光分散均衡器 【技术领域】
本发明涉及在光纤通信系统中，沿着光纤高速传输光信号的光分散补偿技术。
背景技术
光信号具有根据波长沿着信道传输的速度不同的现象。这是由于在每个波长传输媒介的折射率不同。在以光纤为代表的光信道中，由于把光封闭在传输媒介内传输，因此根据波长的不同在信号的传输速度上将产生差异。把该每个波长的传输速度差称为分散，以把延迟时间示出为波长的函数时的微分给出。
分散是在高速光传输中不可避免的现象，成为引起由传输产生的信号波形恶化的主要原因。为此，在进行长距离传输时补偿光分散是不可缺少，把该技术称为光分散补偿或者光分散均衡。作为光分散补偿器件，使用光分散补偿光纤(以下称为DCF)或者位置调整用的可变光分散均衡器。DCF是具有与在信道中产生的分散相反符号的分子量的光纤型器件，与光纤长度相吻合，对于在信道中产生的分散量调整补偿量。这时，由于DCF补偿的分散量是固定值，因此对于伴随着使用状况变化的小规模分散量的变动，使用能够细致地控制分散补偿量的可变式的光分散均衡器。
这里，说明在上述可变式的光分散均衡器中一般的光纤光栅型的可变光分散均衡器。在光纤地芯子(光波导)中，写入使被称为光栅的芯子折射率以Bragg波长的周期变化的绕射光栅。Bragg波长(λB)是用光栅反射的波长，根据光栅的间隔(A)，光栅的等效折射率(Neff)，用下面(1)式表示。
λB＝2·Neff·A (1)
光栅形状取为沿着光波导的长度方向线性变化的线性调制光栅，这时的Bragg波长对于光波导的长度方向按照一次函数分布。这是与对应于各Bragg波长的光的反射点沿着光波导的长度方向以一次函数分布相等效的，由于根据至其反射点的距离决定延迟时间，因此延迟量表示为波长的一次函数。利用该原理，在信道中的传输时间小的波长中，加长光栅中的至反射点的距离，在延迟时间大的波长中，缩短光栅中的至反射点的距离，通过在其波长区域线性地提供延迟量，能够使分散量成为恒定。
另外，由于光波导的折射率还是温度的函数，因此光栅的等效折射率(Neff)也成为温度的函数。因此，通过使光栅的温度变化改变Neff，能够控制光栅中的至反射点的距离。根据该原理，如果在光栅部分中给出成为温差ΔT的温度梯度，则光栅中的至反射点的距离对于温度线性变化因此分散量改变。即，通过在光栅中提供温度梯度，使温差ΔT可变，能够进行分散量的控制，能够实现可变的光分散补偿。另外，可变的分散补偿中的理想温度梯度是在光栅全长中温度变化率为恒定的直线梯度，在用多个加热器进行控制时的理想的加热器是加热器面积小，加热器数量大，加热器之间的间隙极小，并且能够得到非常接近于这种理想的近似直线梯度的温度梯度。
这种光分散均衡器一般是图15所示的构造。图16(A)示出在图15的光分散均衡器中，由加热器加热的工作温度与加热器位置的关系，图16(B)示出图16(A)状态下的分散量与波长的关系。另外，图14示出图15的光分散均衡器与周边装置的连接状态。
在图15中，1是光纤，3是加热器，4是基板，27是线性调制光栅，28a是加热器1，28b是加热器N，29是粘接剂。另外，在图14中，20是光纤信道，21是输入信号光，22是分散均衡后的信号光，23是光分散均衡器，24是光环行器，25是加热器控制电路，26是电缆。
通过图14的光纤信道20输入的光信号21，由光分散均衡器23的光栅部分反射，作为补偿了分散量的信号光22输出到在光环行器24中设定的口。另外，光分散均衡器23的加热器用控制电路25控制，把图16(A)所示的温度梯度提供给光纤，可以得到图16(B)所示的分散量的可变控制。
在相关技术中，通过在超过光纤的光栅长度的范围内配置多个加热器，在每个位置调节加热器发热量，在光纤上提供预定的温度梯度。另外，在使分散量可变的情况下，从分散量与光纤的温度梯度的相关值出发，求成为所希望分散量的光纤的温度梯度，使加热器发热量与预定量相吻合。
在这样通过加热器的加热控制光纤的温度的结构中，加热器发热量与光纤温度的关系在光栅全长中恒定是重要的，在具有离散性的情况下将产生分散补偿精度的降低。例如，光纤位置对于加热器位置偏离的状态下，即使过多地提供加热器发热量光纤也达不到所需要的温度。如果采用扩大加热器形状补偿光纤搭载位置的偏移的构造则虽然能够进行改善，但是这种情况下将增大功耗，降低效率。
相关技术中的光纤的搭载方法，是与光纤直径相比加大在基板上形成的加热器的宽度，在加热器上粘接固定光纤的方法，是目视确认在粘接剂硬化后不从加热器上露出光纤的构造。因此存在着加热器加大到所需要的宽度以上而增加功耗的问题。在为了降低功耗而使加热器宽度狭窄的情况下，由于光纤位置易于从加热器上偏离，因此降低粘接剂硬化作业的合格率。另外，在光纤与加热器的接合状态不均匀的情况下，由于来自加热器的热传递产生离散，因此将产生分散补偿精度的降低。发明内容
本发明的目的在于谋求光纤与加热器的位置或者连接状态的稳定，降低功耗以及分散控制的稳定。
第1方案的本发明的光分散均衡器包括从沿着光纤传播的信号光引起预定波长光的反射的光栅的光纤；形成了搭载上述光纤的槽的基板；使上述光纤的温度变化的多个加热器。上述多个加热器沿着上述槽配置在上述基板上。
第2方案的本发明的光分散均衡器包括具有从沿着光纤传播的信号光引起预定波长光的反射的光栅的光纤；形成了保持上述光纤的槽的保持件；使上述光纤的温度变化的多个加热器，沿着上述槽配置了上述多个加热器的基板。上述光纤由上述保持件和上述基板握持。
第3方案的本发明的光分散均衡器包括具有从沿着光纤传播的信号光引起预定波长光的反射的光栅的光纤；使上述光纤的温度变化的多个加热器；具有上述多个加热器的基板。上述基板具有表示上述光纤的搭载位置的标记，上述光纤由上述标记定位，搭载在上述加热器上。
第4方案的本发明的光分散均衡器包括具有从沿着光纤传播的信号光引起预定波长光的反射的光栅的光纤；使上述光纤的温度变化的加热器；具有上述加热器的基板。上述加热器沿着上述光纤的轴线方向横断面积发生变化。
第5方案的本发明的光分散均衡器包括具有从沿着光纤传播的信号光引起预定波长光的反射的光栅的光纤；使上述光纤的温度变化的加热器；具有上述加热器的基板。上述加热器在上述基板上对于上述光纤的轴线倾斜地配置。
第6方案的本发明的光分散均衡器包括具有从沿着光纤传播的信号光引起预定波长光的反射的光栅的光纤；使上述光纤的温度变化的加热器。上述加热器配置在上述光纤的外周。
第7方案的本发明的光分散均衡器包括具有从沿着光纤传播的信号光引起预定波长光的反射的光栅的光纤；使上述光纤的温度变化的加热器。上述加热器配置在形成于上述光纤的包层外周部分的平面上。
第8方案的本发明的光分散均衡器包括具有从沿着光纤传播的信号光引起预定波长光的反射的光栅的光纤；使上述光纤的温度变化的加热器；具有上述加热器的基板。在上述加热器的端部形成圆锥部分。
第9方案的本发明的光分散均衡器包括具有从沿着光纤传播的信号光引起预定波长光的反射的光栅的光纤；使上述光纤的温度变化的多个加热器；具有上述加热器的基板。上述加热器具有发热部分和与上述发热部分连接的圆锥形的图形，上述光纤配置在上述加热器的上述发热部分上。
第10方案的本发明的光分散均衡器包括具有从沿着光纤传播的信号光引起预定波长光的反射的光栅的光纤；使上述光纤的温度变化的加热器；在上述光纤与上述加热器之间充填的金属掺杂树脂。
第11方案的本发明的光分散均衡器包括具有从沿着光纤传播的信号光引起预定波长光的反射的光栅的光纤；使上述光纤的温度变化的多个加热器；串联连接在上述多个加热器的每一个上的可变电阻。附图说明：
图1示出本发明的光分散均衡器的实施形态1。
图2示出本发明的光分散均衡器的实施形态2。
图3示出本发明的光分散均衡器的实施形态3。
图4示出本发明的光分散均衡器的实施形态4。
图5A～图5B示出本发明的光分散均衡器的实施形态5。
图6示出本发明的光分散均衡器的实施形态6。
图7A～图7B示出本发明的光分散均衡器的实施形态7。
图8示出本发明的光分散均衡器的实施形态8。
图9示出本发明的光分散均衡器的实施形态9。
图10示出本发明的光分散均衡器的实施形态10。
图11示出本发明的光分散均衡器的实施形态11。
图12示出本发明的光分散均衡器的实施形态12。
图13示出本发明的光分散均衡器的实施形态13。
图14示出光分散均衡器与周边装置的连接关系。
图15示出现有的光分散均衡器的构造。
图16A是图15的光分散均衡器中，由加热器加热引起的光纤温度与加热器位置的关系，图16B示出分散量与波长的关系。发明的具体实施方式
图1示出本发明的实施形态1，图1中，1是带光栅的光纤，2是光栅，3是加热器，4是基板，5是光纤收容槽。
在基板4上加工了光纤收容槽5以后，在与光纤收容槽5平行的位置，在比光栅长度的范围把加热器3排列成一列，把光纤1搭载在光纤收容槽5内光栅部分成为加热器3的范围内的位置。由此，能够使光纤1与加热器3位置关系恒定，通过把加热器3的搭载位置设置在光纤1的附近，能够缩短光纤1与加热器3的距离。另外，还能够把光纤收容槽5夹在中间相对地配置加热器3，这种情况下由于在光纤1中从径方向2个位置传热，因此可以谋求光纤1的内部温度的稳定。这时，在光纤收容槽5与光线1的接触面上形成了加热器3的情况下，能够使光纤1与加热器3的距离最短，能够提高温度控制的效率。
另外，分散特性的控制由控制电路25控制加热器3，对于各个加热器发热量通过设置差使得光纤1的温度被提供图16(A)所示的温度梯度，可以得到图16(B)所示的分散量的可变控制。
在该实施形态中，由于光纤与加热器位置恒定，因此能够降低现有技术中成为问题的光纤与加热器位置的离散。由此能够进行光纤与加热器部件搭载中的位置调整作业，还由于加热器与光纤之间的传热状态稳定，因此能够显著地期望提高分散补偿精度或者组装作业效率。进而通过把加热器配置在光纤附近，还能够期望低功耗。
图2示出本发明的实施形态2，图2中，1是带光栅的光纤，3是加热器，5是光纤收容槽，6是带槽的罩，7a是第1接点，7b是第2接点。
在基板4中，与第1接点7a的面平行，在比光栅长的范围内把加热器3排列为一列，在带槽的罩6上与第1接点7a的面平行设置光纤收容槽5，把光纤1搭载在光纤收容槽5内，以第1，第2接点7a和7b决定光纤1与加热器3的位置并且进行固定。这时光纤1的轴线方向的搭载位置位于光栅部分成为加热器3的范围内的位置。通过设置搭载接光纤1的部件，搭载加热器3的部件，能够使光纤1与加热器3的距离最短。另外，分散特性的控制方法与实施形态1相同。
由此，由于能够使光纤与加热器更密切接触，因此可以稳定地得到高传热效率，能够更显著地期望低功耗或者提高温度控制时的响应速度。
图3示出本发明的实施形态3，图3中，1是带光栅的光纤，3是加热器，4是基板，5是标记。
在基板4上，形成表示光纤1的搭载位置的标记8，以及在比光栅长的范围内把加热器3排列为一列，在标记8所示的位置，在光栅部分成为加热器3的范围内的位置搭载光纤1。由此，能够使光纤1与加热器3的位置关系恒定。另外，通过与标记8的比较能够进行在现有构造中所进行的把加热器宽度扩大到所需要的宽度以上，从与加热器位置的比较确认光纤的搭载状态的方法，能够把加热器3减小到所需要的最小宽度。另外，分散特性的控制方法与实施形态1相同。
由此，光纤与加热器位置成为恒定，能够用标记确认光纤的搭载状态，因此不需要在现有技术中成为问题的把加热器宽度扩大到所需宽度以上。由此，由于能够把加热器的尺寸减小到所需要的最小宽度，因此能够显著地期望低功耗。
图4示出本发明的实施形态4，图4中，1是带光栅的光纤，4是基板，9是电阻可变加热器。
在基板4上，与光纤1的光栅搭载位置相平行，形成比光栅长而且剖面形状连续变化的单一的电阻变化加热器9，在加热器9的范围内，在与加热器9平行的位置搭载光纤1的光栅。由于加热器9在每个位置发热状态不同，因此传递到光纤1的温度在每个位置也不同。因此，能够用1个加热器向光纤提供温度梯度。另外，光纤1的搭载方法通过采用本实施形态1～3所示的构造能够谋求搭载位置的稳定。
另外，分散特性的控制通过改变提供给加热器9的发热量，在光纤1上提供所预定的温度梯度进行。
在本实施形态中，由于能够用1个加热器提供光纤的温度梯度，因此通过加热器形状的优化，能够使加热器控制电路简单，从而能够更显著地期望低功耗。
图5(A)示出本发明的实施形态5，图5(A)中，1是带光栅的光纤，4是基板，9a是第1电阻变化加热器，9a是第2电阻变化加热器。另外，图5(B)示出分别使图5(A)的电阻变化加热器9a与9b发热时的光纤温度与加热器位置的关系。
在基板4上，与光纤1的光栅搭载位置相平行，把光纤1的搭载位置夹在中间，在使2个加热器的向光纤轴线方向的剖面面积变化的倾向相互相反并且相对的位置形成比光栅长而且剖面形状连续变化的相同的电阻变化加热器9a、9b，在电阻变化加热器9a、9b的范围内并且在与其相平行的配置搭载光纤1的光栅部分。由于电阻变化加热器9a和9b在每个位置的发热状态相反，因此如图5(B)所示能够对于光纤1提供正负的温度梯度。另外，由电阻变化加热器9a、9b进行的向光纤1的传热形态或者分散特性的控制方法，光纤1的搭载方法等与实施形态4相同。
由此，通过切换2个加热器能够向光纤提供可逆的温度梯度，因此能够沿着±两个方向对于最初的分散量补偿可变宽度，对于在实施形态4中所示的构造能够使分散可变量达到2倍。
图6示出本发明的实施形态6，图6中，1是带光栅的光纤，4是基板，10是带倾斜的加热器。
在基板4上，在从光纤1的搭载轴线的预定倾斜位置，形成比光栅长的单一的带倾斜的加热器10，在成为加热器10的范围内的上述轴线上搭载光纤1的光栅部分。由于加热器10与光纤1的距离在每个位置不同，因此向光纤1传送的温度在每个位置也不同。因此，能够用1个加热器向光纤提供温度梯度。另外，光纤1的搭载方法通过采用实施形态1～3所示的构造能够谋求搭载位置的稳定。
另外，分散特性的控制通过改变提供给加热器10的发热量，向光纤1提供预定的温度梯度进行。
在该实施形态中，由于能够用1个加热器提供光纤的温度梯度，因此通过加热器形状的优化能够使加热器控制电路简化，能够更显著地期望低功耗。
图7(A)示出本发明的实施形态7，图7(A)中，1是带光栅的光纤，4是基板，10a是第1带倾斜的加热器，10b是第2带倾斜的加热器。另外，图7(B)示出分别使图7(A)带倾斜的加热器10a和10b加热时的光纤温度与加热器位置的关系。
在基板4上，在从光纤1的搭载轴线的预定倾斜位置，而且把光纤1的搭载轴线夹在中间的相互相对的位置形成比光栅长的相同的带倾斜的加热器10a、10b，使得2个加热器的中心轴线平行，在成为带倾斜的加热器10a、10b的范围内的上述轴线上搭载光纤1的光栅部分。由于带倾斜的加热器10a和10b在距光纤1的每个位置的距离相互相反，因此如图7(B)所示能够对光纤1提供正负的温度梯度。另外，带倾斜的加热器10a、10b进行的向光纤1的传热形态或者分散特性的控制方法，光纤1的搭载方法等与实施形态6相同。
在该实施形态中，通过切换2个加热器，能够在光纤上提供可逆的温度梯度，因此对于最初的分散量能够沿着±2个方向补偿可变宽度，能够对于第6方案所示的构造使分散可变量成为2倍。
图8示出本发明的实施形态8，图8中，1是带光栅的光纤，3是加热器。
在光纤1的外周在比光栅长的范围内形成排列成一列的加热器3。由此，光纤1与加热器3的距离成为最短，由于在光纤1上从整个周面传送热，因此能够谋求光纤1的内部温度的稳定。另外，分散特性的控制方法与实施形态1相同。
在该实施形态中，由于在光纤与加热器密切接触的状态下，而且在光纤上从全周方向传送热，因此能够稳定地得到高传送效率，能够显著地期望低功耗或者提高温度控制时的响应速度。
图9示出本发明的实施形态9，图9中，1是带光栅的光纤，3是加热器，11是平面，12是芯子，13是包层。
在光纤1的包层13上形成平面11，在平面11上在比光栅长的范围内形成排列成一列的加热器3。由此，能够使光纤1的芯子与加热器3的距离成为最短。另外，分散特性的控制方法与实施形态1相同。
如果依据该实施形态，则由于光纤的包层很薄，与其它方案相比包层的热阻减少，因此能够显著地期望大幅度减少加热器功耗，大幅度提高温度控制时的响应速度。
图10示出本发明的实施形态10，图10中，1是带光栅的光纤，4是基板，14是带圆锥的加热器。
在基板4上，在比光栅长的范围内形成排列成一列的带圆锥的加热器14，在光栅成为加热器14的范围内的位置搭载光纤1。加热器14的圆锥部分由于比除此以外的位置温度高，因此通过在与加热器之间的缝隙的邻接位置配置圆锥部分，能够在缝隙间的低温区传递来自圆锥部分的发热量，能够消除加热器缝隙间的温度下降。另外，光纤1的搭载方法通过采用实施形态1～3所示的构造能够谋求搭载位置的稳定。
另外，分散特性的控制通过在加热器14的各个加热器发热量中设置差，向光纤1提供温度梯度进行。
在该实施形态中，由于能够使位于加热器之间的缝隙中的低温区的温度上升，因此能够减少光纤的温度梯度离散，使传热状态稳定，能够期望提高分散补偿精度。
图11示出本发明的实施形态11，图11中，1是带光栅的光纤，4是基板，15是加热器发热部分，16是带圆锥的图形。
在基板4上，在比光栅长的范围内排列为一列地形成了由加热器发热部分15和带圆锥的图形构成的加热器，在光栅部分成为上述加热器范围内的位置搭载光纤1。通过使与加热器发热部分15连接的电源电路图形取为随着接近于加热器发热部分15剖面面积减少的带圆锥的图形16，能够减少加热器发热部分15以外的多余的发热。
另外，分散特性的控制通过在加热器发热部分15的各发热量中设置差，向光纤1提供温度梯度进行。
在该实施形态中，由于能够减少加热器发热部分以外的无用的发热，因此能够显著地期望降低功耗。
图12示出本发明的实施形态12，图12中，1是带光栅的光纤，3是加热器，4是基板，6是带槽的罩，17是金属掺杂粘接剂。
与实施形态2的区别点在于，在光纤1与加热器3的之间或者周围，充填着金属掺杂粘接剂17，其它的结构以及操作与实施形态2相同。金属掺杂粘接剂17掺杂了金属粒子，由于与没有掺杂金属的粘接剂相比一般热传导性高，因此可以谋求提高从加热器3向光纤1的传热效率。
另外，即使在其它实施形态中所示的构造中，也同样能够实现。
在该实施形态中，能够提高加热器与光纤间的热传导率，能够显著地期望低功耗。
图13示出本发明的实施形态13，图13中，1是带光栅的光纤，3是加热器，4是基板，18是可变电阻，19是加热器发热用电路。
与实施形态11的区别点在于，调节与加热器3串联连接的可变电阻18能够使得向排列成一列的加热器3的每一个供给的电流或者电压可变。由此，还能够修正每个加热器的电阻值的离散或者与供电电源的共用相对应。
另外，即使在其它实施形态中所示的构造中，也同样能够实现。
在该实施形态中，由于可以抑制加热器本身固有的离散，因此能够显著地期望改善部件或者组装中的合格率或者加热器控制电路的低成本。发明效果
如果依据本发明，则由于光纤与加热器位置成为恒定，因此能够简化光纤和加热器部件搭载中的位置调整作业，还由于能够稳定加热器与光纤之间的传热状态，因此能够显著地期望提高分散补偿精度或者提高组装作业效率。
另外，如果依据本发明，则由于光纤与加热器密切接触，因此能够稳定地获得高传热效率，能够显著地期望低功耗或者提高温度控制时的响应速度。
另外，如果依据本发明，则由于能够用标记确认光纤的搭载状态，因此不需要现有技术中成为问题的把加热器宽度扩大到所需宽度以上。由此能够把加热器的尺寸减小到所需要的最小宽度。
另外，如果依据本发明，则由于能够用1个加热器提供光纤的温度梯度，通过加热器形状的优化能够简化加热器控制电路。
另外，如果依据本发明，则由于通过切换2个加热器能够向光纤提供可逆的温度梯度，因此能够沿着±2个方向对于最初的分散量补偿可变宽度，能够对于第4方案所示的构造使分散可变量成为2倍。
另外，如果依据本发明，则由于能够用1个加热器提供光纤的温度梯度，通过加热器形状的优化能够简化加热器控制电路。
另外，如果依据本发明，则由于通过切换2个加热器能够向光纤提供可逆的温度梯度，因此能够沿着±2个方向对于最初的分散量补偿可变宽度，能够对于第6方案所示的构造使分散可变量成为2倍。
另外，如果依据本发明，则由于在光纤与加热器密切接触的状态下，而且在光纤上从全周方向传送热，因此能够稳定地得到高传热效率，能够显著地期望低功耗或者提高温度控制时的响应速度。
另外，如果依据本发明，则由于光纤的包层很薄，因此与其它方案相比包层的热阻降低，因此能够显著地期望大幅度减少加热器功耗或者大幅度提高温度控制时的响应速度。
另外，如果依据本发明，则由于能够提高位于加热器之间的缝隙的低温区的温度，因此减少光纤的温度梯度的离散，使传热状态稳定。
另外，如果依据本发明，则由于能够减少加热器发热量部分以外的无用的发热，因此能够显著地期望低功耗。
另外，如果依据本发明，则由于能够提高加热器与光纤之间的热传导率，因此能够显著地期望低功耗。
另外，如果依据本发明，则由于能够抑制加热器原来固有的离散，因此能够显著地期望部件或组装中的合格率改善或者加热器控制电路的低成本。