JP2014045039A - Dispersion compensator - Google Patents
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Abstract
【課題】角度分散が大きく、FSRが広く、かつ光強度の低下を補償できる分散補償器を提供する。
【解決手段】分散補償器において、基板上<01-09>に順次積層された、第1の分布ブラッグ反射鏡<01-05>、第1の光閉じ込め<01-07>、活性領域<01-08>と、第2の光閉じ込め層<01-06>と、光信号入力ポート<01-03>および角度分散出力ポート<01-02>を有する第2の分布ブラッグ反射鏡<01-04>、ならびに前記基板および第2の分布ブラッグ反射鏡層に設けられた電極<01-10>を備えた光増幅角度分散素子<01-00>と、複数の位相調整素子<04-02>を配列した位相調整器<04-00>と、光増幅角度分散素子から出力された波長多重光信号を波長毎に位相調整器の異なる位相調整素子群<05-0~05-16>に集光する少なくとも1つのレンズ<03>とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図2Dispersion compensator having large angular dispersion, wide FSR, and capable of compensating for a decrease in light intensity.
In a dispersion compensator, a first distributed Bragg reflector <01-05>, a first optical confinement <01-07>, an active region <01>, which are sequentially stacked on a substrate <01-09>. -08>, a second optical confinement layer <01-06>, a second distributed Bragg reflector <01-04> having an optical signal input port <01-03> and an angular dispersion output port <01-02> And an optical amplification angle dispersion element <01-00> having an electrode <01-10> provided on the substrate and the second distributed Bragg reflector layer, and a plurality of phase adjustment elements <04-02> The arranged phase adjusters <04-00> and the wavelength multiplexed optical signals output from the optical amplification angle dispersive elements are focused on the phase adjuster groups <05-0 to 05-16> with different phase adjusters for each wavelength. And at least one lens <03>.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、光ファイル通信において利用される分散補償器に関する。 The present invention relates to a dispersion compensator used in optical file communication.
インターネットの爆発的な普及を背景に、波長分割多重(WDM: Wavelength division multiplexing)通信技術の開発が盛んに行われている。例えば、波長選択スイッチにより、波長多重された光信号から特定の波長の光信号を分離して光の状態のままでルーティング等の処理をすることで、ノード間の通信需要の変化に柔軟に対応することが可能になっている。このような中、動的に変化するパスの分散値を適応的に補償することが求められている。 With the explosive spread of the Internet, development of wavelength division multiplexing (WDM) communication technology has been actively conducted. For example, the wavelength selective switch separates the optical signal of a specific wavelength from the wavelength-multiplexed optical signal and performs processing such as routing while maintaining the optical state to flexibly respond to changes in communication demand between nodes. It is possible to do. Under such circumstances, it is required to adaptively compensate for the dispersion value of the dynamically changing path.
従来、分散補償器については、VIPA(Virtually Imaged Phased Array)、グレーティングおよび3次元ミラーを備えた分散補償器(たとえば、特許文献1参照)が知られている。また、AWG(Arrayed Waveguide Grating)およびLCOS(Liquid Crystal on Silicon)を備えた分散補償器(たとえば、特許文献2参照)が知られている。 Conventionally, as a dispersion compensator, a dispersion compensator including a VIPA (Virtually Imaged Phased Array), a grating, and a three-dimensional mirror (for example, see Patent Document 1) is known. Also known is a dispersion compensator (for example, see Patent Document 2) provided with AWG (Arrayed Waveguide Grating) and LCOS (Liquid Crystal on Silicon).
特許文献1の分散補償器は、VIPAにより角度分散された各波長の光は、グレーティングによって光路ずれが生じ、その後に3次元ミラーにより波長毎に分散量が調整される構成である。 The dispersion compensator of Patent Document 1 is configured such that light of each wavelength angularly dispersed by VIPA undergoes an optical path shift due to a grating, and then the dispersion amount is adjusted for each wavelength by a three-dimensional mirror.
特許文献2の分散補償器は、AWGにより波長分離され波長毎に異なる角度で出射された光の各々に対してLCOSで所望の位相シフト量を付与することで、波長毎に分散量が調整される構成である。 The dispersion compensator of Patent Document 2 adjusts the amount of dispersion for each wavelength by applying a desired phase shift amount with LCOS to each of the light that is wavelength-separated by AWG and emitted at different angles for each wavelength. This is a configuration.
図1は、特許文献2の分散補償器の概略構成を示す図である。特許文献2の分散補償器は、アレイ格子導波路、シリンドリカルレンズ、レンズおよびLCOSを備える。波長多重光信号は、アレイ格子導波路へ入力され、異なる波長の光信号に分波されそれぞれ異なる角度で出力される。各波長の光信号はシリンドリカルレンズを透過してレンズによってLCOS上の異なる位置(異なるx座標)に集光され(結合し)、LCOSを構成する位相補償素子(液晶素子)により位相調整され、LCOSの底面で反射されて元の経路を伝播して再びアレイ格子導波路で合波される。 FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a dispersion compensator disclosed in Patent Document 2. In FIG. The dispersion compensator of Patent Document 2 includes an array grating waveguide, a cylindrical lens, a lens, and an LCOS. The wavelength multiplexed optical signal is input to the array grating waveguide, demultiplexed into optical signals of different wavelengths, and output at different angles. The optical signal of each wavelength passes through the cylindrical lens and is condensed (coupled) at different positions (different x-coordinates) on the LCOS by the lens, and phase-adjusted by the phase compensation element (liquid crystal element) constituting the LCOS. Then, the light is reflected on the bottom surface and propagates along the original path, and is again combined by the array grating waveguide.
しかしながら、特許文献1の分散補償器では、VIPAにおける角度分散が約0.4〜0.8度/nmに留まるため、所定の大きさを備える3次元ミラーの反射面に入力するためには、光の進行方向に比較的大きな光学系を構築する必要があり、装置の小型化および経済化に限界がある。 However, in the dispersion compensator of Patent Document 1, since the angular dispersion in VIPA remains at about 0.4 to 0.8 degrees / nm, in order to input to the reflecting surface of a three-dimensional mirror having a predetermined size, It is necessary to construct a relatively large optical system in the traveling direction of light, and there is a limit to miniaturization and economy of the apparatus.
また、特許文献2の分散補償器では、AWGにおけるFSRの制限によって、一つのFSR内に含まない異なる波長の光信号は、LCOSの2次元面上での結合位置をFSRの整数倍の位置にシフトさせ、Free Spectral Range(FSR)の整数倍離れた波長同士の集光位置が重ならないように光学系を構築する必要があり、ここでも精密かつ複雑な光学系を必要としていた。 In addition, in the dispersion compensator of Patent Document 2, due to the limitation of FSR in AWG, optical signals of different wavelengths that are not included in one FSR are placed at positions where the coupling position on the two-dimensional plane of LCOS is an integral multiple of FSR It is necessary to construct an optical system so that the condensed positions of wavelengths shifted by an integer multiple of the Free Spectral Range (FSR) do not overlap, and a precise and complex optical system is also required here.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、角度分散が大きく、かつ同時にFSRが広い分散補償器を提供することにある。さらに、伝送後の光強度の低下を補償する光増幅の機能を備えていた分散補償器を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a dispersion compensator having a large angular dispersion and a wide FSR at the same time. Another object of the present invention is to provide a dispersion compensator having an optical amplification function that compensates for a decrease in light intensity after transmission.
本発明は、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、分散補償器であって、入力された波長多重光信号を増幅し、かつ波長毎に異なる角度分散を与えて出力する光増幅角度分散素子と、複数の位相調整素子を配列した位相調整器と、前記光増幅角度分散素子から出力された波長多重光信号を波長毎に前記位相調整器の異なる位相調整素子群に集光する少なくとも1つのレンズとを備え、前記光増幅角度分散素子は、基板上に順次積層された、第1の分布ブラッグ反射鏡層と、第1の光閉じ込め層と、活性領域と、第2の光閉じ込め層と、光信号入力ポートおよび角度分散出力ポートを有する第2の分布ブラッグ反射鏡層と、前記基板および第2の分布ブラッグ反射鏡層に設けられた電極とを備え、前記入力された波長多重光信号に付与される光強度の減衰を補償するように構成され、前記位相調整器の前記位相調整素子群の各々は、集光した光信号に任意の位相を付加して波長分散を補償し、光路を反転するように構成され、前記光増幅角度分散素子は、さらに位相調整後の全ての波長の光信号を合波して出力するように構成されたことを特徴とする。これによって、大きな角度分散と広いFSRの特性を同時に備えた分散補償器を提供することが可能になる。本願発明によれば、レンズを光増幅角度分散素子の近傍に配置することが可能になり、分散補償器のサイズを小さくすることが可能になる。上記に加え光強度の低下を補償することが可能な分散補償器を提供することが可能になる。 In order to achieve such an object, the present invention provides a dispersion compensator that amplifies an input wavelength-multiplexed optical signal and provides different angular dispersion for each wavelength. Output optical amplification angle dispersion element, a phase adjuster in which a plurality of phase adjustment elements are arranged, and a wavelength adjustment optical signal output from the optical amplification angle dispersion element for each wavelength. At least one lens that collects light in a group, and the light amplification angle dispersion element includes a first distributed Bragg reflector layer, a first light confinement layer, an active region, and a plurality of layers sequentially stacked on the substrate. A second distributed Bragg reflector layer having a second optical confinement layer, an optical signal input port and an angular dispersion output port, and an electrode provided on the substrate and the second distributed Bragg reflector layer, The input wavelength multiplexing Configured to compensate for attenuation of light intensity applied to the signal, each of the phase adjustment element groups of the phase adjuster adds an arbitrary phase to the collected optical signal to compensate for chromatic dispersion, The optical path is configured to invert the optical path, and the optical amplification angle dispersion element is further configured to combine and output optical signals of all wavelengths after phase adjustment. This makes it possible to provide a dispersion compensator having both large angular dispersion and wide FSR characteristics. According to the present invention, the lens can be disposed in the vicinity of the optical amplification angle dispersion element, and the size of the dispersion compensator can be reduced. In addition to the above, it is possible to provide a dispersion compensator capable of compensating for a decrease in light intensity.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の分散補償器であって、前記第1の分布ブラッグ反射鏡層と前記第2の分布ブラック反射鏡層との間の距離が前記波長多重光信号の波長と同等程度であり、前記第2の分布ブラック反射鏡層の反射率は、前記第1の分布ブラッグ反射鏡層の反射率よりも低く、前記光増幅角度分散素子は、前記波長多重光信号が前記第1の分布ブラック反射鏡層または前記第2の分布ブラック反射鏡層の一方に入射角θiで入射し、反射角θiで反射し、対向する前記第1の分布ブラック反射鏡層または前記第2の分布ブラック反射鏡層の他方へと向かい、前記第1の分布ブラック反射鏡層と前記第2の分布ブラック反射鏡層との間を多重反射によって光伝播を行い、前記第2の分布ブラック反射鏡層に入射する一部の前記波長多重光信号が屈折角θで外部へと出力され、このとき、各屈折点間の距離dと波長多重光信号の波長λの関係が、d<<λとなるようにθiが調整されたことを特徴とする。これにより、より大きな角度分散と広いFSRの特性を同時に備えた分散補償器を提供することが可能になる。 The invention according to claim 2 is the dispersion compensator according to claim 1, wherein a distance between the first distributed Bragg reflector layer and the second distributed black reflector layer is the wavelength multiplexing. The reflectance of the second distributed black reflector layer is lower than the reflectance of the first distributed Bragg reflector layer, and the optical amplification angle dispersive element has the wavelength Multiple optical signals are incident on one of the first distributed black reflector layer or the second distributed black reflector layer at an incident angle θi, reflected at a reflection angle θi, and opposed to the first distributed black reflector. To the other of the first distributed black reflector layer and the second distributed black reflector layer, and performs light propagation by multiple reflection between the first distributed black reflector layer and the second distributed black reflector layer, and Of the incident light on the distributed black reflector layer The wavelength-multiplexed optical signal is output to the outside at a refraction angle θ. At this time, θi is adjusted so that the relationship between the distance d between each refraction point and the wavelength λ of the wavelength-multiplexed optical signal is d << λ. It is characterized by that. As a result, it is possible to provide a dispersion compensator having a larger angular dispersion and a wide FSR characteristic at the same time.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の分散補償器であって、前記位相調整素子群に集光したビーム径Dが前記位相調整素子間隔Pに対して、D≧Pであることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the dispersion compensator according to claim 1 or 2, wherein the beam diameter D condensed on the phase adjusting element group is D ≧ P with respect to the phase adjusting element interval P. It is characterized by being.
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の分散補償器であって、前記光増幅角度分散素子に当接された温度調整器をさらに備え、前記光増幅角度分散素子が与える前記角度分散を前記温度調整器による加熱または冷却により制御するように構成されたことを特徴とする。 A fourth aspect of the present invention is the dispersion compensator according to any one of the first to third aspects, further comprising a temperature adjuster in contact with the light amplification angle dispersion element, and the light amplification angle dispersion. The angular dispersion provided by the element is controlled by heating or cooling by the temperature regulator.
請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の分散補償器であって、前記第2の分布ブラッグ反射鏡層において、前記光信号入力ポートの反射率は前記角度分散出力ポートの反射率よりも小さいことを特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is the dispersion compensator according to any one of the first to fourth aspects, wherein in the second distributed Bragg reflector layer, the reflectance of the optical signal input port is the angular dispersion. It is characterized by being smaller than the reflectance of the output port.
以上説明したように、本発明によれば、角度分散が大きく、かつ同時にFSRが広い分散補償器を提供することが可能となる。また、本発明によれば、光強度の低下を補償する光増幅の機能を備えた分散補償器を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a dispersion compensator having a large angular dispersion and a wide FSR at the same time. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a dispersion compensator having an optical amplification function that compensates for a decrease in light intensity.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。同一または類似する参照符号は同一または類似する要素を示し、繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The same or similar reference symbols indicate the same or similar elements, and repeated description is omitted.
本発明の実施形態の分散補償器の構成は、図1に示す分散補償器におけるアレイ格子導波路に替え、光増幅角度分散素子(本明細書中、増幅分散補償素子ともいう。)を用いた構成である。本発明の実施形態の分散補償器は、光増幅角度分散素子、レンズおよび位相調整器を備える。光増幅角度分散素子は、基板上に順次積層された、分布ブラッグ反射鏡層(下部)、光閉じ込め層(下部)、活性領域、光閉じ込め層(上部)および分布ブラッグ反射鏡層(上部)を備える。また、光増幅角度分散素子は、基板の底面および分布ブラッグ反射鏡層(上部)の上面に光増幅用の電極を備えることができる。さらに、光増幅角度分散素子は、屈折角を制御するための温度調整素子を備えることができる。 The configuration of the dispersion compensator according to the embodiment of the present invention uses an optical amplification angle dispersion element (also referred to as an amplification dispersion compensation element in this specification) instead of the array grating waveguide in the dispersion compensator shown in FIG. It is a configuration. A dispersion compensator according to an embodiment of the present invention includes an optical amplification angle dispersion element, a lens, and a phase adjuster. The optical amplification angle dispersive element consists of a distributed Bragg reflector layer (lower part), a light confinement layer (lower part), an active region, a light confinement layer (upper part), and a distributed Bragg reflector layer (upper part), which are sequentially stacked on the substrate. Prepare. In addition, the optical amplification angle dispersion element can include an optical amplification electrode on the bottom surface of the substrate and the upper surface of the distributed Bragg reflector layer (upper portion). Furthermore, the optical amplification angle dispersion element can include a temperature adjustment element for controlling the refraction angle.
なお、以下の説明において、分散補償器を構成する増幅分散素子の基板材料をGaAs、分布ブラッグ反射鏡(DBR)をGaAlAs/GaAs半導体多層膜反射鏡、そして活性領域をGaInAs/GaAs多重量子井戸として図示しているが、決してこれに限ることはない。たとえば、基板材料をInP、DBRをInGaAsP/InP半導体多層膜反射鏡、活性領域をInGaAsP/InP多重量子井戸としても、本発明を実施することができることはいうまでもない。また、波長多重数を16としているが、本発明においては、決してこれに限るこがないことは言うまでもない。さらに、波長数を16、位相調整素子群を構成する位相調整素子をそれぞれ16波、3個としているが、決してこれに限ることは無いことはいうまでも無い。 In the following description, the substrate material of the amplification dispersion element constituting the dispersion compensator is GaAs, the distributed Bragg reflector (DBR) is a GaAlAs / GaAs semiconductor multilayer reflector, and the active region is a GaInAs / GaAs multiple quantum well. Although illustrated, it is by no means limited to this. For example, it goes without saying that the present invention can be implemented even if the substrate material is InP, DBR is an InGaAsP / InP semiconductor multilayer mirror, and the active region is an InGaAsP / InP multiple quantum well. Although the number of wavelength multiplexing is set to 16, it goes without saying that the present invention is not limited to this. Furthermore, although the number of wavelengths is 16 and the number of phase adjusting elements constituting the phase adjusting element group is 16 waves and 3 respectively, it goes without saying that the number of wavelengths is not limited to this.
(第1の実施形態)
図2は、本実施形態の分散補償器の構成図である。本実施形態の増幅分散補償器は、光サーキュレータ(05−00)、増幅分散補償素子(01−00)、レンズ(03)、およびLCOS(04−00)を備える。
(First embodiment)
FIG. 2 is a configuration diagram of the dispersion compensator of the present embodiment. The amplification dispersion compensator of this embodiment includes an optical circulator (05-00), an amplification dispersion compensation element (01-00), a lens (03), and an LCOS (04-00).
光サーキュレータの光入力ポート(05−01)に入力される波長多重光信号は光ファイバ等の光導波路を伝播し光サーキュレータに到達する、その後、光サーキュレータの共通ポートへと伝播し、光ファイバ等の光導波路(05−04)によって、増幅分散補償素子(01−00)の光信号入出力ポート(01−01)へと入力される。入力後は増幅分散補償素子において光増幅され、波長毎に異なる角度で角度分散出力ポート(01−02)から分波出力される(02−01、02−02、・・・02−15、02−16)。本実施形態では、16波の事例で説明しており、分波出力された増幅後の光信号は焦点距離f(06)を備えるレンズ(03)によって、LCOSからなる位相補償器(04−00)面上に集光する(04−01)。集光した位置には、位相補償器を構成する複数の位相補償素子(04−02)が配置されており、波長毎に位相補償素子群(05−01、05−02、・・・05−15、05−16)で所望の位相調整Φ1、Φ2、・・・Φ15、Φ16が施され、LCOS底面での反射によって元の経路に戻される。例えば、03−01で示した波長の光信号は、位相補償素子群(05−01)に集光し、ここで位相調整Φ1が施される。同様に03−02で示した波長の光信号は、位相補償素子群(05−02)に集光し、ここで位相調整Φ2が施される。各波長の反射光はそれぞれ元の経路を伝播し、光サーキュレータの共通光ポート(05−02)から出力される。
The wavelength multiplexed optical signal input to the optical input port (05-01) of the optical circulator propagates through the optical waveguide such as an optical fiber and reaches the optical circulator, and then propagates to the common port of the optical circulator, and the optical fiber or the like. Are input to the optical signal input / output port (01-01) of the amplifying dispersion compensating element (01-00) through the optical waveguide (05-04). After the input, it is optically amplified in the amplification dispersion compensation element and demultiplexed from the angle dispersion output port (01-02) at different angles for each wavelength (02-01, 02-02,... 02-15, 02). -16). In the present embodiment, the case of 16 waves is described. The amplified optical signal output as a demultiplexed wave is phase compensator (04-00) made of LCOS by a lens (03) having a focal length f (06). ) Condensed on the surface (04-01). A plurality of phase compensation elements (04-02) constituting a phase compensator are arranged at the condensed position, and phase compensation element groups (05-01, 05-02,... 05- for each wavelength. 15, 05-16), the desired phase adjustments Φ 1, Φ 2,...
図3は、本実施形態の増幅分散補償素子(01−00)の断面構造と、i番目の波長の伝播の様子を示した図である。i番目の波長は、間隔dの反射点の各々から出力される。増幅分散補償素子の光入力ポート(01−03)には、光ファイバ等の光導波路(05−04)が光学的に接続される。増幅分散補償素子は、光信号を増幅するための活性媒体(01−08)が備えられており、その上下に光閉じ込め層(01−06、01−07)、分布ブラッグ反射鏡(DBR)(01−04、01−05)を対向位置させ、基板(01−09)上に形成されている。ただし、紙面上で上部に配置されたDBRは、角度分散出力ポートも兼ねているため、その反射率は対向配置されたDBRの反射率よりも低く設計される。また、光信号入力ポート(01−03)に位置するDBRの反射率も、これらDBRの反射率よりもさらに低く設計される。増幅分散補償素子への光の入射を容易にするためである。よって、本実施例では、光入力ポートに位置するDBR、増幅分散補償光出力ポートに位置するDBR、そして基板側に位置するDBRは、多層膜の積層ペア数が7ペア、20ペア、40ペアでそれぞれ形成されている。ただし、この多層膜のペア数は決してこの値で制限されることは無く、互いの大小関係が重要であることは、言うまでも無い。 FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of the amplification dispersion compensating element (01-00) of this embodiment and how the i-th wavelength is propagated. The i-th wavelength is output from each of the reflection points at the interval d. An optical waveguide (05-04) such as an optical fiber is optically connected to the optical input port (01-03) of the amplification dispersion compensating element. The amplification dispersion compensation element is provided with an active medium (01-08) for amplifying an optical signal, and an optical confinement layer (01-06, 01-07), a distributed Bragg reflector (DBR) (DBR) ( 01-04, 01-05) are opposed to each other and formed on the substrate (01-09). However, since the DBR arranged at the top on the paper also serves as an angle dispersion output port, the reflectance is designed to be lower than the reflectance of the DBR arranged oppositely. Further, the reflectance of the DBR located at the optical signal input port (01-03) is also designed to be lower than the reflectance of these DBRs. This is for facilitating the incidence of light to the amplification dispersion compensation element. Therefore, in this embodiment, the DBR located at the optical input port, the DBR located at the amplified dispersion compensation optical output port, and the DBR located on the substrate side have 7 pairs, 20 pairs, and 40 pairs of multilayer films. Are formed respectively. However, the number of pairs in the multilayer film is never limited by this value, and it goes without saying that the magnitude relationship between them is important.
光信号入力ポートから入力した波長λiの光信号は、対向配置されたDBR(01−04、01−09)間で反射を繰り返しながら伝播(01−11)し、スローライト伝播が行われる。このとき、電極(01−10)から電流注入された活性媒質(01−08)によって光増幅されるため、伝播中のロス補償、さらには光増幅も可能であり、多数の反射点を角度分散出力ポートに位置したDBR(01−04)に設けることが可能となる。なお、反射点の間隔dを光信号波長よりも十分狭い設計を施すことにより、フリースペクトルレンジ(FSR)の拡大を実現させている。これにより、波長多重光信号に含まれる比較的広い波長範囲に対して一括で角度分散を付与することを可能にしている。したがって、増幅分散補償素子内部から角度分散光出力ポートに位置するDBRへの入射角をθi、空気への屈折角をθ、分散補償器を構成する導波路の等価屈折率をnwg、空気の屈折率をnair(=1)としたとき、スネルの法則によりnair×sinθ=nwg×sinθiが得られ、さらに導波路のカットオフ波長をλc、使用波長をλとしたとき、屈折角は以下の関係式によって表される。sinθiは図3中に示した式で与えられ、ここで、kは使用波長の波数ベクトルであり、cを光速とすると、k=c/λである。同様にkcはカットオフ波長の波数ベクトルある。 The optical signal of wavelength λi input from the optical signal input port propagates (01-11) while being repeatedly reflected between DBRs (01-04, 01-09) arranged opposite to each other, and slow light propagation is performed. At this time, since the light is amplified by the active medium (01-08) injected with current from the electrode (01-10), loss compensation during propagation and further light amplification are possible. It can be provided in the DBR (01-04) located at the output port. Note that the free spectral range (FSR) is expanded by designing the distance d between the reflection points to be sufficiently narrower than the optical signal wavelength. This makes it possible to collectively apply angular dispersion to a relatively wide wavelength range included in the wavelength multiplexed optical signal. Therefore, the incident angle from the inside of the amplification dispersion compensation element to the DBR located at the angular dispersion light output port is θ i , the refraction angle to the air is θ, the equivalent refractive index of the waveguide constituting the dispersion compensator is n wg , air When the refractive index of n is n air (= 1), n air × sin θ = n wg × sin θ i is obtained according to Snell's law, and the waveguide cutoff wavelength is λ c and the wavelength used is λ. The refraction angle is expressed by the following relational expression. sin θ i is given by the equation shown in FIG. 3, where k is the wave number vector of the wavelength used, and k = c / λ where c is the speed of light. Similarly, k c is a wave number vector of the cutoff wavelength.
なお、反射点の間隔dは小さい程に分解能が高く、位相補償器上に集光する光のスポットの縁が明瞭となり好ましい。本実施形態の増幅分散補償素子における多重反射における縦方向の間隔は、使用波長程度の間隔に設計されたラムダ・キャビティーであり、反射点の間隔dを光信号波長よりも狭くなるように設計し、位相補償器上に集光する光のスポットが明瞭になるようにしている。 The smaller the distance d between the reflection points, the higher the resolution, and the clearer the edge of the spot of the light collected on the phase compensator, the better. The vertical spacing in the multiple reflection in the amplification dispersion compensating element of the present embodiment is a lambda cavity designed to be about the working wavelength, and the spacing d of the reflection points is designed to be narrower than the optical signal wavelength. In addition, the spot of light collected on the phase compensator is made clear.
本実施形態において、位相補償器の位相調整素子群に集光したビーム径Dは位相調整素子間隔Pに対してD≧Pである。 In the present embodiment, the beam diameter D collected on the phase adjustment element group of the phase compensator is D ≧ P with respect to the phase adjustment element interval P.
図4は、増幅分散補償素子から出力された遠視野像、図5は角度分散特性グラフである。ただし、960.5nmから977.5nmまで、ステップ0.5nmで波長を変化させている。 4 is a far-field image output from the amplification dispersion compensation element, and FIG. 5 is an angular dispersion characteristic graph. However, the wavelength is changed from 960.5 nm to 977.5 nm at step 0.5 nm.
図4では、波長を変化させた際に異なる角度分散で観察される遠視野像を一枚の写真に合成している。このときトータル30度の角度分散幅が得られており、図5の計算結果と比較しても遜色ない実験結果が得られている。 In FIG. 4, a far-field image observed with different angular dispersion when the wavelength is changed is combined into a single photograph. At this time, a total angular dispersion width of 30 degrees is obtained, and experimental results comparable to the calculation results of FIG. 5 are obtained.
図6は、波長毎、すなわち屈折角毎の光強度スペクトルの測定値である。比較的良好な単峰性のスペクトルがすべての屈折角、すなわち波長で得られており、良好な分解能が得られていることがわかる。この特性は、位相調整を行うLCOS上に集光させる際に特に重要となり、LCOSを構成している位相調整素子群の位相調整素子サイズの小型化に対して十分適合可能な特性である。 FIG. 6 shows measured values of the light intensity spectrum for each wavelength, that is, for each refraction angle. It can be seen that a relatively good unimodal spectrum is obtained at all refraction angles, that is, wavelengths, and good resolution is obtained. This characteristic is particularly important when focusing on the LCOS that performs phase adjustment, and is a characteristic that can be sufficiently adapted to the reduction in the size of the phase adjustment element of the phase adjustment element group constituting the LCOS.
なお、本実施形態では、前記光増幅角度分散素子から出力された波長多重光信号を波長毎に前記位相調整器の異なる位相調整素子群に集光するレンズを1つのレンズで構成する例を示したが、複数のレンズを用いてもよい。 In the present embodiment, an example is shown in which a single lens is used to condense the wavelength multiplexed optical signal output from the optical amplification angle dispersion element to different phase adjustment element groups of the phase adjuster for each wavelength. However, a plurality of lenses may be used.
(第2の実施形態)
図7は本実施形態の増幅分散補償器を構成する増幅分散補償素子の構造図である。図3の増幅分散補償素子の代替として、図2を参照して説明した増幅分散補償器の構成において用いることができる。本実施形態では、増幅分散補償素子は、電極(01−10)の他に、温度調整素子(07)を備える点で、図3に示した増幅分散補償素子と異なる。図7の増幅分散補償素子においては、温度調整素子による加熱または冷却により、導波路の等価屈折率nwgをより多く変化させることを可能にしている。ここでは、温度調整素子をヒータとして説明するが、これに限ることなくたとえばペルチェ素子で代用可能であることはいうまでも無い。さらに、温度調整素子の配置が基板底面に当接しているが、導波路実効屈折率を変化可能な箇所に搭載すれば十分であり、その位置は自由であることも言うまでも無い。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a structural diagram of an amplification dispersion compensation element constituting the amplification dispersion compensator of this embodiment. As an alternative to the amplification dispersion compensator of FIG. 3, it can be used in the configuration of the amplification dispersion compensator described with reference to FIG. In the present embodiment, the amplification dispersion compensation element is different from the amplification dispersion compensation element shown in FIG. 3 in that a temperature adjustment element (07) is provided in addition to the electrode (01-10). In the amplification dispersion compensating element of FIG. 7, the equivalent refractive index n wg of the waveguide can be changed more by heating or cooling by the temperature adjusting element. Here, the temperature adjustment element is described as a heater, but the present invention is not limited to this, and it goes without saying that a Peltier element, for example, can be substituted. Furthermore, although the arrangement of the temperature adjusting element is in contact with the bottom surface of the substrate, it is sufficient to mount it at a location where the effective refractive index of the waveguide can be changed, and it goes without saying that the position is free.
図8はヒータにより増幅分散補償器を加熱した際における、波長毎の屈折角測定値、ならびに計算値である。室温動作時から60度加熱させて動作させた場合、屈折角が約10度増加する結果が得られており、増幅分散補償器の性能向上が実現可能となる。 FIG. 8 shows measured values of refraction angles and calculated values for each wavelength when the amplification dispersion compensator is heated by a heater. When operated by heating at 60 degrees from the room temperature operation, a result that the refraction angle is increased by about 10 degrees is obtained, and the performance improvement of the amplification dispersion compensator can be realized.
01−00 光増幅角度分散素子(増幅分散補償素子)
01−04,01−05 分布ブラッグ反射鏡層
01−06,01−07 光閉じ込め層
01−08 活性領域
01−09 基板
01−10 電極
03 レンズ
04−00 位相補償器(LCOS)
04−02 位相補償素子
05−00 サーキュレータ
07 温度調整素子
01-00 Optical amplification angle dispersion element (amplification dispersion compensation element)
01-04, 01-05 Distributed Bragg reflector layer 01-06, 01-07 Optical confinement layer 01-08 Active region 01-09 Substrate 01-10 Electrode 03 Lens 04-00 Phase compensator (LCOS)
04-02 Phase compensation element 05-00 Circulator 07 Temperature adjustment element
Claims (5)
複数の位相調整素子を配列した位相調整器と、
前記光増幅角度分散素子から出力された波長多重光信号を波長毎に前記位相調整器の異なる位相調整素子群に集光する少なくとも1つのレンズと
を備えた分散補償器であって、
前記光増幅角度分散素子は、基板上に順次積層された、第1の分布ブラッグ反射鏡層と、第1の光閉じ込め層と、活性領域と、第2の光閉じ込め層と、光信号入力ポートおよび角度分散出力ポートを有する第2の分布ブラッグ反射鏡層と、前記基板および第2の分布ブラッグ反射鏡層に設けられた電極とを備え、前記入力された波長多重光信号に付与される光強度の減衰を補償するように構成され、
前記位相調整器の前記位相調整素子群の各々は、集光した光信号に任意の位相を付加して波長分散を補償し、光路を反転するように構成され、
前記光増幅角度分散素子は、さらに位相調整後の全ての波長の光信号を合波して出力するように構成された
ことを特徴とする分散補償器。 An optical amplification angle dispersion element that amplifies the input wavelength-multiplexed optical signal and outputs an angular dispersion different for each wavelength; and
A phase adjuster in which a plurality of phase adjusting elements are arranged;
A dispersion compensator comprising: at least one lens that focuses the wavelength multiplexed optical signal output from the optical amplification angle dispersion element on a different phase adjustment element group of the phase adjuster for each wavelength;
The optical amplification angle dispersion element includes a first distributed Bragg reflector layer, a first optical confinement layer, an active region, a second optical confinement layer, and an optical signal input port, which are sequentially stacked on a substrate. And a second distributed Bragg reflector layer having an angle-dispersed output port, and electrodes provided on the substrate and the second distributed Bragg reflector layer, and provided to the input wavelength-multiplexed optical signal Configured to compensate for intensity decay,
Each of the phase adjustment element groups of the phase adjuster is configured to add an arbitrary phase to the collected optical signal to compensate for chromatic dispersion, and to reverse the optical path,
The dispersion compensator according to claim 1, wherein the optical amplification angle dispersion element is further configured to combine and output optical signals of all wavelengths after phase adjustment.
前記第2の分布ブラック反射鏡層の反射率は、前記第1の分布ブラッグ反射鏡層の反射率よりも低く、
前記光増幅角度分散素子は、前記波長多重光信号が前記第1の分布ブラック反射鏡層または前記第2の分布ブラック反射鏡層の一方に入射角θiで入射し、反射角θiで反射し、対向する前記第1の分布ブラック反射鏡層または前記第2の分布ブラック反射鏡層の他方へと向かい、前記第1の分布ブラック反射鏡層と前記第2の分布ブラック反射鏡層との間を多重反射によって光伝播を行い、前記第2の分布ブラック反射鏡層に入射する一部の前記波長多重光信号が屈折角θで外部へと出力され、このとき、各屈折点間の距離dと波長多重光信号の波長λの関係が、d<<λとなるようにθiが調整されたことを特徴とする、請求項1に記載の分散補償器。 A distance between the first distributed Bragg reflector layer and the second distributed black reflector layer is approximately equal to a wavelength of the wavelength-multiplexed optical signal;
The reflectance of the second distributed black reflector layer is lower than the reflectance of the first distributed Bragg reflector layer,
In the optical amplification angle dispersion element, the wavelength-multiplexed optical signal is incident on one of the first distributed black reflector layer or the second distributed black reflector layer at an incident angle θi and reflected at a reflection angle θi. To the other of the first distributed black reflector layer or the second distributed black reflector layer facing each other, between the first distributed black reflector layer and the second distributed black reflector layer A portion of the wavelength-multiplexed optical signal that propagates light by multiple reflection and enters the second distributed black reflector layer is output to the outside at a refraction angle θ, and at this time, the distance d between each refraction point and 2. The dispersion compensator according to claim 1, wherein θi is adjusted such that the relationship of the wavelength λ of the wavelength multiplexed optical signal is d << λ.
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