JP2001511312A - ポンプを共有するファイバレーザ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ポンプソースを共有する複数ファイバレーザや増幅器。電気通信システムにおける導波路ファイバの価格及び効率は、１×Ｎカプラによってポンプレーザ電力を送り、光ファイバレーザや増幅器の所望の組み合わせにポンプ光を供給することによって改善される。設計は、ポンプ光を受信するポートと波長選択モジュールを受け入れるポートとを有するレーザモジュールなどのモジュールの使用に適応している。

Description

【発明の詳細な説明】 ポンプを共有するファイバレーザ 発明の背景 本発明は、ポンプ光のソースを共有するように構成された光導波路ファイバレ ーザに関する。新規なファイバレーザの構成は、レーザ波長選択用のモジュール ユニットを含む。 高性能電気通信システムは、波長分割多重伝送（ＷＤＭ）を使用することによ って、高い費用対効果を呈するように作製される。通常、修正は、システムの送 受信端部においてのみ、大抵は既存の再生器ステーションにおいてのみ、必要と される。導波路ファイバ能力は、より充分に利用され、非常に高い伝送率は、導 波路ファイバケーブルをさらにインストールする価格を被らずに可能になる。 ＷＤＭシステムにおいて使用されるファイバレーザソースの価格は、大部分がポ ンプレーザである。ポンプレーザ自体が高価であり、ポンプ電力の使用は、通常 最適条件よりも下である。 故に、電気通信産業界の需要が、ポンプレーザ電力をさらに利用することによっ てポンプレーザ価格を下げる戦略に対して存在する。しかし、このポンプレーザ 電力のより有効な使用によって、ＷＤＭシステムの設計自由度を減らしてはなら ない。このように、低価格システムアップグレ ードに対して成功した戦略は、特定の通信システム作業を実行する交換可能且つ 互換性を有するモジュールなどの交換可能な部品の概念を、ある程度含まなけれ ばならない。 発明の概要 本発明は、低価格多重波長レーザソースに対する需要を満たすとともに、モジ ュール設計のよりすぐれた柔軟性を提供するものである。 本発明の第一の概念は、１×Ｎ光カプラによって共通ポンプレーザに接続され る複数の光導波路ファイバレーザから構成される光回路である。導波路ファイバ は、ファイバの一端部での反射部品と他端部で波長選択フィードバック手段とに よって、レーザ共振器に組み立てられる。波長分割多重伝送システムに適した多 重波長レーザソースを作るために、所定波長選択フィードバック手段は、他の波 長選択フィードバック手段の各々によって選択されたものとは異なる波長を選択 する。しかし、特定のシステムがかかる構成を必要とする場合、一つ以上のレー ザ対が同じ光波長を生成することは明白である。 波長選択フィードバック手段は、特定の波長や波長帯域の光を選択して、光を レーザファイバへと向ける装置である。選択手段は、特定の波長や波長帯域が反 射されたり伝送されるものであってもよい。この機能を実行する装置は、回折格 子、ループミラー、バンドパスフィルタ、エタロンフィルタ、干渉計フィルタ、 誘電体または金属性ミラー、 上記装置の組合せを含む。ミラーは、平面であっても、曲面であっても良い。 新規な光回路の特に有効な特徴は、回路部品のモジュール設計である。本発明に おいて、モジューラは、１の出力ポートまたは入力ポートのみを有するソースや 検出器モジュール以外の、光を受信する少なくとも一つの入力ポートと、光を送 信する少なくとも一つの出力ポートとを有する光学装置(モジュール)を意味する 。異なるモジュールの送受信ポートは、任意のモジュールの入力ポートには、他 のモジュールの出力ポートからの光を効率良く受信できる光コネクタやカプラが 備えられているという点で、互換性を有する。光コネクタやカプラの多数の有効 な設計が、電気通信技術分野において利用可能である。 新規な光回路の更なる概念は、ファイバレーザに光学的に接続されて情報をレ ーザ光に符号化する外部変調器を含む。外部変調器を含む光回路のさまざまな実 施例は、外部変調器の前後のいずれかにおける光増幅器のカップリングによって 、回路に構成される。光増幅器は、ポンプ光を増幅器にも供給するために、ファ イバレーザに電力を供給する同一のポンプレーザが接続されるように設計されて いる。 ポンプレーザは、レーザや増幅器を使用する光回路において、高価な部品であ る。光が共通のポンプレーザから複数の光ファイバレーザや複数の光増幅器まで 分配される回路設計は、ポンプレーザを有効に使用し、故に、回路の価 格をかなり減らすことができる。 更に、モジュールの光学部品設計の概念は、光回路の柔軟性を大いに高める。 例えば、ポンプレーザやファイバレーザ、１×Ｎカプラ、変調器、増幅器は、各 々モジュールに作られて最大の柔軟性を提供する。または、ファイバレーザや波 長選択フィードバック装置、増幅器等の部品のグループは、外部変調器等のモジ ュールとのインタフェースのために他のモジュールに作られることがあり、これ は、特定の回路機能を提供する。他のモジュール設計の更なる例を以下に示す。 シリカベースの光導波路ファイバは、低減衰の窓を有し、約１５２０ｎｍから １５７５ｎｍまでの波長帯域に対して低分散の一致窓(coincident window)を有 するように作られている。この操作窓は、エルビウムドープファイバレーザおよ び増幅器のものと一致し、したがって、本発明において開示される新規な光回路 に対して好ましい操作窓である。 光の選択フィードバック装置は、約０．１ｎｍだけ分離される波長を区別する ことができる。 本発明の更なる概念は、波長分割多重伝送システムにおいて使用する送信機を 形成する外部変調器とともに共通のポンプソースを有する多重ファイバレーザの 使用である。操作ウインドウの幅と波長選択フィードバック装置の能力とは、多 くの信号を単一の導波路ファイバへと多重伝送する機会を提供する。図面の簡単な説明 図１は、各レーザ出力部に接続された代替モジュールユニットと共通のポンプ とを有する多重ファイバレーザの構成図である。 図２および図３は、図１の１つのファイバレーザの詳細な構成図である。 図４は、リングファイバレーザ構成の構成図である。 図５は、１の反射素子が非線形ループミラーであるファイバレーザの構成図で ある。 図６は、数字「８」の形状を採るファイバレーザの構成図である。 発明の詳細な説明 図１に、レーザがポンプソースを共有する多重レーザ光回路を示す。ポンプレ ーザ４は、１×Ｎスプリッタによって１からＮまでの符号が付されたＮ個のレー ザに接続されている。Ｎは、ポンプ光を使用する増幅器及びレーザの有効ポンプ 電力および電力要件のみによって制限される整数である。レーザの各々は、反射 器８を一端部に有する活性光ファイバ１０を含む。さらに、活性光ファイバ１０ の他端部に、特定の光波長を活性ファイバへとフィードバックする波長選択反射 器、すなわちフィルタ１２を有する。波長選択反射器１２は、さまざまなレーザ において、導波路ファイバのドーピングから生じる複数の電子遷移により生成さ れる複数の波長のうちの１つをフィードバックするよ うに変化できる。レーザファイバの活性種は、エルビウムである。これは、１５ ２０ｎｍから１５７５ｎｍまで波長帯域で光を発する遷移を供給するために選ば れた。この波長帯域は、シリカベースの導波路ファイバの低減衰窓と一致する。 このように、図１の回路は、この好ましい波長窓において使用される波長分割マ ルチプレックス（ＷＤＭ）光源として構成されている。 ポンプ光は、位置１１で各レーザに接続される。位置を反射器８および波長選 択反射器１２との間に設けると仮定すると、ポンプ光の挿入位置は重要でない。 反射器８の多くは、ほぼ１００％の効率を有する。波長選択反射器１２は、部分 的に送信して、レーザ光のための出口を設ける。当業者は、いずれか一方の反射 器も波長選択性であることを理解するであろう。反射率は、波長選択性とは独立 である。外部変調器１４は、レーザ光を情報を担持する光信号に変えるように機 能する。光増幅器２４は、外部変調器１４の前後の光回路に挿入される。光増幅 器は、図１の上部から第２のレーザと関連した光導波路２６を介して共通のポン プ４から、ポンプエネルギを効率良く受け入れることができる。図１の回路にお いて、他の光増幅器に対するポンプ導波路は図示していない。 図２は、図１の光回路の１つのブランチのモジュールの実施例を示す。ブランチ は、モジュール２２として示す１つのファイバレーザを含む。モジュールは、ポ ンプソース ４およびスプリッタ６からのポンプ光が入力される入力ポートと、外部変調器１ ４に接続される出力ポートとを有する。光増幅器モジュール２４は、変調器１４ の出力部に接続される。図２の光回路は、５つの光接続、すなわち、コネクタお よびカプラ設計における進歩によって容易になった作業を行うことによって、組 立てられる。 柔軟性に関する利点は、モジュールの部品数を減らすことによって導くことが できる。例えば、レーザモジュール２２は、２つのモジュールへと分離できる。 すなわち、一方は、ポンプと、スプリッタと、活性ファイバと、反射器８とを含 み、他方は、波長選択反射器を含む。このように、レーザの波長は、異なる波長 選択モジュールを接続することによって変えることができる。スプリッタは、モ ジュール化され、故に、ポンプを共有するレーザの数を、ポンプモジュールとＮ 個のレーザモジュールとの間に、異なるＮ値を有するスプリッタを挿入すること によって変えることができる。ＷＤＭシステムおけるモジュール部品の新規な概 念は、特定のシステム要件に合うように構成された簡単且つ複雑な多数のモジュ ールを含む。 図３に、図１の光回路の単一レーザブランチの他の実施例を示す。この場合、 ２つの増幅器モジュール２４が、外部変調器１４の両側に位置し、共通ポンプ４ を共有する。 この実施例の有効なモジュール設計は、ポンプ４およびスプリッタ６を含む第１ モジュールと、レーザを含む第２モ ジュール２２と、２つの光増幅器および外部変調器を含む第３モジュールである 。 レーザそのものの設計は、多数の選択肢を有する。図４に、リングレーザ設計 を示す。この場合、フィードバックは、そのものを閉じる導波路パスによって形 成される。波長選択吸収装置２６は、レーザ光が生成されるべき所定の波長以外 の波長を吸収するように選択される。ポンプ４は、任意の位置でリングに接続さ れる。レーザ光は、活性ファイバ１０を含むリングからカプラ３０によって導波 路２８に接続される。リングにおけるカプラ３０の位置は、重要ではない。 図５に示すレーザの他の実施例において、ファイバレーザの一端部にある反射 手段は、非線形光ループミラー３２である。ここで再び、ポンプ４は、ファイバ レーザに任意の位置で接続される。選択された波長の光は、一部を反射する波長 選択装置１２を介して出力導波路１８まで通過する。 図６に、非線形光ループミラー３２を使用する他の実施例を示す。ループミラ ーの端部は、吸収フィルタ２６を経て活性ファイバ１０に接続されて、数字「８」 に似た形状のレーザ共振器を形成する。ポンプ４は、光導波路に任意の位置で接 続される。レーザ光は、光導波路から本質的に任意の都合の良い位置にて接続さ れる。 上記光回路の部品をモジュール化して接続する設計によ って、光スイッチやフィルタ、光減衰器、特別に構成された導波路ファイバ等の 分散補償手段を含む回路に対して受動または活性光学部品を容易に追加できると いう柔軟性が提供される。 本発明の特定の実施例を開示して記載したが、本発明は、以下の請求項によっ てのみ制限される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｊ 14/02 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，Ａ Ｕ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ， ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 複数の波長でレーザ光を出力する光回路であって、 各々が第一および第二端部を有するとともに、第一の端部に反射光学部品を有 する複数の活性ファイバレーザと、 共通のポンピングソースをファイバレーザに対して提供するポンプレーザと、 共通のポンプレーザからの光を活性ファイバレーザの各々へと接続する１×Ｎ( 但しＮは整数)カプラと、 各ファイバレーザの第二の端部に光学的に接続されるとともに、活性ファイバレ ーザに固有であり、ファイバレーザの波長に対する選択フィードバック手段と、 を有することを特徴とする光回路。 ２． 選択フィードバック波長は、複数のファイバレーザの各々毎に異なること を特徴とする請求項１記載の光回路。 ３． 波長の選択フィードバック手段は、回折格子、ループミラー、エタロンフ ィルタ、干渉計フィルタ、誘電体または金属製ミラー、または上記の組み合わせ から成るグループから選択されることを特徴とする請求項１記載の光回路。 ４． 波長の選択フィードバック手段は、ファイバレーザの第二の端部に対して 光学的に接続及び切り離し自在なモジュールユニットであることを特徴とする請 求項３記載の光回路。 ５． 少なくとも一つのファイバレーザに光学的に接続されてファイバレーザの 光出力を変調する外部変調手段を更に含むことを特徴とする請求項１記載の光回 路。 ６． 外部変調手段からの信号光と、共通ポンプレーザからのポンプ光とが入力 されるように光学的に接続された少なくとも一つの光増幅器を更に含むことを特 徴とする請求項５記載の光回路。 ７． ファイバレーザと対応する外部変調手段との間に光学的に接続されてレー ザ光を増幅して外部変調器に対してレーザ光を送信するとともに、共通ポンプレ ーザからポンプ光が入力されるように光学的に接続されている少なくとも一つの 光増幅器を更に含むことを特徴とする請求項５記載の光回路。 ８． ファイバレーザと対応する外部変調手段との間に光学的に接続されて、レ ーザ光を増幅して外部変調器に送信するとともに、ポンプ光が共通のポンプレー ザから入力されるように光学的に接続されている少なくとも一つの光増幅器をさ らに含むことを特徴とする請求項６記載の光回路。 ９． 複数のファイバレーザと、１×Ｎカプラと、波長の選択フィードバック手 段と、外部変調手段と、光増幅器とのうち、モジュールになっているものがある ことを特徴とする請求項８記載の光回路。 １０． 異なる選択フィードバック波長は、約１５２０ｎｍから１５７５ｎｍま での帯域にあり、所定量だけ互いに 各々分離されていることを特徴とする請求項１記載の光回路。 １１． 波長分離の所定量は、０．１ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１ ０記載の光回路。 １２． 波長分割多重伝送光システムであって、 複数の導波路ファイバレーザから複数の波長でレーザ光を出力する請求項１記 載の光回路と、 ファイバレーザの各々に光学的に接続されてそこから発せられる光を変調する 複数の外部変調手段と、 を有することを特徴とする波長分割多重伝送光システム。 １３． ファイバレーザからの出力光と共通のポンプレーザからのポンプ光とが 入力されるように光学的に接続された少なくとも一つの光増幅器を更に含むこと を特徴とする請求項１２記載の波長分割多重伝送光システム。 １４． 外部変調手段からのファイバレーザ光と共通のポンプレーザからのポン プ光とが入力されるように光学的に接続された少なくとも一つの光増幅器を更に 含むことを特徴とする請求項１２記載の波長分割多重伝送光学システム。 １５． ファイバレーザおよび外部変調手段の所定数の組合せに対して、外部変 調手段からの信号光と共通のポンプレーザからポンプ光とが入力されるように光 学的に接続された光増幅器の各々と、 各ファイバレーザと外部変調手段との間に光学的に接続されるとともに、共通 のポンプレーザからポンプ光が入力 されるように光学的に接続された光増幅器の各々と、 を更に含むことを特徴とする請求項１２記載の波長分割多重伝送光システム。 １６． 複数のファイバレーザと、１×Ｎカプラと、波長を選択的に反射する手 段と、外部変調手段と、光増幅器とうち、モジュールになっているものがあるこ とを特徴とする請求項１５記載の波長分割多重伝送光システム。 １７． 少なくとも１つのファイバレーザから光を送信するように光学的に接続 されるとともに、光学の導波路分散補償器と光フィルタと光減衰器と光スイッチ とから成るグループから選択される一つ以上のモジュールユニットを更に含むこ とを特徴とする請求項１４または請求項１５記載の波長分割多重伝送光システム 。 １８． ファイバレーザの出力波長は、約１５２０ｎｍから１５７５ｎｍまでの 帯域にあり、０．１ｎｍ以上だけ互いに各々分離されていることを特徴とする請 求項１２記載の波長分割多重伝送光システム。