０１は、入力側光導波路１６０１に接続された入力側の第１のスラブ導波路１６０２と、入力側の第１のスラブ導波路１６０２に接続された入力側のアレイ導波路１６０３と、入力側アレイ導波路１６０３に接続された入力側第２スラブ導波路１６０４とを備え、加えて出力側光導波路１６０７に接続された出力側の第１のスラブ導波路１６０２と、出力側の第１のスラブ導波路１６０２に接続された出力側のアレイ導波路１６０６と、出力側のアレイ導波路１６０６に接続された出力側の第２のスラブ導波路１６０５とを備える。第２のスラブ導波路１６０４および１６０５は備えていても、備えていなくともよい。
【００７４】
本発明の可変分散補償器の動作は以下の通りである。まず入力接続ファイバ１５０６に入力された信号光は、入力側光導波路１６０１、第１のスラブ導波路群１６０２、アレイ導波路１６０３および第２のスラブ導波路１６０４をこの順に通過する。入力側アレイ導波路格子から出力された光は実施形態１と同様に空間を伝播し、集光レンズ１５０３によって波長ごとに分波され二面ミラーに入射する。二面ミラー１５０４における二枚のミラーの成す角は４５°であるため、この二面ミラー１５０４に集光した光は入射光軸方向、すなわちＺ軸に関して逆の方向に反射される。ここで信号光は完全に元の光路に戻らず、集光レンズ群１５０３のある一つのレンズを通過した後、出力側アレイ導波路格子を介して出力接続ファイバ１６０７より出力される。なお、本実施形態においては入力側アレイ導波路格子から出射された光は波長軸で考えれば倒立で出力側アレイ導波路格子に返光する。このため図１６に示すように、二つのアレイ導波路格子はＺ軸に対して対称な形状で配置されなければならない。また、図１６においては入力側導波路１６０１からの光が出力側のアレイ導波路１６０６および出力側光導波路１６０７に結合しないという条件下で入力側の第１のスラブ導波路と出力側の第１のスラブ導波路を重ね合わせて配置しているが、設計したアレイ導波路格子のレイアウトによっては、図１７に示すように入力側の第１のスラブ導波路１７０１および出力側の第１のスラブ導波路１７０２を独立に設けてもＸ軸方向に対して並列であれば全く問題はない。
【００７５】
本実施形態に係る可変分散補償器では、実施形態６と同様にサーキュレータを省略可能な構成の第二の形態である。よって光路調整手段は本実施形態における可動板１５０５を光軸方向に移動する手段に限定するものではなく、これまでに述べた各光路調整手段のいずれを用いても構わず、またどのような組み合わせを用いても問題はない。さらに本実施形態におけるメリットおよび特徴は実施形態６のものに準じるが、アレイ導波路格子群１５０１の配置が図１６に示すような配置である場合、アレイ導波路格子が占有する面積を小さくすることが可能である。アレイ導波路格子は、一般的に設計されたＦＳＲが小さいほど大きな面積を必要とする傾向にあるため、例えばＦＳＲが１００ＧＨｚなど狭いアレイ導波路格子が必要となった場合に図１６のような配置が可能であれば小面積化に非常に効果的である。
【００７６】
本実施形態は、実施形態１において図３を参照して説明したのと同様に、分散補償量が大きく、またリップルが非常に小さい。
【００７７】
（実施形態８）
図１８は、実施形態８に係る可変分散補償器の構成を示している。図１８（ａ）は上面図であり、図１８（ｂ）は側面図である。本実施形態では、焦点距離が可変なレンズを集光レンズとして用いることで可変分散補償を行う。前述の実施形態においては、アレイ導波路格子および集光レンズの間の光路長Ｌを制御することにより可変分散補償を実現していたが、本実施形態ではＬをｆＸに固定したまま、可変焦点レンズ１８０１の焦点を変更することで可変分散補償を実現する。例えば実施形態１において、光路長Ｌが集光レンズ１０３の焦点距離ｆＸに等しいとき分散は発生しないが、ＬをｆＸ以外の光路長に設定することで平面ミラー１０４上の波面が球面になるために分散が発生していた。すなわちＬを集光レンズの焦点距離ｆＸ以外に設定することが本発明における分散補償のメカニズムである。つまりＬを固定のままレンズの焦点距離を変更することでも可変分散補償は可能である。前述の実施形態では原理的にアレイ導波路格子の中心波長に関する損失は発生しながったが、本実施形態においては中心波長においても損失が発生する。このため、本実施形態ではこの損失が許容される範囲内で用いられることが望ましい。
【００７８】
図１８に示すように、実施形態８に係る可変分散補償器は、入力ファイバ１０６、接続ファイバ１０８、出力ファイバ１０９が接続されたサーキュレータ１０７と、接続ファイバ１０８に接続されたアレイ導波路格子１０１と、焦点距離がｆＹのＹシリンドリカルレンズ１０２と、基準となる焦点距離がｆＸの可変焦点レンズ１８０１と、平面ミラー１０４が光軸に沿ってこの順に配置されている。アレイ導波路格子１０１から可変焦点レンズ１８０１までの距離および、可変焦点レンズ１８０１から平面ミラー１０４までの距離はいずれもｆＸの距離にて配置されている。
【００７９】
本実施形態においては、可変焦点レンズ１８０１を用いることを特徴とする。可変焦点レンズ１８０１として代表的なものとして屈折率変調により焦点距離を変える液晶レンズ、レンズの曲率を変更することにより焦点距離を変える液体レンズなどが挙げられるが、同様の機能を有している限り、どのようなレンズを用いても問題はなく、さらに単一のレンズである必要はない。
【００８０】
本実施形態の特徴として、非常に少ない部品点数で可変分散補償器を実現することが可能である。このため、実装が非常に容易となり、さらに余分なスペースを排除することで小型化を促進することができる。さらに液体レンズなど、可動部の存在しないレンズを可変焦点レンズ１８０１に用いることで高い信頼性を確保することも可能である。
【００８１】
本実施形態は、実施形態１において図３を参照して説明したのと同様に、分散補償量が大きく、またリップルが非常に小さい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】実施形態１に係る可変分散補償器の構成を示す図である。
【図２】波長分波器および波長合波器としてのアレイ導波路格子の詳細を示す図である。
【図３】実施形態１による可変分散補償器の特性例を示す図である。
【図４】実施形態２に係る可変分散補償器の構成を示す図である。
【図５】実施形態３に係る可変分散補償器の構成を示す図である。
【図６】アレイ導波路格子と集光レンズとの間の光学距離Ｌの調整に用いる光路調整部材の詳細図である。
【図７】円盤型光路調整部材の詳細を示す図である。
【図８】実施形態４に係る可変分散補償器の構成を示す図である。
【図９】電気光学結晶素子の詳細図である。
【図１０】実施形態５に係る可変分散補償器の構成を示す図である。
【図１１】液晶素子の詳細を示す図である。
【図１２】光路調整部材の詳細を示す図である。
【図１３】実施形態６に係る可変分散補償器の構成を示す図である。
【図１４】波長分波器および波長合波器としてのアレイ導波路格子群の詳細図である。
【図１５】実施形態７に係る可変分散補償器の構成を示す図である。
【図１６】波長分波器および波長合波器としてのアレイ導波路格子群の詳細図である。
【図１７】実施形態７に係る可変分散補償器の変形形態を示す図である。
【図１８】実施形態８に係る可変分散補償器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０１  アレイ導波路格子
１０２  Ｙシリンドリカルレンズ
１０３  集光レンズ
１０４  平面ミラー（光反射器に対応）
１０５  可動板（光路長調整手段に対応）
２０１  入力側光導波路
２０２  第１のスラブ導波路
２０３  アレイ導波路
２０４  第２のスラブ導波路
【図１】
0004974874.tif 000007
【図２】
0004974874.tif 000008
【図３】
0004974874.tif 000009
【図４】
0004974874.tif 000010
【図５】
0004974874.tif 000011
【図６】
0004974874.tif 000012
【図７】
0004974874.tif 000013
【図８】
0004974874.tif 000014
【図９】
0004974874.tif 000015
【図１０】
0004974874.tif 000016
【図１１】
0004974874.tif 000017
【図１２】
0004974874.tif 000018
【図１３】
0004974874.tif 000019
【図１４】
0004974874.tif 000020
【図１５】
0004974874.tif 000021
【図１６】
0004974874.tif 000022
【図１７】
0004974874.tif 000023
【図１８】
0004974874.tif 000024