JP2003179558A - 利得等化器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光増幅器における特定の波長帯域での温度変
化に応じた利得変動を積極的に補償して光増幅器の利得
特性を等化する。 【解決手段】 ＥＤＦＡ４の伝送帯域における利得特性
を等化する利得等化器１１。この利得等化器１１は、Ｅ
ＤＦＡ４の伝送帯域内における所定の波長帯域の利得波
長依存性を補償する光透過特性を有するエタロンフィル
タ２０と、このエタロンフィルタ２０の光透過特性の温
度変化に応じた波長シフトの量とＥＤＦＡ４の所定の波
長帯域における特定の波長帯域での温度変化に応じた利
得変動とをそれぞれ補償する光透過特性を有する互いに
縦列接続された複数の長周期グレーティング部品２１お
よび２２とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＥＤＦＡ
（Erbium-doped Fiber Amplifier；エルビニウム添加光
ファイバ増幅器）等の光増幅器の利得特性を等化するた
めの利得等化器に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブロードバンド時代の到来により、デー
タ伝送量のさらなる増加が求められている。そこで、互
いに異なる波長を有する複数の光を多重して伝送する波
長多重伝送システム｛ＷＤＭ（Wavelength Division Mu
ltiplexing）伝送システム｝が実用に至っている。

【０００３】このＷＤＭ伝送システムにおけるキーデバ
イスの１つとして、上記多重化光信号を、光電変換を行
うことなく一括増幅可能なＥＤＦＡ等の光増幅器が開発
されている。

【０００４】ところで、ＷＤＭ伝送システムにおいて
は、伝送される各波長の信号光にレベル偏差が生じてい
ると、光信号が劣化して伝送距離や伝送帯域を低減させ
る恐れがある。したがって、光増幅器である例えばＥＤ
ＦＡには、伝送帯域における利得特性を平坦化（等化）
することが要求されている。

【０００５】この点、ＥＤＦＡの伝送帯域（例えば、１
５３０ｎｍ〜１６１０ｎｍ）における利得特性は波長依
存性を有している。したがって、この波長依存性を有す
る利得特性（利得波長依存性）を平坦化するために、Ｅ
ＤＦＡの利得波長依存性と相反する損失波長特性を有す
る光フィルタをＥＤＦＡに組み合わせることにより、Ｅ
ＤＦＡの利得特性を等化している。この光フィルタとし
ては、例えば、エタロンフィルタ、チャープＦＢＧ（Fi
ber Brag Grating；ファイバブラックグレーティング）
等がある。

【０００６】しかしながら、ＥＤＦＡの利得は、図１１
（ａ）および図１１（ｂ）に示すように温度依存性を有
しており、特に、１５３０ｎｍ〜１５３５ｎｍ帯域にお
ける温度特性に基づく利得変動｛利得増大側（＋側）へ
の利得変動｝は非常に大きい。このため、この利得変動
を抑制・補償することが非常に困難であった。

【０００７】この点、利得等化用の光フィルタとしての
エタロンフィルタをＥＤＦＡに組み合わせて使用するこ
とが考えられている。この構成において、図１１（ｃ）
に示すように、このエタロンフィルタの光透過特性を、
ＥＤＦＡの利得特性とは相反するように設定すれば、Ｅ
ＤＦＡの利得変動を補償可能であると考えられる。

【０００８】しかしながら、図１１（ｃ）に示すよう
に、エタロンフィルタの光透過特性は、温度依存シフト
特性を有している。したがって、使用環境温度が高くな
ると光透過特性が長波長側にシフトし、使用環境温度が
低くなると光透過特性が短波長側にシフトする。

【０００９】このため、図１１（ｄ）に示すように、１
５３０ｎｍ〜１５３５ｎｍ帯域における温度特性に基づ
く光透過特性は＋側、すなわち、光透過率増大側へ変化
し、上記ＥＤＦＡの利得変動を増長する。

【００１０】この結果、図１２に示すように、１５３０
ｎｍ〜１５３５ｎｍ帯域には、０℃〜６５℃間において
最大０．６ｄＢの利得偏差が生じており、ＥＤＦＡの利
得等化性を確保することが困難であった。

【００１１】この点、特開平２００１−１２４９４１号
公報に開示された長周期グレーティング（Long Period
Grating；ＬＰＧ）は、エタロンフィルタの２５℃を基
準とした光透過特性の１５３０ｎｍ〜１５３５ｎｍ帯域
における温度依存性のスロープ（図１１（ｄ）参照）と
相反する光透過特性の１５３０ｎｍ〜１５３５ｎｍ帯域
における温度依存性のスロープ（図１３参照）を有して
いる。

【００１２】したがって、上記特開平２００１−１２４
９４１号公報に開示された長周期グレーティングをＥＤ
ＦＡおよびエタロンフィルタに組み合わせることによ
り、ＥＤＦＡおよびエタロンフィルタの利得温度依存性
（温度変化に基づく利得変動）を補償することが提案さ
れている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】特開平２００１−１２
４９４１号公報に開示された従来の長周期グレーティン
グを用いたＥＤＦＡに対する利得補償においては、エタ
ロンフィルタの光透過特性の１５３０ｎｍ〜１５３５ｎ
ｍ帯域における温度依存性と相反した光透過特性を有す
る長周期グレーティングにより、ＥＤＦＡおよびエタロ
ンフィルタの利得温度依存性を補償している。

【００１４】しかしながら、特開平２００１−１２４９
４１号公報に開示された従来の長周期グレーティングを
用いたＥＤＦＡに対する利得等化器では、ＥＤＦＡ自体
の利得特性自体、すなわち、エルビニウム（Ｅｒ）自体
の利得温度依存性（エルビニウムの温度変化に依存した
利得特性自体）については、積極的に着目していない。

【００１５】したがって、エルビニウム（Ｅｒ）自体の
温度変化に依存した利得特性がさらに増大すると、１５
３０ｎｍでの利得変動量もその利得特性増大につれて増
加する。

【００１６】この結果、図１４に示すように、ＥＤＦＡ
およびエタロンフィルタを組み合わせた光増幅システム
の利得特性においては、１５３０ｎｍ〜１５３５ｎｍ帯
域における０℃〜６５℃間で約１．０〜２．０ｄＢ（２
５℃〜６５℃間で約０．６ｄＢ〜１．５ｄＢ）の大きな
利得偏差（利得上昇）が生じている。

【００１７】したがって、図１３に示すような最大０．
６ｄＢ程度の光損失特性を有する１つの長周期グレーテ
ィングを単純に組み合わせただけでは、ＥＤＦＡの利得
等化性を確保することが困難であった。

【００１８】すなわち、通常のＷＤＭ伝送においてＥＤ
ＦＡを用いて光増幅を行う場合には、そのＥＤＦＡの利
得変動を使用環境範囲内（０℃〜６５℃）において±約
０．５ｄＢ以下に抑制させることが一般的に要求されて
いるため、上記従来の光増幅システムでは、この要求を
満足することができなかった。

【００１９】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
ので、ＥＤＦＡ等の光増幅器における特定の波長帯域で
の温度変化に応じた利得変動を積極的に補償して光増幅
器の利得特性を等化することをその目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の態様は、光増幅
器の伝送帯域における利得特性を等化する下記の構成要
素を備えたことを特徴とする利得等化器である。 （ａ）前記光増幅器の前記伝送帯域内における所定の波
長帯域の利得波長依存性を補償する光透過特性を有する
フィルタ手段と、（ｂ）前記フィルタ手段の光透過特性
の温度変化に応じた波長シフトの量と前記光増幅器の前
記所定の波長帯域における特定の波長帯域での温度変化
に応じた利得変動とをそれぞれ補償する光透過特性を有
する互いに縦列接続された複数の長周期グレーティング
部品。

【００２１】本発明の態様に係わる利得等化器であっ
て、前記各長周期グレーティング部品は、温度変化に依
存した光透過損失特性を有し、この光透過損失特性は、
前記伝送帯域よりも短波長側に光透過損失のピークを有
している。

【００２２】本発明の態様に係わる利得等化器であっ
て、前記各長周期グレーティング部品の光透過損失特性
は、前記光透過損失ピークが前記温度の第１の所定温度
までの上昇変化に応じて長波長側にシフトし、当該温度
の第２の所定温度までの下降変化に応じて短波長側にシ
フトして前記特定の波長帯域での光透過損失が増大する
特性である。

【００２３】本発明の態様に係わる利得等化器であっ
て、前記フィルタ手段の光透過特性は、前記温度の前記
第１の所定温度までの上昇変化に応じて長波長側にシフ
トし、当該温度の前記第２の所定温度までの下降変化に
応じて短波長側にシフトして前記特定の波長帯域におけ
る前記温度変化に起因した光透過損失が減少する特性で
ある。

【００２４】本発明の態様に係わる利得等化器であっ
て、前記各長周期グレーティングの光透過特性は、前記
特定の波長帯域よりも長波長側の帯域においては、温度
変化に関係なくフラットな光透過損失特性を有し、且つ
前記光透過損失ピークの中心波長の温度特性が約４ｎｍ
／１００℃である。

【００２５】本発明の態様に係わる利得等化器であっ
て、前記伝送帯域は約１５３０ｎｍ〜約１６１０ｎｍ、
前記所定の波長帯域は約１５３０ｎｍ〜約１５４０ｎ
ｍ、および前記特定の波長帯域は約１５３０〜１５３５
ｎｍであり、前記光透過損失ピークの中心波長は約１５
１０ｎｍ帯に含まれており、特定の波長帯域よりも長波
長側のフラットな光透過特性を有する帯域は、約１５４
０ｎｍ〜約１６１０ｎｍである。

【００２６】本発明の態様に係わる利得等化器における
前記第１の所定温度は約６５℃、前記第２の所定温度は
約２５℃であり、前記各長周期グレーティング部品の前
記特定の波長帯域における短波長側の約１５３０帯にお
ける光透過損失は、前記第２の所定温度である約２５℃
から前記第１の所定温度である約６５℃の間において約
０．４ｄＢ〜約０．６ｄＢである。

【００２７】本発明の態様に係わる前記縦列接続された
複数の長周期グレーティング部品における特定の波長帯
域における短波長側の約１５３０帯における光透過損失
は、前記第２の所定温度である約２５℃から前記第１の
所定温度である約６５℃の間において約１．５ｄＢ以上
である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形
態に係わる利得等化器および光増幅器を含む光増幅シス
テム１の概略構成を示す図である。

【００２９】図１に示すように、光増幅システム１は、
通信用光ファイバ２を介して入力された波長多重光信号
を、出力側１方向のみに通過させる第１のアイソレータ
３と、例えばエルビニウム（Ｅｒ）が添加された導波路
であるＥｒ添加光ファイバから構成されたＥＤＦＡ４と
を備えている。

【００３０】また、光増幅システム１は、ＥＤＦＡ４の
信号出力側に接続された光結合器である第１のフォトカ
プラ５と、この第１のフォトカプラ５を介してＥＤＦＡ
４に対して所定の励起波長を有するレーザ光（励起光）
を供給する第１のレーザダイオード６とを備えている。

【００３１】ＥＤＦＡ４は、供給されたレーザ光のエネ
ルギーにより励起され、そのＥＤＦＡ４を介して伝播さ
れる波長多重光信号を増幅する機能を有している。

【００３２】また、光増幅システム１は、ＥＤＦＡ４を
介して増幅された波長多重光信号を、出力側１方向のみ
に通過させる第２のアイソレータ１０と、この第２のア
イソレータ１０を介して出力されてきた波長多重光信号
の利得特性、すなわち、ＥＤＦＡ４の伝送帯域（例え
ば、約１５３０ｎｍ〜約１６１０ｎｍ）における利得特
性を等化する利得等化器１１とを備えている。

【００３３】利得等化器１１は、図１に示すように、第
２のアイソレータ１０を介して伝播されてきた波長多重
信号の利得特性、すなわち、ＥＤＦＡ４の伝送帯域（約
１５３０ｎｍ〜約１６１０ｎｍ）における所定の波長帯
域（約１５３０ｎｍ〜約１５４０ｎｍ）の利得波長依存
性を補償する前掲図１１（ｃ）に示す光透過特性を有す
るエタロンフィルタ２０を備えている。

【００３４】エタロンフィルタ２０の光透過特性の温度
依存性は、前掲図１１（ｃ）に示すように、長波長方向
にシフトする特性である。また、図１１（ｄ）に示すよ
うに、エタロンフィルタ２０は、所定波長帯域（約１５
３０ｎｍ〜約１５４０ｎｍ）における特定の波長帯域
（約１５３０ｎｍ〜１５３５ｎｍ）において、温度特性
に起因した光透過率が増大するスロープの光透過特性を
有している。

【００３５】また、利得等化器１１は、エタロンフィル
タ２０の光透過特性の温度変化に応じた波長シフトの量
とＥＤＦＡ４の所定波長帯域（約１５３０ｎｍ〜約１５
４０ｎｍ）における特定の波長帯域（約１５３０ｎｍ〜
１５３５ｎｍ）での温度変化に応じた利得変動とをそれ
ぞれ補償する光透過特性を有する第１および第２の長周
期グレーティング部品２１および２２を備えている。

【００３６】第１の長周期グレーティング部品２１およ
び第２のグレーティング部品２２は、それぞれ多重波長
光信号伝播用の光ファイバ２３および２４に接続されて
いる。それぞれの光ファイバ２３および２４は融着によ
り互いに縦列に接続されている。

【００３７】本実施形態において、ＥＤＦＡ４およびエ
タロンフィルタ２０が組み合わされた構成の利得特性に
おいては、図１４に示すように、１５３０ｎｍ〜１５３
５ｎｍ帯域における０℃〜６５℃間で約１．０ｄＢ〜約
２．０ｄＢ（２５℃〜６５℃間で約０．６ｄＢ〜約１．
５ｄＢ）の大きな利得偏差が生じている。なお、０℃
は、波長多重伝送用に使用される光増幅システムの使用
環境温度の下限値であり、６５℃は、波長多重伝送用に
使用される光増幅システムの使用環境温度の上限値であ
る。

【００３８】各長周期グレーティング部品２１および２
２は、コアの周囲がクラッドで覆われて形成される光導
波路としてのシングルモード光ファイバを有している。
そして、このシングルモード光ファイバのコアには、フ
ァイバ長手方向に沿ってその屈折率を周期的に変化させ
て形成された周期変化約４４０μｍ、グレーティング長
約２２ｍｍの長周期グレーティングを有している。

【００３９】なお、伝送される波長多重光信号の波長帯
域よりも非常に長波長である１００μｍ〜数１００μｍ
の周期を有するグレーティングを一般に長周期グレーテ
ィングと呼んでいる。

【００４０】すなわち、各長周期グレーティング部品２
１および２２は、対応する光ファイバ（コア）に形成さ
れた長周期グレーティングを介して伝播される伝播モー
ドと高次のクラッドモードとの結合に起因する１次モー
ドからＮ次モード（Ｎは２以上の整数）の複数の互いに
波長間隔を介した光透過損失ピークを有する光透過特性
を有している。

【００４１】そして、グレーティングの間隔を長周期
（約１００μｍ〜数１００μｍ）に設定すると、光ファ
イバの導波モードのパワーをクラッドモードへ結合させ
ることができる。クラッドモードへ結合したパワーの大
部分は、そのまま損失となるため、長周期グレーティン
グを有する長周期グレーティング部品は、光透過損失ピ
ーク波長を有する無反射型フィルタ機能を有している。

【００４２】次に、本実施形態に係わる各長周期グレー
ティング部品２１および２２の温度特性、すなわち、中
心波長変動（ずれ）の温度依存性を図２に示す。

【００４３】図２に示すように、各長周期グレーティン
グ部品２１および２２における中心波長変動の温度依存
性は、約４ｎｍ／１００℃であり、約２５℃から約６０
℃までの温度上昇変化に応じて、約１．６ｎｍ分だけ長
波長側にシフトしている。

【００４４】したがって、各長周期グレーティング部品
２１および２２の温度変化に依存した光透過損失特性と
して、伝送帯域（１５３０ｎｍ〜１６１０ｎｍ）よりも
短波長側である約１５１０ｎｍに光透過損失のピークを
持たせれば、その光透過損失ピークは、約６０℃までの
上昇変化に応じて長波長側にシフトし、約２５℃までの
下降変化に応じて短波長側にシフトする。

【００４５】図３は、図２に示した各長周期グレーティ
ング部品２１および２２の中心波長変動（ずれ）の温度
依存性を利用して設定された各長周期グレーティング部
品（ＬＰＧ）２１および２２の光透過特性の温度依存性
を示す図である。

【００４６】図３において、符号Ｓ１は、使用環境温度
６５℃における各長周期グレーティング部品２１および
２２の光透過損失特性曲線を表し、符号Ｓ２は、使用環
境温度２５℃における各長周期グレーティング部品２１
および２２の光透過損失特性曲線を表している。また、
符号Ｓ３は、使用環境温度０℃における各長周期グレー
ティング部品２１および２２の光透過損失特性曲線を表
している。

【００４７】また、符号Ｐａは、光透過損失特性曲線Ｓ
１のピーク波長、符号Ｐｂは、光透過損失特性曲線Ｓ２
のピーク波長および符号ＰＣは、光透過損失特性曲線Ｓ
３のピーク波長をそれぞれ示している。図３から、各長
周期グレーティング部品２１および２２の光透過損失特
性のピーク波長は、温度上昇変化（０℃→２５℃→６０
℃）に応じて長波長側にシフトし、温度下降変化（６０
℃→２５℃→０℃）に応じて短波長側にシフトすること
が分かる。

【００４８】そして、図３に示すように、各長周期グレ
ーティング（ＬＰＧ）部品２１および２２の光透過特性
の温度依存性は、特定の波長帯域、すなわち、ＥＤＦＡ
４およびエタロンフィルタ２０が組み合わされた構成に
おいて大きな利得偏差（約２．０）が生じている帯域
（約１５３０ｎｍ〜約１５３５ｎｍ）においては、その
短波長側である約１５３０ｎｍ帯において約０．４ｄＢ
〜約０．６ｄＢの光透過損失特性（２５℃〜６０℃間）
を有している。

【００４９】この各長周期グレーティング部品２１およ
び２２の特定の帯域（約１５３０ｎｍ〜約１５３５ｎ
ｍ）における光透過損失特性スロープは、前掲図１１
（ｄ）に示すエタロンフィルタ２０の特定の帯域（約１
５３０ｎｍ〜約１５３５ｎｍ）における光透過損失特性
スロープと略逆になっている。したがって、エタロンフ
ィルタ２０の特定の帯域（約１５３０ｎｍ〜約１５３５
ｎｍ）における光透過損失特性を補償することができ
る。

【００５０】さらに、各長周期グレーティング（ＬＰ
Ｇ）部品２１および２２の光透過特性の温度依存性は、
ＥＤＦＡ４の所定波長帯域（約１５３０ｎｍ〜約１５４
０ｎｍ）よりも長波長側（約１５４０ｎｍ〜約１６１０
ｎｍ、但し、図３においては、約１５６０ｎｍまで示
す）においては、温度変化に関係なくフラットな光透過
損失特性を有している。

【００５１】したがって、図３に示す光透過特性を有す
る各長周期グレーティング（ＬＰＧ）部品２１および２
２を、図１に示すように縦列接続してＥＤＦＡ４に対す
る利得変動補償用としてエタロンフィルタ２０と組み合
わせる。この構成により、図４に示すように、上記特定
の波長帯域（約１５３０ｎｍ〜約１５３５ｎｍ）におい
て、２５℃〜６０℃間の温度範囲内で約０．７ｄＢ〜約
１．５ｄＢの光透過損失を生じさせることができ、さら
に、０℃〜６０℃間で約１．０ｄＢ〜約２．０ｄＢの光
損失を生じさせることが可能になる。

【００５２】この結果、前掲図１４に示したように、１
５３０ｎｍ〜１５３５ｎｍ帯域における０℃〜６５℃の
温度範囲内で約１．０ｄＢ〜２．０ｄＢの大きな利得上
昇が生じていた場合でも、図１に示すように、本実施形
態の第１および第２の長周期グレーティング部品２１お
よび２２をエタロンフィルタ２０に組み合わせた利得等
化器１１を用いることにより、上記利得上昇（約１．０
ｄＢ〜２．０dＢ）を、対応する光透過損失（約１．０
ｄＢ〜約２．０ｄＢ）で補償することができる。

【００５３】すなわち、本実施形態の利得等化器１１に
よれば、図５に示すように、ＥＤＦＡ４の利得変動を、
使用環境範囲内（０℃〜６５℃）および伝送帯域内（約
１５３０ｎｍ〜約１６１０ｎｍ；但し、図中は１５６０
ｎｍまでのみ示している）において、最大約±０．３ｄ
Ｂ程度に抑制することができる。

【００５４】したがって、本実施形態の利得等化器１１
を含む光増幅システム１は、ＥＤＦＡの利得変動抑制要
求｛使用環境範囲内（０℃〜６５℃）において±約０．
５ｄＢ以下｝を十分に満足することができる。

【００５５】次に、本発明者等が実際に第１および第２
の長周期グレーティング部品２１および２２を製造し、
製造した第１および第２の長周期グレーティング部品２
１および２２を用いて利得等化器１１を製作してＥＤＦ
Ａ４に対する利得変動補償を行った場合の検証結果につ
いて説明する。なお、以下に示す第１および第２のグレ
ーティング部品２１および２２それぞれの製造方法は、
以下に示す方法に限定されるものではない。

【００５６】すなわち、本発明者等は、通常のシングル
モード光ファイバ（例えば、コア層：Ｇｅ層、コア径：
約１０μｍ、比屈折率：０．３５％のステップ型プロフ
ァイル、クラッド層：Ｓｉ層）を用意する。次に、その
光ファイバからクラッド層の外周側の被覆層を除去し、
被覆層を除去した光ファイバに対して、例えば１５ＭＰ
ａで約３週間高圧水素処理を行い、光ファイバのレーザ
光に対する感度を実用的レベルまで上昇させる。

【００５７】次いで、高圧水素処理が終了した光ファイ
バに対して、予め所望の長周期グレーティング形状（周
期変化約４４０μｍ、グレーティング長約２２ｍｍ）に
対応するピッチのスリットを有するフェイズマスクを介
して紫外線アルゴンレーザを照射する。この結果、光フ
ァイバに対して上記グレーティング形状（周期変化約４
４０μｍ、グレーティング長約２２ｍｍ）を有する長周
期グレーティングを形成する。

【００５８】そして、長周期グレーティングが形成され
た光ファイバに対して水素抜きアニール処理を施した
後、上記グレーティング形状・特性の経時劣化量に基づ
く局所加熱処理（熱劣化アニール処理）を施してグレー
ティング形状・特性を安定化させる。

【００５９】次いで、熱劣化アニール処理された光ファ
イバの長周期グレーティング形成部を石英材料等の保護
部材に収容し、長周期グレーティング形成部の両端部を
エポキシ系樹脂等の接着剤を用いて保護部材に固定す
る。

【００６０】続いて、長周期グレーティングが固定され
た保護部材に対して接着剤アニール処理を施し、ＳＵＳ
等の金属パイプ（２次パッケージ）に収容して長周期グ
レーティング部品２１、２２を製造する。なお、この各
長周期グレーティング部品２１、２２の保護部材および
金属パイプを用いたパッケージング構成は、単なるパッ
ケージング構成の一例であり、このパッケージング構成
に限定されるものではない。

【００６１】このようにして製造された第１および第２
の長周期グレーティング部品２１、２２を、それぞれ光
ファイバ２３および２４にそれぞれ接続し、光ファイバ
２３および２４を融着して第１および第２の長周期グレ
ーティング部品２１および２２を縦列接続する。次い
で、縦列接続された第１および第２の長周期グレーティ
ング部品２１および２２をエタロンフィルタ２０に接続
して利得等化器１１を製作する。そして、製作した利得
等化器１１を介してＥＤＦＡ４の利得変動を測定した結
果、図６に示す結果が得られた。

【００６２】すなわち、前掲図５に示したＥＤＦＡ４の
利得特性と略同等の利得特性、言い換えれば、使用環境
範囲内（０℃〜６５℃）および伝送帯域内（約１５３０
ｎｍ〜約１６１０ｎｍ）において、最大約±０．３ｄＢ
程度利得変動を有する利得特性が得られることが分かっ
た。

【００６３】以上述べたように、本実施形態に係わる利
得等化器１１によれば、ＥＤＦＡ４の特定波長帯域（約
１５３０ｎｍ〜約１５３５ｎｍ）での温度変化に応じた
大幅な利得変動（２．０ｄＢ）を約±０．３ｄＢレベル
まで抑制・補償して、光増幅システムに対する要求｛使
用環境範囲内（０℃〜６５℃）において±約０．５ｄＢ
以下の利得変動｝を満足することができる。この結果、
ＥＤＦＡを用いた光増幅システムの実用性を大幅に向上
させることができる。

【００６４】なお、本実施形態においては、ＥＤＦＡの
利得特性補償用の長周期グレーティング部品として、２
つの長周期グレーティング部品（第１の長周期グレーテ
ィング部品、第２の長周期グレーティング部品）を用い
たが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００６５】すなわち、利得補償対象であるＥＤＦＡ自
体、すなわち、添加されたＥｒ（エルビニウム）自体の
温度変化に依存した特定波長帯域（約１５３０ｎｍ〜約
１５３５ｎｍ）での利得特性がさらに増大した場合（例
えば、励起レーザエネルギーの増大等）、その利得特性
における上記１５３０ｎｍでの利得増大分を抑制するの
に十分な当該１５３０ｎｍでの光損失特性を全体で有す
るように、必要な数の長周期グレーティング部品を縦列
接続すればよい。

【００６６】例えば、図７は、図３に対応する図であ
り、３つの長周期グレーティング部品（第１の長周期グ
レーティング部品〜第３の長周期グレーティング部品）
それぞれの中心波長変動（ずれ）の温度依存性を利用し
て設定された各長周期グレーティング部品の光透過特性
の温度依存性を示す図である。

【００６７】図７において、符号Ｓａ１、Ｓｂ１および
Ｓｃ１は、使用環境温度６５℃、使用環境温度２５℃お
よび使用環境温度−５℃における各長周期グレーティン
グ部品の光透過損失特性曲線をそれぞれ表し、符号Ｐａ
１、符号Ｐｂ１および符号Ｐｃ１は、光透過損失特性曲
線Ｓａ１、Ｓｂ１およびＳｃ１の波長をそれぞれ示して
いる。図７においては、図３と同様に、各長周期グレー
ティング部品の光透過損失特性のピーク波長は、温度上
昇変化（−５℃→２５℃→６５℃）に応じて長波長側に
シフトし、温度下降変化（６５℃→２５℃→−５℃）に
応じて短波長側にシフトすることが分かる。

【００６８】そして、図８は、図７に示す光透過特性を
それぞれ有する第１の長周期グレーティング部品〜第３
の長周期グレーティング部品を互いに縦列接続した場合
の光透過損失特性の温度依存性を示す図である。

【００６９】すなわち、図８に示すように、第１の長周
期グレーティング部品〜第３の長周期グレーティング部
品を組み合わせた場合には、上記特定の波長帯域（約１
５３０ｎｍ〜約１５３５ｎｍ）において、２５℃〜６５
℃間の温度範囲内で約１．０ｄＢ〜約２．０ｄＢの光透
過損失を生じさせることができ、さらに、−５℃〜６５
℃間で約１．５ｄＢ〜約３．０ｄＢの光損失を生じさせ
ることが可能になる。

【００７０】例えば、図９は、図３に対応する図であ
り、４つの長周期グレーティング部品（第１の長周期グ
レーティング部品〜第４の長周期グレーティング部品）
それぞれの中心波長変動（ずれ）の温度依存性を利用し
て設定された各長周期グレーティング部品の光透過特性
の温度依存性を示す図である。

【００７１】図９において、符号Ｓａ２、Ｓｂ２および
Ｓｃ２は、使用環境温度６５℃、使用環境温度２５℃お
よび使用環境温度−５℃における各長周期グレーティン
グ部品の光透過損失特性曲線をそれぞれ表し、符号Ｐａ
２、符号Ｐｂ２および符号Ｐｃ２は、光透過損失特性曲
線Ｓａ２、Ｓｂ２およびＳｃ２の波長をそれぞれ示して
いる。図９においては、図３と同様に、各長周期グレー
ティング部品の光透過損失特性のピーク波長は、温度上
昇変化（−５℃→２５℃→６５℃）に応じて長波長側に
シフトし、温度下降変化（６５℃→２５℃→−５℃）に
応じて短波長側にシフトすることが分かる。

【００７２】そして、図１０は、図９に示す光透過特性
をそれぞれ有する第１の長周期グレーティング部品〜第
４の長周期グレーティング部品を互いに縦列接続した場
合の光透過損失特性の温度依存性を示す図である。

【００７３】すなわち、図１０に示すように、第１の長
周期グレーティング部品〜第４の長周期グレーティング
部品を組み合わせた場合には、上記特定の波長帯域（約
１５３０ｎｍ〜約１５３５ｎｍ）において、２５℃〜６
５℃間の温度範囲内で約１．５ｄＢ〜約２．５ｄＢの光
透過損失を生じさせることができ、さらに、−５℃〜６
５℃間で約２．０ｄＢ〜約４．０ｄＢの光損失を生じさ
せることが可能になる。

【００７４】すなわち、添加されたＥｒ自体の温度変化
に依存した特定波長帯域（約１５３０ｎｍ〜約１５３５
ｎｍ）での利得特性が、約１．０ｄＢ〜約２．０ｄＢか
ら、例えば、約１．５ｄＢ〜約３．０ｄＢ、あるいは約
２．０ｄＢ〜約４．０ｄＢへさらに増大した場合（例え
ば、励起レーザエネルギーの増大等）でも、その利得特
性における上記１５３０ｎｍ〜１５３５ｎｍでの利得増
大分を抑制するのに十分な当該１５３０〜１５３５ｎｍ
での光損失特性を作り出すことができる。この結果、光
増幅システムに対する要求｛使用環境範囲内（０℃〜６
５℃）において±約０．５ｄＢ以下の利得変動｝を満足
することができ、ＥＤＦＡを用いた光増幅システムの実
用性を大幅に向上させることができる。

【００７５】また、本実施形態では、第１および第２の
長周期グレーティング部品それぞれの製造方法および２
次パッケージを含む製品構成の概要について記載したが
本発明はその構成に限定されるものではない。すなわ
ち、上記製造方法および長周期グレーティング製品の構
成については、様々な変更が可能であり、例えば、特開
平２００１−１２４９４１号公報に開示されている変更
例が適用可能である。

【００７６】さらに、本実施形態では、ＥＤＦＡの利得
特性を補償するフィルタ手段として、エタロンフィルタ
を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、ＥＤＦＡの所定の波長帯域（約１５３０ｎｍ〜
約１５４０ｎｍ）の利得波長依存性を補償する機能を有
するフィルタ手段であれば、他のフィルタ手段を用いて
もよい。

【００７７】そして、本実施形態では、光増幅器として
ＥＤＦＡを用いた光増幅システムについて本発明の光利
得等化器を適用した例について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではない。他の光増幅器を用いた光
増幅システムに対しても本発明の光利得等化器を適用可
能である。

【００７８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係わる利得
等化器によれば、互いに縦列接続された複数の長周期グ
レーティング部品が、光増幅器の所定の波長帯域におけ
る特定の波長帯域での温度変化に応じた利得変動を補償
する光透過特性を有しているため、光増幅器の上記特定
の波長帯域での温度変化に応じた利得変動が上記光透過
特性により相殺され、光増幅器の利得特性を等化するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わる利得等化器および
光増幅器を含む光増幅システムの概略構成を示す図。

【図２】本発明の実施の形態に係わる長周期グレーティ
ング部品の中心波長変動の温度依存性を示す図。

【図３】本実施形態に係わる長周期グレーティングの光
透過特性の温度依存性を示す図。

【図４】本実施形態に係わる第１および第２の長周期グ
レーティング部品およびエタロンフィルタを組み合わせ
た利得等化器の光透過損失の温度依存性を示す図。

【図５】本実施形態に係わる第１および第２の長周期グ
レーティング部品をエタロンフィルタに組み合わせた利
得等化器を用いたＥＤＦＡの利得変動を示す図。

【図６】本発明者等が製作した第１および第２の長周期
グレーティング部品を含む利得等化器を介してＥＤＦＡ
の利得変動を測定した結果を表す図。

【図７】本発明の変形例に係わる第１〜第３の長周期グ
レーティング部品それぞれの光透過特性の温度依存性を
示す図。

【図８】本発明の変形例に係わる第１〜第３の長周期グ
レーティング部品を組み合わせた利得等化器の光透過損
失の温度依存性を示す図。

【図９】本発明の変形例に係わる第１〜第４の長周期グ
レーティング部品それぞれの光透過特性の温度依存性を
示す図。

【図１０】本発明の変形例に係わる第１〜第４の長周期
グレーティング部品を組み合わせた利得等化器の光透過
損失の温度依存性を示す図。

【図１１】（ａ）は、ＥＤＦＡの利得温度依存性を示す
図、（ｂ）は、ＥＤＦＡにおける２５℃を基準とした場
合の利得変動量を示す図、（ｃ）は、エタロンフィルタ
の光透過特性の温度依存性を示す図、（ｄ）は、エタロ
ンフィルタの２５℃を基準とした場合の光透過特性を示
す図。

【図１２】従来のエタロンフィルタを用いて利得補償を
行った場合のＥＤＦＡの利得変動を示す図。

【図１３】長周期グレーティングの光透過特性の温度依
存性を示す図。

【図１４】ＥＤＦＡおよびエタロンフィルタを組み合わ
せた光増幅システムの利得特性を示す図。

【符号の説明】

１：光増幅システム ２：通信用光ファイバ ３：第１のアイソレータ ４：ＥＤＦＡ ５：第１のフォトカプラ ６：第１のレーザダイオード １０：第２のアイソレータ １１：利得等化器 ２０：エタロンフィルタ ２１：第１の長周期グレーティング部品 ２２：第２の長周期グレーティング部品 ２３、２４：多重波長光信号伝播用光ファイバ

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０４Ｂ 10/06 10/14 10/17 (72)発明者 新野 幸生 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 (72)発明者 西山 和彦 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古 河電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2H038 AA22 AA31 BA23 2H050 AA07 AB05X AC03 AC09 AC82 5F072 AB09 AK06 JJ20 KK07 KK08 KK30 PP07 RR01 YY17 5K002 AA06 BA02 CA08 CA11 CA13 DA02

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光増幅器の伝送帯域における利得特性を
   等化する下記の構成要素を備えたことを特徴とする利得
   等化器。 （ａ）前記光増幅器の前記伝送帯域内における所定の波
   長帯域の利得波長依存性を補償する光透過特性を有する
   フィルタ手段と、 （ｂ）前記フィルタ手段の光透過特性の温度変化に応じ
   た波長シフトの量と前記光増幅器の前記所定の波長帯域
   における特定の波長帯域での温度変化に応じた利得変動
   とをそれぞれ補償する光透過特性を有する互いに縦列接
   続された複数の長周期グレーティング部品。
2. 【請求項２】 前記各長周期グレーティング部品は、温
   度変化に依存した光透過損失特性を有し、この光透過損
   失特性は、前記伝送帯域よりも短波長側に光透過損失の
   ピークを有していることを特徴とする請求項１記載の利
   得等化器。
3. 【請求項３】 前記各長周期グレーティング部品の光透
   過損失特性は、前記光透過損失ピークが前記温度の第１
   の所定温度までの上昇変化に応じて長波長側にシフト
   し、当該温度の第２の所定温度までの下降変化に応じて
   短波長側にシフトして、前記特定の波長帯域での光透過
   損失が増大する特性であることを特徴とする請求項２記
   載の利得等化器。
4. 【請求項４】 前記フィルタ手段の光透過特性は、前記
   温度の前記第１の所定温度までの上昇変化に応じて長波
   長側にシフトし、当該温度の前記第２の所定温度までの
   下降変化に応じて短波長側にシフトして前記特定の波長
   帯域における前記温度変化に起因した光透過損失が減少
   する特性であることを特徴とする請求項３記載の利得等
   化器。
5. 【請求項５】 前記各長周期グレーティングの光透過特
   性は、前記特定の波長帯域よりも長波長側の帯域におい
   ては、温度変化に関係なくフラットな光透過損失特性を
   有し、且つ前記光透過損失ピークの中心波長の温度特性
   が約４ｎｍ／１００℃であることを特徴とする請求項４
   記載の利得等化器。
6. 【請求項６】 前記伝送帯域は約１５３０ｎｍ〜約１６
   １０ｎｍ、前記所定の波長帯域は約１５３０ｎｍ〜約１
   ５４０ｎｍ、および前記特定の波長帯域は約１５３０〜
   １５３５ｎｍであり、前記光透過損失ピークの中心波長
   は約１５１０ｎｍ帯に含まれており、特定の波長帯域よ
   りも長波長側のフラットな光透過特性を有する帯域は、
   約１５４０ｎｍ〜約１６１０ｎｍであることを特徴とす
   る請求項５記載の利得等化器。
7. 【請求項７】 前記第１の所定温度は約６５℃、前記第
   ２の所定温度は約２５℃であり、 前記各長周期グレーティング部品の特定の波長帯域にお
   ける短波長側の約１５３０帯における光透過損失は、前
   記第２の所定温度である約２５℃から前記第１の所定温
   度である約６５℃の間において約０．４ｄＢ〜約０．６
   ｄＢであることを特徴とする請求項６記載の利得等化
   器。
8. 【請求項８】 前記縦列接続された複数の長周期グレー
   ティング部品における特定の波長帯域における短波長側
   の約１５３０帯における光透過損失は、前記第２の所定
   温度である約２５℃から前記第１の所定温度である約６
   ５℃の間において約１．５ｄＢ以上であることを特徴と
   する請求項７記載の利得等化器。