[发明专利]光分散均衡器

说明书

技术领域

本发明涉及在光纤通信系统中，沿着光纤高速传输光信号的光分散补偿技术。

背景技术

光信号具有根据波长沿着信道传输的速度不同的现象。这是由于在每个波长传输媒介的折射率不同。在以光纤为代表的光信道中，由于把光封闭在传输媒介内传输，因此根据波长的不同在信号的传输速度上将产生差异。把该每个波长的传输速度差称为分散，以把延迟时间示出为波长的函数时的微分给出。

分散是在高速光传输中不可避免的现象，成为引起由传输产生的信号波形恶化的主要原因。为此，在进行长距离传输时补偿光分散是不可缺少，把该技术称为光分散补偿或者光分散均衡。作为光分散补偿器件，使用光分散补偿光纤(以下称为DCF)或者位置调整用的可变光分散均衡器。DCF是具有与在信道中产生的分散相反符号的分子量的光纤型器件，与光纤长度相吻合，对于在信道中产生的分散量调整补偿量。这时，由于DCF补偿的分散量是固定值，因此对于伴随着使用状况变化的小规模分散量的变动，使用能够细致地控制分散补偿量的可变式的光分散均衡器。

这里，说明在上述可变式的光分散均衡器中一般的光纤光栅型的可变光分散均衡器。在光纤的芯子(光波导)中，写入使被称为光栅的芯子折射率以Bragg波长的周期变化的绕射光栅。Bragg波长(λB)是用光栅反射的波长，根据光栅的间隔(A)，光栅的等效折射率(Neff)，用下面(1)式表示。

λB＝2·Neff·A                                     (1)

光栅形状取为沿着光波导的长度方向线性变化的线性调制光栅，这时的Bragg波长对于光波导的长度方向按照一次函数分布。这是与对应于各Bragg波长的光的反射点沿着光波导的长度方向以一次函数分布相等效的，由于根据至其反射点的距离决定延迟时间，因此延迟量表示为波长的一次函数。利用该原理，在信道中的传输时间小的波长中，加长光栅中的至反射点的距离，在延迟时间大的波长中，缩短光栅中的至反射点的距离，通过在其波长区域线性地提供延迟量，能够使分散量成为恒定。

另外，由于光波导的折射率还是温度的函数，因此光栅的等效折射率(Neff)也成为温度的函数。因此，通过使光栅的温度变化改变Neff，能够控制光栅中的至反射点的距离。根据该原理，如果在光栅部分中给出成为温差ΔT的温度梯度，则光栅中的至反射点的距离对于温度线性变化因此分散量改变。即，通过在光栅中提供温度梯度，使温差ΔT可变，能够进行分散量的控制，能够实现可变的光分散补偿。另外，可变的分散补偿中的理想温度梯度是在光栅全长中温度变化率为恒定的直线梯度，在用多个加热器进行控制时的理想的加热器是加热器面积小，加热器数量大，加热器之间的间隙极小，并且能够得到非常接近于这种理想的近似直线梯度的温度梯度。

这种光分散均衡器一般是图15所示的构造。图16(A)示出在图15的光分散均衡器中，由加热器加热的工作温度与加热器位置的关系，图16(B)示出图16(A)状态下的分散量与波长的关系。另外，图14示出图15的光分散均衡器与周边装置的连接状态。

在图15中，1是光纤，3是加热器，4是基板，27是线性调制光栅，28a是加热器1，28b是加热器N，29是粘接剂。另外，在图14中，20是光纤信道，21是输入信号光，22是分散均衡后的信号光，23是光分散均衡器，24是光环行器，25是加热器控制电路，26是电缆。

通过图14的光纤信道20输入的光信号21，由光分散均衡器23的光栅部分反射，作为补偿了分散量的信号光22输出到在光环行器24中设定的口。另外，光分散均衡器23的加热器用控制电路25控制，把图16(A)所示的温度梯度提供给光纤，可以得到图16(B)所示的分散量的可变控制。

在相关技术中，通过在超过光纤的光栅长度的范围内配置多个加热器，在每个位置调节加热器发热量，在光纤上提供预定的温度梯度。另外，在使分散量可变的情况下，从分散量与光纤的温度梯度的相关值出发，求成为所希望分散量的光纤的温度梯度，使加热器发热量与预定量相吻合。

在这样通过加热器的加热控制光纤的温度的结构中，加热器发热量与光纤温度的关系在光栅全长中恒定是重要的，在具有离散性的情况下将产生分散补偿精度的降低。例如，光纤位置对于加热器位置偏离的状态下，即使过多地提供加热器发热量光纤也达不到所需要的温度。如果采用扩大加热器形状补偿光纤搭载位置的偏移的构造则虽然能够进行改善，但是这种情况下将增大功耗，降低效率。