JP2003008116A - 複合モジュール及びそれを用いた光増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信号光に対する複合モジュールの挿入損失を
低減し、光増幅器の構成部品点数を削減し、光増幅器を
低価格とすることにある。 【解決手段】 信号光Ａと励起光Ｂを合波する合波器３
００と、この合波器３００により合波された信号光Ａ及
び励起光Ｂとを光ファイバ２０から入射し、光ファイバ
２２から出射し、光ファイバ２２に反射して戻ってきた
信号光Ａを光ファイバ２４から出射するサーキュレータ
２００を有するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複合モジュール及
びそれを用いた光増幅器に関する。例えば、光ファイバ
を用いて通信を行う光ファイバ通信システムに用いて好
適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の複合モジュール及びそれを用
いた光増幅器の第１構成を図６に示す（S. Aozasa et a
l., OFC, PDl-1, 2001 M. Yamada et al., Electron.
Lett.,Vol. 29, pp. 1950-195l, 1993 S. Nishi et a
l., ECOC, Vol. 1, pp. 99-l02, 1990）。図６（ａ）は
その概略図、図６（ｂ）はその具体的な部品構成例を示
した詳細図である。

【０００３】図６に示すように、複合モジュール１００
は、サーキュレータ２００及び合波器３００からなり、
サーキュレータ２００と合波器３００とは光ファイバ２
０で結合される。サーキュレータ２００は、ポート１を
通じ光ファイバ２１から入力した信号光Ａをポート２を
通じ光ファイバ２０から出力し、次段の合波器３００に
信号光Ａを送出する。合波器３００において信号光Ａと
励起光Ｂが合波され、その信号光Ａと励起光Ｂは光ファ
イバ２２を通じて活性光ファイバ４００に入力する。

【０００４】前記励起光Ｂは励起光源５００から光ファ
イバ２３を通じて合波器３００へ送出される。また、励
起光Ｂは活性光ファイバ４００を励起し、信号光Ａは活
性光ファイバ４００中で増幅される。活性光ファイバ４
００を出射した信号光Ａは、ミラー４０により反射さ
れ、再び活性光ファイバ４００で増幅されて光ファイバ
２２を通じて合波器３００を逆戻りし、サーキュレータ
２００にポート２を通じて光ファイバ２０から入射し、
ポート３を通じて光ファイバ２４から出射する。活性光
ファイバ４００の例は希土類添加ファイバである。

【０００５】また、一般に、活性光ファイバ４００から
吸収しきれずに出射した励起光Ｂは、ミラー４０で反射
し、再び活性光ファイバ４００で吸収を受けた後、合波
器３００に入射する。この励起光成分を残留反射励起光
Ｃと呼ぶ。この残留反射励起光Ｃは、合波器３００から
励起光源方向に出射し、図中のアイソレータ１０が無い
場合には、励起光源５００に入射して戻り光として励起
光源５００の不安定動作を誘起するので具合が悪い。そ
こで、一般に、励起光源５００と合波器３００の間の光
ファイバ２３にアイソレータ１０を設置する。

【０００６】サーキュレータ２００及び合波器３００の
具体構成は以下の通りである。サーキュレータ２００に
は幾つかのタイプがあるが、図中では便宜上その典型例
を示したものである（S. Sudo ed., "Optical Fiber Am
plifiers", Chapter 5.2.4, Artech House Inc.1997
）。図中に示すように、サーキュレータ２００は３つ
のファイバポート１，２，３を有し、各ポート１〜３に
おいて光ファイバ２０，２１，２４と内部の光部品との
結合にレンズ２０１，２０２，２０３が用いられてい
る。

【０００７】各ポート１〜３のレンズ２０１〜２０３に
隣接して偏波合分波器２０４，２０５があり、ポート１
及びポート２に隣接した偏波合分波器２０４の隣に４５
°偏波回転のファラデー回転素子（４５°ファラデー回
転素子）２０６があり、その隣に１／２波長板２０７が
ある。また、各偏波合分波器２０４，２０５に隣接して
ミラー２０８，２０８が設置されている。従って、ポー
ト１から入射した信号光Ａはポート２から出射し、ポー
ト２から入射した信号光Ａはポート３から出射する。

【０００８】一方、合波器３００は３つのファイバポー
トを有する。各ポートでは、光ファイバ２０，２２，２
３に隣接してレンズ３０１，３０２，３０３が設置さ
れ、それらレンズ３０１〜３０３を用いて、内部の誘電
体多層膜フィルタ３０４との結合が行われる。誘電体多
層膜フィルタ３０４の代わりにマッハツェンダー型フィ
ルタ等の光フィルタを用いても良い。

【０００９】従来技術の複合モジュール及びそれを用い
た光増幅器の第２構成を図７に示す。図７に示すよう
に、複合モジュール６００は合波器７００及び励起光源
８００からなり、合波器７００と励起光源８００とは光
ファイバ３０を介して結合している。

【００１０】励起光源８００から出射した励起光Ｂは、
光ファイバ３０を通じて合波器７００に導かれ、そこで
光ファイバ３１を通じて入射した信号光Ａと合波され、
更に光ファイバ３２を通じて活性光ファイバ９００に入
射する。合波器７００は、３つのファイバポートを有
し、光ファイバ３０，３１，３２に隣接してレンズ７０
１，７０２，７０３が設置され、それらレンズ７０１〜
７０３を用いて、内部の誘電体多層膜フィルタ７０４と
の結合が行われる。励起光源８００は、レーザダイオー
ドなどのレーザ導波路８０１、そのレーザ導波路８０１
から出射した励起光Ｂを光ファイバに結合するレンズ８
０２を有する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
以下の問題が生じている。先ず、上記第１構成では、複
合モジュール１００内のサーキュレータ２００と合波器
３００の間が、２つのレンズ２０２，３０１と１つの光
ファイバ２０で結合されており、信号光Ａに対する複合
モジュール１００の挿入損失が過剰になっている。ま
た、励起光源５００と合波器３００の間にアイソレータ
１０が必要であるため、光増幅器の構成部品点数が多く
なり、光増幅器が高価格になるという欠点がある。

【００１２】また、上記第２構成では、複合モジュール
６００内の合波器７００と励起光源８００の間が、２つ
のレンズ７０３，８０２と１つの光ファイバ３０で結合
されており、励起光Ｂに対する複合モジュール６００の
挿入損失が過剰になっている。更に、複合モジュール６
００の構成部品点数が多くなったり、合波器７００と励
起光源８００の間に光ファイバ３０があることにより、
複合モジュール６００が大型になったり、複合モジュー
ル６００が高価格になるという欠点がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の請求項１に係る複合モジュールは、信号光と励起光
を合波する合波器と、該合波器により合波された信号光
及び励起光を第１の光ファイバから入射し、第２の光フ
ァイバから出射し、第２の光ファイバに反射して戻って
きた信号光を第３の光ファイバから出射するサーキュレ
ータを有することを特徴とする。

【００１４】上記課題を解決する本発明の請求項２に係
る複合モジュールは、信号光を第１の光ファイバから入
射し、第２の光ファイバから出射し、第２の光ファイバ
に反射して戻ってきた信号光を第３の光ファイバから出
射するサーキュレータを有し、前記第１の光ファイバと
サーキュレータ内のファラデー素子の間に、信号光と励
起光を合波する光フィルタを設置したことを特徴とす
る。

【００１５】上記課題を解決する本発明の請求項３に係
る複合モジュールは、信号光を第１の光ファイバから入
射し、第２の光ファイバから出射し、第２の光ファイバ
に反射して戻ってきた信号光を第３の光ファイバから出
射するサーキュレータを有し、前記第２の光ファイバと
サーキュレータ内のファラデー素子の間に、信号光と励
起光を合波する光フィルタを設置したことを特徴とす
る。

【００１６】上記課題を解決する本発明の請求項４に係
る複合モジュールは、利得媒質を光励起する励起光を出
射するレーザ導波路と、信号光と前記励起光を合波する
光フィルタと、前記レーザ導波路から出射した励起光
を、前記光フィルタに結合するレンズを備えたことを特
徴とする。

【００１７】上記課題を解決する本発明の請求項５に係
る複合モジュールは、利得媒質を光励起する励起光を出
射するレーザ導波路と、信号光と前記励起光を合波する
光フィルタと、前記励起光を導波する光導波路と、前記
光導波路と前記レーザ導波路、及び前記光導波路と前記
光フィルタの間に、それぞれ励起光を結合するレンズを
備えた複合モジュールにおいて、前記光導波路は光ファ
イバではないことを特徴とする。

【００１８】上記課題を解決する本発明の請求項６に係
る複合モジュールは、請求項１又は２に記載の複合モジ
ュールにおいて、前記合波器に対して、アイソレータを
介さず励起光源を接続したことを特徴とする。

【００１９】上記課題を解決する本発明の請求項７に係
る複合モジュールは、請求項５の複合モジュールにおい
て、前記光導波路がフェルールであることを特徴とす
る。

【００２０】上記課題を解決する本発明の請求項８に係
る光増幅器は、請求項１，２，３，４，５，６又は７記
載の複合モジュールに対し、前記励起光により励起され
前記信号光を増幅する利得媒質を追加したことを特徴と
する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例を説明する。 〔第１実施例〕本発明の第１実施例に係る複合モジュー
ル及び光増幅器を図１に示す。本実施例は、信号光Ａと
励起光Ｂを合波する合波器３００と、この合波器３００
により合波された信号光Ａ及び励起光Ｂとを光ファイバ
２０から入射し、光ファイバ２２から出射し、光ファイ
バ２２に増幅されて反射して戻ってきた信号光Ａを光フ
ァイバ２４から出射するサーキュレータ２００を有する
ものである。その他の構成は、図６（ｂ）に示す従来技
術と同様であり、同様な作用・効果を奏する。

【００２２】本実施例は、図６（ｂ）に示す従来技術の
第１構成とは下記の点が主に異なる。従来技術では、信
号光Ａの光増幅器への入力方向に関して前段にサーキュ
レータ２００を後段に合波器３００を配置し、更に、励
起光源５００と合波器３００の間にアイソレータ１０を
設置していた。一方、本実施例では、信号光Ａの光増幅
器への入力方向に関して前段に合波器３００を、後段に
サーキュレータ２００を配置している。また、励起光源
５００と合波器３００の間にアイソレータを設置してい
ない。

【００２３】従って、本実施例によれば、光増幅器にお
いて、励起光源５００と合波器３００の間のアイソレー
タを省略でき、光増幅器を安価に作製できるという利点
がある。但し、本実施例では図に示したように、サーキ
ュレータ２００のポート３である光ファイバ２４からか
ら残留反射励起光Ｃが出射する。この残留反射励起光Ｃ
は、多くの場合に問題にならないが、問題になったとき
には光フィルタを付加するなどして容易に除去可能であ
る。

【００２４】ここで、活性光ファイバ４００としては、
希土類添加ファイバやラマン増幅用の光ファイバを使用
することができる。また、活性光ファイバ４００とし
て、増幅媒質であるレーザダイオードに置き換えてもよ
い。つまり、活性光ファイバ及びレーザダイオードを利
得媒質として用いることができる。このように説明した
ように、本実施例は、図６（ｂ）に示す従来技術の第１
構成に比較し、複合モジュール１００と励起光源５００
の間のアイソレータを省略できるなどの利点がある。

【００２５】〔第２実施例〕本発明の第２実施例に係る
複合モジュール及び光増幅器を図２に示す。本実施例
は、信号光Ａを光ファイバ２１から入射し、光ファイバ
２２から出射し、光ファイバ２２に増幅して反射して戻
ってきた信号光Ａを光ファイバ２４から出射するサーキ
ュレータ２００を有し、光ファイバ２１とサーキュレー
タ２００内のファラデー素子２０６の間に、信号光Ａと
励起光Ｂを合波する誘電体多層膜フィルタ３０４を設置
したものである。

【００２６】本実施例は、前記第１実施例と類似してい
るが、下記の点が主に異なる。本実施例の複合モジュー
ル１００では、第１実施例におけるサーキュレータ２０
０と合波器３００の間の２つのレンズ２０１，３０２と
１つのファイバ２０を除いた構成を有する。従って、レ
ンズとファイバの間の挿入損失３箇所が省略できる。そ
の挿入損失の典型値は２箇所で０．４ｄＢ程度である。
従って、図６（ｂ）の従来技術の第１構成と比べ、信号
光Ａに対する挿入損失が、０．４ｄＢ程度低減できると
いう利点がある。また、複合モジュール１００の部品点
数の削減と複合モジュール１００の低価格化が達成でき
る。

【００２７】〔第３実施例〕本発明の第３実施例に係る
複合モジュール及び光増幅器を図３に示す。本実施例
は、信号光Ａを光ファイバ２１から入射し、光ファイバ
２２から出射し、光ファイバ２２に増幅して反射して戻
ってきた信号光Ａを光ファイバ２４から出射するサーキ
ュレータ２００を有し、光ファイバ２２とサーキュレー
タ２００内のファラデー素子２０６の間に、信号光Ａと
励起光Ｂを合波する誘電体多層膜フィルタ３０４を設置
したものである。

【００２８】本実施例は、第２実施例と類似しているが
下記の点が主に異なる。第２実施例の複合モジュール１
００では、サーキュレータ２００のポート１側に誘電体
多層膜フィルタ３０４を設置しているが、本実施例の複
合モジュール１００では、サーキュレータ２００のポー
ト２側に誘電体多層膜フィルタ３０４を設置している。

【００２９】従って、励起光Ｂに対する複合モジュール
１００の挿入損失は、第３実施例の方が第２実施例より
小さい。但し、本実施例では励起光源５００と複合モジ
ュール１００の間に必要に応じてアイソレータ１０を設
置する。本実施例は、図６（ｂ）に示す従来技術の第１
構成と比べると、第２実施例と同様に、信号光Ａに対す
る複合モジュール１００の挿入損失の低減を行うことが
できるという利点がある。

【００３０】〔第４実施例〕本発明の第４実施例に係る
複合モジュール及び光増幅器を図４に示す。但し、アイ
ソレータなどの光増幅器に必要な自明な光部品は簡単の
ため省略してある。本実施例は、活性光ファイバ４００
を光励起する励起光Ｂを出射するレーザ導波路８０１
と、信号光Ａと励起光Ｂを合波する誘電体多層膜フィル
タ７０４と、レーザ導波路８０１から出射した励起光Ｂ
を、誘電体多層膜フィルタ７０４に結合するレンズ７０
３を備えたものである。

【００３１】本実施例は、図７に示す従来技術の第２構
成とは下記の点が主に異なる。従来技術では、励起光源
８００と合波器７００の間は、２つのレンズ７０２，８
０２と１つの光ファイバ３０で結合されている。一方、
本実施例の複合モジュール１００は、その２つのレンズ
７０３，８０２と１つの光ファイバ３０を、１つのレン
ズ７０３で置き換えたものである。

【００３２】従って、励起光Ｂに対する複合モジュール
１００の挿入損失が低減できる、複合モジュール１００
の部品点数を低減できる、複合モジュール１００を安価
に作製できるという利点がある。更に、図４から明らか
なように、信号光Ａの伝搬方向を逆にした実施例も、上
記の実施例と同様の効果を有する。従って、本実施例で
は、図７に示す従来技術の第２構成と比較し、複合モジ
ュール６００の励起光損失が低減できるなどの利点があ
る。

【００３３】〔第５実施例〕本発明の第５実施例に係る
複合モジュール及び光増幅器を図５に示す。本実施例
は、活性光ファイバ４００を光励起する励起光Ｂを出射
するレーザ導波路８０１と、信号光Ａと励起光Ｂを合波
する誘電体多層膜フィルタ７０４と、励起光Ｂを導波す
るフェルール８０３等の結合光部品と、レーザ導波路８
０１、フェルール８０３等の結合光部品及び誘電体多層
膜フィルタ７０４の間に、それぞれ励起光Ｂを結合する
レンズ８０２，７０３を備えたものである。

【００３４】本実施例は、図７に示す従来技術の第２構
成とは下記の点が主に異なる。従来技術では、励起光源
８００と合波器７００の間は、２つのレンズ７０３，８
０２と１つの光ファイバ３０で結合されている。一方、
本実施例の複合モジュールは、その光ファイバ３０を、
フェルール８０３等の結合光部品（光ファイバでない光
導波路）で置き換えたものである。

【００３５】フェルール８０３等の結合光部品は、光フ
ァイバに比ベコンパクトで複合モジュール６００内での
組み立てが容易であるため、複合モジュールがコンパク
トで安価になるという利点がある。光導波路のうち、特
にフェルール８０３は、光コネクタに実装可能な汎用部
品であるため、実装上の簡便性や、低価格性に優れてい
る。従って、本実施例では、図７に示す従来技術の第２
構成に比較し、複合モジュール６００の励起光損失が低
減できるなどの利点がある。

【００３６】

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に述べた
ように、本発明によれば、従来技術で問題であった、信
号光に対する複合モジュールの挿入損失が過剰になる、
光増幅器の構成部品点数が多くなり、光増幅器が高価格
になる、励起光に対する複合モジュールの挿入損失が過
剰になる、複合モジュールが高価格になるといった欠点
を解決できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る複合モジュール及び
光増幅器示す詳細図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る複合モジュール及び
光増幅器示す詳細図である。

【図３】本発明の第３実施例に係る複合モジュール及び
光増幅器示す詳細図である。

【図４】本発明の第４実施例に係る複合モジュール及び
光増幅器示す詳細図である。

【図５】本発明の第５実施例に係る複合モジュール及び
光増幅器示す詳細図である。

【図６】従来技術の複合モジュール及びそれを用いた光
増幅器の第１構成であって、図６（ａ）はその概略図、
図６（ｂ）はその具体的な部品構成例を示した詳細図で
ある。

【図７】従来技術の複合モジュール及びそれを用いた光
増幅器の第２構成を示す詳細図である。

【符号の説明】

１，２，３ ポート １０ アイソレータ ２０，２１，２２，２３，２４，３１，３１，３２ 光
ファイバ ４０ ミラー １００，６００ 複合モジュール ２００ サーキュレータ ２０１，２０２，２０３ レンズ ２０４，２０５ 偏波合分波器 ２０６ ファラデー回転素子 ２０７ １／２波長板 ２０８，２０９ ミラー ３００，７００ 合波器 ３０１，３０２，３０３，７０１，７０２，７０３ レ
ンズ ３０４，７０４ 誘電体多層膜フィルタ ４００，９００ 活性光ファイバ ５００，８００ 励起光源 ８０１ レーザ導波路 ８０２ レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阪本 匡 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 清水 誠 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 5F072 AB07 AB13 AK06 JJ12 JJ20 KK30 YY17

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号光と励起光を合波する合波器と、該
   合波器により合波された信号光及び励起光を第１の光フ
   ァイバから入射し、第２の光ファイバから出射し、第２
   の光ファイバに反射して戻ってきた信号光を第３の光フ
   ァイバから出射するサーキュレータを有することを特徴
   とする複合モジュール。
2. 【請求項２】 信号光を第１の光ファイバから入射し、
   第２の光ファイバから出射し、第２の光ファイバに反射
   して戻ってきた信号光を第３の光ファイバから出射する
   サーキュレータを有し、前記第１の光ファイバとサーキ
   ュレータ内のファラデー素子の間に、信号光と励起光を
   合波する光フィルタを設置したことを特徴とする複合モ
   ジュール。
3. 【請求項３】 信号光を第１の光ファイバから入射し、
   第２の光ファイバから出射し、第２の光ファイバに反射
   して戻ってきた信号光を第３の光ファイバから出射する
   サーキュレータを有し、前記第２の光ファイバとサーキ
   ュレータ内のファラデー素子の間に、信号光と励起光を
   合波する光フィルタを設置したことを特徴とする複合モ
   ジュール。
4. 【請求項４】 利得媒質を光励起する励起光を出射する
   レーザ導波路と、信号光と前記励起光を合波する光フィ
   ルタと、前記レーザ導波路から出射した励起光を、前記
   光フィルタに結合するレンズを備えたことを特徴とする
   複合モジュール。
5. 【請求項５】 利得媒質を光励起する励起光を出射する
   レーザ導波路と、信号光と前記励起光を合波する光フィ
   ルタと、前記励起光を導波する光導波路と、前記光導波
   路と前記レーザ導波路、及び前記光導波路と前記光フィ
   ルタの間に、それぞれ励起光を結合するレンズを備えた
   複合モジュールにおいて、前記光導波路は光ファイバで
   はないことを特徴とする複合モジュール。
6. 【請求項６】 請求項１又は２に記載の複合モジュール
   において、前記合波器に対して、アイソレータを介さず
   励起光源を接続したことを特徴とする複合モジュール。
7. 【請求項７】 請求項５の複合モジュールにおいて、前
   記光導波路がフェルールであることを特徴とする複合モ
   ジュール。
8. 【請求項８】 請求項１，２，３，４，５，６又は７記
   載の複合モジュールに対し、前記励起光により励起され
   前記信号光を増幅する利得媒質を追加したことを特徴と
   する光増幅器。