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JP4885995B2 - Dispersion compensator - Google Patents
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JP4885995B2 - Dispersion compensator - Google Patents

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本発明は、光ファイバ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 fiber communication.

インターネットの爆発的な普及を背景として、波長分割多重(WDM: Wavelength division multiplexing)通信は、従来のポイントツーポイント型のシステムからリング・メッシュ型の構成のシステムへ移りつつある。これは、リング・メッシュ型構成のシステムが、光信号を光の状態のままで処理するトランスペアレントな波長選択スイッチ等を用いることにより、ノード間の通信需要の変化に柔軟に対応できるためである。しかしながら、リング・メッシュ型のネットワークにおいては、光のパスの切り替えに伴って、そのパスの分散値も動的に変化する。このため、光通信のパスの分散補償にも適応性が求められている。従来の分散補償器は、複数のチャンネルを一括に補償するタイプのものが主流であった。しかし、波長選択スイッチを用いるようなリング・メッシュ型構成のネットワークでは、波長ごとに通過するパスの距離が異なる。このため、WDM波長ごとに異なる分散値を設定したいという要請もあった。   With the explosive spread of the Internet, wavelength division multiplexing (WDM) communication is moving from a conventional point-to-point system to a ring-mesh system. This is because a ring mesh type system can flexibly cope with changes in communication demand between nodes by using a transparent wavelength selective switch or the like that processes an optical signal in an optical state. However, in a ring mesh type network, the dispersion value of the path dynamically changes as the optical path is switched. For this reason, adaptability is also required for dispersion compensation of optical communication paths. Conventional dispersion compensators are mainly of a type that collectively compensates for a plurality of channels. However, in a ring mesh type network using a wavelength selective switch, the distance of the path that passes is different for each wavelength. For this reason, there has been a demand for setting a different dispersion value for each WDM wavelength.

このような要請に対応する適応的な分散補償技術として、例えば、分光器およびミラーアレイによるもの(特許文献1)、導波路によるもの(特許文献1、非特許文献1)、並びに3次元ミラーおよび分光素子によるもの(非特許文献2)などが提案されていた。   As an adaptive dispersion compensation technique that meets such a demand, for example, a technique using a spectroscope and a mirror array (Patent Document 1), a technique using a waveguide (Patent Document 1, Non-Patent Document 1), a three-dimensional mirror, The thing by a spectroscopic element (nonpatent literature 2) etc. was proposed.

さらに、アレイ導波路回折格子(以下AWG:Arrayed Waveguide Grating)および空間光学系を組み合わせ、LCOS(Liquid Crystal on Silicon)型空間位相変調素子を利用した、より小型で低コストの可変分散補償器も提案されている。AWGを利用した可変分散補償器は、AWGの柔軟な光学設計に基づいて、数十から数千までの高い次数の回折次数を利用することで、大きな分散値を設置することができる特徴を持つ。通信チャンネルの帯域幅とAWGのFSR(Free Spectral Range)設計値との関係を適切に設定すれば、複数のチャンネルに対して一括して分散補償を行なうことができる。AWGにLCOS型空間位相変調素子を組み合わせることによって、さらに柔軟な分散補償値の設定が可能であった。   In addition, a variable dispersion compensator with a smaller size and lower cost using an LCOS (Liquid Crystal on Silicon) type spatial phase modulator by combining an arrayed waveguide grating (AWG) and a spatial optical system is also proposed. Has been. The tunable dispersion compensator using AWG has a feature that a large dispersion value can be set by using a high order diffraction order from several tens to several thousand based on the flexible optical design of AWG. . If the relationship between the bandwidth of the communication channel and the AWG FSR (Free Spectral Range) design value is appropriately set, dispersion compensation can be performed for a plurality of channels at once. By combining an AWG with an LCOS type spatial phase modulation element, it was possible to set a more flexible dispersion compensation value.

図16は、従来技術による可変分散補償器の構成例を示した図である。図16の(A)は、1つのWDM通信チャンネルとAWGのFSR値を一致させた可変分散補償器(TODC:Tunable optical dispersion compensator)の構成を示す。TODCは、AWG、集光レンズおよび空間位相変調素子などから構成されている。AWGのFSRは、1つのWDM通信チャンネルに対応するように構成されている。図16の(A)の構成によれば、例えばλ1からλ40までの40のWDM通信チャンネルに対して、一括して分散補償を行なうことができる。   FIG. 16 is a diagram illustrating a configuration example of a variable dispersion compensator according to the related art. FIG. 16A shows the configuration of a tunable dispersion compensator (TODC) in which one WDM communication channel and the AWG FSR value are matched. The TODC is composed of an AWG, a condensing lens, a spatial phase modulation element, and the like. The AWG FSR is configured to correspond to one WDM communication channel. According to the configuration of FIG. 16A, dispersion compensation can be performed collectively for 40 WDM communication channels from λ1 to λ40, for example.

図16の(B)には、(A)に示した構成による可変分散補償器の光透過率を示した図である。光周波数軸上で、FSRの周期と一致した40の通信チャンネルに対して一括して信号処理がなされることがわかる。しかしながら、各チャンネルに対して独立して分散補償を行なうことはできない。   FIG. 16B is a diagram showing the light transmittance of the tunable dispersion compensator having the configuration shown in FIG. It can be seen that on the optical frequency axis, signal processing is collectively performed for 40 communication channels that coincide with the cycle of the FSR. However, dispersion compensation cannot be performed independently for each channel.

図17の(A)は、通信チャンネル毎に独立して分散補償が可能な分散補償器の構成例を示す図である。この可変分散補償器は、AWG34、シリンドリカルレンズ35、集光レンズ36およびLCOS素子37などから構成される。この構成は、LCOS素子によって光信号が反射され、1つのAWG34によって光信号の分波および合波を兼ねた反射型の可変分散補償器である。分散補償される光信号群は、光サーキュレータ11の入力ポート38へ入力される。分散補償された光信号群は、光サーキュレータ11の出力ポート39から出力される。LCOS素子37上において、AWG34の分光軸方向(x軸)に配列された複数のピクセル群を、6つのグループに分けて、各グループのピクセル群に1つのWDM通信チャンネル(ch1、・・ch6)を割り当てられている(非特許文献3)。LCOS素子上の各グループのピクセル群に対して異なる位相分布φ(x)を与えて、チャンネル毎に独立して分散補償を行なうことができる。図17の(B)には、各チャンネルに対して独立に設定された群遅延特性が示されている。   FIG. 17A is a diagram illustrating a configuration example of a dispersion compensator capable of performing dispersion compensation independently for each communication channel. This tunable dispersion compensator includes an AWG 34, a cylindrical lens 35, a condenser lens 36, an LCOS element 37, and the like. This configuration is a reflection-type variable dispersion compensator in which an optical signal is reflected by an LCOS element and a single AWG 34 serves as both demultiplexing and multiplexing of the optical signal. The optical signal group subjected to dispersion compensation is input to the input port 38 of the optical circulator 11. The dispersion-compensated optical signal group is output from the output port 39 of the optical circulator 11. A plurality of pixel groups arranged in the spectral axis direction (x-axis) of the AWG 34 on the LCOS element 37 are divided into six groups, and one WDM communication channel (ch1,... Ch6) is assigned to each group of pixel groups. (Non-patent Document 3). Dispersion compensation can be performed independently for each channel by giving a different phase distribution φ (x) to each group of pixels on the LCOS element. FIG. 17B shows group delay characteristics set independently for each channel.

図18は、図17の(A)の構成の可変分散補償器において、1つのWDM通信チャンネルに対する位相分布の設定例を示す図である。   FIG. 18 is a diagram illustrating an example of setting the phase distribution for one WDM communication channel in the variable dispersion compensator having the configuration of FIG.

特開2002−303805号公報(第5〜7頁、図1、図11)JP 2002-303805 (pages 5-7, FIG. 1 and FIG. 11)

K. Takiguchi, K. Okamoto, and T. Goh, “Dispersion slope equalizer on planar Lightwave circuit for 40Gbit/s based WDM transmission,” Electron. Lett, 37(24), p.1469-1470, 2001.K. Takiguchi, K. Okamoto, and T. Goh, “Dispersion slope equalizer on planar Lightwave circuit for 40Gbit / s based WDM transmission,” Electron. Lett, 37 (24), p.1469-1470, 2001. 独立行政法人 情報通信研究機構, “平成16年度 研究開発成果報告書 経済的な光ネットワークを実現する高機能集積化光スイッチングノードの研究開発,” 2006National Institute of Information and Communications Technology, “Research and Development Report of FY 2004 Research and Development of Highly Functional Integrated Optical Switching Nodes to Realize Economical Optical Networks,” 2006 K. Seno, K. Suzuki, K. Watanabe et al., “Channel-by-channel tunable optical dispersion compensator consisting of arrayed-waveguide grating and liquid crystal on silicon”OWP4, Proceeding of OFC2008K. Seno, K. Suzuki, K. Watanabe et al., “Channel-by-channel tunable optical dispersion compensator consisting of arrayed-waveguide grating and liquid crystal on silicon” OWP4, Proceeding of OFC2008

しかしながら、空間位相変調素子を利用した従来技術の可変分散補償器には、次に述べるような課題があった。前述したように、図16の(A)の構成によれば、各WDM通信チャンネルに対して独立して分散補償を行なうことはできなかった。また、図17の(A)の構成によれば、複数のWDM通信チャンネルに対して、独立に分散補償を行なうことができるが、必要とされる空間位相変調素子が大型のものとなってしまう問題があった。すなわち、多くのチャンネルに対して分散補償を実現するためには、AWGの分光軸方向に対応する方向に長い空間位相変調素子が必要となる。   However, the conventional variable dispersion compensator using the spatial phase modulation element has the following problems. As described above, according to the configuration of FIG. 16A, dispersion compensation could not be performed independently for each WDM communication channel. In addition, according to the configuration of FIG. 17A, dispersion compensation can be performed independently for a plurality of WDM communication channels, but the required spatial phase modulation element becomes large. There was a problem. That is, in order to realize dispersion compensation for many channels, a spatial phase modulation element that is long in a direction corresponding to the spectral axis direction of the AWG is required.

例えば、図17の(A)の構成では、帯域幅が100GHzの6つの通信チャンネルに対して分散補償を行なっている。ここで、通信チャンネルの数が増えると、LCOS素子の分光軸方向(x軸方向)のサイズが大きくなる。より具体的には、1つのWDM通信チャンネルに対応するLCOS素子のピクセル数を128個として、ピクセルの配列ピッチを8μmとする。このとき、1チャンネル当たりのLCOS素子の分光軸(x軸)方向の長さは、約1000μm必要である。したがって、LCOS素子の全長は40mmを越える。LCOS素子の分光軸方向のサイズを短くしようとすると、分散補償量やチャンネル透過帯域等の特性が劣化する懸念がある。したがって、必要とされる波長分散値およびチャンネル数によっては、ピクセル数の多く、1辺のサイズが非常に長いLCOS素子が必要となる。   For example, in the configuration of FIG. 17A, dispersion compensation is performed for six communication channels with a bandwidth of 100 GHz. Here, when the number of communication channels increases, the size of the LCOS element in the spectral axis direction (x-axis direction) increases. More specifically, the number of LCOS elements corresponding to one WDM communication channel is 128, and the pixel arrangement pitch is 8 μm. At this time, the length of the LCOS element per channel in the spectral axis (x-axis) direction needs to be about 1000 μm. Therefore, the total length of the LCOS element exceeds 40 mm. If the size of the LCOS element in the direction of the spectral axis is to be shortened, there is a concern that characteristics such as a dispersion compensation amount and a channel transmission band are degraded. Therefore, depending on the required chromatic dispersion value and the number of channels, an LCOS element having a large number of pixels and a very long side is required.

一般的にも知られるように、チップサイズが大きくなると量産性が低下しおよびコストが増える。空間位相変調素子のサイズが大きくなることは、量産性および製造コストの点で好ましくない。従って、空間位相変調素子を利用した多チャンネルの可変分散補償器においては、より量産性と低コストを実現することが求められていた。   As is generally known, as the chip size increases, the mass productivity decreases and the cost increases. An increase in the size of the spatial phase modulation element is not preferable in terms of mass productivity and manufacturing cost. Therefore, in a multi-channel variable dispersion compensator using a spatial phase modulation element, it has been required to realize mass productivity and low cost.

また、空間位相変調素子を利用して可変分散補償器を構成する場合に、AWGのFSRの端部に対応する光周波数(波長)において、光透過特性が低下する問題がある。空間位相変調素子のピクセル群の中で、FSRの端部に対応するピクセル利用する場合の問題もあった。   In addition, when a tunable dispersion compensator is configured using a spatial phase modulation element, there is a problem that light transmission characteristics are deteriorated at the optical frequency (wavelength) corresponding to the end of the AWG FSR. There is also a problem in using a pixel corresponding to the end of the FSR in the pixel group of the spatial phase modulation element.

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、より高い量産性および低コストを実現した多チャンネルの可変分散補償器を実現することにある。さらに、FSRに対応する空間位相変調素子のピクセルを有効に利用して、光透過特性をより平坦化した多チャンネルの可変分散補償器を実現する。可変分散補償器の保守も簡単化し低コスト化する。さらに、群分波フィルタとしてインターリーバを使用した通信システムにも対応可能であって、光透過帯域が平坦な可変分散補償器も実現する。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to realize a multi-channel variable dispersion compensator that realizes higher mass productivity and low cost. Furthermore, a multi-channel variable dispersion compensator with a more flat light transmission characteristic is realized by effectively using pixels of the spatial phase modulation element corresponding to the FSR. Maintenance of the tunable dispersion compensator is simplified and the cost is reduced. Further, a variable dispersion compensator that can be applied to a communication system that uses an interleaver as a group demultiplexing filter and has a flat light transmission band is also realized.

本発明は、このような目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、連続するN個の通信チャンネルの光信号群を、所定のチャンネル間隔で離散的に選択されたチャンネルを含む複数の波長群に分岐して信号処理を行なうインターリーブ型の通信システムに対する分散補償器において、前記N個の通信チャンネルの光信号群を、各々が最大(a−1)個の通信チャンネルを持つb個の波長群に合分波するインターリーブ型の群分波フィルタと、前記b個の各波長群の各々に対応するb個の分散補償器ブロックとを備え、各分散補償器ブロックは、前記b個の波長群内の対応する1つの波長群の光信号をさらに分波する光合分波手段であって、1つの通信チャンネルの帯域幅をBとするとき、(B×a)のFSRを持ち、各々が1つの通信チャンネル帯域幅Bに相当する光周波数差を持つb個の入出力ポートを備え、前記b個の入出力ポートの内の前記対応する1つの波長群に対応した入出力ポートが選択される光合分波手段と、前記光合分波手段の分波軸方向に配列された複数の要素素子を含む空間位相変調素子であって、前記複数の要素素子は、各々が1つの通信チャンネルに対応するa個の区画に分けられ、前記a個の区画の内の1つは光信号処理に使用されない空間位相変調素子と、を含み、aおよびbは互いに素の関係であって、a≧3、b≧2および(a―1)×bの関係を満たすように選択されることを特徴とする分散補償器である。 In order to achieve such an object, the present invention provides a plurality of optical signal groups of N consecutive communication channels including a plurality of channels that are discretely selected at a predetermined channel interval. In a dispersion compensator for an interleaved communication system that performs signal processing by branching to a plurality of wavelength groups, the optical signal groups of the N communication channels are each b (maximum (a-1) communication channels). Each of the b wavelength groups, and b dispersion compensator blocks corresponding to each of the b wavelength groups, each dispersion compensator block including the b number of dispersion compensator blocks. a corresponding one of the optical demultiplexing means further demultiplexes the optical signal of the wavelength group of the wavelength group, when the bandwidth of one communication channel is B, has a FSR of (B × a) , Each one communication Comprising a number b of output ports having an optical frequency difference corresponding to Yan'neru bandwidth B, the number b of optical coupler-input-output ports corresponding to the corresponding one of the wavelength groups of the input and output ports are chosen A spatial phase modulation element including a wave unit and a plurality of element elements arranged in a direction of a demultiplexing axis of the optical multiplexing / demultiplexing unit, wherein each of the plurality of element elements corresponds to one communication channel And one of the a sections includes a spatial phase modulation element that is not used for optical signal processing, and a and b are coprime, and a ≧ 3, b ≧ The dispersion compensator is selected so as to satisfy the relationship of 2 and N (a−1) × b.

請求項2に記載の発明は、請求項1の分散補償器であって、前記各空間位相変調素子において、前記各光信号に対応する前記各区画に対して独立に、前記分波軸の距離をパラメータとして2次以上の関数で規定される位相が設定されることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the dispersion compensator according to claim 1, wherein in each of the spatial phase modulation elements, the distance of the demultiplexing axis is independent of each of the sections corresponding to each of the optical signals. And a phase defined by a function of second order or higher is set as a parameter.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2の分散補償器であって、前記合分波手段はアレイ導波路回折格子(AWG)であり、前記空間位相変調素子はLCOS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 multiplexing / demultiplexing means is an arrayed waveguide diffraction grating (AWG), and the spatial phase modulation element is LCOS. Features.

請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3いずれかの分散補償器であって、前記bは、2のべき乗数が選択されることを特徴とする。   A fourth aspect of the present invention is the dispersion compensator according to any one of the first to third aspects, wherein b is a power of 2.

請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4いずれかの分散補償器であって、前記空間位相変調素子は、前記通信波長に対応する入射した光信号を反射させ、前記光群合分波手段、前記群分波フィルタは、分散補償された光信号を合波する反射型構成であること特徴とする。 A fifth aspect of the present invention is the dispersion compensator according to any one of the first to fourth aspects, wherein the spatial phase modulation element reflects an incident optical signal corresponding to the communication wavelength, and wave means, said group branching filter is characterized by a reflective structure for multiplexing the dispersion compensated optical signal.

以上説明したように、本発明によれば、AWGの分光軸に対応する方向のサイズを短く抑えた空間位相変調素子を利用した可変分散補償器ブロック(以下TODCブロックと呼ぶ)を複数組み合わせ、より良い量産性をおよび低コストを実現した多チャンネル可変分散補償器を実現することができる。可変分散補償器の保守・運用も簡単化・低コスト化することができる。さらに、TODCブロックにおいて使用されるAWGのFSRを、そのTODCブロックによってカバーするWDM通信チャンネル群の全帯域幅と等しく成るように設定してTODCブロックの種類を減らすことができる。さらに、FSRを、そのTODCブロックによってカバーするWDM通信チャンネル群の全帯域幅と所定の関係と成るように設定することにより、光透過特性の平坦化も実現できる。   As described above, according to the present invention, a plurality of variable dispersion compensator blocks (hereinafter referred to as TODC blocks) using spatial phase modulation elements in which the size in the direction corresponding to the spectral axis of the AWG is kept short are combined, and more A multi-channel variable dispersion compensator that realizes good mass productivity and low cost can be realized. Maintenance and operation of the tunable dispersion compensator can also be simplified and reduced in cost. Furthermore, the type of TODC block can be reduced by setting the AWG FSR used in the TODC block to be equal to the entire bandwidth of the WDM communication channel group covered by the TODC block. Furthermore, by setting the FSR so as to have a predetermined relationship with the total bandwidth of the WDM communication channel group covered by the TODC block, the light transmission characteristics can be flattened.

さらには、インターリーブ型の群分波フィルタを使用した場合にも、波長群数とFSRを適切に選択して、LCOS(空間位相変調素子)上のセルにチャンネルを重複させること無く、かつ、隙間なく割り当てることが可能となり、光透過特性の平坦化も実現できる。   Furthermore, even when an interleaved group demultiplexing filter is used, the number of wavelength groups and the FSR are appropriately selected, the channel is not overlapped with the cell on the LCOS (spatial phase modulation element), and the gap The light transmission characteristics can be flattened.

実施例1に係る可変分散補償器の全体構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating an overall configuration of a tunable dispersion compensator according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係る可変分散補償器の光透過率特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating light transmittance characteristics of the tunable dispersion compensator according to the first embodiment. 実施例2の可変分散補償器で使用されるTODCブロックの構成図である。6 is a configuration diagram of a TODC block used in the variable dispersion compensator of Embodiment 2. FIG. 実施例2に係るTODCブロックの光透過率を示す図である。It is a figure which shows the light transmittance of the TODC block which concerns on Example 2. FIG. 実施例2に係る可変分散補償器の全体構成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an overall configuration of a tunable dispersion compensator according to a second embodiment. 実施例3の可変分散補償器で使用されるTODCブロックの構成図である。6 is a configuration diagram of a TODC block used in the variable dispersion compensator of Example 3. FIG. 実施例3の可変分散補償器で使用されるTODCブロックで使用されるLCOS素子の構成図である。6 is a configuration diagram of an LCOS element used in a TODC block used in a tunable dispersion compensator of Example 3. FIG. 実施例3に係る可変分散補償器の全体構成を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating an overall configuration of a tunable dispersion compensator according to a third embodiment. 実施例4の可変分散補償器で使用されるTODCブロックの構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a TODC block used in the variable dispersion compensator of Example 4. 実施例4に係る可変分散補償器の全体構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a tunable dispersion compensator according to a fourth embodiment. 実施例5に係る可変分散補償器の全体構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a variable dispersion compensator according to a fifth embodiment. 実施例5の可変分散補償器で使用されるAWGの構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of an AWG used in the variable dispersion compensator according to the fifth embodiment. 実施例5の可変分散補償器におけるチャンネル割当を説明する図である。It is a figure explaining the channel allocation in the variable dispersion compensator of Example 5. FIG. 実施例5の可変分散補償器におけるチャンネル割当を説明する図である。It is a figure explaining the channel allocation in the variable dispersion compensator of Example 5. FIG. 実施例5の可変分散補償器に適用可能な総波長数およびLCOS素子数の関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the total number of wavelengths and the number of LCOS elements applicable to the tunable dispersion compensator of Example 5. 空間位相変調素子を用いた従来技術の可変分散補償器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the variable dispersion compensator of the prior art using a spatial phase modulation element. 空間位相変調素子を用いた従来技術の可変分散補償器の他の構成を示す図である。It is a figure which shows the other structure of the variable dispersion compensator of the prior art using a spatial phase modulation element. 空間位相変調素子を用いた従来技術の可変分散補償器における位相設定の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the phase setting in the variable dispersion compensator of the prior art using a spatial phase modulation element.

本発明は、AWGの分光軸に対応する方向のサイズを短く抑えた空間位相変調素子を利用した可変分散補償器ブロック(TODCブロック)を複数組み合わせ、多チャンネルの可変分散補償器を構成する点に特徴を有する。さらに、TODCブロックにおいて使用されるAWGのFSRを、そのTODCブロックによってカバーするWDM通信チャンネル群の全帯域幅と等しく成るように設定する。また、FSRを、そのTODCブロックによってカバーするWDM通信チャンネル群の全帯域幅と所定の関係と成るように設定することにより、光透過特性の平坦化も実現できる。インターリーブ型の群分波フィルタを用いた通信システムにも対応できる。以下、実施例とともに本発明について詳細に説明する。   In the present invention, a multi-channel variable dispersion compensator is configured by combining a plurality of variable dispersion compensator blocks (TODC blocks) using spatial phase modulation elements whose size in the direction corresponding to the spectral axis of the AWG is kept short. Has characteristics. Further, the AWG FSR used in the TODC block is set to be equal to the entire bandwidth of the WDM communication channel group covered by the TODC block. Further, by setting the FSR so as to have a predetermined relationship with the entire bandwidth of the WDM communication channel group covered by the TODC block, the light transmission characteristics can be flattened. A communication system using an interleaved group demultiplexing filter can also be supported. Hereinafter, the present invention will be described in detail with examples.

図1は、本発明の実施例1に係る可変分散補償器の全体構成を示すブロック図である。本可変分散補償器100は、複数のTODCブロックおよび群分波フィルタから構成されている。例えば、λからλ40までの40の波長を持つ光信号群が多重化された光信号は、第1の群分波フィルタ101の入力ポートInに入力される。多重化された光信号は、第1の群分波フィルタ101によってλからλ10、λ11からλ20、λ21からλ30ならびにλ31からλ40の4つの波長群(G1、G2、G3、G4)に群分波される。波長群分波フィルタ101のポート1、ポート2、ポート3、ポート4から出力される各波長群の光信号群は、それぞれ、光ファイバなどによってTODCブロック103a、103b、103c、103dに入力される。G1からG4の各波長群の光信号群は、それぞれTODCブロック103a、103b、103c、103dによって分散補償されて、第2の波長群分波フィルタ102の各ポート1からポート4に接続される。分散補償後の4つの波長群(G1、G2、G3、G4)の光信号群は、第2の波長群分波フィルタ102によって合波され、再びλからλ40までの中心波長を持つ40の通信チャンネルの光信号に多重化されて、出力ポートoutから出力される。 FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of a tunable dispersion compensator according to Embodiment 1 of the present invention. The tunable dispersion compensator 100 is composed of a plurality of TODC blocks and a group demultiplexing filter. For example, an optical signal in which an optical signal group having 40 wavelengths from λ 1 to λ 40 is multiplexed is input to the input port In of the first group demultiplexing filter 101. The multiplexed optical signal is divided into four wavelength groups (G1, G2,...) From λ 1 to λ 10 , λ 11 to λ 20 , λ 21 to λ 30 and λ 31 to λ 40 by the first group demultiplexing filter 101. G3, G4) are group-demultiplexed. The optical signal group of each wavelength group output from the port 1, port 2, port 3, and port 4 of the wavelength group demultiplexing filter 101 is input to the TODC blocks 103a, 103b, 103c, and 103d through optical fibers or the like, respectively. . The optical signal groups of the wavelength groups G1 to G4 are compensated for dispersion by the TODC blocks 103a, 103b, 103c, and 103d, respectively, and are connected to the ports 1 to 4 of the second wavelength group demultiplexing filter 102. Optical signal group of the four wavelength groups after dispersion compensation (G1, G2, G3, G4 ) are multiplexed by the second wavelength group branching filter 102, 40 again having a central wavelength of from lambda 1 to lambda 40 Are multiplexed on the optical signal of the communication channel and output from the output port out.

図1に示したブロック図では、波長群分波フィルタ101、102が2つあるものとして記載されているが、TODCブロックとして反射型の構成のものを利用する場合は、反射板を設けて合波および分波ができる1つの波長群分波フィルタにより同等の機能を実現できる。波長群分波フィルタ101、102は、例えば、誘電多層膜により構成することができる。   In the block diagram shown in FIG. 1, it is described that there are two wavelength group demultiplexing filters 101 and 102. However, when a reflection type configuration is used as the TODC block, a reflection plate is provided. An equivalent function can be realized by one wavelength group demultiplexing filter capable of generating waves and demultiplexing. The wavelength group demultiplexing filters 101 and 102 can be composed of, for example, a dielectric multilayer film.

本発明の可変分散補償器の各TODCブロック103は、例えば図17の(A)に示した可変分散補償器と同一構成ものを使用できる。したがって、図1における各TODCブロックの入力と出力は、図17の(A)においては光サーキュレータ11の入力ポート38および出力ポート39に対応する。尚、図17の(A)では、反射型の構成の可変波長分散補償器を示しているが、AWG等を2つ配置した透過型の構成によっても実現できることに留意されたい。   As each TODC block 103 of the tunable dispersion compensator of the present invention, for example, the same configuration as that of the tunable dispersion compensator shown in FIG. Therefore, the input and output of each TODC block in FIG. 1 correspond to the input port 38 and the output port 39 of the optical circulator 11 in FIG. In FIG. 17A, a variable chromatic dispersion compensator having a reflection type is shown, but it should be noted that it can also be realized by a transmission type configuration in which two AWGs are arranged.

個々のTODCブロック103a、103b、103c、103dについては、AWGの構成パラメータを、分光動作の中心波長をそれぞれG1−G4の各帯域の中心波長に対応させ、各帯域内にある所定の通信チャンネル数に適合した線分散値となるようにそれぞれ設定する。各TODCブロックの基本的な構成は、全く同一とすることができる。図17の(A)に示したように、各TODCブロックに含まれるLCOS素子上における、AWGの分光軸方向に配列された複数のピクセルによって、チャンネル毎に独立して位相設定を行なうことができる。図1の構成の場合、1つの波長群帯域の中の10のWDM通信チャンネルに対して、独立に分散補償を行なうことができる。   For the individual TODC blocks 103a, 103b, 103c, 103d, the configuration parameters of the AWG are set so that the center wavelength of the spectroscopic operation corresponds to the center wavelength of each band of G1-G4, and the predetermined number of communication channels in each band Each is set so that the linear dispersion value conforms to. The basic configuration of each TODC block can be exactly the same. As shown in FIG. 17A, the phase can be set independently for each channel by a plurality of pixels arranged in the direction of the spectral axis of the AWG on the LCOS element included in each TODC block. . In the case of the configuration of FIG. 1, dispersion compensation can be performed independently for 10 WDM communication channels in one wavelength group band.

したがって、図1に示した構成により、各TODCブロックにおいて分散補償を行なう通信チャンネル数を少なく抑えることで、各LCOS素子の分光軸に対応するサイズを短くすることができる。すなわち、LCOS素子の大型化を抑えて、量産性およびコストに優れた多チャンネル可変分散補償器を実現することができる。特に、分散補償が必要なチャンネル数が非常に多い場合は、1辺が大きいサイズの、LCOS素子を1つだけ使用したTODCブロックを1つ使用する場合と比較して、小型のLCOS素子を使用した複数のTODCブロックによって構成するほうが、コストが安くなる。   Therefore, with the configuration shown in FIG. 1, the size corresponding to the spectral axis of each LCOS element can be shortened by suppressing the number of communication channels for performing dispersion compensation in each TODC block. That is, it is possible to realize a multi-channel variable dispersion compensator excellent in mass productivity and cost while suppressing an increase in size of the LCOS element. In particular, when the number of channels requiring dispersion compensation is very large, a smaller LCOS element is used compared to the case where one TODC block using only one LCOS element having a large side is used. It is cheaper to configure with a plurality of TODC blocks.

より好ましくは、本実施例の各TODCブロックにおいては、AWGのFSRが、1つの波長群に含まれる通信チャンネルの全帯域幅と等しくなるように設定することができる。具体的には、AWGのFSRを、WDM通信チャンネルの10チャンネル分に相当する光周波数幅に設定することができる。例えば、1つのWDM通信チャンネル幅を100GHzとすると、FSRを、1000GHzに設定する。   More preferably, in each TODC block of the present embodiment, the AWG FSR can be set to be equal to the entire bandwidth of the communication channel included in one wavelength group. Specifically, the AWG FSR can be set to an optical frequency width corresponding to 10 channels of the WDM communication channel. For example, if one WDM communication channel width is 100 GHz, the FSR is set to 1000 GHz.

AWGのFSRと1つの波長群に含まれる複数の通信チャンネルの全帯域幅とを、等しい値に設定することによって、TODCブロック103a、103b、103c、103dの構成を全く同一のものとすることができる。すなわち、図1に示した可変分散補償器100を、同一の設計仕様の1種類のTODCブロックのみで構成できる。可変分散補償器100の構成要素の種類を減らすことができるので、可変分散補償器の製造コストを減らすことができる。さらには、可変分散補償器の保守および運用の観点においても、保守作業のより簡易化と、低コスト化を実現できる。可変分散補償器の故障に対応するために、複数種類(例えば4種類)のTODCブロックを備える必要がなく、保守用に1種類のTODCブロックだけ備えておけば良い。保守交換作業も簡単化できることに注目されたい。   By setting the AWG FSR and the total bandwidth of a plurality of communication channels included in one wavelength group to the same value, the configurations of the TODC blocks 103a, 103b, 103c, and 103d may be exactly the same. it can. That is, the tunable dispersion compensator 100 shown in FIG. 1 can be configured with only one type of TODC block having the same design specifications. Since the types of components of the tunable dispersion compensator 100 can be reduced, the manufacturing cost of the tunable dispersion compensator can be reduced. Furthermore, from the viewpoint of maintenance and operation of the tunable dispersion compensator, maintenance work can be simplified and cost can be reduced. In order to cope with the failure of the tunable dispersion compensator, it is not necessary to provide a plurality of types (for example, four types) of TODC blocks, and only one type of TODC block may be provided for maintenance. Note that maintenance and replacement can be simplified.

図2は、本発明の可変分散補償器の光透過率特性の一例を示す図である。AWGのFSRを、1つの波長群に含まれる通信チャンネルの全帯域幅と同一の値に設定した場合を示している。横軸は、光周波数を示し、縦軸は分散補償器としての光透過特性を示している。分散補償特性は、AWGの周回性によって、FSR毎に同じ特性が繰り返される。光透過率についても、FSR毎に繰り返す帯域特性を示す。1つのFSRには、1つの波長群(G1、G2、G3、G4)の10の通信チャンネルの波長が対応している。   FIG. 2 is a diagram showing an example of the light transmittance characteristic of the variable dispersion compensator of the present invention. In this example, the AWG FSR is set to the same value as the total bandwidth of the communication channels included in one wavelength group. The horizontal axis indicates the optical frequency, and the vertical axis indicates the light transmission characteristics as a dispersion compensator. The dispersion compensation characteristic is repeated for each FSR due to the circulatory property of the AWG. As for the light transmittance, band characteristics are repeated for each FSR. One FSR corresponds to the wavelengths of ten communication channels in one wavelength group (G1, G2, G3, G4).

図1に示した構成の可変分散補償器では、1つの波長群に10のWDM通信チャンネルが含まれている構成を例として説明したが、これに限定されない。同様に、分散補償の対象とするシステムのチャンネル総数を40、波長群の数を4、ならびに対応するTODCブロックの数も4として説明したが、これらの数もなんら限定されない。   Although the variable dispersion compensator having the configuration shown in FIG. 1 has been described as an example in which 10 WDM communication channels are included in one wavelength group, the present invention is not limited to this. Similarly, the total number of channels of the system subject to dispersion compensation is 40, the number of wavelength groups is 4, and the number of corresponding TODC blocks is 4. However, these numbers are not limited at all.

以上説明した実施例1の可変波長分散補償器によれば、多重化されたWDM光信号を複数の波長群に分離して、波長群毎に対応するTODCブロックを備えることで、分光軸方向にサイズが短いLCOS素子を使用することができる。大型のLCOS素子を必要とせずに、量産性およびコストに優れた、多チャンネル可変分散補償器を実現することができる。さらに、AWGのFSRと1つの波長群内に含まれる通信チャンネルの全帯域幅とを、等しい値に設定することによって、可変分散補償器の低コスト化ならびに保守の簡易化および低コスト化を実現できる。   According to the variable chromatic dispersion compensator of the first embodiment described above, the multiplexed WDM optical signal is separated into a plurality of wavelength groups, and a TODC block corresponding to each wavelength group is provided, so that the spectral axis direction can be provided. LCOS elements with a short size can be used. A multi-channel variable dispersion compensator excellent in mass productivity and cost can be realized without requiring a large LCOS element. In addition, by setting the AWG FSR and the total bandwidth of the communication channels included in one wavelength group to the same value, it is possible to reduce the cost of the variable dispersion compensator, simplify the maintenance, and reduce the cost. it can.

本実施例においては、完全に同一仕様のTODCブロックを利用可能とし、さらに光透過特性を平坦化させた可変分散補償器を示す。実施例1においては、各TODCブロックの基本的な構成を、同一のものとすることができる。しかしながら、AWGのFSRと1つの波長群内に含まれる通信チャンネルの全帯域幅とを等しい値に設定しない限り、各波長群に対応した専用のTODCブロックを準備する必要がある。すなわち、波長群毎に、AWGの分光動作の中心波長がそれぞれG1−G4の各帯域の中心波長に対応するように、TODCブロック内に含まれるAWGの構成パラメータを設定する必要がある。TODCブロックを構成しているAWGのチップは、TODCブロック毎に異なるものを使用しなければならない。   In the present embodiment, a tunable dispersion compensator is shown in which a TODC block having completely the same specification can be used and the light transmission characteristics are flattened. In the first embodiment, the basic configuration of each TODC block can be the same. However, unless the AWG FSR and the total bandwidth of the communication channels included in one wavelength group are set to the same value, it is necessary to prepare a dedicated TODC block corresponding to each wavelength group. That is, for each wavelength group, it is necessary to set the configuration parameters of the AWG included in the TODC block so that the center wavelength of the spectral operation of the AWG corresponds to the center wavelength of each band of G1 to G4. The AWG chip constituting the TODC block must be different for each TODC block.

AWGのFSRと1つの波長群内に含まれる通信チャンネルの全帯域幅とを等しい値に設定した場合は、TODCブロックを1種類とすることができる。しかしながら、図2に示したように、FSRの両端部に対応する通信チャンネルにおいて光透過率が低下することが避けられなかった。AWGのFSRと1つの波長群内に含まれる通信チャンネルの全帯域幅とを等しい値に設定すると、分散補償器の透過率についても、FSR毎に繰り返す特性を示す。図2に示したように、一般に、1つの波長群の両端の通信チャンネルでは、透過率が低下する。例えば、λおよびλ10に対応する通信チャンネルにおいては、1つの波長群の中央部にある通信チャンネルと比較して、光透過率が低下する問題がある。本実施例においては、この問題をさらに改善する。 When the AWG FSR and the total bandwidth of the communication channels included in one wavelength group are set to the same value, one type of TODC block can be used. However, as shown in FIG. 2, it is inevitable that the light transmittance decreases in the communication channel corresponding to both ends of the FSR. When the AWG FSR and the entire bandwidth of the communication channel included in one wavelength group are set to the same value, the transmittance of the dispersion compensator also shows a characteristic that repeats for each FSR. As shown in FIG. 2, in general, the transmittance decreases in the communication channels at both ends of one wavelength group. For example, in the communication channels corresponding to λ 1 and λ 10 , there is a problem that the light transmittance is reduced as compared with the communication channel in the center of one wavelength group. In this embodiment, this problem is further improved.

図3は、実施例2に係る可変分散補償器において使用されるTODCブロックの構成を示す図である。このTODCブロック103は、図5とともに後述する実施例2に係る可変分散補償器の構成要素として使用される。図3に示したTODCブロック103の基本的構成は、図17の(A)で示した従来技術における可変分散補償器の構成と同じである。また、図18に示した位相分布のように、分波軸の距離をパラメータとして、2次以上の関数で規定される。AWGが、スラブ導波路の境界面上で0.5FSR相当離れた位置に接続された2つの入出力導波路を持つ点で、従来技術の構成と相違している。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a TODC block used in the variable dispersion compensator according to the second embodiment. The TODC block 103 is used as a component of a tunable dispersion compensator according to a second embodiment which will be described later with reference to FIG. The basic configuration of the TODC block 103 shown in FIG. 3 is the same as the configuration of the tunable dispersion compensator in the prior art shown in FIG. Further, as in the phase distribution shown in FIG. 18, it is defined by a function of second order or higher with the distance of the demultiplexing axis as a parameter. The AWG is different from the configuration of the prior art in that the AWG has two input / output waveguides connected to positions separated by 0.5 FSR on the boundary surface of the slab waveguide.

図3を参照すれば、TODCブロックは、AWG1、シリンドリカルレンズ6、集光レンズ7およびLCOS素子などによる空間位相変調素子8から構成されている。AWG1はスラブ導波路3およびアレイ導波路4を含んでいる。多重化された光信号群は、アレイ導波路4の一端から光信号の波長に応じた出射角度で分波され、AWG基板の端面Aから出射される。LCOS素子8上には、複数のWDM通信チャンネル(例えば10チャンネル)に対応して、AWG1の分光軸(x軸方向)に沿って複数のピクセルが配置されている。本TODCブロック103は反射型構成であり、AWG1から出射した各光信号は、LCOS素子8において所定の位相が付与された後に反射され、再びAWG1へ戻る。   Referring to FIG. 3, the TODC block includes a spatial phase modulation element 8 including an AWG 1, a cylindrical lens 6, a condenser lens 7, and an LCOS element. The AWG 1 includes a slab waveguide 3 and an arrayed waveguide 4. The multiplexed optical signal group is demultiplexed from one end of the arrayed waveguide 4 at an emission angle corresponding to the wavelength of the optical signal, and emitted from the end face A of the AWG substrate. On the LCOS element 8, a plurality of pixels are arranged along the spectral axis (x-axis direction) of AWG 1 corresponding to a plurality of WDM communication channels (for example, 10 channels). The TODC block 103 has a reflective configuration, and each optical signal emitted from the AWG 1 is reflected after being given a predetermined phase in the LCOS element 8 and returns to the AWG 1 again.

本TODCブロックのAWG1は、異なる複数の波長群の光信号群を入出力することができる2つの入出力導波路16、17を持つ。第1の入出力導波路16は、スラブ導波路3のアレイ導波路4との接続面とは反対側の境界面B上のa点で、スラブ導波路3と接続される。第1の入出力導波路16は、光ファイバなどを経て第1の光サーキュレータ11に接続される。第1の光サーキュレータ11は、ポートAとして機能し、所定の波長群の光信号が入力(Ain)および出力(Aout)される。同様に、第2の入出力導波路17は、スラブ導波路3の境界面B上のb点で、スラブ導波路3と接続される。第2の入出力導波路17は、光ファイバなどを経て第2の光サーキュレータ14に接続される。第2の光サーキュレータ14は、ポートBとして機能し、ポートAとは別の波長群の光信号が入力(Bin)および出力(Bout)される。   The AWG 1 of the present TODC block has two input / output waveguides 16 and 17 that can input and output optical signal groups of a plurality of different wavelength groups. The first input / output waveguide 16 is connected to the slab waveguide 3 at a point on the boundary surface B opposite to the connection surface of the slab waveguide 3 to the arrayed waveguide 4. The first input / output waveguide 16 is connected to the first optical circulator 11 via an optical fiber or the like. The first optical circulator 11 functions as a port A, and an optical signal of a predetermined wavelength group is input (Ain) and output (Aout). Similarly, the second input / output waveguide 17 is connected to the slab waveguide 3 at a point b on the boundary surface B of the slab waveguide 3. The second input / output waveguide 17 is connected to the second optical circulator 14 via an optical fiber or the like. The second optical circulator 14 functions as a port B, and an optical signal having a wavelength group different from that of the port A is input (Bin) and output (Bout).

2つの入出力導波路16、17が接続されるa点およびb点は、AWG1に設定されるFSRの1/2に相当する距離だけずれた位置にあることに注目されたい。したがって、ポートAから入出力される光信号の透過帯域と、ポートBから入出力される光信号の透過帯域とは、光周波数軸上において0.5FSRだけずれることとなる。   Note that the points a and b to which the two input / output waveguides 16 and 17 are connected are shifted by a distance corresponding to 1/2 of the FSR set in the AWG 1. Therefore, the transmission band of the optical signal input / output from the port A and the transmission band of the optical signal input / output from the port B are shifted by 0.5 FSR on the optical frequency axis.

図4は、実施例2に係るTODCブロックの光透過率を示した図である。ポートAを使用して入出力された光信号の光透過率は、実線の透過率線21で表示され、ポートBを使用して入出力された光信号の光透過率は、点線の透過率線22で表示されている。いずれの透過率線も、同一のAWGの透過率であるので、FSRを繰り返しの周期とした透過率特性を示す。しかしながら、透過帯域の中心は、2つのポート間で0.5FSRずれている点に注目されたい。   FIG. 4 is a diagram illustrating the light transmittance of the TODC block according to the second embodiment. The light transmittance of the optical signal input / output using the port A is indicated by a solid transmittance line 21, and the light transmittance of the optical signal input / output using the port B is the dotted line transmittance. This is indicated by the line 22. Since all the transmittance lines have the same AWG transmittance, the transmittance characteristics with the FSR as a repetition period are shown. Note, however, that the center of the transmission band is shifted by 0.5 FSR between the two ports.

ポートAによる透過率特性において、透過帯域の中央にある平坦部を波長群G1の光信号の使用のために割り当てることができる。波長群G1に隣接する波長群G2の光信号の使用のためには、ポートBによる透過率特性における透過帯域の中央にある平坦部を利用できる。さらに波長群G2に隣接する波長群G3については、再びポートAによる透過率特性において、波長群G1に使用した透過帯域からFSR離れた次の透過帯域の中央にある平坦部を利用できる。同様に、波長群G3に隣接する波長群G4については、再びポートBによる透過率特性において、波長群G2に使用した透過帯域からFSR離れた次の透過帯域の中央にある平坦部を利用できる。   In the transmittance characteristic by the port A, a flat portion at the center of the transmission band can be allocated for use of the optical signal of the wavelength group G1. In order to use the optical signal of the wavelength group G2 adjacent to the wavelength group G1, a flat portion at the center of the transmission band in the transmittance characteristic by the port B can be used. Further, for the wavelength group G3 adjacent to the wavelength group G2, in the transmittance characteristics by the port A, a flat portion at the center of the next transmission band that is FSR away from the transmission band used for the wavelength group G1 can be used. Similarly, for the wavelength group G4 adjacent to the wavelength group G3, the flat portion at the center of the next transmission band that is FSR away from the transmission band used for the wavelength group G2 can be used again in the transmittance characteristics by the port B.

上述のように、図3に示したTODCブロックにおいて使用するポートを、波長群毎に交互に選択することによって、多数のWDM通信チャンネルを含む連続した通信帯域に対して光透過特性が平坦な可変分散補償を実現できる。このとき、TODCブロック内のAWG1に設定されるFSRは、1つの波長群内にあるチャンネルの全帯域幅の2倍となっている。実施例1においては、図2に示したように、AWGのFSRと1つの波長群内にあるチャンネルの全帯域幅と同一に設定されていた。すなわち、実施例1では、TODCブロックのAWGのFSR値を、群分波フィルタ101、102の波長分離間隔に一致するように設定していた。これに対し、実施例2では、TODCブロックのAWGのFSR値を、群分波フィルタの分離間隔の2倍に設定している点に注目されたい。次に、図3に示したTODCブロックを使用した可変波長分散補償器の全体構成についてさらに説明する。   As described above, the ports used in the TODC block shown in FIG. 3 are alternately selected for each wavelength group, so that the light transmission characteristics are flat for a continuous communication band including a number of WDM communication channels. Dispersion compensation can be realized. At this time, the FSR set in the AWG 1 in the TODC block is twice the total bandwidth of the channels in one wavelength group. In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the AWG FSR and the total bandwidth of the channels in one wavelength group are set to be the same. That is, in the first embodiment, the AWG FSR value of the TODC block is set to match the wavelength separation interval of the group demultiplexing filters 101 and 102. On the other hand, in Example 2, it should be noted that the AWG FSR value of the TODC block is set to twice the separation interval of the group demultiplexing filter. Next, the overall configuration of the tunable dispersion compensator using the TODC block shown in FIG. 3 will be further described.

図5は、本発明の実施例2に係る可変分散補償器の全体構成を示すブロック図である。実施例1と同様に、λからλ40までの40の波長を持つ光信号が多重化された光信号を、4つの波長群(G1、G2、G3、G4)に群分波をして、4つのTODCブロックを使用して分散補償を行なう。実施例2においては、TODCブロックにおいて2つの群分波フィルタと接続されるポートが、AポートおよびBポートの間で、波長群ごとに順次交互に選択される点で、実施例1と相違する。 FIG. 5 is a block diagram showing the overall configuration of the tunable dispersion compensator according to the second embodiment of the present invention. Similar to the first embodiment, an optical signal obtained by multiplexing optical signals having 40 wavelengths from λ 1 to λ 40 is divided into four wavelength groups (G1, G2, G3, G4). Dispersion compensation is performed using four TODC blocks. The second embodiment is different from the first embodiment in that the ports connected to the two group demultiplexing filters in the TODC block are alternately selected for each wavelength group between the A port and the B port. .

λからλ40までの40の波長を持つ光信号群が多重化された光信号は、第1の群分波フィルタ201の入力ポートinに入力される。多重化された光信号は、第1の群分波フィルタ201によって、λからλ10、λ11からλ20、λ21からλ30ならびにλ31からλ40の4つの波長群(G1、G2、G3、G4)に群分波される。波長群分波フィルタ201のポート1、ポート2、ポート3、ポート4から出力される各波長群の光信号群は、それぞれ、光ファイバなどを経由してTODCブロック203a、203b、203c、203dに入力される。各波長群の光信号は、それぞれTODCブロック203a、203b、203c、203dによって分散補償されて、第2の波長群分波フィルタ202の各ポートに入力される。分散補償された4つの波長群(G1、G2、G3、G4)の光信号群は、第2の波長群分波フィルタ202によって合波され、各々が再びλからλ40までの中心波長を持つ40の通信チャンネルの光信号群を含む光信号に多重化される。 An optical signal in which an optical signal group having 40 wavelengths from λ 1 to λ 40 is multiplexed is input to the input port in of the first group demultiplexing filter 201. The multiplexed optical signal is converted into four wavelength groups (G1, G2) from λ 1 to λ 10 , λ 11 to λ 20 , λ 21 to λ 30 and λ 31 to λ 40 by the first group demultiplexing filter 201. , G3, G4). The optical signal group of each wavelength group output from the port 1, port 2, port 3, and port 4 of the wavelength group demultiplexing filter 201 is sent to the TODC blocks 203a, 203b, 203c, and 203d via optical fibers, respectively. Entered. The optical signals of each wavelength group are dispersion-compensated by the TODC blocks 203a, 203b, 203c, and 203d, respectively, and input to the respective ports of the second wavelength group demultiplexing filter 202. The optical signal groups of the four wavelength groups (G1, G2, G3, G4) that have been dispersion-compensated are combined by the second wavelength group demultiplexing filter 202, and each of them has a central wavelength from λ 1 to λ 40 again. It is multiplexed into an optical signal including optical signal groups of 40 communication channels.

波長群G1の光信号群を分散補償するTODC203aにおいては、ポートAが使用されている。波長群G1に隣接する波長群G2の光信号群を分散補償するTODC203bにおいては、ポートBが使用されている。さらに、波長群G2に隣接する波長群G3の光信号群を分散補償するTODC203cにおいては、再びポートAが使用されている。波長群G3に隣接する波長群G4の光信号群を分散補償するTODC203dにおいては、再びポートBが使用されている。上述のように、G1からG4の各波長群に対して、AポートおよびBポートが順次交互に使用される。この結果、図4に示したように隣接する波長群に対して、順次交互に、ポートAおよびポートBに対応した透過帯域が使用されることが分かる。このとき波長分散補償器としては、光周波数軸上でFSRに対応する1つの透過帯域内において、平坦な光透過率を持つ中央領域だけが使用される。このため、FSRの両端に対応し、透過帯域の両端であって光透過率が低下する領域を使用せずに、平坦な中央領域のみが使用される。   The port A is used in the TODC 203a that performs dispersion compensation on the optical signal group of the wavelength group G1. The port B is used in the TODC 203b that performs dispersion compensation for the optical signal group of the wavelength group G2 adjacent to the wavelength group G1. Further, the port A is used again in the TODC 203c that performs dispersion compensation for the optical signal group of the wavelength group G3 adjacent to the wavelength group G2. In the TODC 203d that performs dispersion compensation for the optical signal group of the wavelength group G4 adjacent to the wavelength group G3, the port B is used again. As described above, the A port and the B port are used alternately for each wavelength group from G1 to G4. As a result, as shown in FIG. 4, it is understood that the transmission bands corresponding to the port A and the port B are alternately used for the adjacent wavelength groups. At this time, as the chromatic dispersion compensator, only the central region having a flat light transmittance is used in one transmission band corresponding to the FSR on the optical frequency axis. For this reason, only a flat central region is used without using a region corresponding to both ends of the FSR and being at both ends of the transmission band where the light transmittance decreases.

本実施例2の構成によれば、多重化されたWDM光信号を複数の波長群に分離し、複数の1種類のTODCブロックを備えることで、分光軸方向にサイズが短いLCOS素子を使用することができる。大型のLCOS素子を必要とせずに、量産性およびコストに優れた、多チャンネル可変分散補償器を実現することができる。TODCブロックのAWGのFSR値を、群分波フィルタの分離間隔の2倍に設定することによって、光透過帯域が平坦な可変分散補償器を実現できる。可変分散補償器の低コスト化ならびに保守の簡易化および低コスト化を実現できる。   According to the configuration of the second embodiment, the multiplexed WDM optical signal is separated into a plurality of wavelength groups, and the LCOS element having a short size in the direction of the spectral axis is used by including a plurality of one type of TODC blocks. be able to. A multi-channel variable dispersion compensator excellent in mass productivity and cost can be realized without requiring a large LCOS element. By setting the AWG FSR value of the TODC block to be twice the separation interval of the group demultiplexing filter, a variable dispersion compensator with a flat light transmission band can be realized. It is possible to reduce the cost of the tunable dispersion compensator, simplify the maintenance, and reduce the cost.

尚、上述の実施例2では、2つの入出力導波路のスラブ導波路との接続点は、AWG1に設定されるFSRの1/2に相当する距離だけずれた位置にあった。しかしながら、同じ技術思想を適応すれば、FSRの1/3に相当する距離だけずれた位置でスラブ導波路と接続された3つの入出力導波路を備えた構成とすることもできる。この場合、TODCブロックとしては、ポートA、ポートBおよびポートCの3つのポート備えることになる。連続する複数の波長群を、順次交互に繰り返す3つのグループに分けることで、1つの波長群において、光透過率の平坦部分を使用できることは容易に理解できるだろう。このとき、TODCブロックのAWGのFSR値を、群分波フィルタの分離間隔の3倍に設定することになる。さらに、同様の考え方により、入出力導波路の数およびポート数を3以上に拡張することも可能である。   In Example 2 described above, the connection point between the two input / output waveguides and the slab waveguide was shifted by a distance corresponding to 1/2 of the FSR set in the AWG 1. However, if the same technical idea is applied, a configuration including three input / output waveguides connected to the slab waveguide at a position shifted by a distance corresponding to 1/3 of the FSR can be provided. In this case, the TODC block includes three ports, port A, port B, and port C. It can be easily understood that a flat portion of light transmittance can be used in one wavelength group by dividing a plurality of consecutive wavelength groups into three groups that are alternately repeated. At this time, the AWG FSR value of the TODC block is set to three times the separation interval of the group demultiplexing filter. Furthermore, it is possible to expand the number of input / output waveguides and the number of ports to 3 or more based on the same concept.

上述の実施例1および実施例2では、LCOS素子としてAWGの分光軸方向にのみピクセルが配列された1次元構成のLCOS素子を使用していた。しかし、LCOS素子上に2次元にピクセルを配列するとともに、TODCブロックに第2の分光素子を導入することによって、さらに可変分散補償器の構成を簡単化し、LCOS素子も小型化することができる。まず、2次元にピクセルが構成されたLCOS素子を含むTODCブロックについて説明する。   In the above-described first and second embodiments, a one-dimensional LCOS element in which pixels are arranged only in the AWG spectral axis direction is used as the LCOS element. However, by arranging the pixels two-dimensionally on the LCOS element and introducing the second spectroscopic element into the TODC block, the configuration of the tunable dispersion compensator can be further simplified and the LCOS element can be reduced in size. First, a TODC block including an LCOS element in which pixels are two-dimensionally configured will be described.

図6は、本発明の実施例3に係るTODCブロックの構成を示す図である。実施例1、実施例2と同様に反射型の構成であるが、バルク型回折格子15をさらに含み、光信号をバルク型回折格子によっても分波する構成である点で、相違している。さらに、本実施例においては、光路を通して見た場合にAWGとバルク型回折格子の分波面が直交している点に大きな特徴を持っている。以下、実施例1および実施例2のTODCブロックとの差異に着目して、詳しく説明する。   FIG. 6 is a diagram illustrating the configuration of the TODC block according to the third embodiment of the present invention. Similar to the first and second embodiments, the configuration is a reflection type, but is different in that it further includes a bulk diffraction grating 15 and demultiplexes the optical signal also by the bulk diffraction grating. Furthermore, the present embodiment has a great feature in that when viewed through the optical path, the demultiplexing surfaces of the AWG and the bulk type diffraction grating are orthogonal to each other. Hereinafter, a detailed description will be given focusing on the difference from the TODC block of the first and second embodiments.

実施例1および実施例2のTODCブロックと同様に、入力ファイバ10より入力された光信号は、サーキュレータ11および接続ファイバ13を介して、AWG1の入力導波路2に入射する。入力導波路2に入射した光信号は、スラブ導波路3を介してアレイ導波路4へ伝搬する。アレイ導波路4において、異なる波長を持つ光信号群が分波される。すなわち、出射端5から出射される光信号は、x−z面(分波面)内で、その波長に応じた異なる出射角度でz軸方向のバルク型回折格子15へ向かって伝搬する。   Similar to the TODC block of the first and second embodiments, the optical signal input from the input fiber 10 enters the input waveguide 2 of the AWG 1 via the circulator 11 and the connecting fiber 13. The optical signal incident on the input waveguide 2 propagates to the arrayed waveguide 4 through the slab waveguide 3. In the arrayed waveguide 4, optical signal groups having different wavelengths are demultiplexed. That is, the optical signal emitted from the emission end 5 propagates toward the bulk diffraction grating 15 in the z-axis direction at different emission angles according to the wavelength in the xz plane (demultiplexing plane).

出射端5から出射された光信号は、AWG基板の厚さ方向すなわちy方向に対しては、シリンドリカルレンズ6によって平行ビームに変換される。シリンドリカルレンズ6から出射する光信号はy−z面内で平行光とみなすことができる。一方、AWG基板の面内のx方向に対しては、スラブ導波路3のレンズ作用によって十分幅広い平行ビームに変換される。すなわち、出射端5から出射した時点で、AWG1から出射する光信号はx−z面内で平行光とみなすことができる。シリンドリカルレンズ6を通過することで、光信号をx方向、y方向いずれについても平行光とみなすことができる。   The optical signal emitted from the emission end 5 is converted into a parallel beam by the cylindrical lens 6 in the thickness direction of the AWG substrate, that is, the y direction. The optical signal emitted from the cylindrical lens 6 can be regarded as parallel light in the yz plane. On the other hand, the x direction in the plane of the AWG substrate is converted into a sufficiently wide parallel beam by the lens action of the slab waveguide 3. That is, when the light is emitted from the emission end 5, the optical signal emitted from the AWG 1 can be regarded as parallel light in the xz plane. By passing through the cylindrical lens 6, the optical signal can be regarded as parallel light in both the x direction and the y direction.

実施例3のTODCブロックの構成は、AWG1により分波された光信号をさらに分波するバルク型回折格子を備えている点に特徴がある。シリンドリカルレンズ6から出射した光信号は、その法線がz軸に対してθiだけ傾き、格子ベクトルがyz面内に設定されたバルク型回折格子15により、さらに分波される。バルク型回折格子15により分波された光信号は、集光レンズ7によって空間位相制御素子8上に集光される。ここで、AWG1の分散方向およびバルク型回折格子15の分散方向は、光路に沿ってそれぞれの分波面を見ると、2つの分波面が直交する関係にある。   The configuration of the TODC block according to the third embodiment is characterized in that it includes a bulk diffraction grating that further demultiplexes the optical signal demultiplexed by the AWG 1. The optical signal emitted from the cylindrical lens 6 is further demultiplexed by the bulk diffraction grating 15 whose normal is inclined by θi with respect to the z-axis and the grating vector is set in the yz plane. The optical signal demultiplexed by the bulk diffraction grating 15 is condensed on the spatial phase control element 8 by the condenser lens 7. Here, the dispersion direction of the AWG 1 and the dispersion direction of the bulk diffraction grating 15 are in a relationship in which the two demultiplexing surfaces are orthogonal to each other when the demultiplexing surfaces are viewed along the optical path.

図6の(A)によれば、AWG1および空間位相制御素子8は、互いに平行な位置関係に配置されているように記載されているが、厳密には平行でなくて良い。図6は、後述する特定のバルク型回折格子を使用する場合であって、入射角θiが46.76°の場合を例示的に示している。この時、光路はバルク型回折格子おいてほぼ90°で屈折する。このため、図面上は、AWGおよび空間位相制御素子が、互いに平行な位置関係に配置されているかのように表現されている。したがって、本実施例において、バルク型回折格子の屈折角θiには何ら限定はない。本実施例のTODCブロックは、光路に沿って見た場合に、AWG1の分波面とバルク型回折格子15の分波面とが相対的に直交する関係であることにより、空間位相制御素子のピクセルを、異方性を持った2次元に構成できる点に特徴がある。   According to FIG. 6A, the AWG 1 and the spatial phase control element 8 are described so as to be arranged in parallel with each other, but strictly speaking, they need not be parallel. FIG. 6 exemplarily shows a case where a specific bulk diffraction grating described later is used and the incident angle θi is 46.76 °. At this time, the optical path is refracted at about 90 ° in the bulk diffraction grating. For this reason, in the drawing, the AWG and the spatial phase control element are expressed as if they were arranged in a parallel positional relationship. Therefore, in this embodiment, there is no limitation on the refraction angle θi of the bulk type diffraction grating. The TODC block of the present embodiment has a spatial phase control element pixel as a result of the relationship between the demultiplexing surface of AWG1 and the demultiplexing surface of bulk diffraction grating 15 being relatively orthogonal when viewed along the optical path. It is characterized in that it can be configured in two dimensions with anisotropy.

波長(光周波数)と光信号の集光ビームの位置との関係を説明するため、仮想的に波長を連続的に変えた場合に、集光ビームが空間位相制御素子上に描く軌跡を検討してみる。本実施例においては、AWG1の角度分散をバルク型回折格子15の角度分散よりも十分大きく設定することによって、空間位相制御素子8上の集光ビームは光信号の波長に応じてラスタ状スキャンされる。   To explain the relationship between the wavelength (optical frequency) and the position of the focused beam of the optical signal, consider the locus that the focused beam draws on the spatial phase control element when the wavelength is virtually continuously changed. Try. In this embodiment, the angular dispersion of the AWG 1 is set to be sufficiently larger than the angular dispersion of the bulk diffraction grating 15, so that the condensed beam on the spatial phase control element 8 is scanned in a raster shape according to the wavelength of the optical signal. The

例えば、バルク型回折格子15の回折次数を1に、AWG1のFSRを、分散補償の対象となる通信システムにおける1つの波長群のWDM通信チャンネルの全帯域幅に等しくなるように設定すれば良い。このようなビームのラスタ状スキャンは、第1の分光素子として、設計パラメータの自由度が大きく、簡単に所望のFSRを実現できるAWGを用いることで可能となる。第1の分光素子としてバルク型の回折格子を用いても、簡単に所望の角度分散を設定できない。第1の分光素子の分波特性および第2の分光素子の分波特性に適切な角度分散を配分し組み合わせることによって、本実施例に特有の分散補償の動作が実現される点に注目されたい。空間位相制御素子8おいて反射された光信号は、実施例1、2のTODCブロックと同様に、その光路を反転させて往路とは逆方向へ伝搬し、サーキュレータ11を介して、出力ファイバ12から出射される。   For example, the diffraction order of the bulk diffraction grating 15 may be set to 1, and the FSR of the AWG 1 may be set to be equal to the entire bandwidth of the WDM communication channel of one wavelength group in the communication system to be subjected to dispersion compensation. Such a raster scan of the beam can be performed by using an AWG that has a high degree of freedom in design parameters and can easily realize a desired FSR as the first spectroscopic element. Even if a bulk diffraction grating is used as the first spectroscopic element, a desired angular dispersion cannot be set easily. Note that dispersion compensation operation peculiar to this embodiment is realized by allocating and combining appropriate angular dispersions to the demultiplexing characteristics of the first and second spectroscopic elements. I want to be. Similar to the TODC blocks of the first and second embodiments, the optical signal reflected by the spatial phase control element 8 reverses its optical path and propagates in the direction opposite to the forward path, and passes through the circulator 11 to the output fiber 12. It is emitted from.

図7の(A)は、実施例3のTODCブロックに好適な空間位相制御(LCOS)素子の構成を示す図である。空間位相制御素子8上の座標系を、u軸−v軸と定義する。上述のようにAWG1のFSRは、分散補償の対象となる通信システムにおける1つの波長群内にあるWDM通信チャンネルの全帯域幅に等しく設定されている。このとき、1つの波長群の全帯域内にある光信号は、AWG1のある回折次数の干渉光に対応する。仮想的に無変調の光信号の波長を連続的に変化させたとすれば、AWG1の分波作用によって、回折次数mの光信号については、集光ビームの位置は線分Lm上の軌跡を描く。   FIG. 7A is a diagram illustrating a configuration of a spatial phase control (LCOS) element suitable for the TODC block according to the third embodiment. The coordinate system on the spatial phase control element 8 is defined as u axis-v axis. As described above, the FSR of AWG 1 is set equal to the entire bandwidth of the WDM communication channel in one wavelength group in the communication system that is the object of dispersion compensation. At this time, an optical signal in the entire band of one wavelength group corresponds to interference light of a certain diffraction order of AWG1. Assuming that the wavelength of the virtually unmodulated optical signal is continuously changed, the position of the focused beam draws a locus on the line segment Lm for the optical signal of diffraction order m by the demultiplexing action of AWG1. .

この回折次数mの光信号は、例えばm番目の特定の波長群内にある光信号群に対応する。同様に、回折次数m+1の光信号については、隣接するLm+1上の軌跡を描く。この回折次数m+1の光信号は、m番目の波長群に隣接するm+1番目の波長群にある光信号群に対応する。したがって、1つの波長群の全帯域内にある光信号成分は、空間位相制御素子8上をスキャンされて描かれる1つの軌跡線Lm上に局在するピクセル列に対応する。換言すれば、1つの波長群の全帯域内にある各光信号は、1つの軌跡Lm上に局在するu軸方向に配列された複数のピクセル列によってそれぞれ独立に位相が付与され、分散補償が実現される。   This optical signal of diffraction order m corresponds to, for example, an optical signal group in the mth specific wavelength group. Similarly, for an optical signal of diffraction order m + 1, a locus on adjacent Lm + 1 is drawn. This optical signal of diffraction order m + 1 corresponds to an optical signal group in the (m + 1) th wavelength group adjacent to the mth wavelength group. Therefore, the optical signal component within the entire band of one wavelength group corresponds to a pixel column localized on one locus line Lm that is scanned and drawn on the spatial phase control element 8. In other words, each optical signal within the entire band of one wavelength group is independently phased by a plurality of pixel rows arranged in the u-axis direction localized on one locus Lm, and dispersion compensation is performed. Is realized.

上述のu軸方向に配列されたピクセル列毎に、異なる波長群に対して分散特性(群遅延特性)を設定できる。すなわち、実施例3のTODCブロックは、ピクセル列毎に独立して異なる位相分布を設定することによって、波長群毎に異なる分散特性(群遅延特性)を設定できる特徴を持つ。図6において、バルク型回折格子15の分光面(すなわちyz面)と空間位相制御素子8のピクセル形成面との交線の方向が、空間位相制御素子8上におけるバルク型回折格子15による分散方向となる。この交線で規定される分散軸をz’軸とする。図7の(A)および(B)においては、z’軸は、Lm、Lm+1等の各軌跡線の終了点を結ぶ方向または開始点を結ぶ方向となる。   Dispersion characteristics (group delay characteristics) can be set for different wavelength groups for each pixel array arranged in the u-axis direction. That is, the TODC block according to the third embodiment has a characteristic that different dispersion characteristics (group delay characteristics) can be set for each wavelength group by setting different phase distributions independently for each pixel column. In FIG. 6, the direction of the line of intersection between the spectral plane (ie, yz plane) of the bulk type diffraction grating 15 and the pixel formation surface of the spatial phase control element 8 is the dispersion direction by the bulk type diffraction grating 15 on the spatial phase control element 8. It becomes. The dispersion axis defined by this intersection line is taken as the z ′ axis. In FIGS. 7A and 7B, the z′-axis is a direction connecting the end points of the locus lines such as Lm and Lm + 1 or a direction connecting the start points.

図7の(A)を用いて、集光ビーム径と、u軸およびv軸面上に形成されるピクセル構造との関係についてさらに検討する。図7の(A)では、簡単のため各ピクセルの形状を正方形のものとして表示している。以下では、u軸およびv軸それぞれにおいて、集光スポットビーム半径とピクセルピッチとの相対関係に着目して、各ピクセルに対する位相の設定方法が説明されることに留意されたい。また、変調を受けていないある光周波数(波長)の光信号に対応する集光ビームの形状は、集光レンズおよびシリンドリカルレンズの特性に応じて、一般に楕円となる。ここで、v軸方向の楕円半径をwvとする。楕円半径は、集光スポットの光強度がピーク値の1/eとなる半径、すなわちピーク光強度の13.5%となる半径を言うものとする。 With reference to FIG. 7A, the relationship between the focused beam diameter and the pixel structure formed on the u-axis and v-axis planes will be further examined. In FIG. 7A, the shape of each pixel is displayed as a square for simplicity. In the following, it should be noted that the method of setting the phase for each pixel will be described by focusing on the relative relationship between the focused spot beam radius and the pixel pitch in each of the u axis and the v axis. In addition, the shape of the condensed beam corresponding to an optical signal having a certain optical frequency (wavelength) that is not modulated is generally an ellipse according to the characteristics of the condensing lens and the cylindrical lens. Here, the ellipse radius in the v-axis direction is wv. The ellipse radius refers to a radius at which the light intensity of the focused spot is 1 / e 2 of the peak value, that is, a radius at which the light intensity of the focused spot is 13.5% of the peak light intensity.

v軸方向については、軌跡Lmを描く集光スポットラスタは、バルク型回折格子15の角度分散に基づいて、アレイ導波路格子のFSRに対応する光周波数毎にdv移動する。したがって、集光スポットのv軸方向の楕円半径について、次式を満たすようにすることによって、隣接する波長群のビームの重なりを除去することができる。
wv≦dv/2 式(1)
v軸方向の楕円半径wvは集光スポットの光強度がピーク値の1/eとなる半径であるので、式(1)の条件を満たすことによって、光通信で一般に求められる−30dB以下のクロストーク性能を実現することができる。
In the v-axis direction, the condensing spot raster that describes the locus Lm moves dv for each optical frequency corresponding to the FSR of the arrayed waveguide grating based on the angular dispersion of the bulk diffraction grating 15. Therefore, overlapping of beams of adjacent wavelength groups can be eliminated by satisfying the following equation for the elliptical radius of the focused spot in the v-axis direction.
wv ≦ dv / 2 Formula (1)
The ellipse radius wv in the v-axis direction is a radius at which the light intensity of the focused spot is 1 / e 2 of the peak value. Crosstalk performance can be realized.

図7の(A)の構成では、AWG1およびバルク回折格子15の線分散値によって決まる軌跡Lmの方向を、空間位相変調素子8のu軸方向と一致させている。さらに、v軸方向のピクセルピッチをpSLMvとして、pSLMvとdvとを一致させている。上述のピクセル構成によって、1つの波長群の全帯域内にある各光信号を、u軸方向に並んだピクセル列1列に対応させることができる。その結果、最少のピクセル数を持つLCOSを用いて、全波長群内の光信号へ分散付与することが可能となる。ピクセル数を減らすことによって、LCOSに掛かるコストを低く抑えることができる。   In the configuration of FIG. 7A, the direction of the locus Lm determined by the linear dispersion values of the AWG 1 and the bulk diffraction grating 15 is made to coincide with the u-axis direction of the spatial phase modulation element 8. Furthermore, the pixel pitch in the v-axis direction is set to pSLMv, and pSLMv and dv are matched. With the above-described pixel configuration, each optical signal in the entire band of one wavelength group can correspond to one pixel column aligned in the u-axis direction. As a result, dispersion can be imparted to the optical signals in all wavelength groups using the LCOS having the minimum number of pixels. By reducing the number of pixels, the cost of LCOS can be kept low.

以下に、具体的な数値例とともに本実施例のTODCブロックの例を示す。アレイ導波路格子は比屈折率差が1.5%の石英系光導波路を用いて作製した。アレイ導波路の行路長差ΔLを202μm、アレイ導波路の出射端5におけるアレイ導波路ピッチを12μmとした。この構成によれば、アレイ導波路格子の自由スペクトルレンジはおよそ1000GHzになる。   Below, the example of the TODC block of a present Example is shown with a specific numerical example. The arrayed waveguide grating was fabricated using a silica-based optical waveguide having a relative refractive index difference of 1.5%. The path length difference ΔL of the arrayed waveguide was 202 μm, and the arrayed waveguide pitch at the exit end 5 of the arrayed waveguide was 12 μm. According to this configuration, the free spectral range of the arrayed waveguide grating is approximately 1000 GHz.

バルク型回折格子15は、例えば、格子周期が940本/mmの体積位相ホログラフィック回折格子(VPHG: Volume phase holographic grating)を用いる。バルク型回折格子15はVPHGタイプに限られず、透過型ブレーズ回折格子、反射型のホログラフィック回折格子または反射型のブレーズ回折格子を用いても、VPHGと同様の機能を実現できる。入射角θiが46.76°のとき格子周期940本/mmのVPHGの角度分散値は、1.37mrad/nmである。シリンドリカルレンズ6の焦点距離は1mm、集光レンズ7の焦点距離は80mmとした。   The bulk type diffraction grating 15 uses, for example, a volume phase holographic grating (VPHG) having a grating period of 940 lines / mm. The bulk type diffraction grating 15 is not limited to the VPHG type, and a function similar to that of the VPHG can be realized by using a transmission type blaze diffraction grating, a reflection type holographic diffraction grating, or a reflection type blaze diffraction grating. When the incident angle θi is 46.76 °, the angular dispersion value of VPHG with a grating period of 940 lines / mm is 1.37 mrad / nm. The focal length of the cylindrical lens 6 was 1 mm, and the focal length of the condenser lens 7 was 80 mm.

LCOS型空間位相制御素子8は、u軸方向のピクセル数およびピッチが、それぞれ1280個および8μmであり、v軸方向のピクセル数およびピッチが、それぞれ4個および920μmである。したがって、LCOSのピクセルが形成された領域のサイズは、約10.2mm×3.7mmである。この構成は、あくまで一例であって、u軸方向のピクセルピッチは5μm〜10μmの範囲あってもよい。   In the LCOS type spatial phase control element 8, the number of pixels and the pitch in the u-axis direction are 1280 and 8 μm, respectively, and the number of pixels and the pitch in the v-axis direction are 4 and 920 μm, respectively. Therefore, the size of the region where the LCOS pixels are formed is about 10.2 mm × 3.7 mm. This configuration is merely an example, and the pixel pitch in the u-axis direction may be in the range of 5 μm to 10 μm.

上述の光学系の構成によれば、v軸方向のビーム半径wvは、約300μmとなり、式(1)の関係を満たしていることを確認した。LCOS上におけるv軸方向の線分散値は、前述のVPHGの角度分散値と集光レンズの7の焦点距離の積として、0.11mm/nmと求まる。よって、集光スポットの位置は、AWGのFSRである1000GHz(約8.4nm)当り、dv=920μm移動する。アレイ導波路格子のFSRに対応するスポット移動量dvと、v軸方向のピクセルピッチpSLMvとがいずれも920μmに一致していることを確認した。   According to the configuration of the optical system described above, the beam radius wv in the v-axis direction is about 300 μm, and it has been confirmed that the relationship of Expression (1) is satisfied. The linear dispersion value in the v-axis direction on LCOS is found to be 0.11 mm / nm as the product of the above-mentioned angular dispersion value of VPHG and the focal length of the condenser lens 7. Therefore, the position of the focused spot moves dv = 920 μm per 1000 GHz (about 8.4 nm) which is the FSR of the AWG. It was confirmed that both the spot movement amount dv corresponding to the FSR of the arrayed waveguide grating and the pixel pitch pSLMv in the v-axis direction were 920 μm.

LCOS素子のu軸方向の線分散値は、1.22mm/nmとなり、128個のピクセルが、100GHzの周波数レンジを持つ光信号の位相変調に寄与することになる。したがって、本実施例の構成のTODCブロックによって、1つの波長群において、100GHz間隔で配置された10のWDM通信チャンネルの各光信号に対して、独立して分散補償することが可能になる。さらに、v軸方向に配列したピクセル列毎に、複数の異なる波長群の光信号群に対しても独立して分散補償することができる。   The linear dispersion value in the u-axis direction of the LCOS element is 1.22 mm / nm, and 128 pixels contribute to the phase modulation of an optical signal having a frequency range of 100 GHz. Therefore, the TODC block having the configuration of the present embodiment makes it possible to perform dispersion compensation independently for each optical signal of 10 WDM communication channels arranged at 100 GHz intervals in one wavelength group. Furthermore, dispersion compensation can be performed independently for a plurality of optical signal groups of different wavelength groups for each pixel array arranged in the v-axis direction.

図7の(A)に示したLCOSの構成例では、pSLMvとdvとをほぼ一致させて、u軸方向に並んだピクセル列1列を1つの波長群に対応させた場合を、例示的に説明した。別の構成例として、図7の(B)に示すように、dvをpSLMvより大きく設定して、v軸方向について複数のピクセルを1つの波長群に割り当てる構成例を説明する。この場合も、式(1)の関係を満たすことによって、隣接する波長群の間のクロストークを低く抑えることができる。図7の(A)のピクセル構成では、軌跡Lmの方向とu軸の方向とを一致させる必要があった。これに対し、図7の(B)のピクセル構成では、v軸方向について、軌跡Lmを中心としてdvの幅に含まれる複数のピクセルを、1つの波長群mの制御のために用いることによって、軌跡Lmとu軸とが平行である必要がなくなる。   In the configuration example of the LCOS shown in FIG. 7A, the case where the pSLMv and dv are substantially matched and one pixel row arranged in the u-axis direction corresponds to one wavelength group is exemplified. explained. As another configuration example, a configuration example will be described in which dv is set larger than pSLMv and a plurality of pixels are assigned to one wavelength group in the v-axis direction, as shown in FIG. Also in this case, the crosstalk between adjacent wavelength groups can be kept low by satisfying the relationship of the expression (1). In the pixel configuration of FIG. 7A, it is necessary to make the direction of the locus Lm coincide with the direction of the u axis. On the other hand, in the pixel configuration of FIG. 7B, by using a plurality of pixels included in the width of dv centering on the locus Lm in the v-axis direction for controlling one wavelength group m, The locus Lm and the u axis need not be parallel.

図7の(B)のピクセル構成の利点は、光信号に任意の光結合損失を付加できるところにある。v軸方向における複数のピクセルによって、u軸方向に対する位相設定とは独立して、v軸方向に対して傾いた位相を設定することができる。再び図6を参照すれば、LCOSにおいて反射してバルク型回折格子15を通過した光信号は、アレイ導波路格子の出射端5において、y軸方向のAWG導波路固有モードに対して傾いた電界分布を持った状態で、AWG1へ入射する。したがって、TODCブロックの透過特性に波長依存性を持った損失を付加し、光信号強度の波長依存を補償することが可能となる。   The advantage of the pixel configuration of FIG. 7B is that an arbitrary optical coupling loss can be added to the optical signal. A plurality of pixels in the v-axis direction can set a phase tilted with respect to the v-axis direction independently of the phase setting with respect to the u-axis direction. Referring to FIG. 6 again, the optical signal reflected by the LCOS and passed through the bulk diffraction grating 15 is tilted with respect to the AWG waveguide eigenmode in the y-axis direction at the output end 5 of the arrayed waveguide grating. The light enters the AWG 1 with a distribution. Therefore, it is possible to add a wavelength-dependent loss to the transmission characteristics of the TODC block and compensate the wavelength dependence of the optical signal intensity.

図7の(B)の構成を実現するLCOSとして、一般的な正方格子上にピクセルが並んだLCOSを使用した。ピクセルピッチは、u軸方向およびv軸方向共に8μmである。LCOS以外の光学系の構成は、図7の(A)で説明したのと同様のものを用いた。dv=920μmであるので、軌跡Lmを中心にしてv軸方向に115個のピクセルを1つの波長群に割り当てた。任意の波長、すなわち、任意の波長群番号mおよび任意のu軸上の位置において、v軸方向に割り当てられた115のピクセルに与える位相値を、最大で、傾き角0.3度の位相変化に相当するだけv軸方向に線形的に変化させた。この線形的に傾斜させた位相により、その波長の光信号強度を0dB〜−40dBの範囲で制御する事が出来た。   As an LCOS for realizing the configuration of FIG. 7B, an LCOS in which pixels are arranged on a general square lattice was used. The pixel pitch is 8 μm in both the u-axis direction and the v-axis direction. The configuration of the optical system other than LCOS was the same as that described with reference to FIG. Since dv = 920 μm, 115 pixels are assigned to one wavelength group in the v-axis direction around the locus Lm. At any wavelength, that is, at any wavelength group number m and any position on the u-axis, the phase value given to 115 pixels assigned in the v-axis direction is a phase change with a maximum inclination angle of 0.3 degrees. Was linearly changed in the v-axis direction corresponding to. With this linearly tilted phase, the optical signal intensity at that wavelength could be controlled in the range of 0 dB to -40 dB.

図7の(A)または(B)に示したピクセルが2次元に配列されたLCOS素子で構成されたTODCブロックを利用することによって、図1に示した実施例1に係る可変分散補償器を、より簡単な構成に変形することができる。   The variable dispersion compensator according to the first embodiment shown in FIG. 1 is obtained by using a TODC block including LCOS elements in which pixels shown in FIG. 7A or 7B are two-dimensionally arranged. It can be modified to a simpler configuration.

以上のLCOSに関わる説明では、ピクセルピッチのみに着目して、ピクセルの幅およびピクセル間のスペースには触れなかったが、用法を問わず、ピクセル間スペースは、光の制御効率を高めるために狭くすることが好ましい。一般には、1μm以下が好ましい。   In the above description related to LCOS, the pixel width and the space between the pixels are not touched by paying attention only to the pixel pitch, but the space between the pixels is narrow to increase the light control efficiency regardless of the usage. It is preferable to do. In general, 1 μm or less is preferable.

図8は、実施例3に係る分散補償器の全体構成を示したブロック図である。図8は、分散補償器としての機能に着目したブロックに分けて分散補償器を表現している。以下、図6に示したTODCブロックと、具体的な構成との対比関係を説明する。図6のTODCブロックにおけるLCOS素子8は、図7の(A)および(B)に示したように、2次元(2-Dimension)にピクセルが配列された構成を持つものとし、以下2D−LCOS素子と呼ぶ。   FIG. 8 is a block diagram illustrating the overall configuration of the dispersion compensator according to the third embodiment. FIG. 8 represents the dispersion compensator divided into blocks focusing on the function as the dispersion compensator. Hereinafter, the comparison relationship between the TODC block shown in FIG. 6 and a specific configuration will be described. The LCOS element 8 in the TODC block of FIG. 6 has a configuration in which pixels are arranged in two dimensions (2-Dimension) as shown in FIGS. 7A and 7B. Called an element.

図8の可変分散補償器300においては、例えば、λからλ40までの40の波長を持つ光信号群が多重化された光信号が、分光器301の入力ポートInに入力されて分波され、さらに第1の群分波フィルタ302に入力される。多重化された光信号は、第1の群分波フィルタ302によってλからλ10、λ11からλ20、λ21からλ30ならびにλ31からλ40の4つの波長群(G1、G2、G3、G4)に群分波される。第1の波長群分波フィルタ302からの各波長群の光信号群は、2D−LCOS素子305上の、各列(第1列、第2列、第3列第4列)のピクセル群306a、306b、306c、306dによって分散補償される。分散補償後の4つの波長群(G1、G2、G3、G4)の光信号群は、第2の波長群分波フィルタ303および分光器304によって合波され、再びλからλ40までの中心波長を持つ40の通信チャンネルの光信号に多重化されて、出力ポートoutから出力される。 In the tunable dispersion compensator 300 of FIG. 8, for example, an optical signal in which an optical signal group having a wavelength of 40 from λ 1 to λ 40 is multiplexed is input to the input port In of the spectrometer 301 and is demultiplexed. And input to the first group demultiplexing filter 302. The multiplexed optical signal is divided into four wavelength groups (G1, G2,..., Λ 1 to λ 10 , λ 11 to λ 20 , λ 21 to λ 30 and λ 31 to λ 40 by the first group demultiplexing filter 302. G3, G4) are group-demultiplexed. The optical signal group of each wavelength group from the first wavelength group demultiplexing filter 302 is a pixel group 306a in each column (first column, second column, third column, fourth column) on the 2D-LCOS element 305. , 306b, 306c, and 306d. The optical signal groups of the four wavelength groups (G1, G2, G3, G4) after the dispersion compensation are multiplexed by the second wavelength group demultiplexing filter 303 and the spectroscope 304, and again from λ 1 to λ 40. The signals are multiplexed into the optical signals of 40 communication channels having wavelengths and output from the output port out.

図8における2つの分光器301、304は、図6のTODCブロックにおけるAWG1に対応する。ここで、図6に示したTODCブロックは反射型の構成を持つために、1つのAWGによって分光器301および分光器304の機能を実現できることに留意されたい。図8における2つの群分波フィルタ302、303は、図6に示したTODCブロックにおけるバルク型回折格子15(第2の分光手段)に対応する。AWG1と同様に、1つのバルク型回折格子15によって、2つの群分波フィルタ302、303の機能を実現できる。   The two spectrometers 301 and 304 in FIG. 8 correspond to AWG1 in the TODC block in FIG. Here, since the TODC block shown in FIG. 6 has a reflection type configuration, it should be noted that the functions of the spectrometer 301 and the spectrometer 304 can be realized by one AWG. The two group demultiplexing filters 302 and 303 in FIG. 8 correspond to the bulk diffraction grating 15 (second spectroscopic means) in the TODC block shown in FIG. Similar to the AWG 1, the functions of the two group demultiplexing filters 302 and 303 can be realized by one bulk diffraction grating 15.

2D−LCOS素子305は、波長群G1に対応する第1列のピクセル群306a、波長群G2に対応する第2列のピクセル群306b、波長群G3に対応する第3列のピクセル群306c、波長群G4に対応する第4列のピクセル群306dによって、それぞれ分散補償される。ここで、2D−LCOS素子は、1つの素子面内にu軸方向に並んだ各列(第1列、第2列、第3列、第4列)のピクセル群が一体となって2次元にピクセルが配置されて構成されることに注目されたい。したがって、光信号が分光器301(AWG1)から空間に出射し、バルク型回折格子および2D−LCOS素子によって光信号処理をされて、再び分光器304(AWG1)に入射するまでの光信号処理は、1式のTODCブロックによって実現される。すなわち、図6に示された1つのTODCブロックによって、図1に示した4つのTODCブロックを必要とする可変分散補償器と同じ機能を実現できる。   The 2D-LCOS element 305 includes a first column of pixel groups 306a corresponding to the wavelength group G1, a second column of pixel groups 306b corresponding to the wavelength group G2, a third column of pixel groups 306c corresponding to the wavelength group G3, and a wavelength. Dispersion compensation is performed by the pixel group 306d in the fourth column corresponding to the group G4. Here, in the 2D-LCOS element, pixel groups in each column (first column, second column, third column, and fourth column) arranged in the u-axis direction within one element plane are two-dimensionally integrated. Note that the pixels are arranged and arranged. Therefore, the optical signal processing from when the optical signal is emitted from the spectroscope 301 (AWG1) to the space, subjected to the optical signal processing by the bulk diffraction grating and the 2D-LCOS element, and again incident on the spectroscope 304 (AWG1) is performed. This is realized by a set of TODC blocks. That is, the same function as the tunable dispersion compensator that requires the four TODC blocks shown in FIG. 1 can be realized by one TODC block shown in FIG.

尚、2D−LCOS素子305の各ピクセル列は、第1列から第4列まであるものとして説明したが、1つの波長群に対してv軸方向に複数のピクセルを使用して位相設定を行なうこともできることに留意されたい。この場合、1つの波長群に対して、u軸方向に配列されたピクセル列が複数列配置されることになる。   Note that although it has been described that each pixel column of the 2D-LCOS element 305 is from the first column to the fourth column, phase setting is performed using a plurality of pixels in the v-axis direction for one wavelength group. Note that you can also. In this case, a plurality of pixel columns arranged in the u-axis direction are arranged for one wavelength group.

図1に示した実施例1に係る可変分散補償器によれば、4つのTODCブロックのほかに個別の波長群分波フィルタ101、102を必要とした。これに対して、実施例3の可変分散補償器300は、図6に示したTODCブロックを1つだけで構成できるので、可変分散補償器の構成を大幅に簡略化することができる。   According to the tunable dispersion compensator according to the first embodiment shown in FIG. 1, separate wavelength group demultiplexing filters 101 and 102 are required in addition to the four TODC blocks. On the other hand, since the tunable dispersion compensator 300 according to the third embodiment can be configured with only one TODC block shown in FIG. 6, the configuration of the tunable dispersion compensator can be greatly simplified.

実施例1の可変分散補償器と同様に、図5に示した実施例2の可変分散補償器も、図6に示した2D−LCOS素子を利用することによって、より簡単な構成に変形することができる。すなわち、図6に示した2次元にピクセルが構成されたLCOS素子を利用したTODCブロックにおいて、図3と同様にAWGに接続された2つの入出力導波路16、17を備えることによって、多数のWDM通信チャンネルを含む連続した通信帯域(波長群)に対して光透過特性が平坦な可変分散補償を実現できる。   Similar to the tunable dispersion compensator of the first embodiment, the tunable dispersion compensator of the second embodiment shown in FIG. 5 can be modified to a simpler configuration by using the 2D-LCOS element shown in FIG. Can do. That is, in the TODC block using the LCOS element in which the pixels are two-dimensionally shown in FIG. 6, the two input / output waveguides 16 and 17 connected to the AWG as in FIG. It is possible to realize variable dispersion compensation having a flat light transmission characteristic for a continuous communication band (wavelength group) including a WDM communication channel.

図9は、実施例4の可変分散補償器で使用されるTODCブロックの構成図である。図9に示した構成は、実施例2の可変分散補償器に使用されるTODCブロック(図3)に第2の分波手段(バルク型回折格子)15を追加している点で、図3に示したTODCブロックの構成と相違している。さらに、スラブ導波路3の境界面上で0.5FSR相当離れた位置に接続された2つの入出力導波路16、17を持つ点では、図3のTODCブロックの構成と共通するが、接続されるインターリーブ型群分波フィルタ19を持つ点で相違している。以下、これらの相違点に着目して説明する。尚、図9は、簡単のため第2の分波手段15による光路の折り曲がりは省略し、簡略化して記載している。   FIG. 9 is a configuration diagram of a TODC block used in the variable dispersion compensator of the fourth embodiment. The configuration shown in FIG. 9 is that the second demultiplexing means (bulk type diffraction grating) 15 is added to the TODC block (FIG. 3) used in the variable dispersion compensator of the second embodiment. This is different from the configuration of the TODC block shown in FIG. Further, in terms of having two input / output waveguides 16 and 17 connected to a position equivalent to 0.5 FSR on the boundary surface of the slab waveguide 3, it is common to the configuration of the TODC block of FIG. The difference is that the interleave type group demultiplexing filter 19 is provided. Hereinafter, the description will be given focusing on these differences. In FIG. 9, for simplicity, the optical path bending by the second demultiplexing means 15 is omitted and is shown in a simplified manner.

図9に示したTODCブロックは反射型構成をしている。λからλ40までの40の波長を持つ光信号群が多重化された光信号が、光サーキュレータ11を経由して、TODCブロックに入力される。TODCブロックにおいて分散補償された後で、再び光サーキュレータ11から出力される。光サーキュレータ11への多重化された入力光信号は、インターリーブ型群分波フィルタ19に入力される。インターリーブ型群分波フィルタ19は、複数の波長群を含む多重化された光信号群を、奇数番目の波長群と偶数番目の波長群とに群分波をする。すなわち、インターリーブ型群分波フィルタ19のポートA側の出力には、λからλ10、λ21からλ30の2つの波長群(G1、G3)が群分波される。インターリーブ型群分波フィルタ19のポートB側の出力には、λ11からλ20、λ31からλ40の2つの波長群(G2、G4)が群分波される。AポートおよびBポートからの光信号群は、それぞれスラブ導波路3の境界面上で0.5FSR相当離れた位置に接続された2つの入出力導波路16、17に入力される。実施例2のTODCと同様に、AWG1のFSR値を、インターリーブ型群分波フィルタ19の波長群分離間隔の2倍に設定している。 The TODC block shown in FIG. 9 has a reflective configuration. An optical signal in which an optical signal group having 40 wavelengths from λ 1 to λ 40 is multiplexed is input to the TODC block via the optical circulator 11. After being compensated for dispersion in the TODC block, it is output from the optical circulator 11 again. The multiplexed input optical signal to the optical circulator 11 is input to the interleave type group demultiplexing filter 19. The interleave type group demultiplexing filter 19 demultiplexes the multiplexed optical signal group including a plurality of wavelength groups into an odd-numbered wavelength group and an even-numbered wavelength group. That is, two wavelength groups (G 1 and G 3) from λ 1 to λ 10 and λ 21 to λ 30 are group-demultiplexed at the output on the port A side of the interleave type group demultiplexing filter 19. Two wavelengths (G2, G4) from λ 11 to λ 20 and λ 31 to λ 40 are group-demultiplexed at the output on the port B side of the interleaved group demultiplexing filter 19. The optical signal groups from the A port and the B port are input to the two input / output waveguides 16 and 17 connected to the positions separated by 0.5 FSR on the boundary surface of the slab waveguide 3, respectively. Similar to the TODC of the second embodiment, the FSR value of the AWG 1 is set to twice the wavelength group separation interval of the interleave type group demultiplexing filter 19.

図9のTODCブロックにおけるLCOS素子8は、第3の実施例と同様に、図7に示した2次元(2-Dimension)にピクセルが配列された2D−LCOS素子である。   The LCOS element 8 in the TODC block of FIG. 9 is a 2D-LCOS element in which pixels are arranged in a two-dimensional manner as shown in FIG. 7 as in the third embodiment.

図10は、実施例4に係る分散補償器の全体構成を示すブロック図である。図10は、分散補償器としての機能に着目したブロックに分けて分散補償器を表現している。以下、図9に示したTODCブロックの具体的な構成と対比して説明する。   FIG. 10 is a block diagram illustrating an overall configuration of a dispersion compensator according to the fourth embodiment. FIG. 10 represents the dispersion compensator divided into blocks focusing on the function as the dispersion compensator. Hereinafter, description will be made in comparison with a specific configuration of the TODC block shown in FIG.

図10の可変分散補償器400においては、例えば、λからλ40までの40の波長を持つ光信号群が多重化された光信号が、インターリーブ型群分波フィルタ401によって、奇数番目の波長群と偶数番目の波長群とにインターリーブ群分波される。インターリーブ群分波された、Aの波長群(G1、G3)およびBの波長群(G2、G4)は、それぞれ分光器402のAポートおよびBポートに入力される。ここで分光器402は、図9におけるAWG1に対応する。さらに、実施例3と同様に、第1の波長群分波フィルタ403が図9の第2の分波手段15に対応する。第1の波長群分波フィルタ403からの各波長群の光信号群は、2D−LCOS素子407上の、各列(第1列、第2列、第3列、第4列)のピクセル群408a、408b、408c、408dによって分散補償される。分散補償後の4つの波長群(G1、G2、G3、G4)の光信号群は、第2の波長群分波フィルタ404および分光器405によって合波される。さらに、インターリーブ型群分波フィルタ406によって、奇数番目の波長群および偶数番目の波長群はインターリーブ群合波され、再びλからλ40までの中心波長を持つ40の通信チャンネルの光信号に多重化されて、出力ポートOutから出力される。 In the tunable dispersion compensator 400 of FIG. 10, for example, an optical signal obtained by multiplexing optical signal groups having 40 wavelengths from λ 1 to λ 40 is converted into an odd-numbered wavelength by an interleaved group demultiplexing filter 401. The interleaved group is demultiplexed into a group and an even-numbered wavelength group. The A wavelength group (G1, G3) and the B wavelength group (G2, G4), which are demultiplexed by the interleave group, are input to the A port and the B port of the spectrometer 402, respectively. Here, the spectroscope 402 corresponds to AWG1 in FIG. Further, as in the third embodiment, the first wavelength group demultiplexing filter 403 corresponds to the second demultiplexing means 15 in FIG. The optical signal group of each wavelength group from the first wavelength group demultiplexing filter 403 is a pixel group in each column (first column, second column, third column, fourth column) on the 2D-LCOS element 407. Dispersion compensation is performed by 408a, 408b, 408c, and 408d. The optical signal groups of the four wavelength groups (G 1, G 2, G 3, G 4) after dispersion compensation are combined by the second wavelength group demultiplexing filter 404 and the spectroscope 405. Further, the interleaved group demultiplexing filter 406 interleaves the odd-numbered wavelength group and the even-numbered wavelength group and multiplexes them again into the optical signals of 40 communication channels having the center wavelengths from λ 1 to λ 40. And output from the output port Out.

実施例3と同様に、図9の反射型の構成のTODCブロックによって、分光器402、405および群分波フィルタ403、404は、それぞれ1つのAWG1および1つの第2の分波手段15によって実現できるのは言うまでもない。   Similarly to the third embodiment, the spectroscopes 402 and 405 and the group demultiplexing filters 403 and 404 are realized by one AWG 1 and one second demultiplexing unit 15 by the TODC block having the reflection type configuration of FIG. Needless to say, you can.

2D−LCOS素子407は、波長群G1に対応する第1列のピクセル群408a、波長群G2に対応する第2列のピクセル群408b、波長群G3に対応する第3列のピクセル群408c、波長群G4に対応する第4列のピクセル群408dによって、それぞれ分散補償される。ここで、2D−LCOS素子407は、1つの素子面内に各列のピクセル群が一体となって2次元にピクセルが配置構成されることに注目されたい。したがって、光信号が分光器402(AWG1)から空間に出射し、バルク型回折格子15および2D−LCOS素子によって光信号処理をされて、再び分光器405(AWG1)に入射するまでの光信号処理は、1式のTODCブロックによって実現される。すなわち、図9によって示された1つのTODCブロックは、図5に示した可変分散補償器と同じ機能を実現できることに注意されたい。   The 2D-LCOS element 407 includes a first column of pixel groups 408a corresponding to the wavelength group G1, a second column of pixel groups 408b corresponding to the wavelength group G2, a third column of pixel groups 408c corresponding to the wavelength group G3, and a wavelength. Dispersion compensation is performed by the pixel group 408d in the fourth column corresponding to the group G4. Here, it should be noted that in the 2D-LCOS element 407, pixels are arranged in a two-dimensional manner in which pixel groups of each column are integrated in one element plane. Therefore, an optical signal is processed until an optical signal is emitted from the spectroscope 402 (AWG1) to the space, subjected to optical signal processing by the bulk diffraction grating 15 and the 2D-LCOS element, and again incident on the spectroscope 405 (AWG1). Is realized by a set of TODC blocks. That is, it should be noted that one TODC block shown by FIG. 9 can realize the same function as the tunable dispersion compensator shown in FIG.

図5に示した実施例2に係る可変分散補償器では、4つのTODCブロックのほかに個別の波長群分波フィルタ201、202を必要とした。これに対して、実施例4の可変分散補償器400は、図9に示したTODCブロックを1つだけで構成できるので、可変分散補償器の構成を大幅に簡単にすることができる。   In the tunable dispersion compensator according to the second embodiment illustrated in FIG. 5, separate wavelength group demultiplexing filters 201 and 202 are required in addition to the four TODC blocks. On the other hand, since the variable dispersion compensator 400 of the fourth embodiment can be configured with only one TODC block shown in FIG. 9, the configuration of the variable dispersion compensator can be greatly simplified.

実施例2と同様に、多重化されたWDM光信号を複数の波長群に分離し、ただ1つのTODCブロックを備えることで、分光軸方向にサイズが短いLCOS素子を使用することができる。大型のLCOS素子を必要とせずに、量産性およびコストに優れた、多チャンネル可変分散補償器を実現することができる。TODCブロックのAWGのFSR値を、インターリーブ型群分波フィルタの波長群分離間隔の2倍に設定することによって、光透過帯域が平坦な可変分散補償器を実現できる。可変分散補償器の低コスト化ならびに保守の簡易化および低コスト化を実現できる。   Similar to the second embodiment, by separating the multiplexed WDM optical signal into a plurality of wavelength groups and including only one TODC block, an LCOS element having a short size in the spectral axis direction can be used. A multi-channel variable dispersion compensator excellent in mass productivity and cost can be realized without requiring a large LCOS element. By setting the AWG FSR value of the TODC block to be twice the wavelength group separation interval of the interleave type group demultiplexing filter, a variable dispersion compensator with a flat light transmission band can be realized. It is possible to reduce the cost of the tunable dispersion compensator, simplify the maintenance, and reduce the cost.

以上詳細に述べたように、実施例3および実施例4は、実施例1または実施例2の構成の可変分散補償器よりもさらにTODCブロックの数を減らして、多チャンネルの可変分散補償器を構成することができる。FSRを、そのTODCブロックによってカバーするWDM通信チャンネル群の全帯域幅と所定の関係に成るように設定することにより、光透過特性の平坦化を実現することもできる。   As described above in detail, in the third and fourth embodiments, the number of TODC blocks is further reduced as compared with the variable dispersion compensator having the configuration of the first or second embodiment, so that a multi-channel variable dispersion compensator is obtained. Can be configured. By setting the FSR so as to have a predetermined relationship with the entire bandwidth of the WDM communication channel group covered by the TODC block, the light transmission characteristics can be flattened.

実施例3および実施例4で詳細に説明したように、2D−LCOS素子を使用してピクセルを2次元に構成することで、AWGの分光軸に対応する方向のサイズを短く抑えたLCOS素子を利用するのと同じ効果が得られることに注目されたい。   As described in detail in Example 3 and Example 4, by using a 2D-LCOS element to form a two-dimensional pixel, an LCOS element in which the size in the direction corresponding to the spectral axis of the AWG is shortened can be obtained. Note that you get the same effect as using it.

実施例2の分散補償器では、群分波フィルタ201、202は、λからλ10、λ11からλ20、λ21からλ30およびλ31からλ40の4つの波長群(G1、G2、G3、G4)に光信号群を合分波した。このような光信号群の合分波を実現するためには、群分波フィルタには、波長群G1の波長帯域のλからλ10の光信号を低損失で透過させ、隣接する波長群G2の波長帯域のλ11からλ20の光信号を遮断するような急峻なフィルタ特性が求められる。このような急峻なフィルタ特性を持つ群分波フィルタを実現するのは難しい。 The dispersion compensator of the second embodiment, the group branching filter 201 and 202, 10 from lambda 1 lambda, 20 from lambda 11 lambda, 4 two wavelength groups of lambda 40 from lambda 30 and lambda 31 from lambda 21 (G1, G2 , G3, G4), the optical signal group is multiplexed / demultiplexed. In order to realize such multiplexing / demultiplexing of optical signal groups, the optical signals of λ 1 to λ 10 in the wavelength band of the wavelength group G1 are transmitted through the group branching filter with low loss, and adjacent wavelength groups are transmitted. A steep filter characteristic that cuts off optical signals from λ 11 to λ 20 in the wavelength band of G2 is required. It is difficult to realize a group demultiplexing filter having such a steep filter characteristic.

また、インターリーバを使用した通信システムにおいては、通信チャネルが飛び飛びに使用されており、実施例2のような連続して配置された隣り合う通信チャンネルに対応する波長群の光信号群を合分波する分散補償器をそのまま使用することはできない。そこで、本実施例では群分波フィルタとしてインターリーバを使用し、かつ光透過帯域が平坦な可変分散補償器を説明する。尚、以下の説明においては、通信チャンネルと波長とは一対一に対応することに留意されたい。すなわち、光信号の物理的な性質としての観点から特定の波長の光信号を選択することは、対応する通信チャンネルに対する機能の観点から対応するチャンネルを選択することと同じである。   Further, in a communication system using an interleaver, communication channels are used in a skipped manner, and optical signal groups of wavelength groups corresponding to adjacent communication channels arranged consecutively as in the second embodiment are combined. A wave dispersion compensator cannot be used as it is. Therefore, in this embodiment, a variable dispersion compensator using an interleaver as a group demultiplexing filter and having a flat light transmission band will be described. Note that in the following description, there is a one-to-one correspondence between communication channels and wavelengths. That is, selecting an optical signal having a specific wavelength from the viewpoint of the physical properties of the optical signal is the same as selecting a corresponding channel from the viewpoint of the function for the corresponding communication channel.

図11は、本発明の実施例5に係る可変分散補償器の全体構成を示すブロック図である。本実施例の可変分散補償器500は、図1の実施例1および図5の実施例2の可変分散補償器と同様の全体構成を持つ。すなわち、可変分散補償器500は透過型の構成を持つものとして示されており、多重化された光信号を群分波する群分波フィルタ501、群分波された光信号群を分散補償するTODCブロック503a、503b、503c、503dおよび分散補償された光信号群を再び群合波する群分波フィルタ502から成る。TODCブロックを反射型の構成とすれば、反射型の可変分散補償器として構成することも可能であり、その場合には、1つの群分波フィルタで良いことは言うまでも無い。以下、実施例2の構成との相違点に着目して説明する。   FIG. 11 is a block diagram illustrating an overall configuration of a tunable dispersion compensator according to the fifth embodiment of the present invention. The tunable dispersion compensator 500 of this embodiment has the same overall configuration as the tunable dispersion compensator of Embodiment 1 of FIG. 1 and Embodiment 2 of FIG. In other words, the tunable dispersion compensator 500 is shown as having a transmissive configuration, and a group demultiplexing filter 501 for group-demultiplexing multiplexed optical signals and dispersion compensation for the group-demultiplexed optical signals. The TODC blocks 503a, 503b, 503c, and 503d and a group demultiplexing filter 502 for group-combining the dispersion-compensated optical signals again. If the TODC block has a reflective configuration, it can be configured as a reflective variable dispersion compensator. In this case, it is needless to say that one group demultiplexing filter may be used. The following description will be given focusing on differences from the configuration of the second embodiment.

本実施例においては、群分波フィルタ501、502として、多重化された光信号を群分波するためにインターリーブ型群の群分波フィルタを用いる。以下、本実施例におけるインターリーブ型の群分波フィルタを、簡単のためインターリーバと呼ぶ。本実施例では、40チャンネル(チャンネル番号1〜40)の分散補償器を構成するために、インターリーバ501、502は、λからλ40までの40の波長を持つ光信号が多重化された光信号を、4つの波長群(G1、G2、G3、G4)に群分波する。本実施例では、分波される各波長群の波長が、G1(λ,λ,λ,・・・λ37)、G2(λ,λ,λ10,・・・λ38)、G3(λ,λ,λ11,・・・λ39)、G4(λ,λ,λ12,・・・λ40)となる点で、実施例1および実施例2における動作と相違する。すなわち、インターリーバは、対象とする全波長群(ここでは40チャンネルに対応する波長群)を所定の波長群数(4)に分波または合波する。ここで、1つの波長群内の波長(チャンネル)は、等間隔に選択されるものとする。例えば、本実施例の波長群G1については、チャンネル番号1,5,9、・・37となるので、4チャンネル間隔で選択されている。 In the present embodiment, interleaved group group demultiplexing filters are used as the group demultiplexing filters 501 and 502 to group demultiplex the multiplexed optical signals. Hereinafter, the interleave type group demultiplexing filter in this embodiment is called an interleaver for simplicity. In this embodiment, in order to configure a dispersion compensator of 40 channels (channel numbers 1 to 40), the interleavers 501 and 502 are multiplexed with optical signals having 40 wavelengths from λ 1 to λ 40 . The optical signal is divided into four wavelength groups (G1, G2, G3, G4). In this embodiment, the wavelength of each wavelength group to be demultiplexed, G1 (λ 1, λ 5 , λ 9, ··· λ 37), G2 (λ 2, λ 6, λ 10, ··· λ 38 ), G3 (λ 3 , λ 7 , λ 11 ,... Λ 39 ), G4 (λ 4 , λ 8 , λ 12 ,... Λ 40 ), in the first and second embodiments. It is different from operation. That is, the interleaver demultiplexes or multiplexes all target wavelength groups (here, wavelength groups corresponding to 40 channels) into a predetermined number of wavelength groups (4). Here, it is assumed that the wavelengths (channels) in one wavelength group are selected at equal intervals. For example, the wavelength group G1 of this embodiment has channel numbers 1, 5, 9,... 37, and is selected at intervals of 4 channels.

ここでインターリーバは具体的には、波長を1つおきに2群に分けるものを2段接続して構成しても良い。あるいは、アレイ導波路回折格子であって、λ,λ,λ,・・・λ37という間隔の周回性を持つもので構成しても良い。 Here, specifically, the interleaver may be configured by connecting two stages in which every other wavelength is divided into two groups. Alternatively, an array waveguide diffraction grating, λ 1, λ 5, λ 9, may be constituted by those with orbiting of the spacing of · · · lambda 37.

上述の分波された4つの波長群の各々に、4つのTODCブロック503a、503b、503c、503dがそれぞれ対応する。各TODCブロックは、実施例2における図5で示した構成のようにAWG、集光レンズおよび空間位相変調素子(LCOS)などを含む。次に説明するように、本実施例において使用されるTODCブロックでは、1チャンネルの差に相当する位置に、4つの入出力導波路を備えている。この4つの入出力導波路は、TODCブロックにおける4つの入出力ポート(P1,P2,P3,P4)に対応する。   Four TODC blocks 503a, 503b, 503c, and 503d correspond to each of the four wavelength groups thus demultiplexed. Each TODC block includes an AWG, a condenser lens, a spatial phase modulation element (LCOS), and the like as in the configuration shown in FIG. As will be described below, the TODC block used in this embodiment includes four input / output waveguides at positions corresponding to the difference of one channel. These four input / output waveguides correspond to the four input / output ports (P1, P2, P3, P4) in the TODC block.

図12は、実施例5の可変分散補償器で使用されるAWGの構成を示す図である。図5では、簡単のため反射型のTODCブロックにおけるAWG601の構成を示していることに留意されたい。したがって、集光レンズや信号処理素子は表示されていない。AWG601は、4本の入出力導波路602a、602b、602c、602d、スラブ導波路603およびアレイ導波路604を含む。アレイ導波路604は、導波路の数を省略して記載してある。入出力導波路は、スラブ導波路603の一端の境界面で接続されるが、その接続点は、AWGから出射したビームの同一の集光点に対して、1チャンネル分の差を生じさせる距離だけ離れている。4本の入出力導波路602a、602b、602c、602dの端は、TODCブロックの外部への接続ポートP4,P3,P2,P1に対応する。   FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration of an AWG used in the variable dispersion compensator according to the fifth embodiment. Note that FIG. 5 shows the configuration of the AWG 601 in the reflective TODC block for simplicity. Therefore, the condenser lens and the signal processing element are not displayed. The AWG 601 includes four input / output waveguides 602a, 602b, 602c, 602d, a slab waveguide 603, and an arrayed waveguide 604. The arrayed waveguide 604 is described with the number of waveguides omitted. The input / output waveguides are connected at the boundary surface at one end of the slab waveguide 603, and the connection point is a distance that causes a difference of one channel with respect to the same condensing point of the beam emitted from the AWG. Just away. The ends of the four input / output waveguides 602a, 602b, 602c, and 602d correspond to the connection ports P4, P3, P2, and P1 to the outside of the TODC block.

本実施例の可変分散補償器では、空間位相変調素子としてLCOSを用いた例で説明する。本実施例では、1つのチャンネル(波長)に対応しているLCOSの要素素子群(セル)の数とAWGのFSRとを、以下に説明するような関連付け、さらに離散的かつ周期的に選択されたチャンネルをLCOSの各セルに割り当てる。これによって、光周波数軸上でFSRに対応する1つの透過帯域内の両端において光透過率が低下する影響を避けることができる。以下の説明では、セルは、1つの通信チャンネルの信号処理に対応する要素素子群のことを言う。LCOSを例とすれば、分波軸方向に配列された複数のピクセルの内で、1つの区画内にある一群の液晶ピクセルがセルに対応する。以下の説明では、1つのセルによって1つの通信チャンネルに対する信号処理が行なわれることに留意されたい。   In the variable dispersion compensator of this embodiment, an example using LCOS as the spatial phase modulation element will be described. In this embodiment, the number of LCOS element elements (cells) corresponding to one channel (wavelength) and the AWG FSR are associated as described below, and are further selected discretely and periodically. Assign the assigned channel to each cell of LCOS. As a result, it is possible to avoid the effect that the light transmittance decreases at both ends in one transmission band corresponding to the FSR on the optical frequency axis. In the following description, a cell refers to a group of element elements corresponding to signal processing of one communication channel. Taking LCOS as an example, among a plurality of pixels arranged in the direction of the demultiplexing axis, a group of liquid crystal pixels in one section corresponds to a cell. In the following description, it should be noted that signal processing for one communication channel is performed by one cell.

図13は、実施例5の可変分散補償器におけるチャンネル割当を説明する図である。ここでLCOSのセル番号は、AWGの方からLCOSに向かって見た状態で番号付けしている。(A)〜(D)は、それぞれTODC1〜TODC4に対してどのようにチャンネルが割り当てられるかを示している。以下(A)によって、TODC1に割り当てられるチャンネルを説明する。本実施例では、連続する40の通信チャンネル、すなわち40の波長を、G1〜G4の4つの波長群に分波している。TODC1に対しては、波長群G1(λ,λ,λ,λ13,λ17,λ21,λ25,λ29,λ33,λ37)の10波長の光信号に対してLCOSの各セル(10セル)によって分散補償が実行される。 FIG. 13 is a diagram for explaining channel assignment in the variable dispersion compensator of the fifth embodiment. Here, the cell numbers of the LCOS are numbered as viewed from the AWG toward the LCOS. (A) to (D) show how channels are assigned to TODC1 to TODC4, respectively. A channel assigned to TODC 1 will be described below with reference to (A). In the present embodiment, 40 continuous communication channels, that is, 40 wavelengths are demultiplexed into four wavelength groups G1 to G4. For TODC1, LCOS is applied to optical signals of 10 wavelengths in the wavelength group G1 (λ 1 , λ 5 , λ 9 , λ 13 , λ 17 , λ 21 , λ 25 , λ 29 , λ 33 , λ 37 ). Dispersion compensation is performed by each cell (10 cells).

図13の(A)の上方には、LCOS上に配列されたの11個のセルを、セル番号(1)〜(11)によって示している。上記のように、LCOSのセル番号は、かっこ付きの数字によってセル番号(*)として示す。一方、(A)の下方には、特定のセル番号(*)から始めて、順次、各セルにチャンネル番号1〜40を配置してチャンネルを割り当てた場合の割当表を示す。ここで、チャンネルは、LCOSのセル数11の周期で同一のセルに割り当てられる。例えば、セル番号(4)に対しては、チャンネル番号1、12、23、34が割り当てられる。図13では、右端のセル番号(11)のセルにチャンネル番号8、19、30が割り当てられるが、このセルを使用しないで済むように、このTODCには入射しない(使われない)チャネルを割り当てている。   In the upper part of FIG. 13A, 11 cells arranged on the LCOS are indicated by cell numbers (1) to (11). As described above, the cell number of LCOS is indicated as a cell number (*) by a number with parentheses. On the other hand, below (A), there is shown an assignment table when channels are assigned by sequentially arranging channel numbers 1 to 40 in each cell, starting from a specific cell number (*). Here, the channel is assigned to the same cell in a cycle of 11 LCOS cells. For example, channel numbers 1, 12, 23, and 34 are assigned to cell number (4). In FIG. 13, channel numbers 8, 19, and 30 are assigned to the cell with the cell number (11) at the right end, but a channel that is not incident (not used) on this TODC is assigned so that this cell can be omitted. ing.

図13に示したチャンネル割当表からわかるように、本実施例では、10の波長数すなわち10の通信チャンネルを含む1つの波長群に対して、11のLCOSセルが割り当てられている点に特徴がある。すなわち、各TODCブロックにおけるAWGは、11チャンネル分に相当するFSRを持つ。(A)に再び戻ると、TODC1は、インターリーバによって波長群G1に分波された光信号群が入力されるため、飛び飛びの波長(チャンネル)に対して分散補償を行なえば良い。波長群G1に対応する波長(チャンネル)は、(A)のチャンネル割当表でハッチングを施したチャンネルに対応する。(A)から明らかなように、波長群G1に含まれるすべての波長(チャンネル)は、LCOSのセル番号(1)からセル番号(10)の各セルに、重複することなくかつ隙間無く割り当てられている。同様に、図13の(B)から(D)で示されるように、TODC2〜TODC4についても、対応する波長群G2〜G4の各波長(チャンネル)が、LCOSのセル番号(1)から(10)に、それぞれ重複することなくかつ隙間無く割り当てられている。   As can be seen from the channel assignment table shown in FIG. 13, this embodiment is characterized in that 11 LCOS cells are assigned to one wavelength group including 10 wavelengths, that is, 10 communication channels. is there. That is, the AWG in each TODC block has an FSR corresponding to 11 channels. Returning to (A) again, the TODC 1 receives the group of optical signals demultiplexed into the wavelength group G1 by the interleaver, and therefore it is only necessary to perform dispersion compensation for the skipped wavelength (channel). The wavelength (channel) corresponding to the wavelength group G1 corresponds to the channel that is hatched in the channel assignment table of (A). As is clear from (A), all wavelengths (channels) included in the wavelength group G1 are assigned to each cell of the LCOS cell number (1) to cell number (10) without overlapping and without any gaps. ing. Similarly, as shown in (B) to (D) of FIG. 13, for TODC2 to TODC4, the wavelengths (channels) of the corresponding wavelength groups G2 to G4 are changed from the cell numbers (1) to (10) of the LCOS. ) Are assigned without overlapping each other and without any gaps.

ここで、チャンネル番号1が割り当てられるセルのセル番号(*)は、TODC毎に、1つずつずれていくことに注意されたい。すなわち、TODC1では、セル番号(4)のセルからチャンネル番号1が割り当てられる。一方、TODC2ではセル番号(3)のセルから、TODC3ではセル番号(2)から、TODC4ではセル番号(1)のセルからそれぞれチャンネル番号1が割り当てられる。TODCブロック毎に、同一チャンネルの光信号をセル番号(*)を1チャンネル分ずらして割り当てるためには、TODCブロック毎に、AWGの入出力導波路のスラブ導波路との接続位置を、1チャンネル相当分ずらせば良い。これは、図12で示したように4本の入出力導波路602a、602b、602c、602dを備えて、各入出力導波路とスラブ導波路603との境界面における接続位置を1チャンネル分ずらすことにより実現できる。実際に図11の可変分散補償器を実装する場合は、4本の入出力導波路に対応する接続ポートP1〜P4を選択すれば良い。   Here, it should be noted that the cell number (*) of the cell to which channel number 1 is assigned is shifted by one for each TODC. That is, in TODC1, channel number 1 is assigned from the cell with cell number (4). On the other hand, channel number 1 is assigned from cell number (3) in TODC2, cell number (2) in TODC3, and cell number (1) in TODC4. In order to assign the optical signal of the same channel for each TODC block by shifting the cell number (*) by one channel, the connection position of the AWG input / output waveguide with the slab waveguide is set to one channel for each TODC block. Just shift it considerably. This comprises four input / output waveguides 602a, 602b, 602c, and 602d as shown in FIG. 12, and the connection position at the boundary surface between each input / output waveguide and the slab waveguide 603 is shifted by one channel. Can be realized. When the variable dispersion compensator of FIG. 11 is actually mounted, the connection ports P1 to P4 corresponding to the four input / output waveguides may be selected.

図14は、実施例5の可変分散補償器の各TODCブロックにおけるチャンネル割当をFSRと関連付けて説明した別の図である。図13と同様に、LCOSのセル番号と各TODCに割り当てられたチャンネル番号をまとめて示している。さらに、図14の最上部に、本実施例で使用されるAWGにおける光透過率特性を、その波長軸とLCOS素子の配列方向とを揃えて表示している。図14に示すように、AWGは11チャンネル相当分のFSRを持ち、光透過率の低下部分とLCOSの未使用とするセル番号(11)の位置とを一致させることによって、FSRに対応する1つの透過帯域の両端における光透過率の低下の影響を避けることができる。   FIG. 14 is another diagram illustrating channel assignment in each TODC block of the tunable dispersion compensator according to the fifth embodiment in association with the FSR. Similarly to FIG. 13, LCOS cell numbers and channel numbers assigned to each TODC are shown together. Furthermore, the light transmittance characteristics of the AWG used in this embodiment are displayed at the top of FIG. 14 with the wavelength axis and the arrangement direction of the LCOS elements aligned. As shown in FIG. 14, the AWG has FSRs corresponding to 11 channels, and corresponds to the FSR by matching the portion where the light transmittance is reduced with the position of the unused cell number (11) of the LCOS. The influence of a decrease in light transmittance at both ends of one transmission band can be avoided.

上述の実施例の構成を用いることによってFSRの影響を減らしても、透過帯域の両端の光透過率の低下が依然として残ることもある。その時には、空間位相変調素子において位相差等を付加することにより可変減衰(VOA:Variable optical attenuator)機能を付与して、チャンネル間の光損失レベルをさらに均一にすることも可能である。   Even if the influence of FSR is reduced by using the configuration of the above-described embodiment, a decrease in light transmittance at both ends of the transmission band may still remain. At that time, a variable optical attenuator (VOA) function can be provided by adding a phase difference or the like in the spatial phase modulation element, so that the optical loss level between channels can be made more uniform.

実施例1においては、1つの波長群の透過帯域とAWGのFSRとを完全に一致させる構成としたが、本実施例においては、1つの波長群に含まれる最大数の波長数(10波長)に対応した全帯域幅(10チャンネル)に対して、AWGが11チャンネル分に相当するFSRを持つ構成としている点で相違している。LCOSのセル数(11)は、AWGのFSRとも対応している。本実施例では、1つの波長群内に含まれる各波長がインタリーバによって離散的に選択されたものである点で、実施例1から実施例4と相違している点も注目されたい。   In the first embodiment, the transmission band of one wavelength group and the AWG FSR are completely matched. However, in this embodiment, the maximum number of wavelengths (10 wavelengths) included in one wavelength group. Is different in that the AWG has an FSR equivalent to 11 channels with respect to the entire bandwidth (10 channels) corresponding to the. The LCOS cell count (11) also corresponds to the AWG FSR. It should be noted that the present embodiment is different from the first to fourth embodiments in that each wavelength included in one wavelength group is discretely selected by an interleaver.

上述のような関係のFSRを持つことにより、透過帯域端部の光透過率の低下領域とLCOSの1つの未使用セルとを一致させ、光透過率低下の影響を回避することができる。また、本実施例において群分波された1つの波長群では、インターリーバによって離散的かつ周期的に波長(チャンネル)が選択されている点で、連続した複数のチャンネルが選択された実施例1〜4と相違している点に注目されたい。インターリーバによって所定の条件に従って離散的かつ周期的に選択されたチャンネルに、LCOSの所定の数の各セルを対応させることによって、LCOS上のすべてのセルにチャンネルを重複させること無く、かつ、隙間なく割り当てることができる。   By having the FSR having the relationship as described above, it is possible to match the light transmittance decrease region at the end of the transmission band with one unused cell of the LCOS, and to avoid the influence of the light transmittance decrease. Further, in the present embodiment, in one wavelength group that is group-demultiplexed, a plurality of continuous channels are selected in that wavelengths (channels) are discretely and periodically selected by an interleaver. Note the difference from ~ 4. By associating a predetermined number of cells of the LCOS with channels selected discretely and periodically according to a predetermined condition by the interleaver, the channels are not overlapped with all the cells on the LCOS, and the gap Can be assigned without.

実施例5の特徴を持つ構成を、より広く一般化することができる。以下、群分波フィルタの特性、群分波フィルタにより群分波される波長群の数、ならびにAWGのFSRおよびLCOSのセル数の関係を検討する。図14にも示したように、波長群フィルタによって分波される波長群の数をbとする。実施例5ではb=4となる。ここでは簡単のため、bは2をべき乗したものとし、b=2、4、8、16、32・・とする。AWGのFSRは、1つの波長群内に含まれる最大のチャンネル数に未使用分のセル数1を加えた数をaとして、1つの通信チャンネルの帯域幅をBとすると、次式で表される。
FSR=a×B 式(2)
このとき、1つの波長群内に含まれる最大の通信チャンネル数すなわちAWGによって合分波される通信チャンネルの数は、(a−1)となる。上述の実施例5の具体的な数値条件では、本実施例の分散補償器が処理を行なう総チャンネル数(波長数)Nは、N=(a−1)×bとなる。総チャンネル数Nが(a−1)×b以下であって一致しなくても、一部のTODCブロックにおいて対応する通信チャンネルがないセルが含まれるだけで、本発明の特有の光透過帯域が平坦さや、LCOSセルへの効率的なチャンネル割当の効果は維持される。
The configuration having the characteristics of the fifth embodiment can be generalized more widely. Hereinafter, the relationship between the characteristics of the group demultiplexing filter, the number of wavelength groups demultiplexed by the group demultiplexing filter, and the number of AWG FSR and LCOS cells will be examined. As shown in FIG. 14, the number of wavelength groups demultiplexed by the wavelength group filter is b. In Example 5, b = 4. Here, for simplicity, it is assumed that b is a power of 2, and b = 2, 4, 8, 16, 32. The AWG's FSR is expressed by the following equation, where a is the maximum number of channels included in one wavelength group plus 1 unused cell number, and B is the bandwidth of one communication channel. The
FSR = a × B Formula (2)
At this time, the maximum number of communication channels included in one wavelength group, that is, the number of communication channels multiplexed / demultiplexed by the AWG is (a-1). Under the specific numerical conditions of the fifth embodiment, the total number of channels (number of wavelengths) N processed by the dispersion compensator of the present embodiment is N = (a−1) × b. Even if the total number of channels N is equal to or less than (a-1) × b and does not match , only a cell having no corresponding communication channel is included in some TODC blocks. The effects of flatness and efficient channel allocation to LCOS cells are maintained.

実施例5に具体例に対応させれば、a=11となり、1つの通信チャンネルの帯域幅Bを100GHzとした場合、FSRは11×100GHz=1100 GHzとなる。LCOSのセル数は11となり、最大の通信チャンネル数は、10となる。LCOS上に配置された11のセルの内、10のセルが分散補償のための信号処理に使用される。上記条件で、aとbが互いに素の関係にあるとき、LCOS上のすべてのセルにチャンネルを重複させること無く、かつ、隙間なく割り当てることができる。   If Example 5 is made to correspond to a specific example, a = 11, and if the bandwidth B of one communication channel is 100 GHz, the FSR is 11 × 100 GHz = 1100 GHz. The number of LCOS cells is 11, and the maximum number of communication channels is 10. Of the 11 cells arranged on the LCOS, 10 cells are used for signal processing for dispersion compensation. Under the above conditions, when a and b have a prime relationship, channels can be assigned to all cells on the LCOS without overlapping each other and without any gaps.

図13および図14では、LCOSのセルの右端のセルを未使用としたが、これには限定されない。LCOSの11のセルの内、任意の1つを未使用とすることもできる。ただし、すべてのTODCブロックで同一位置のセルを未使用としなければならない。図13において、各TODCブロックでチャンネル番号1が割り当てられるセル番号(*)は、TODCブロックごとに1つずつずれているが、これは、ポートの選択により実現できる。すなわち、各TODCブロックのAWGは全く同一の構成でよく、各TODCブロックの波長群に対応するポートを選択するだけで良い。   In FIG. 13 and FIG. 14, the rightmost cell of the LCOS cell is unused, but the present invention is not limited to this. Any one of 11 LCOS cells may be unused. However, cells in the same position must be unused in all TODC blocks. In FIG. 13, the cell number (*) to which channel number 1 is assigned in each TODC block is shifted by one for each TODC block, but this can be realized by selecting a port. That is, the AWG of each TODC block may have exactly the same configuration, and it is only necessary to select a port corresponding to the wavelength group of each TODC block.

図15は、実施例5の分散補償器に適用可能な総波長数およびLCOS素子数の関係を示す図である。分散補償を行なう総チャンネル数(波長数)およびインターリーバにより合分波される波長群(G1、G2、・・Gb)の数および1つの波長群内に含まれる最大通信チャンネル数に応じて、適切なLCOS素子のセル数および対応するAWGのFSRを選択すれば、本実施例の条件を満たすことができる。   FIG. 15 is a diagram illustrating the relationship between the total number of wavelengths and the number of LCOS elements applicable to the dispersion compensator according to the fifth embodiment. Depending on the total number of channels (number of wavelengths) for dispersion compensation, the number of wavelength groups (G1, G2,... Gb) multiplexed / demultiplexed by the interleaver and the maximum number of communication channels included in one wavelength group, By selecting an appropriate number of LCOS element cells and corresponding AWG FSR, the conditions of this embodiment can be satisfied.

本実施例の分散補償器により、LCOSの複数のセルの内の未使用の1つのセルを、FSRの透過帯域内において透過率が低下する領域と一致させることによって、透過率低下の影響を効果的に避けることができる。1つの未使用セルを除いて、LCOSの他のすべてのセルに対して無駄なく効率的に通信チャンネルを割り当てることができ、光透過帯域が平坦な可変分散補償器を実現できる。未使用のセルによって、AWGのFSR透過帯域の端部における設計条件を緩和することもできる。尚、本実施例においても、各セルに対して、先の各実施例で説明したような様々の形状を持つ位相特性を付与することができる。   By using the dispersion compensator of this embodiment, one unused cell among the plurality of LCOS cells is matched with the region where the transmittance is reduced in the transmission band of the FSR. Can be avoided. With the exception of one unused cell, communication channels can be efficiently allocated to all other cells of the LCOS without waste, and a variable dispersion compensator with a flat light transmission band can be realized. Unused cells can ease the design requirements at the end of the AWG's FSR transmission band. Also in this embodiment, phase characteristics having various shapes as described in the previous embodiments can be given to each cell.

本実施例は、反射型および透過型いずれの分散補償器にも適用できる。また、LCOSだけに限られず、要素素子を含む他の空間位相変調素子にも適用できる。また、実施例5において利用される対象通信チャンネル数、LCOSのセル数およびAWGのFSRの関係は、AWGのFSRに関連する透過特性の低下の影響を避けることができる点において、分散補償器以外の信号処理を行なう光信号処理装置にも適応できる。   This embodiment can be applied to both a reflection type and a transmission type dispersion compensator. Further, the present invention is not limited to LCOS, and can be applied to other spatial phase modulation elements including element elements. In addition, the relationship between the number of target communication channels, the number of LCOS cells, and the AWG FSR used in the fifth embodiment is other than the dispersion compensator in that the influence of the decrease in the transmission characteristics related to the AWG FSR can be avoided. The present invention can also be applied to an optical signal processing apparatus that performs the above signal processing.

以上詳細に述べたように、実施例1または実施例2の構成の可変分散補償器よりもさらにTODCブロックの数を減らして、多チャンネルの可変分散補償器を構成することができる。また、インターリーブ型の群分波フィルタを用いた場合でも、光透過特性の平坦化を実現することもできる。さらに、各TODCブロックによってカバーする通信チャンネル群の全帯域幅と所定の関係に成るように、FSRを設定することにより、光透過特性の平坦化を実現することもできる。   As described in detail above, a multi-channel variable dispersion compensator can be configured by further reducing the number of TODC blocks as compared with the variable dispersion compensator having the configuration of the first or second embodiment. Even when an interleaved group demultiplexing filter is used, the light transmission characteristics can be flattened. Further, by setting the FSR so as to have a predetermined relationship with the total bandwidth of the communication channel group covered by each TODC block, it is possible to realize flattening of the light transmission characteristics.

また本実施例5においても、実施例3および実施例4で詳細に説明したように、2D−LCOS素子を使用してピクセルを2次元に構成することによって、AWGの分光軸に対応する方向のサイズを短く抑えたLCOS素子を利用するのと同じ効果も得られる。   Also in the fifth embodiment, as described in detail in the third and fourth embodiments, a pixel is two-dimensionally configured using a 2D-LCOS element, so that a direction corresponding to the spectral axis of the AWG can be obtained. The same effect as using an LCOS element with a reduced size can be obtained.

本発明は、光通信システムにおける波長分散補償器に利用することができる。   The present invention can be used for a chromatic dispersion compensator in an optical communication system.

1、34、601 AWG
3、603 スラブ導波路
4、604 アレイ導波路
7、36 集光レンズ
8、37 空間位相変調素子
11、14、30 光サーキュレータ
15 バルク型回折格子
16、17、602a、602b、602c、602d 入出力導波路
19、401、406、501、502 インターリーブ型群分波フィルタ
100、200、300、500 可変分散補償器
101、102、201、202、302、303 群分波フィルタ
103、103a、103b、103c、103d、203a、203b、203c、203d、400、503a、503b、503c、503d TODCブロック
301、304 分波器
305、407 2D−LCOS素子
1, 34, 601 AWG
3, 603 Slab waveguide 4, 604 Array waveguide 7, 36 Condensing lens 8, 37 Spatial phase modulation element 11, 14, 30 Optical circulator 15 Bulk diffraction grating 16, 17, 602a, 602b, 602c, 602d Input / output Waveguide 19, 401, 406, 501, 502 Interleave type group demultiplexing filter 100, 200, 300, 500 Variable dispersion compensator 101, 102, 201, 202, 302, 303 Group demultiplexing filter 103, 103a, 103b, 103c 103d, 203a, 203b, 203c, 203d, 400, 503a, 503b, 503c, 503d TODC block 301, 304 duplexer 305, 407 2D-LCOS element

Claims (5)

連続するN個の通信チャンネルの光信号群を、所定のチャンネル間隔で離散的に選択されたチャンネルを含む複数の波長群に分岐して信号処理を行なうインターリーブ型の通信システムに対する分散補償器において、
前記N個の通信チャンネルの光信号群を、各々が最大(a−1)個の通信チャンネルを持つb個の波長群に合分波するインターリーブ型の群分波フィルタと、
前記b個の各波長群の各々に対応するb個の分散補償器ブロックとを備え、
各分散補償器ブロックは、
前記b個の波長群内の対応する1つの波長群の光信号をさらに分波する光合分波手段であって、1つの通信チャンネルの帯域幅をBとするとき、(B×a)のFSRを持ち、各々が1つの通信チャンネル帯域幅Bに相当する光周波数差を持つb個の入出力ポートを備え、前記b個の入出力ポートの内の前記対応する1つの波長群に対応した入出力ポートが選択される光合分波手段と、
前記光合分波手段の分波軸方向に配列された複数の要素素子を含む空間位相変調素子であって、前記複数の要素素子は、各々が1つの通信チャンネルに対応するa個の区画に分けられ、前記a個の区画の内の1つは光信号処理に使用されない空間位相変調素子と、を含み、
aおよびbは互いに素の関係であって、a≧3、b≧2および(a―1)×bの関係を満たすように選択されることを特徴とする分散補償器。
In a dispersion compensator for an interleaved communication system that performs signal processing by branching optical signal groups of N consecutive communication channels into a plurality of wavelength groups including channels discretely selected at predetermined channel intervals,
An interleaved group demultiplexing filter that multiplexes and demultiplexes the optical signal groups of the N communication channels into b wavelength groups each having a maximum of (a-1) communication channels;
B dispersion compensator blocks corresponding to each of the b wavelength groups,
Each dispersion compensator block is
Optical multiplexing / demultiplexing means for further demultiplexing an optical signal of one corresponding wavelength group among the b wavelength groups , where B is the bandwidth of one communication channel, (B × a) It has FSR, each of which has b input / output ports each having an optical frequency difference corresponding to one communication channel bandwidth B, and corresponds to the corresponding one wavelength group among the b input / output ports Optical multiplexing / demultiplexing means for selecting an input / output port;
A spatial phase modulation element including a plurality of element elements arranged in the direction of a demultiplexing axis of the optical multiplexing / demultiplexing means, wherein the plurality of element elements are divided into a sections each corresponding to one communication channel. And one of the a sections includes a spatial phase modulation element not used for optical signal processing,
A dispersion compensator, wherein a and b are relatively prime, and are selected so as to satisfy the relations of a ≧ 3, b ≧ 2 and N (a−1) × b.
前記各空間位相変調素子において、前記各光信号に対応する前記各区画に対して独立に、前記分波軸の距離をパラメータとして2次以上の関数で規定される位相が設定されることを特徴とする請求項1に記載の分散補償器。 In each of the spatial phase modulation elements, a phase defined by a function of second order or higher is set independently for each section corresponding to each optical signal, with the distance of the demultiplexing axis as a parameter. The dispersion compensator according to claim 1. 前記合分波手段はアレイ導波路回折格子(AWG)であり、前記空間位相変調素子はLCOSであることを特徴とする請求項1または2に記載の分散補償器。   3. The dispersion compensator according to claim 1, wherein the multiplexing / demultiplexing means is an arrayed waveguide diffraction grating (AWG), and the spatial phase modulation element is LCOS. 前記bは、2のべき乗数が選択されることを特徴とする請求項1乃至3いずれかに記載の分散補償器。   4. The dispersion compensator according to claim 1, wherein a power of 2 is selected for b. 前記空間位相変調素子は、前記通信波長に対応する入射した光信号を反射させ、前記光群合分波手段、前記群分波フィルタは、分散補償された光信号を合波する反射型構成であること特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載の分散補償器。 The spatial phase modulation element reflects an incident optical signal corresponding to the communication wavelength, and the optical group multiplexing / demultiplexing means and the group demultiplexing filter have a reflection type configuration that multiplexes the dispersion-compensated optical signal. dispersion compensator according to claim 1 to 4, characterized in that.
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