JP2003172887A - 可変光減衰器およびこれを用いた光増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期信頼性が高く、挿入損失が小さく、構造
が簡単で、製造が容易な光減衰器およびこれを用いた光
増幅器を提供する。 【解決手段】 光ファイバと、長周期ファイバグレーテ
ィングを形成するグレーティング形成手段と、長周期フ
ァイバグレーティングの減衰率を調整する減衰率調整手
段と、グレーティング長を調整するグレーティング長調
整手段とを備えた可変光減衰器。グレーティング周期を
調整するグレーティング周期調整手段を備えた可変光減
衰器。光ファイバが、偏波保持光ファイバである。光増
幅器で増幅された信号光または信号光の一部を検知する
信号光検知機構を備え、信号光検知機構で検知した信号
光の透過率または波長に応じて、減衰率調整手段、グレ
ーティング長調整手段、グレーティング周期調整手段の
うち少なくとも１つを調整することにより、適切な光学
特性とする光増幅器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光情報通信分野、
光計測分野などで用いられる可変光減衰器およびこれを
用いた光増幅器に関し、特に、長期信頼性が高く、挿入
損失が小さく、構造が簡単で、製造が容易な可変光減衰
器およびこれを用いた光増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】光減衰器は、これに入射される入射光の
振幅（強度）を減衰させる素子であって、特に、光の減
衰量を変化させることができる可変光減衰器が代表的な
ものである。

【０００３】可変光減衰器としては、以下に示す１）〜
４）のようなものが提案されている。 １）光路の一部を横切るように設けられた遮蔽板によ
り、伝搬する光の一部を遮って光量を減衰させるもの。
これは、モータやピエゾ素子などのアクチュエータによ
って遮蔽板を移動させて、光路の遮蔽領域を機械的に変
化させることにより、減衰量を変化させることができる
ものである。 ２）円板状の遮蔽板あるいは光フィルタであって、その
面内において、円周方向の光学特性が連続的に変化して
いるものを、光路を横切るように配置したもの。これ
は、モータやピエゾ素子などのアクチュエータによっ
て、これら遮蔽板あるいは光フィルタを円周方向に回転
させたり傾けることにより、その面内における光の入射
位置を変化させたり、面方向に対する光の入射角度を変
化させ、減衰量を変化させることができるものである。

【０００４】３）ファラデー回転子と偏光子からなり、
直線偏光の偏光面をファラデー回転子によってファラデ
ー回転させた後、直線偏光を偏光子に透過させることに
よって、光を構成する２つの偏光成分のうち一方を取り
出すものである。ファラデー回転子に印加する磁界の強
さによって、直線偏光の回転角度が変化することを利用
して、減衰量を変化させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
１）、２）の可変光減衰器は、遮蔽板や光フィルタを機
械的に移動、回転させるため、長期的な特性維持が困難
である。よって、長期信頼性が要求される光通信システ
ムには不適である。特にモータを使用したものは、長期
信頼性が乏しい。また、前記３）の可変光減衰器におい
ては、機械的に移動、回転させる可動部が存在しないた
め、長期的な信頼性は高いが、ファラデー回転子に磁界
を印加するために多量の電流を流し続ける必要がある。
よって、少数の信号数の偏光面を僅かに回転させる用途
には好適であるが、波長多重時のように信号数が多数で
ある場合の補正を行うには多量の電流が消費されるた
め、経済的に不利である。また、ファラデー回転子の吸
収領域に近い波長領域の光は効率良くファラデー回転さ
せることができるが、吸収領域から離れた領域の光を用
いる場合は、ファラデー回転子中の光の透過距離を長く
する必要がある。そのため、挿入損失が大きくなるとい
う問題があった。また、ファラデー偏光子は偏光依存性
があるため、光を構成する２つの偏光成分を分離して別
々に処理する必要がある。したがって、構造が複雑にな
るという問題があった。

【０００６】さらに、上記１）〜３）の可変光減衰器に
おいては、光ファイバの精密な調芯および、調芯された
光ファイバをその状態で保持する機構が必要である。し
たがって、製作が困難であり、耐衝撃性や耐温度衝撃性
に劣るという問題があった。また、高強度の光を入射す
ると、この光によって、遮蔽板や光フィルタなどの光減
衰部材が発熱し、劣化するという問題があった。

【０００７】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、長期信頼性が高く、挿入損失が小さく、構造が簡単
で、製造が容易な光減衰器およびこれを用いた光増幅器
を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題は、一端から入
射した光信号を他端から出力する光ファイバと、該光フ
ァイバに長周期ファイバグレーティングを光学的に形成
するグレーティング形成手段と、該グレーティング形成
手段によって形成された前記長周期ファイバグレーティ
ングの減衰率を調整する減衰率調整手段と、前記長周期
ファイバグレーティングのグレーティング長を調整する
グレーティング長調整手段とを備えた可変光減衰器によ
って解決できる。前記長周期ファイバグレーティングの
グレーティング周期を調整するグレーティング周期調整
手段を備えたことが好ましい。前記グレーティング形成
手段は、前記光ファイバが押し当てられるグレーティン
グ板であることが好ましい。前記グレーティング板は、
間隔が均一な複数の溝を有することが好ましい。前記グ
レーティング板は、間隔が不均一な複数の溝を有するこ
とが好ましい。

【０００９】前記減衰率調整手段は、前記光ファイバに
前記グレーティング板を押し当てる圧力を調整する圧力
調整機構を備えたことが好ましい。前記圧力調整機構
は、前記光ファイバに前記グレーティング板を押し当て
る圧力を調整する加圧用ネジであることが好ましい。前
記圧力調整機構は、前記光ファイバに前記グレーティン
グ板を押し当てる圧力を調整するピエゾ素子であること
が好ましい。前記減衰率調整手段は、前記光ファイバに
前記グレーティング板を押し当てる圧力を検知するロー
ドセルを備えたことが好ましい。前記減衰率調整手段
は、前記長周期ファイバグレーティングの透過率または
該透過率の波長依存性を検知する機構を備えたことが好
ましい。

【００１０】前記グレーテイング長調整手段は、テーパ
板を備えたことが好ましい。前記グレーテイング長調整
手段は、ステッピングモータまたはサーボモータを備え
たことが好ましい。前記グレーテイング長調整手段は、
前記長周期ファイバグレーティングの透過率または該透
過率の波長依存性を検知する機構を備えたことが好まし
い。

【００１１】前記グレーティング周期調整手段は、前記
グレーティング板と前記光ファイバの相対位置を調整す
る位置調整機構を備えたことが好ましい。前記位置調整
機構は、ステッピングモータまたはサーボモータである
ことが好ましい。前記グレーティング周期調整手段は、
前記長周期ファイバグレーティングの透過率または該透
過率の波長依存性を検知する機構を備えたことが好まし
い。

【００１２】前記光ファイバが、偏波保持光ファイバで
あることが好ましい。前記グレーティング形成手段が、
前記偏波保持光ファイバの特定の偏波軸に沿って外力を
印加する機構を備えたことが好ましい。また、前記課題
は、前記可変光減衰器を用いた光増幅器であって、該光
増幅器で増幅された信号光または信号光の一部を検知す
る信号光検知機構を備え、該信号光検知機構で検知した
信号光の透過率または波長に応じて、前記減衰率調整手
段、前記グレーティング長調整手段、前記グレーティン
グ周期調整手段のうち少なくとも１つを調整することに
より、任意の光学特性とする光増幅器によって解決でき
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の可変光減衰器は、帯域除去フィルタや光増幅器
用利得等化器などに用いられ、光ファイバの長手方向に
周期が数１０μｍ〜１０００μｍ程度の屈折率変調を形
成した長周期ファイバグレーテイングを用いたものであ
る。長周期ファイバグレーテイングにおいては、コアを
正の方向に伝搬するモードと同方向に伝搬する他のモー
ドとを結合させることができる。特に、シングルモード
光ファイバにおいて、コアを正の方向に導波するモード
と、これと同方向にクラッドを導波するモードとを結合
させることによって、特定波長が損失する特性を付与し
たものである。このような長周期ファイバグレーテイン
グを用いた可変光減衰器によって、光増幅器内で利得が
増大する波長帯の光を、選択的に損失させ、光増幅器の
利得を等化することができる。

【００１４】図１は、本発明の可変光減衰器の第１の例
を示す概略斜視図である。この例の可変光減衰器では、
光ファイバ１が、グレーティング板２のグレーティング
形成部２ａに当接し、光ファイバ１の長手方向とグレー
ティング形成部２ａのＶ字状溝が直交するように、配置
されている。また、減衰率調整手段（図示略）の圧力調
整機構（図示略）を介して固定されたテーパ板３が、光
ファイバ１に対して垂直に当接されている。光ファイバ
１としては、一般のシングルモード光ファイバ、ＰＡＮ
ＤＡファイバ、Ｂｏｗ−Ｔｉｅファイバ、楕円ジャケッ
トファイバ、楕円コアファイバなどの偏波保持光ファイ
バが用いられる。

【００１５】グレーティング板２は、長方形板状の光フ
ァイバグレーティング形成手段で、その短辺方向に平行
に、均一な幅のＶ字状溝が連続的に複数形成されたグレ
ーティング形成部２ａを有するものである。また、グレ
ーティング板２の大きさは必要に応じて適宜設定され
る。また、使用する光ファイバ１の屈折率分布により最
適なグレーティング周期Λは異なるが、通常用いられる
光ファイバ１であれば、Ｖ字状溝の幅、すなわち光ファ
イバ１のグレーティング周期Λは１５０〜５００μｍ程
度が好ましい。また、ここでは、特定の周期で均一なＶ
字状溝を有するグレーティング板２が用いられる。さら
に、グレーティング板２は、各種金属板、ガラス板、セ
ラミックス板、プラスチック板で形成されている。テー
パ板３は、グレーティング長調整手段を構成するもの
で、光ファイバ１と平行な上底３ａと、上底３ａに平行
でかつ上底３ａよりも長い下底３ｂを有する台形板状
で、上底３ａから下底３ｂに向かって次第に幅が広がっ
ているテーパ状のものである。また、テーパ板３の大き
さは、必要に応じて適宜設定される。

【００１６】以下、この例の可変光減衰器の動作を説明
する。この例の可変光減衰器では、光ファイバ１をグレ
ーティング板２に、テーパ板３で押し当てて加圧するこ
とにより、周期的に加圧領域が形成されて、歪みが生
じ、長周期ファイバグレーティングが形成される。光フ
ァイバ１の加圧領域では、テーパ板３が光ファイバ１を
加圧する力（加圧力）に応じて、光弾性効果により、屈
折率が変化する。この屈折率の変化量が大きな場合に
は、阻止率（透過損失）の大きなファイバグレーティン
グとなる。このとき光ファイバ１の加圧領域に形成され
る長周期ファイバグレーティングのグレーティング周期
Λは、上記グレーティング形成部２ａのＶ字状溝の幅と
等しくなっている。テーパ板３の加圧力は、テーパ板３
上に設けられた加圧用ネジやピエゾ素子などの圧力調整
機構（図示略）によって調整される。圧力調整機構とし
て、加圧用ネジを設ける場合、テーパ板３の表面３ｃに
対して垂直に加圧用ネジが設けられる。この加圧用ネジ
は、締めると加圧力が増加し、弛めると加圧力が減少す
るようになっている。また、圧力調整機構として、ピエ
ゾ素子を設けた場合、ピエゾ素子に電圧を印加すると、
テーパ板３が光ファイバ１を加圧するようになってお
り、電圧を大きくすると加圧力が増加し、電圧を小さく
すると加圧力が減少するようになっている。

【００１７】また、テーパ板３を構成要素として含むグ
レーティング長調整手段は、図示略のステッピングモー
タやサーボモータなどを備えている。これらによってテ
ーパ板３を光ファイバ１の長手方向に直交する方向に可
動とすることにより、テーパ板３が光ファイバ１を、グ
レーティング形成部２ａに押し当てる長さを調整するこ
とができる。これにより、光ファイバ１に形成される長
周期光ファイバグレーティングの長さを調整することが
できる。すなわち、テーパ板３の上底３ａ近傍で光ファ
イバ１を加圧した場合、長周期光ファイバグレーティン
グの長さが最も短くなり、下底３ｂ近傍で加圧した場
合、長周期光ファイバグレーティングの長さが最も長く
なる。

【００１８】また、減衰率調整手段は、テーパ板３の加
圧力を検知するロードセル（図示略）を備えており、こ
のロードセルで検知した加圧力を確認しながら、加圧用
ネジやピエゾ素子を調整することにより、所定の加圧力
を設定することができるようになっている。さらに、減
衰率調整手段は、長周期ファイバグレーティングの透過
率またはこの透過率の波長依存性を検知する機構とし
て、図示略の光パワーメータやスペクトラムアナライザ
などを備えている。検知された結果に基づいて、グレー
ティング長調整手段で長周期ファイバグレーティングの
グレーティング長を調整することにより、この例の可変
光減衰器が適切な光学特性を示すようになっている。

【００１９】図２は、本発明の可変光減衰器の第２の例
を示す概略斜視図である。以下の説明において、第１の
例の可変光減衰器の構成要素と共通しているものには同
一符号を付して、その説明を省略または簡略化する。こ
の例の可変光減衰器と前記第１の例の可変光減衰器とが
異なるところは、光ファイバグレーティング形成手段と
して、台形板状のグレーティング板４が用いられ、この
グレーテイング板４が光ファイバ１と直交する方向に可
動するようになっている点である。また、グレーテイン
グ板４は、光ファイバ１の長手方向に並列するように、
不均一な幅のＶ字状溝が連続的に複数形成されたグレー
ティング形成部４ａを有している。グレーティング形成
部４ａを構成するＶ字状溝は、グレーテイング板４の上
底４ｂから４ｃに向かって次第に幅が狭くなるかまたは
広くなるようなテーパ状に形成されている。用いる光フ
ァイバ１の屈折率分布により最適なグレーティング周期
Λは異なるが、通常の伝送用単一モード光ファイバ（Ｓ
ＭＦ）の場合には、２５０〜５００μｍ程度でよい。テ
ーパ状の溝を有するグレーティング板４上のファイバ位
置により、２５０〜５００μｍの均一な周期の光ファイ
バグレーティングを形成することができる。なお、開口
数（ＮＡ）の高いファイバを用いる場合は、ＮＡにもよ
るが、例えば、光ファイバ１の比屈折率差Δが１％の場
合には、グレーティング板４の溝の間隔は、１５０〜３
００μｍ程度とするのがよい。さらに、グレーティング
板４の大きさは必要に応じて適宜設定される。そして、
グレーティング板４は、各種金属板、ガラス板、セラミ
ックス板、プラスチック板で形成されている。

【００２０】以下、この例の可変光減衰器の動作を説明
する。この例の可変光減衰器では、ステッピングモータ
やサーボモータなどによってテーパ板３を光ファイバ１
の長手方向に直交する方向に可動とすることにより、テ
ーパ板３が光ファイバ１を、グレーティング形成部４ａ
に押し当てる長さを調整することができる。これによっ
て、光ファイバ１に形成される長周期光ファイバグレー
ティングの長さを調整することができる。

【００２１】また、グレーテイング板４が、ステッピン
グモータやサーボモータなどによって光ファイバ１と直
交する方向に可動するようになっているから、グレーテ
イング板４を動かすことによって、光ファイバ１に形成
される長周期光ファイバグレーティングのグレーティン
グ周期を変えることができる。このように、この例の可
変光減衰器では、テーパ板３とグレーテイング板４を適
宜調整することにより、この例の可変光減衰器が適切な
光学特性を示すようになっている。

【００２２】図３は、本発明の可変光減衰器の第３の例
を示す概略斜視図であり、図３（ａ）は可変光減衰器を
構成する部品の組み立て前の状態を示し、図３（ｂ）は
可変光減衰器が組み立てられた状態を示している。ま
た、図４は、本発明の可変光減衰器の第３の例を構成す
る、光ファイバと、グレーティング板と、テーパ板との
関係を示す概略斜視図である。また、図５は、本発明の
可変光減衰器の第３の例を構成する光ファイバと、グレ
ーティング板との関係を示す概略平面図である。以下、
図３ないし図５を用いて、この例の可変光減衰器を説明
する。以下の説明において、第１の例の可変光減衰器の
構成要素と共通しているものには同一符号を付して、そ
の説明を省略または簡略化する。この例の可変光減衰器
では、光ファイバ１が、回転台５上に固定されたグレー
ティング板６のグレーティング形成部６ａに当接するよ
うに配置され、光ファイバホルダ７、７でクランプされ
て固定されている。また、テーパ板３が、スプリング
８、８と調整ネジ９、９を介してテーパ板固定部１０に
固定され、光ファイバ１に対して垂直に当接されてい
る。また、テーパ板３の表面３ｃ上には加圧板１１が当
接されている。さらに、加圧用ネジの台座１２のほぼ中
央に設けられたネジ穴１２ａに係合された加圧用ネジ１
３が、加圧板１１に対して垂直に当接されている。そし
て、これらの可変光減衰器を構成する部品が、水平台１
４上に固定されている。

【００２３】グレーティング板６は、円盤状の光ファイ
バグレーティング形成手段で、均一な幅のＶ字状溝が連
続的に平行に複数形成されたグレーティング形成部６ａ
を有するものである。また、グレーティング板６の直径
は必要に応じて適宜設定される。また、使用する光ファ
イバ１の屈折率分布により最適なグレーティング周期Λ
は異なるが、通常用いられる光ファイバ１であれば、グ
レーティング周期Λは１５０〜５００μｍ程度でよい。
ここでは、特定の周期で均一なＶ字状溝を有するグレー
ティング板６を用いる。さらに、グレーティング板６
は、各種金属板、ガラス板、セラミックス板、プラスチ
ック板で形成されている。また、光ファイバホルダ７
は、本体７ａと蓋７ｂから構成されており、本体７ａに
は、水平台１４の長手方向と平行に、光ファイバ１を嵌
合して固定するためのＶ字状の溝（図示略）が形成され
ている。光ファイバ１は、このＶ字状の溝に嵌合された
後、蓋７ｂでクランプされて固定される。したがって、
光ファイバ１の位置決めを容易に行なうことができる。

【００２４】以下、この例の可変光減衰器の動作を説明
する。この例の可変光減衰器では、光ファイバ１をグレ
ーティング板６に、テーパ板３で押し当てて加圧するこ
とにより、周期的に加圧領域が形成されて、歪みが生
じ、長周期ファイバグレーティングが形成される。テー
パ板３は、加圧板１１を介して加圧用ネジ１３で加圧さ
れるようになっている。加圧用ネジ１３は加圧力を調整
することができるようになっており、加圧用ネジ１３を
締めると加圧力が増加し、弛めると加圧力が減少するよ
うになっている。なお、この例では、圧力調整機構とし
て加圧用ネジ１３を用いたが、ピエゾ素子などを用いて
もよい。

【００２５】また、テーパ板３は、調整ネジ９、９によ
って、光ファイバ１の長手方向に直交する方向に可動す
るようになっており、テーパ板３が光ファイバ１を、グ
レーティング形成部６ａに押し当てる長さを調整するこ
とができるようになっている。調整ネジ９、９を締める
と、テーパ板３がテーパ板固定部１０側に引き寄せら
れ、テーパ板３の光ファイバ１をグレーティング形成部
６ａに押し当てる部分が上底３ａ側になる。したがっ
て、光ファイバ１に形成される長周期ファイバグレーテ
ィングのグレーティング長が短くなる。一方、調整ネジ
９、９を弛めると、テーパ板３がテーパ板固定部１０か
ら離れ、テーパ板３の光ファイバ１をグレーティング形
成部６ａに押し当てる部分が下底３ｂ側になるから、グ
レーティング長が長くなる。なお、この例では、グレー
ティング長を調整するために、調整ネジ９を用いたが、
ステッピングモータやサーボモータなどを用いてもよ
い。

【００２６】また、グレーティング板６は、回転台５の
回転に伴って、水平方向に時計回りおよび反時計回りに
回転するようになっている。回転台５の回転には、ステ
ッピングモータやサーボモータなどが用いられる。ここ
で、グレーティング形成部６ａのＶ字状溝の幅をΛ₀と
し、グレーティング板６の中心を通り、Ｖ字状溝の長手
方向と直交する直線ｂ―ｂと、光ファイバ１がなす角を
αとすると、光ファイバ１に形成される長周期ファイバ
グレーティングのグレーティング周期Λ₁は、Λ₁＝Λ₀
／ｃｏｓαで与えられる。このように、グレーティング
板６を回転させることにより、グレーティング周期を任
意に設定することができる。したがって、この例の可変
光減衰器は、容易に適切な光学特性を示すように設定す
ることができるようになっている。

【００２７】なお、この例の可変光減衰器においても、
第１および第２の例と同様に、テーパ板３の加圧力を検
知するロードセルや、長周期ファイバグレーティングの
透過率またはこの透過率の波長依存性を検知する機構と
して、光パワーメータやスペクトラムアナライザなどを
備えている。

【００２８】本発明の可変光減衰器にあっては、光ファ
イバにグレーティング板を押し当てることによって、長
周期ファイバグレーティングを形成し、テーパ板および
グレーティング板を可動とすることにより、長周期ファ
イバグレーティングの長さ、周期を可変としているか
ら、容易に適切な光学特性を示すように設定することが
できる。

【００２９】図６は、本発明の可変光減衰器に用いられ
るＰＡＮＤＡファイバを示す断面図である。図７は、本
発明の可変光減衰器に用いられるＢｏｗ−Ｔｉｅファイ
バを示す断面図である。図８は、本発明の可変光減衰器
に用いられる楕円ジャケットファイバを示す断面図であ
る。ＰＡＮＤＡファイバでは図６（ａ）で矢印で示した
方向に、Ｂｏｗ−Ｔｉｅファイバでは図７（ａ）で矢印
で示した方向に、楕円ジャケットファイバでは図８
（ａ）で矢印で示した方向に、それぞれ残留応力が存在
している。これらの偏波保持光ファイバに、残留応力を
打ち消す方向に外力を加えて、長周期ファイバグレーテ
ィングを形成すると、偏波クロストーク特性が劣化す
る。そこで、図６（ｂ）、図７（ｂ）、図８（ｂ）で矢
印で示した方向に、これらの偏波保持光ファイバに外力
を加えて、長周期ファイバグレーティングを形成するこ
とが好ましい。

【００３０】図９は、本発明の可変光減衰器に用いられ
る楕円コアファイバを示す断面図である。楕円コアファ
イバの複屈折は、光ファイバの組成とコア形状（非対称
性）により異なる場合がある。すなわち、楕円コアファ
イバの複屈折の原因には、（Ａ）コア形状の非対称性に
よる複屈折、（Ｂ）ファイバ製造時に発生するコア近傍
の残留応力による複屈折（光弾性効果により、非軸対称
な実効屈折率＝複屈折を持つことになる）の２つがある
が、いずれが優勢であるかによって、楕円コアファイバ
の長軸・短軸のいずれかがｓｌｏｗ軸（もしくはｆａｓ
ｔ軸）となるかが異なる場合がある。上記（Ａ）の効果
は、コアの形状と屈折率分布（光ファイバの組成のみに
よって決まる絶対屈折率）のみによって決まる。一方、
上記（Ｂ）の効果はコアの材料により光弾性効果の大き
さが異なるため、ファイバの組成によって（Ａ）と
（Ｂ）の大小関係が変わることが考えられる。このよう
な観点から、図９において、楕円コアファイバの長軸が
ｓｌｏｗ軸（短軸がｆａｓｔ軸）となる場合、すなわち
長軸と同じ向きに電界を持つ偏波に対する実効屈折率が
最大となっている場合、外力によってグレーティングを
形成する場合には、図９（ｂ）に示した向きに外力を加
えるのがよい。逆に、楕円コアファイバの長軸がｆａｓ
ｔ軸（短軸がｓｌｏｗ軸）となっている場合、図９に示
した矢印とは垂直な方向から外力を加えるのが有効であ
る。

【００３１】本発明の可変光減衰器では、図３に示した
ような光ファイバホルダで光ファイバを位置決め、固定
した後、光ファイバをグレーティング板上に配置するか
ら、上記の偏波保持光ファイバにおける特定の偏波軸方
向に外力を印加することができる。したがって、本発明
の可変光減衰器は、偏波保持光ファイバに長周期ファイ
バグレーティングを形成するためにも好適に用いられ
る。

【００３２】また、本発明の光増幅器は、上記の本発明
の可変光減衰器を用いたものである。本発明の光増幅器
は、この光増幅器で増幅された信号光または信号光の一
部を検知する各種センサなどの信号光検出機構を備え、
この信号光検出機構で検知した信号光の透過率または波
長に応じて、可変光減衰器を構成する減衰率調整手段、
グレーティング長調整手段、グレーティング周期調整手
段のうち少なくとも１つを調整することにより、適切な
光学特性を示すようになっている。信号光は、エルビウ
ム添加光ファイバ増幅器などの増幅媒体を通って増幅さ
れるが、増幅直後の信号光は、その利得が波長依存性を
示す。高品質な光の伝送のためには、この利得の波長依
存性を平坦化する必要がある。そこで、本発明の光増幅
器では、増幅媒体の後段に可変光減衰器を用いて、環境
（温度など）の変動や他の光部品の特性の経時変化に柔
軟に対応することができる。すなわち、可変光減衰器の
後段に設けられたタップカプラから、増幅後の信号光の
パワーの一部を分して、この利得の波長依存性を波長分
波器、光パワーメータアレイなどを用いてモニタして、
利得平坦度のずれを調べる。このずれにより、利得平坦
度を最小にするための可変減衰器のパラメータを決定す
ることができる。

【００３３】また、可変光減衰器の代わりに、利得平坦
化デバイスとして、固定利得等化器と可変利得等化器を
組み合せて用いてもよい。この場合、固定利得等化器
は、利得の波長依存性のうち変動しない分を等化し、残
る変動部分を前記可変光減衰器で等化すればよい。この
ような構成の方が、より細かな調整を実現できる。以上
のような構成とすることにより、本発明の光増幅器は、
広い温度範囲、広い波長域で良好な利得波長特性を実現
することができる。また、増幅媒体は、エルビウム添加
光ファイバ増幅器に限定されるものではなく、使用する
波長に応じて、他の希土類添加光ファイバ増幅器、ラマ
ン光増幅器などにも適用可能である。なお、希土類添加
光ファイバ増幅器に用いられる希土類元素としては、ツ
リウム（Ｔｍ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ネオジウム
（Ｎｄ）などが挙げられる。

【００３４】以下、図３および図５を用いて、具体的な
実施例を示して本発明の効果を明らかにする。光ファイ
バ１として、１．３μｍ零分散単一モード光ファイバを
用いた。グレーティング板６として、直径６０ｍｍ、グ
レーティング形成部６ａのＶ字状溝の幅Λ₀＝３００μ
ｍのものを用いた。 （実施例１）調整ネジ９、９を調整して、テーパ板３を
光ファイバ１の長手方向と直交する方向に動かして、光
ファイバ１に形成される長周期ファイバグレーティング
のグレーティング長を２２．８ｍｍとした。グレーティ
ング板６を回転させて、グレーティング板６の中心を通
り、Ｖ字状溝の長手方向と直交する直線ｂ―ｂと、光フ
ァイバ１がなす角α＝４７°とした。この状態で、光フ
ァイバ１を加圧する力を１００〜４００ｇｆと変化させ
た場合に、可変光減衰器を透過した光のスペクトルを測
定した。結果を図１０に示す。図１０の結果から、光フ
ァイバ１を加圧する力を変化させると、可変光減衰器を
透過した光の挿入損失は増加するが、可変光減衰器を透
過する光の波長は変動しないことが分かった。

【００３５】（実施例２）グレーティング板６を回転さ
せて、グレーティング板６の中心を通り、Ｖ字状溝の長
手方向と直交する直線ｂ―ｂと、光ファイバ１がなす角
α＝４７°とした。光ファイバ１を加圧する力を３００
ｇｆとした。この状態で、調整ネジ９、９を調整して、
テーパ板３を光ファイバ１の長手方向と直交する方向に
動かして、光ファイバ１に形成される長周期ファイバグ
レーティングのグレーティング長を２０〜５０ｍｍと変
化させた場合に、可変光減衰器を透過した光のスペクト
ルを測定した。結果を図１１に示す。図１１の結果か
ら、光ファイバ１のグレーティング長を変化させると、
可変光減衰器の阻止帯域幅は変化するが、阻止率（最大
透過損失）は変化しないことが分かった。

【００３６】（実施例３）調整ネジ９、９を調整して、
テーパ板３を光ファイバ１の長手方向と直交する方向に
動かして、光ファイバ１に形成される長周期ファイバグ
レーティングのグレーティング長を２２．８ｍｍとし
た。光ファイバ１を加圧する力を３００ｇｆとした。こ
の状態で、グレーティング板６を回転させて、グレーテ
ィング板６の中心を通り、Ｖ字状溝の長手方向と直交す
る直線ｂ―ｂと、光ファイバ１がなす角α＝４５〜４８
°と変化させた場合に、可変光減衰器を透過した光のス
ペクトルを測定した。結果を図１２に示す。図１２の結
果から、角αを変化させ、光ファイバ１に形成される長
周期ファイバグレーティングのグレーティング周期を変
化させると、可変光減衰器を透過した光の挿入損失を変
動せずに、可変光減衰器を透過する光の波長帯域を変動
することができることが分かった。

【００３７】図１０ないし図１２の結果から、本発明の
可変光減衰器は、光ファイバ１を加圧する力、光ファイ
バ１に形成される長周期ファイバグレーティングのグレ
ーティング長、グレーティング板６の中心を通り、Ｖ字
状溝の長手方向と直交する直線ｂ―ｂと、光ファイバ１
がなす角αを変化させることにより、阻止率、最大損失
波長（中心波長）および損失帯域幅を、それぞれ広い範
囲で独立に制御可能であることが分かった。これによ
り、広い範囲で光学特性を調整可能な可変光減衰器とす
ることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の可変光減
衰器は、一端から入射した光信号を他端から出力する光
ファイバと、該光ファイバに長周期ファイバグレーティ
ングを光学的に形成するグレーティング形成手段と、該
グレーティング形成手段によって形成された前記長周期
ファイバグレーティングの減衰率を調整する減衰率調整
手段と、前記長周期ファイバグレーティングのグレーテ
ィング長を調整するグレーティング長調整手段とを備え
ているから、長期信頼性が高く、挿入損失が小さく、構
造が簡単で、製造が容易な可変光減衰器である。前記長
周期ファイバグレーティングのグレーティング周期を調
整するグレーティング周期調整手段を備えたものとすれ
ば、幅広い波長帯域の光の光減衰器として用いることが
可能である。前記光ファイバが、偏波保持光ファイバで
あっても、長周期ファイバグレーティングを形成するこ
とができる、適切な光学特性を示すようになっている。
本発明の光増幅器は、可変光減衰器を用いた光増幅器で
あって、該光増幅器で増幅された信号光または信号光の
一部を検知する信号光検知機構を備え、該信号光検知機
構で検知した信号光の透過率または波長に応じて、前記
減衰率調整手段、前記グレーティング長調整手段、前記
グレーティング周期調整手段のうち少なくとも１つを調
整することにより、適切な光学特性とするから、幅広い
波長帯域の光を増幅することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の可変光減衰器の第１の例を示す概略
斜視図である。

【図２】 本発明の可変光減衰器の第２の例を示す概略
斜視図である。

【図３】 本発明の可変光減衰器の第３の例を示す概略
斜視図であり、図３（ａ）は可変光減衰器を構成する部
品の組み立て前の状態を示し、図３（ｂ）は可変光減衰
器が組み立てられた状態を示している。

【図４】 本発明の可変光減衰器の第３の例を構成す
る、光ファイバと、グレーティング板と、テーパ板との
関係を示す概略斜視図である。

【図５】 本発明の可変光減衰器の第３の例を構成する
光ファイバと、グレーティング板との関係を示す概略平
面図である。

【図６】 本発明の可変光減衰器に用いられるＰＡＮＤ
Ａファイバを示す断面図である。

【図７】 本発明の可変光減衰器に用いられるＢｏｗ−
Ｔｉｅファイバを示す断面図である。

【図８】 本発明の可変光減衰器に用いられる楕円ジャ
ケットファイバを示す断面図である。

【図９】 本発明の可変光減衰器に用いられる楕円コア
ファイバを示す断面図である。

【図１０】 光ファイバを加圧する力を変化させた場合
に、可変光減衰器を透過した光のスペクトルを測定した
結果を示すグラフである。

【図１１】 光ファイバに形成される長周期ファイバグ
レーティングのグレーティング長を変化させた場合に、
可変光減衰器を透過した光のスペクトルを測定した結果
を示すグラフである。

【図１２】 グレーティング板の中心を通り、Ｖ字状溝
の長手方向と直交する直線と、光ファイバがなす角を変
化させた場合に、可変光減衰器を透過した光のスペクト
ルを測定した結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１・・・光ファイバ、２，４，６・・・グレーティング板、２
ａ，４ａ，６ａ・・・グレーティング形成部、３・・・テーパ
板、５・・・回転台、７・・・光ファイバホルダ、８・・・スプ
リング、９・・・調整ネジ、１０・・・テーパ板固定部、１１
・・・加圧板、１２・・・加圧ネジ用の台座、１２ａ・・・ネジ
穴、１３・・・加圧用ネジ、１４・・・水平台

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端から入射した光信号を他端から出力
   する光ファイバと、該光ファイバに長周期ファイバグレ
   ーティングを光学的に形成するグレーティング形成手段
   と、該グレーティング形成手段によって形成された前記
   長周期ファイバグレーティングの減衰率を調整する減衰
   率調整手段と、前記長周期ファイバグレーティングのグ
   レーティング長を調整するグレーティング長調整手段と
   を備えたことを特徴とする可変光減衰器。
2. 【請求項２】 前記長周期ファイバグレーティングのグ
   レーティング周期を調整するグレーティング周期調整手
   段を備えたことを特徴とする請求項１記載の可変光減衰
   器。
3. 【請求項３】 前記グレーティング形成手段は、前記光
   ファイバが押し当てられるグレーティング板であること
   を特徴とする請求項１または２記載の可変光減衰器。
4. 【請求項４】 前記グレーティング板は、間隔が均一な
   複数の溝を有することを特徴とする請求項３記載の可変
   光減衰器。
5. 【請求項５】 前記グレーティング板は、間隔が不均一
   な複数の溝を有することを特徴とする請求項３記載の可
   変光減衰器。
6. 【請求項６】 前記減衰率調整手段は、前記光ファイバ
   に前記グレーティング板を押し当てる圧力を調整する圧
   力調整機構を備えたことを特徴とする請求項１ないし５
   のいずれかに記載の可変光減衰器。
7. 【請求項７】 前記圧力調整機構は、前記光ファイバに
   前記グレーティング板を押し当てる圧力を調整する加圧
   用ネジであることを特徴とする請求項６記載の可変光減
   衰器。
8. 【請求項８】 前記圧力調整機構は、前記光ファイバに
   前記グレーティング板を押し当てる圧力を調整するピエ
   ゾ素子であることを特徴とする請求項６記載の可変光減
   衰器。
9. 【請求項９】 前記減衰率調整手段は、前記光ファイバ
   に前記グレーティング板を押し当てる圧力を検知するロ
   ードセルを備えたことを特徴とする請求項１ないし８の
   いずれかに記載の可変光減衰器。
10. 【請求項１０】 前記減衰率調整手段は、前記長周期フ
    ァイバグレーティングの透過率または該透過率の波長依
    存性を検知する機構を備えたことを特徴とする請求項１
    ないし９のいずれかに記載の可変光減衰器。
11. 【請求項１１】 前記グレーテイング長調整手段は、テ
    ーパ板を備えたことを特徴とする請求項１ないし１０の
    いずれかに記載の可変光減衰器。
12. 【請求項１２】 前記グレーテイング長調整手段は、ス
    テッピングモータまたはサーボモータを備えたことを特
    徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の可変光
    減衰器。
13. 【請求項１３】 前記グレーテイング長調整手段は、前
    記長周期ファイバグレーティングの透過率または該透過
    率の波長依存性を検知する機構を備えたことを特徴とす
    る請求項１ないし１２のいずれかに記載の可変光減衰
    器。
14. 【請求項１４】 前記グレーティング周期調整手段は、
    前記グレーティング板と前記光ファイバの相対位置を調
    整する位置調整機構を備えたことを特徴とする請求項１
    ないし１３のいずれかに記載の可変光減衰器。
15. 【請求項１５】 前記位置調整機構は、ステッピングモ
    ータまたはサーボモータであることを特徴とする請求項
    １４記載の可変光減衰器。
16. 【請求項１６】 前記グレーティング周期調整手段は、
    前記長周期ファイバグレーティングの透過率または該透
    過率の波長依存性を検知する機構を備えたことを特徴と
    する請求項１ないし１５のいずれかに記載の可変光減衰
    器。
17. 【請求項１７】 前記光ファイバが、偏波保持光ファイ
    バであることを特徴とする請求項１ないし１６のいずれ
    かに記載の可変光減衰器。
18. 【請求項１８】 前記グレーティング形成手段が、前記
    偏波保持光ファイバの特定の偏波軸に沿って外力を印加
    する機構を備えたことを特徴とする請求項１７記載の可
    変光減衰器。
19. 【請求項１９】 請求項１ないし１８のいずれかに記載
    の可変光減衰器を用いた光増幅器であって、 該光増幅器で増幅された信号光または信号光の一部を検
    知する信号光検知機構を備え、該信号光検知機構で検知
    した信号光の透過率または波長に応じて、前記減衰率調
    整手段、前記グレーティング長調整手段、前記グレーテ
    ィング周期調整手段のうち少なくとも１つを調整するこ
    とにより、任意の光学特性とすることを特徴とする光増
    幅器。