JP2000321421A - 光共振空洞、光フィルタ、およびエタロン光フィルタ装置並びにそれらを使用した光増幅器と増幅ビームの利得チルト制御方法 - Google Patents

光共振空洞、光フィルタ、およびエタロン光フィルタ装置並びにそれらを使用した光増幅器と増幅ビームの利得チルト制御方法

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JP2000321421A JP2000028618A JP2000028618A JP2000321421A JP 2000321421 A JP2000321421 A JP 2000321421A JP 2000028618 A JP2000028618 A JP 2000028618A JP 2000028618 A JP2000028618 A JP 2000028618A JP 2000321421 A JP2000321421 A JP 2000321421A
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チェン イハオ
R Zimmerman Donald
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 増幅器の利得チルトと符号が反対の振幅応答
の傾斜をもつ光フィルタを通すことで、広幅の平坦スペ
クトルを得る。 【解決手段】 入力光ファイバ８ａに接続されたＧＲＩ
Ｎレンズ１２と出力光ファイバに接続されたＧＲＩＮレ
ンズ１２間に光フィルタ１０を配置する。光フィルタ１
０は透明な光透過材料で形成した第一領域１０ａの部分
と二色性の多層干渉フィルタの第二領域１０ｂとを並置
した構成とする。光フィルタ１０は符号１４ａ、１４ｂ
の直線方向に制御移動する。この制御移動により、第一
領域１０ａと第二領域１０ｂとを透過する光ビームの比
率を変えて、光フィルタ１０の出力振幅応答の傾斜を増
幅器の利得チルトの傾斜と符号が反対で絶対値が等しく
なるように調整する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として可変反射
率フィルタ、特に可変反射率を有する１またはそれ以上
の端面を有するエタロンに関し、より詳細には、これに
関連する光共振空洞、光フィルタ、およびエタロン光フ
ィルタ装置並びにそれらを使用した光増幅器と増幅ビー
ムの利得チルト制御方法に関するものである。
【０００２】
【発明の技術背景】ファブリ・ペローフィルタは、周期
特性への依存が必要とされる光システムにおいて広く使
用されている。例えば、１またはそれ以上のエタロンが
振幅応答において周期的な１またはそれ以上の出力信号
を与えるような、コームフィルタが開発されている。自
由スペクトル領域（自由スペクトルレンジ）またはファ
ブリ・ペローエタロンの周期は、その２つの反射面の間
の間隙の長さにより決定される。
【０００３】２つの隔離された部分反射ミラーを有する
マルチポートの調整可能な光ファイバエタロンフィルタ
（ＭＴＦＥＴ）が、ＪＤＳファイテルインコーポレイテ
ッドに譲渡されたＩｐの名前による米国特許第５,２８
３,８４５号に開示されている。この光エタロンフィル
タは、３またはそれ以上のポートを有し、少なくとも２
つがエタロンの一方側上部にあり、少なくとも１つが他
方側上にある。単一の信号が濾過（濾波）され、反射さ
れた信号が受信され、波長多重分割器を形成するか、ま
たは反射された信号が受信されるかされずに、複数の信
号が濾過される。ＩｐはＦＳＲ（自由スペクトル領域又
は自由スペクトルレンジと称される）が領域（レンジ）
内で調整可能なフィルタを提供している。
【０００４】エタロンのその他の用途が、ＪＤＳファイ
テルインコーポレイテッドに譲渡されたＩｐによる米国
特許第５,５５７,４６８号に開示されており、そこで
は、エタロンが分散補償装置として使用されている。Ｊ
ＤＳファイテルインコーポレイテッドに譲渡されたコル
ボルンらによる米国特許第５,７９８,８５９号には、エ
タロンのその他の用途と、波長保持を与え、ファブリ・
ペローエタロンのような波長依存特性を有する要素が波
長により変化する強度を有する出力信号を与えるために
使用されるような装置が開示されている。
【０００５】入力信号から得られる参照信号の強度（光
強度）は、ファブリ・ペローエタロンから得られる出力
と比較されて、入力信号の周波数に応じたフィードバッ
ク信号を与える。このシステムは、保持状態または保持
条件を決定する強度の比率を決定するために波長保持を
行なう前に較正される。上記の特許に開示されているよ
うに、ファブリ・ペローエタロンは、種々の用途を有し
ており、種々の形態で提供されている。
【０００６】固定エタロンとは異なる他のタイプのエタ
ロン、または米国特許第５,２８３,８４５号にＩｐによ
り開示されているような調整可能なエタロンでさえも、
１またはそれ以上の反射体のフィネス（finesse）また
は反射率が可変的である。そのようなフィルタは、ノー
スロップグルマンコーポレイションに譲渡されたヒルジ
マンによる米国特許第５,４５２,１２１号に開示されて
おり、スペクトル解像フィネスフィルタとして使用可能
であると記載されている。
【０００７】本発明は、少なくとも１つの反射器の長さ
にわたって可変可能なフィネスを有するエタロンを提供
する。このタイプのフィルタの１つの特別な用途は、光
増幅器、特にゲインチルト制御（ゲイン傾斜制御）の分
野にある。光増幅器、特にエルビウムドープ光ファイバ
増幅器は、光伝送システムにおいて、特に遠距離通信の
分野において広く使用されている。エルビウムドープ光
ファイバ増幅器（EDFA）は、高い偏光鈍感型利得、異な
る波長の信号間の低混信、良好な飽和出力パワー、およ
び基礎的量子限界に近い雑音指数を持つ。
【０００８】卓越した雑音特性により、数千ｋｍの光フ
ァイバのスパンをカバーするために、数百のこれらの増
幅器を縦続接続（直列状接続）することが可能である。
電子的中継器に対してEDFAは、限定範囲を超えたデータ
転送率、信号フォーマット、および波長の透過性（伝搬
性）があり、各信号に対して異なる波長帯域を使用する
非常に多くの信号を同時に伝送する波長多重化（WDM）
通信システムに対して、有用である。
【０００９】これらの一般的な卓越した特性にも拘わら
ず、EDFAに関する欠点は、狭いスペクトル幅と平坦でな
い利得帯域である。EDFAの遠距離通信窓は、略20-30nm
幅であり、一方理想増幅器は、略1520nmから1570nmまで
伸張する波長の全スペクトルに亘って、平坦なスペクト
ル利得を持つ。エルビウム利得スペクトルのピーク波長
は、ホストガラス物質に依存して約1530nmから約1535nm
に変化する。
【００１０】図１１は、特に従来型のEDFAの特徴的な利
得スペクトルを示し、そこで利得は波長の関数として変
化していることが見られる。この変化は、以下に利得リ
ップルとして言及される。多くの技術が、利得スペクト
ルを拡張し、平坦化する（すなわちリップルを低減す
る）ために発表され、それらは、例えば、エルビウムド
ープ・シリカガラスファイバをAl2O3で共ドープするこ
と、ホストガラス物質それ自身を変えること、放射ピー
クにおける利得を低減するために減衰フィルタの各種形
式を使用すること、並びに、各ファイバの異なる利得傾
斜を補償するために、直列接続されたエルビウムドープ
ファイバの二個以上の異なるタイプを持ち、各ファイバ
セクションに独立してポンプ条件（励起条件）を積極的
に調整するハイブリッド装置を構成することを含む。
【００１１】利得リップルの最小化に関連した上述の問
題と解決法に加えて、複雑で、費用が高く、そして実際
的な解決法が未だにない別の重大な問題が存在する。本
発明によって解決されるこの別の重大な問題は、ダイナ
ミック利得チルトを改良することに関する。以下に使用
される用語、ダイナミック利得チルトは、EDFAの入力動
作条件の変化を通じて、他方のある波長での利得を変化
した結果として一方の波長での利得が変化することを意
味する。
【００１２】利得リップルを最小化する上述の技術は、
入力光パワーおよび波長の特定のセットに対して特定の
波長帯域での比較的平坦なスペクトルを与えるけれど
も、利得均等化性能は、増幅器への入力パワーを変更す
ることにより利得が通常の状態から変化させられる（平
均反転分布レベルの変更）時、急速に低下する。この問
題に対する一つの報告された解決法は、申し立てによる
と、総合利得が変えられた時、各段の相対寄与が希望す
る利得に到達するように調整され、選択された波長帯域
に亘って最小のスペクトル歪み量を持つ利得スペクトル
が得られるように、異なる利得スペクトルを持つ縦続接
続増幅段、および個別段の利得スペクトルが独立して効
果的に同調されるようにする同数のポンプ源を持つ、ハ
イブリッドファイバ装置によって達成される。
【００１３】例として、正の利得傾斜を持つエルビウム
ドープファイバは、ハイブリッド装置が特定の入力パワ
ー条件で殆ど平坦な利得をもつように、負の利得傾斜を
持つ異なるエルビウムドープファイバと結合される。し
かしながら、もしハイブリッド装置の総合的な利得が変
更されなければならないならば、各構成状態の利得傾斜
は、一つの段へのポンプパワー入力が変更された時、一
般的に異なる率で変化する。新動作点において良好な補
償を達成するために、各構成利得段の相対利得は、互い
に利得傾斜が補償するように再調整されなければならな
い。
【００１４】この種の増幅器を扱うに際し、当該技術に
習熟した人は、継ぎ目（スプライス）の数を最小にし、
各段に対するポンプパワーを独立して制御することを出
来る限り便利にするために、二個以上の異なるエルビウ
ムドープファイバ成分を縦続接続し、各段の末端の各増
幅器段に分離したポンプ源を与えるようである。しかし
ながら、ダイナミック利得チルトを低減、または改良す
るこの技術は、異なる利得の範囲に亘って利得傾斜補償
を実現する（すなわち、固定したターゲット出力パワー
を維持しながら、入力パワーを変更する）ために、多数
のポンプ源の全パワーが調整されなければない動作の間
に、複雑な制御方式を必要とする。
【００１５】ここに参考文献として組み入れた発明者Ne
whouse等の米国特許No.5,764,406「ハイブリッド光増幅
器ダイナミック利得チルト」は、エルビウムドープファ
イバ増幅器装置が、どの構成ファイバの利得チルトより
も少ないダイナミック利得チルトを持つシステムを記述
している。ハイブリッド装置は、装置の構成導波路の数
よりもせいぜい一個少ないポンプ源を持つ。ハイブリッ
ド装置は、構成セクションの相対利得の再調整を果たす
ために、自動的に構成ドープ導波路セクション間のポン
プ（励起）分布に変化を与える。本発明の一つの例で
は、構成EDFセクションの相対利得の再調整を果たすた
めに、構成EDFセクション間のポンプ分布または分割に
自動的な変更を与える、異なる共ドーパント成分の構成
EDFを提供する。なお、記号のEDFはエルビウムドープ光
ファイバを意味する。
【００１６】’406特許はその意図する機能を果たすよ
うに見えるが、それは比較的高価で、利得チルトをダイ
ナミックに制御するには複雑な解決法である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】ダイナミック利得チル
トを修正する殆どの既知の解決法は、付随するパワー損
失（約5dB）を持ち、更にポンピング用に、余分の増強
パワーが必要である。これらのシステムの他の有害な結
果は、増加する派生雑音である。
【００１８】入力信号のパワーが変化した時、利得チル
トをダイナミックに変更するために、光増幅器内にイン
ラインで置くことのできる新規な光フィルタとそのよう
なフィルタの使用方法を提供することが、本発明の目的
である。
【００１９】光増幅器のチルト利得の制御用に使用する
廉価なフィルタを提供することが、本発明の別の目的で
ある。
【００２０】本発明のさらに他の目的は、例えば、これ
に限定されるものではないが光増幅器の傾斜ゲインの制
御における用途に適した１または２以上の表面上の可変
反射率を有する安価なエタロンフィルタ（エタロン光フ
ィルタ）を提供することにある。
【００２１】すなわち、本発明の目的は従来の問題を解
決する光共振空洞、光フィルタ、およびエタロン光フィ
ルタ装置並びにそれらを使用した光増幅器と増幅ビーム
の利得チルト制御方法を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、２つの
少なくとも部分的反射端面を有し、その端面の少なくと
も１つがその長さに沿って可変反射率を有するファブリ
・ペローエタロンが提供される。その変化反射率は、特
定の領域上で連続的に直線的に変化し得るか、または少
なくとも２つの領域上で段階的に変化し得る。
【００２３】本発明によれば、２０ｎｍよりも大きい自
由スペクトル領域を有する空洞が、第１端面と少なくと
も第２部分反射端面を有し、前記第１端面は、部分的に
反射性であり、領域に沿って少なくとも１０％変化する
反射率を有する光共振空洞を提供する。
【００２４】本発明によれば、光増幅器の内側、外側又
は内部に配置され、増幅器の動作波長の帯域内で傾斜が
実質的に直線である波長応答を持ち、動作波長帯域の実
質的な部分内で、波長の前記帯域内のフィルタの応答傾
斜は零と、正、負のうちの唯一方間にあり、中心波長λ
ｃを持ち、かつ、波長の動作帯域内の増幅器利得チルト
の傾斜に対して波長の関数として反対の傾斜を有する振
幅応答を持って前記波長の帯域を通過させるフィルタ
（このフィルタはその端面に沿って変化する反射率を持
つエタロンであることが望ましい）を備えるとともに、
該フィルタの振幅波長応答を変化することによってフィ
ルタの応答傾斜を操作波長帯内で変化するように、フィ
ルタと光増幅器信号間の相対的な移動を提供する手段を
有する、光増幅器信号とインライン使用されて、波長に
対する振幅応答が可変傾斜型の光フィルタ装置（エタロ
ン光がフィルタ装置）提供される。相対的移動は、フィ
ルタと入力ポートの一方の実際の変位、または、入力ポ
ートとフィルタの間の相対的角度の変化であり得ること
を注意されたい。
【００２５】本発明によれば、さらに、増幅器と共に使
用するダイナミックおよび可変利得チルト制御用の光フ
ィルタ（好ましくはファブリ・ペローエタロン光フィル
タ）を備え、予め設定された波長帯域の前記フィルタは
少なくとも利得チルト制御に要求される10nmの幅を有
し、中心波長λｃを持ち、かつ、予め定められた波長帯
域内の増幅器のそれ（利得チルト）に対して波長の関数
としての反対の傾斜を有する振幅応答を持っており、フ
ィルタの応答傾斜を予め定められた帯域内の制御信号に
応答して変化する制御器と移動機構を有し、前記フィル
タの出力応答は設定波長帯域に亘って負、正の一方の傾
斜を持っている光増幅器が提供される。。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例を図面
に基づき説明する。なお、説明の都合上、本実施形態例
の説明に先立って、先ず、先行技術を説明してから本実
施形態例の説明に移る。
【００２７】図１１は典型的な光増幅器EDFAの利得スペ
クトルを示すもので、波長の関数としての利得が変化し
ていることが分かる（図中、横軸は波長、縦軸は利得を
表している）。
【００２８】ガラスホストの広い範囲に対して、希土類
ドープ光増幅器、特にEDFA（エルビウムドープ光ファイ
バ増幅器）は効果的に等質で拡張され、ドーパントイオ
ンの信号モードとの重複は、殆ど波長から独立してい
る。このように、増幅器の動作点が固定されている間、
弱いプローブ信号によって測定される、小さな信号利得
である利得スペクトルは、波長依存性のただ一つのパラ
メータ群に束縛される。
【００２９】従って、ある参照波長での増幅器の利得
が、入力（すなわちポンプおよび／または信号パワー）
の変化によって変えられた場合、他の波長での増幅器利
得は、多分参照波長での利得変化の量とは異なる十分に
規定された量だけ変化する。入力変化の結果としての増
幅器利得変化の波長依存性は、ここではダイナミック利
得チルトとして言及される。従って、ダイナミック利得
チルトは、増幅器が設計された動作点から相違している
動作条件に対する増幅器利得スペクトルの歪みである。
【００３０】「発明の技術背景」の欄で指摘されたよう
に、これまで従来のEDFAの利得スペクトルをオフセット
し、平坦化するために、フィルタが設けられてきた。し
かしながら、このような固定フィルタは、入力光信号の
入力パワーと共に変化するダイナミック利得チルト条件
による制御歪みへの解決法を与えてはいない。
【００３１】図１は本発明の一実施形態例を示すもの
で、詳細が図２（ｂ）に示されているフィルタ（光フィ
ルタ）１０は、透明なガラス等の実質的に光透過性材料
より成る第一領域１０ａと該第一領域に対して並置さ
れ、二色性の多層干渉フィルタを持つ第二領域１０ｂを
持っている。好ましい実施形態例における第二領域１０
ｂは、図２（ａ）に示されるように波長λに対して傾斜
透過応答の特性を持つ。
【００３２】第一および第二領域の大きさは、少なくと
もフィルタに入射するビームの大きさである。この明細
書で使用される用語フィルタは、その上に入射した光の
特性を変更（変化）する出力信号を提供する、いかなる
媒体をも含む。この実施形態例では、フィルタは二つの
グレーデッド・インデックス（GRIN）レンズ１２間に従
来の方法で配置され、そこでレンズは、フィルタ１０の
入力側に視準ビームを提供するために、光ファイバ８ａ
を出る光を視準し、ビームを光ファイバ８ｂに結合する
ためにフィルタ１０を横切った視準ビームを焦点に結ば
せるために使用される。
【００３３】フィルタ１０を矢印１４ａおよび１４ｂと
一致した線（直線）に沿って移動する手段が設けられて
いる（図１には示していない）。このような移動方法
（移動手段）は、ステッパーモータの形式で、または代
わりに圧電駆動器の形式で都合よく提供されている。制
御信号に応じてフィルタを移動する制御回路および手段
（制御手段）は、当該技術では良く知られており、ここ
では記述されない。
【００３４】操作に当り、本発明によるシステムの光フ
ィルタ装置および当該光フィルタ装置と共に使用される
光増幅器（光フィルタ装置は光増幅器の内側、外側又は
内部に配置される）は以下の方法で機能する。入射した
ビームがフィルタ１０の透明な部分１０ａを完全に通過
するような位置にフィルタ（光フィルタ）１０が配置さ
れた時、波長の関数としてのビームの振幅は本質的に不
変である。従って、もし入力ビームが、図１１に示され
たスペクトルのような特性または振幅応答を持つなら
ば、フィルタ１０の透明な部分１０ａを通して伝播する
出力ビームは本質的に影響されず、波長の関数として同
じ振幅応答を持つ。
【００３５】一方、もし入力ビームが、入力ビームのパ
ワーの変化による正の利得チルトを持つならば、このビ
ームにフィルタ１０の負に傾斜した部分１０ｂを通過さ
せることは正の利得チルトの効果を小さくする。本発明
ににおいて最も重要かつ主要なことに、フィルタ１０
は、このフィルタが矢印１４ａおよび１４ｂによって規
定される線（直線）に沿った位置に配置（移動配置）す
ることが出来るように駆動器および制御回路（図示せ
ず）によって位置を定められ、ダイナミックに制御（移
動制御）される。
【００３６】従って、フィルタ１０に入射したビーム
は、駆動器の位置（動作位置）によってそれぞれ、部分
１０ｂをより多く、部分１０ａをより少なく、または部
分１０ｂをより少く、部分１０ａをより多く通過する。
より急勾配の傾斜応答（振幅傾斜応答）が要求される場
合、ビームのより少ない部分がフィルタ１０の透明な部
分１０ａを通過し、ビームのより多い部分が部分１０ｂ
を通過するような位置に、フィルタ１０は動かされる。
ビームのより多い部分が領域１０ａよりも領域１０ｂを
通過するように、ビームおよびフィルタの位置を相対的
に変更（変化）することにより、波長の振幅応答（フィ
ルタの出力応答）の傾斜は増加させられ、こうして利得
チルトに対しダイナミックに制御する手段を与える。
【００３７】逆に言えば、反対方向へのチルトの制御
は、領域１０ｂを通過するビームの部分を少なくし、フ
ィルタ１０の透明な領域１０ａを通過する部分を増加す
ることにより実現できる。このことが、図３の（ａ）か
ら（ｄ）までを見ることにより、より明確に図示されて
いる。図３（ａ）は、フィルタ１０が約300μｍの直径
を持ち、部分１０ｂを通してフィルタを横切る（図３
（ｂ）に示すように）光ビーム３０を濾過する時の、フ
ィルタ１０、より詳しくは１０ｂ部分の応答を図示す
る。
【００３８】図３の（ｃ）は、領域１０ａおよび１０ｂ
の両方を通してフィルタを横切る（図３（ｄ）に示すよ
うに）同じビーム３０に対する同じフィルタの応答を図
示する。図３（ｄ）において、光の或る部分はフィルタ
の透明な部分１０ａを通過しているので、線３２ａの実
質的に直線の傾斜（振幅応答の傾斜）の絶対値は線３２
ｂの実質的に直線の傾斜（振幅応答の傾斜）の絶対値よ
りも大きい、ということが注目される。光の全部がフィ
ルタの透明な部分１０ａを通過する極端なケースにおい
て、フィルタ応答（フィルタ振幅応答）は平坦であり、
光のより多い部分が部分１０ｂを通過するに従い、傾斜
の絶対値はフィルタの特性に依存して最大に向けて増加
する。
【００３９】図４は本発明の別の実施形態例を示し、図
４の（ａ）は装置の要部構成を示している。ここでは全
波長に対して完全に反射する第一部分１０ａと図４の
（ｂ）に示されるような波長についての反射応答を持つ
第二部分１０ｂとを持つ光フィルタとしての第一反射フ
ィルタ４０が示されている。この実施形態例は、図１に
示した実施形態例と同様な方法で働くが、しかしながら
それは透過よりもむしろ反射に基づいている。なお、図
４中の８はＧＲＩＮレンズを示す。
【００４０】図１および４（ａ）に示された両実施形態
例において、負のチルトを備える第二部分１０ｂを持つ
フィルタ（光フィルタ）が示されているが、しかしなが
ら代替的に正のチルトを備える部分を持つフィルタが、
それが要求される場合には設けられる。
【００４１】図５の（ａ）に示される実施形態例は、図
１の配置と同様の配置を図示するが、しかしながらフィ
ルタ（光フィルタ）５０は正の実質的に直線の応答傾斜
（振幅応答傾斜）を備える第一部分１０ｃと負の実質的
に直線の応答傾斜（振幅応答傾斜）を備える第二部分１
０ｂとを持つ。代替的には、前述したように、その末端
にフィルタ１０ｂおよび１０ｃを持つ透明な部分１０ａ
が備えられているハイブリッドフィルタが光フィルタと
して設けられる。
【００４２】図５（ｂ）および図５（ｃ）はそれぞれフ
ィルタ１０ｂ、および１０ｃに対する出力振幅対波長の
透過出力応答（振幅応答）を示す。
【００４３】本発明のさらに別の実施形態例では、この
タイプの一連の縦続接続フィルタが同調型利得平坦化フ
ィルタとして使用され得る。図６の（ａ）は、三個のフ
ィルタ（光フィルタ）６２，６４，６６がそれぞれ同調
型で異なる波長帯域を濾過するように設計されている、
本発明による一つの実施形態例を示している。図６の
（ｂ）は、この三個のフィルタに対する応答を図示し、
グラフ中の点線は個々のフィルタの応答を図示する。ビ
ームがフィルタの非減衰部分の幾らか、または総てを横
切るようにフィルタの何れかを位置決めすることによ
り、三つの波長帯域の何れかに、より少ない減衰が与え
られる。
【００４４】透明なガラス基板を横切るビーム部分と薄
膜二色性フィルタを横切るビーム部分の位相差の望まし
くない影響を低下させるために、二つのセクション１０
ａおよび１０ｂの光学的長さは、適当な裕度で整合させ
られる。図７を参照して、本発明による透過性フィルタ
の側面図が示されている。非減衰型基板７２ａと薄膜コ
ーティング基板７２ｂを持つ（両側から持つ）二つのガ
ラスブロック７０ａおよび７０ｂが設けられている。二
つの基板７２ａと７２ｂの内側接合端面は研磨されてい
る。ガラスブロックと基板７２ａ、７２ｂ間に屈折率整
合エポキシ７５が設けられる。
【００４５】図８は、唯一個のガラスブロックが要求さ
れる本実施形態例の反射分離フィルタの詳細な側面図を
示している。屈折率整合エポキシはガラスブロック７０
ａと反射性薄膜コーティング基板８２ｂ間に配置されて
いる。基板８２ｂに隣接して反射性コーティングを持つ
ガラス基板８２ａがある。
【００４６】図９の（ａ）はさらに別の実施形態例を示
すもので、長手方向（フィルタの長手方向）に沿って、
フィルタの底部に向かって高反射率から低反射率へ実質
的に直線的に変化する反射率を持つような方法でコーテ
ィングされた入力端面９６を持つエタロンフィルタ９４
が示されている。
【００４７】最も高い反射率と最も低い反射率の差は、
１０％よりも大である。例えば、高い端部において、反
射率はフィネス５に相当する５５％であり、望ましい傾
斜がゼロの最も低い反射端部においては、相当するフィ
ネスまたは反射率はゼロである。反対側の端面９７は、
この例ではその長さに沿って一定の反射率のコーティン
グを持つが、しかしながらそのように限定される訳では
ない。
【００４８】エタロンは好都合にも、二個の少なくとも
部分的に反射端面コーティングの処理をされた端面を持
つ単一の光透過性ブロックより成る。このエタロン（エ
タロン光フィルタ）は光共振空洞として機能し、その反
射端面である、第１端面９６と第２端面９７との間の空
間は自由スペクトル領域を構成する。そして、この図９
（ａ）に示す構成の光共振の空洞はファブリ・ペロー空
洞として機能する。入力端面はその長さに沿って変化す
る反射率のコーティングを持つので、濾過されるべき光
ビーム（光信号）、および／またはレンズ（図９には図
示せず）を相対的に移動することにより、光はエタロン
が異なる相対位置で異なるフィネス（finesse）を持つ
（反射率を持つ）ように、エタロンを通過する。
【００４９】そうすることにより、エタロンの出力応答
の傾斜（振幅応答傾斜）は、関係のある波長範囲内で変
化する。勿論、エタロンの自由スペクトル範囲は、エタ
ロンの二つの異なる隣接ゼロ傾斜領域間に適切な窓を提
供するように選択されなければならず、勿論エタロンは
傾斜の符号（＋／−）が、それが結合される増幅器の望
ましくないチルトをオフセットするのに適するように同
調され、選択されなければならない。従って、適切な固
定エタロンまたは同調型（調整型）エタロンが使用され
る。
【００５０】より好ましい具体例においては、共振空洞
の自由スペクトル領域は１０ｎｍを超えたものがよい
が、他の例のエタロン（エタロンの共振空洞）において
は０.５ｎｍを超える自由スペクトル領域を有すること
が好ましい。
【００５１】図９の（ｂ）は、変化する反射端面に沿う
三個所に入射した光に対する図９（ａ）に示されたフィ
ルタ（エタロンフィルタ）の三つの出力応答を図示す
る。９０ａと表示した第一の正弦波状の波は、場所Ａに
入射した光に対する振幅出力対波長の応答特性を図示す
る。９０ｂと表示した第二の正弦波状の波は、場所Ｂに
入射した光に対する振幅出力対波長の応答特性を図示す
る。９０ｃと表示した第三の正弦波状の波は、場所Ｃに
入射した光に対する振幅出力対波長の応答特性を図示す
る。
【００５２】三つの正弦波状の波の振幅は大きく相違し
ているので、各正弦波状の波の対応する傾斜も同様に変
化する。応答のこの傾斜部をフィルタの有用な作動範囲
として使用し、中心動作波長を変動することなくこの作
動範囲内の傾斜（実質的に直線の傾斜）を変化すること
により、インライン増幅器から望ましくない利得チルト
を制御する有用なフィルタ（フィルタ装置）が提供され
る。
【００５３】図１０の（ａ）に示す実施形態例のエタロ
ンフィルタ（光フィルタ）は、図９（ａ）のそれと同様
（光共振空洞として機能し、その２つの反射端面間の空
間は自由スペクトル領域を構成し、光共振の空洞はファ
ブリ・ペロー空洞として機能する点で同様）であるが、
しかしながらエタロンの入力端面が本質的に三つの段階
的なフィネスエタロンを提供する三つの異なる不連続部
分（反射率の不連続部分）を持つ点に特徴がある。
【００５４】図１０の（ｂ）は、それぞれの両端面が可
変反射率を持つエタロンフィルタ（光フィルタ）の実施
形態例を示す。このエタロンも光共振空洞として機能
し、その２つの反射端面間の空間は自由スペクトル領域
を構成し、光共振の空洞はファブリ・ペロー空洞として
機能する。エタロンの場所（入力ポート）に入射した光
ビームは、同じ反射率を持つ二表面間で反射するが、し
かしながらポートとエタロンの少なくとも一方を相対的
に移動することによって入力ポートが動かされる時、反
射率は変更（変化）される。
【００５５】この明細書において、フィルタの異なる領
域は、区別される異なる領域であり、あるいはある程度
の共通部分を持つ異なる領域である。例えば、これまで
記述してきたエタロンの入力ポートと可変反射率面の相
対的な移動は、エタロンフィルタの異なる領域にビーム
を入射することと考えられる。また、上記の各構成のエ
タロンに入射ビームとエタロン（より詳細にはエタロン
の反射面）とを相対移動させる手段を付加することによ
りエタロン光フィルタ装置が構成されるものである。ま
た、上述した光フィルタ（エタロンを含む）、光フィル
タ装置（エタロン光フィルタ装置）を使用して光増幅器
が構成されるものである。
【００５６】勿論、数多くの他の実施の形態例が本発明
の意図と範囲から逸脱せずに考えられる。例えば、これ
まで示してきた実施形態例でフィルタは移動可能として
示し、記述してきたが、しかしながらビーム（光信号）
がシフト（変位移動）する実施形態例も実現できる。す
なわち、ビームとフィルタの少なくとも一方を相対的に
移動する構成とすればよい。
【００５７】また、上記各実施形態例で説明した光フィ
ルタの出力応答（振幅応答）の傾斜はフィルタ使用を行
うために予め定めた設定波長帯域の少なくとも８０％に
亙って直線部分（実質的に直線の部分）を持たせること
が好ましく、その直線部分区間の幅（振幅応答の直線傾
斜区間）は少なくとも１０ｎｍの幅を持つことがフィル
タ動作による広幅の平坦スペクトルを得る上で望ましい
が、本発明は必ずしもこれに限定されるものではない。
【００５８】
【発明の効果】本発明は、光増幅信号の光ビームとフィ
ルタ（エタロンを含む）とを相対的に移動し、光フィル
タの波長に対する出力応答（振幅応答）の傾斜を変化す
るように構成したので、前記光増幅信号の光ビームとフ
ィルタとの相対移動を制御することにより、光フィルタ
の応答傾斜を光増幅器の利得チルトの傾斜と正、負の符
号が反対で絶対値が等しいように容易に調整することが
でき、これにより、光増幅信号に対し広幅の平坦スペク
トル（利得リップルの最小化）を実現でき、高品質のダ
イナミックおよび可変利得チルト（ダイナミック利得チ
ルトおよび可変利得チルト）の制御が可能である。
【００５９】また、このダイナミックおよび可変利得チ
ルトの制御によってピーク波長がシフトすることがな
く、ピーク波長を固定できるので、信号処理を行う上で
好都合であり、信号処理の信頼性を十分に高めることが
できる。
【００６０】さらに、性能に優れた光共振空洞、光フィ
ルタ、エタロン光フィルタ装置の構成およびその装置の
制御回路の簡易化が図れ、本発明の優れた装置を安価に
提供でき、また、本発明の増幅ビームの利得チルト制御
方法により光増幅信号に対するダイナミック利得チルト
制御を容易、かつ、高精度のもとに行うことができると
いう効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光伝送において機能するフィルタが一対の視準
／焦点レンズ間に配置されている本発明による光フィル
タ装置の略式構成図である。
【図２】図２は、図１の関連説明図で、（ａ）は光フィ
ルタの一部の出力応答を示すグラフであり、（ｂ）は前
面から見た光フィルタの機能説明図である。
【図３】光ビームが光フィルタを横切る位置とフィルタ
の出力応答（振幅応答）との関係を示す図で、（ａ）は
（ｂ）のビーム動作状態のときのフィルタ応答の図であ
り、（ｂ）は光ビームが光フィルタの領域１０ｂのみを
透過する状態図であり、（ｃ）は（ｄ）のビーム動作状
態のときのフィルタ応答の図であり、（ｄ）は光ビーム
が光フィルタの領域１０ａと１０ｂの両方にかかって
（跨って）透過する状態図である。
【図４】本発明の別の実施形態例を示す図で、（ａ）は
本発明による可動分割フィルタと光学的に結合されるGR
INレンズ８の側面図であり、（ｂ）は薄膜二色性層でコ
ーティングされた（ａ）に示したフィルタの減衰部分に
対するスペクトル出力応答のグラフである。
【図５】本発明によるさらに別の実施形態例を示す図
で、（ａ）は光フィルタ装置の側面図であり、（ｂ）、
（ｃ）はフィルタのそれぞれ異なる二つの部分に対する
出力応答図である。
【図６】本発明による縦続接続された三個の可動フィル
タが設けられている本発明の別の実施形態例を示す図
で、（ａ）は装置構成図であり、（ｂ）はその三個のフ
ィルタの出力応答のグラフである。
【図７】本発明による透過性フィルタの詳細な側面図で
ある。
【図８】本発明による反射性フィルタの詳細な側面図で
ある
【図９】本発明のさらに別の実施形態例を示す図で、
（ａ）はエタロン反射性端面の一つがその端面の一つの
実質的な部分に沿って連続的に変化する反射率（フィネ
ス）を持つ、本発明の一形態によるエタロンフィルタの
詳細図であり、（ｂ）はそのエタロンフィルタの三つの
異なる位置に対しての波長対振幅のグラフである。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態例を示す図で、
（ａ）はエタロン反射性端面の一つがその端面の一つの
部分に沿って不連続に変化する反射率（フィネス）を持
つ、本発明の一形態によるエタロンフィルタの詳細図で
あり、（ｂ）は両端面に可変反射率の表面を持つエタロ
ンフィルタの詳細図である。
【図１１】一般的なエルビウムドープ増幅器に対する利
得（dB）対波長（nm）のグラフである。
【符号の説明】
１０、４０、５０ 光フィルタ １２ ＧＲＩＮレンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 500003660 570 Ｗｅｓｔ Ｈｕｎｔ Ｃｌｕｂ Ｒ ｏａｄ， Ｎｅｐｅａｎ， Ｏｎｔａｒｉ ｏ， Ｃａｎａｄａ Ｋ２Ｇ５Ｗ８ (72)発明者 ドナルド アール ジマーマン アメリカ合衆国 ニュージャージィ州 07727 ファーミンデール トール オー クス コート 10

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １０ｎｍよりも大きい自由スペクトル領
    域を有する光共振空洞であって、前記空洞が、第１端面
    と少なくとも第２部分反射端面を有し、前記第１端面
    は、部分的に反射性であり、領域に沿って少なくとも１
    ０％変化する反射率を有することを特徴とする光共振空
    洞。
  2. 【請求項２】 第１端面が、１つの領域上で直線的に少
    なくとも１５％変化する反射率を有することを特徴とす
    る請求項１記載の光共振空洞。
  3. 【請求項３】 第１端面が、段階的に変化する反射率を
    有し、第１端面の第一部分の反射率Ｒ１と第２部分の反
    射率Ｒ２は異なる反射率と成し、Ｒ１−Ｒ２>０.１であ
    ることを特徴とする請求項１記載の光共振空洞。
  4. 【請求項４】 第２端面が、第１反射率の領域の他に少
    なくとも第２反射率の領域を有し、第１反射率から第２
    反射率を引いた差が０.１より大きいことを特徴とする
    請求項１記載の光共振空洞。
  5. 【請求項５】 そこに供給される信号を濾過するための
    入力ポートを備えた光フィルタであって、当該光フィル
    タは０.５ｎｍよりも大きい自由スペクトル領域を有
    し、このフィルタは一部分の長さに沿って反射率を変化
    する端面をもつファブリ・ペロー空洞であり、このファ
    ブリ・ペロー空洞の前記反射率を変化する端面は少なく
    とも１０％異なる別個のフェネスを有する少なくとも２
    つの領域が存在するように形成されている光フィルタ。
  6. 【請求項６】 変化する反射率を有する端面が、その長
    さの一部分に沿って直線的に変化する反射率を有するこ
    とを特徴とする請求項５記載の光フィルタ。
  7. 【請求項７】 変化する反射率を有する端面が、異なる
    反射率の別個の領域を有することを特徴とする請求項５
    記載の光フィルタ。
  8. 【請求項８】 光増幅器の内側、外側又は内部に配置さ
    れ、増幅器の動作波長の帯域内で傾斜が実質的に直線で
    ある波長応答を持ち、動作波長帯域の実質的な部分内
    で、波長の前記帯域内のフィルタの応答傾斜は零と、
    正、負のうちの唯一方間にあり、中心波長λｃを持ち、
    かつ、波長の動作帯域内の増幅器利得チルトの傾斜に対
    して波長の関数として反対の傾斜を有する振幅応答を持
    って前記波長の帯域を通過させるフィルタを備え、該フ
    ィルタは端面に沿って反射率を変化するエタロンと成
    し、該フィルタの振幅波長応答を変化することによって
    フィルタの応答傾斜を変化するように、エタロンフィル
    タと光増幅器信号間の相対的な移動を提供する手段を有
    することを特徴とする、光増幅器信号とインライン使用
    されて、波長に対する振幅応答が可変傾斜型のエタロン
    光フィルタ装置。
  9. 【請求項９】 光フィルタは、光フィルタを動作する適
    切な自由スペクトル範囲を提供するために、少なくとも
    予め定められた距離離れて離隔された二つの少なくとも
    部分的な反射体を持つエタロンであり、少なくとも反射
    体の一つはその長さに沿って変化する反射率を有するこ
    とを特徴とする請求項８記載のエタロン光フィルタ装
    置。
  10. 【請求項１０】 変化する反射率は光信号とフィルタが
    相対的に移動した時、複数の反射率を提供するためにエ
    タロンの一側面の部分に沿って実質的に連続的に変化す
    ることを特徴とする請求項９記載のエタロン光フィルタ
    装置。
  11. 【請求項１１】 変化する反射率は光信号とフィルタが
    相対的に移動した時、複数の反射率を提供するためにエ
    タロンの一側面の部分に沿って実質的に不連続に変化す
    ることを特徴とする請求項９又は請求項１０記載のエタ
    ロン光フィルタ装置。
  12. 【請求項１２】 動作帯域でのフィルタの中心波長は実
    質的に不変であることを特徴とする請求項８記載のエタ
    ロン光フィルタ装置。
  13. 【請求項１３】 増幅器と共に使用するダイナミックお
    よび可変利得チルト制御用のファブリ・ペローエタロン
    光フィルタを備え、予め設定された波長帯域の前記フィ
    ルタは少なくとも利得チルト制御に要求される10nmの幅
    を有し、中心波長λｃを持ち、かつ、予め定められた波
    長帯域内の増幅器の利得チルトに対して波長の関数とし
    ての反対の傾斜を有する振幅応答を持っており、フィル
    タの応答傾斜を予め定められた帯域内の制御信号に応答
    して変化する制御器と移動機構を有し、前記フィルタの
    出力応答は設定波長帯域に亘って負、正の一方の傾斜を
    持っていることを特徴とする光増幅器。
  14. 【請求項１４】 光フィルタは少なくとも部分的に反射
    する入力端部と少なくとも部分的に反射する出力端部を
    持つエタロンであり、入力および出力端部の一方はその
    長さに沿って変化する反射率を有することを特徴とする
    請求項１３記載の光増幅器。
  15. 【請求項１５】 光フィルタはそれぞれそこを通過する
    ビームの部分に異なる振幅応答を持つ二つの領域を有
    し、光ビームをダイナミックに減衰するために制御され
    た方法でフィルタとビームを相対的に移動する手段を有
    することを特徴とする請求項１４記載の光増幅器。
  16. 【請求項１６】 ａ）第一領域は波長との第一傾斜振幅
    応答を持ち、第二の他の領域は異なる応答を持つ少なく
    とも二つの異なる領域を持つエタロンフィルタを提供す
    るステップと、 ｂ）フィルタにビームを入射するステップと、 ｃ）第一領域を通過するビームの部分と、第二の他の領
    域を通過するビームの部分との比が増幅器の望ましくな
    い利得チルトをダイナミックに修正するために変更させ
    られるようにビームとフィルタを制御された方法で相対
    的に移動するステップと、を有することを特徴とする増
    幅ビームの利得チルト制御方法。
  17. 【請求項１７】 フィルタにビームを入射するステップ
    は、制御された方法で増幅ビームの部分をフィルタの少
    なくとも二つの異なる領域に同時に通過させるものであ
    り、前記異なる領域は異なる振幅応答を持ち、フィルタ
    の領域の一つは実質的に傾斜した応答を持ち、フィルタ
    はビームがフィルタの両領域を部分的に通して伝搬する
    ように移動させられ、異なる領域を通して伝搬するビー
    ムの部分は増幅器の望ましくない利得チルトをダイナミ
    ックに修正するために変更させられることを特徴とする
    請求項１６記載の増幅ビームの利得チルト制御方法。
  18. 【請求項１８】 増幅器が増幅するスペクトル部分内で
    可変傾斜出力応答を提供する光フィルタをインラインで
    有し、そのフィルタはその長さに沿って反射率を可変す
    る端面をもつ共振空洞と成したことを特徴とする光増幅
    器。
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