JP2003273439A - Semiconductor laser device and optical fiber amplifier using it - Google Patents
Semiconductor laser device and optical fiber amplifier using itInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバ増幅器
における励起光源の技術に関し、特に、４光波混合によ
って信号光の伝送性能の低下を防止する半導体レーザ装
置および半導体レーザ装置を使用した光ファイバ増幅器
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique of a pumping light source in an optical fiber amplifier, and more particularly to a semiconductor laser device which prevents deterioration of signal light transmission performance by four-wave mixing and an optical fiber amplifier using the semiconductor laser device. Regarding
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、インターネット等における通信容
量の飛躍的な増大に伴い、波長分割多重（Wavelength D
ivision Multiplexing：以下、「ＷＤＭ」と言う）方式
による光伝送が実用化されている。ＷＤＭ方式では、同
一光ファイバ中で波長の異なる複数の光を伝送すること
で複数の信号光を同時に伝送し、通信容量を増大させて
いる。2. Description of the Related Art In recent years, with the dramatic increase in communication capacity on the Internet, wavelength division multiplexing (Wavelength D
ivision Multiplexing: hereinafter referred to as "WDM") optical transmission has been put to practical use. In the WDM system, a plurality of signal lights are simultaneously transmitted by transmitting a plurality of lights having different wavelengths in the same optical fiber, thereby increasing the communication capacity.
【０００３】また、光ファイバ中を伝送する信号光は伝
送距離に応じてその強度が減衰するため、途中に光ファ
イバ増幅器を配置することが広くおこなわれている。光
ファイバ増幅器の構造としては、エルビウムを添加した
光ファイバ（以下、「ＥＤＦ」と言う）や、ラマン増幅
を利用したものが提案され、実用化されている。特に、
ラマン増幅はＥＤＦ等の誘導放出型光増幅とは異なり、
励起波長を選択することによって任意の増幅波長が得ら
れるため、従来の誘導放出型光増幅では不可能であった
波長帯の信号光の増幅が可能なため、近年注目されてい
る。Further, since the intensity of signal light transmitted through an optical fiber is attenuated according to the transmission distance, it is widely used to dispose an optical fiber amplifier on the way. As a structure of the optical fiber amplifier, an erbium-doped optical fiber (hereinafter referred to as “EDF”) and a structure using Raman amplification have been proposed and put into practical use. In particular,
Raman amplification differs from stimulated emission optical amplification such as EDF.
Since an arbitrary amplification wavelength can be obtained by selecting the excitation wavelength, it is possible to amplify the signal light in the wavelength band, which has been impossible with the conventional stimulated emission type optical amplification.
【０００４】ラマン増幅においては、信号光と励起光の
偏波方向が一致している状態で信号光が増幅されるた
め、増幅利得の平坦化のために信号光と励起光との偏光
面のずれの影響を極力小さくする必要がある。したがっ
て、一般に異なる偏波方向を有する複数のレーザ光を合
波して無偏光を形成し、この無偏光状態の光を励起光と
して光増幅をおこなう。図１２（ａ）は、ラマン増幅器
の構造を示す模式図である。まず、半導体レーザ装置１
０２、１０３から、互いに異なる偏波方向を有するレー
ザ光が偏波保持光ファイバ１０４、１０５中を偏波方向
が保持されたまま伝送され、ＷＤＭカプラ１０６によっ
て合波される。合波されるレーザ光は互いに異なる偏波
方向を有するため、ＷＤＭカプラ１０６から出力する励
起光はデポラライズされ、無偏光化される。無偏光化さ
れた励起光はＷＤＭカプラ１０６を介して信号光と合波
され、合波された信号光と励起光は増幅用光ファイバ１
０７中を伝送する。増幅用光ファイバ１０７を伝送する
途上で、フォノンを介して励起光から信号光に対してエ
ネルギーの受け渡しがおこなわれ、信号光の強度が増幅
される。In Raman amplification, the signal light is amplified in a state where the polarization directions of the signal light and the pumping light coincide with each other. Therefore, in order to flatten the amplification gain, the polarization planes of the signal light and the pumping light are changed. It is necessary to minimize the effect of misalignment. Therefore, generally, a plurality of laser lights having different polarization directions are combined to form non-polarized light, and the light in the non-polarized state is used as pumping light for optical amplification. FIG. 12A is a schematic diagram showing the structure of the Raman amplifier. First, the semiconductor laser device 1
Laser lights having polarization directions different from each other are transmitted from 02 and 103 in the polarization-maintaining optical fibers 104 and 105 while maintaining the polarization directions, and are multiplexed by the WDM coupler 106. Since the combined laser lights have different polarization directions, the pumping light output from the WDM coupler 106 is depolarized and depolarized. The depolarized pumping light is multiplexed with the signal light via the WDM coupler 106, and the multiplexed signal light and pumping light are used for the amplification optical fiber 1.
It transmits in 07. During transmission through the amplification optical fiber 107, energy is transferred from the pumping light to the signal light via the phonon, and the intensity of the signal light is amplified.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、励起光源の高
出力化に伴い、増幅利得の増大とともに新たな問題が生
じている。一般に、光ファイバ中を伝送する光の強度が
増大するにしたがって、光学的な応答が線形性を失い、
非線形効果が顕在化する。特に、光カー効果の一種であ
る４光波混合が発生するという問題が知られている。However, as the output power of the pumping light source increases, a new problem arises as the amplification gain increases. Generally, as the intensity of light transmitted through an optical fiber increases, the optical response loses linearity,
Non-linear effect becomes apparent. In particular, there is a known problem that four-wave mixing, which is a kind of optical Kerr effect, occurs.
【０００６】４光波混合とは、複数の、一般には３以上
の異なる波長を有する光が光ファイバ中を伝送した際
に、これらの波長とは異なる波長を有する新たな光（id
ler光：以下、「アイドラ光」と言う）が発生する現象
である。[0006] Four-wave mixing means new light (id) having a wavelength different from these wavelengths when a plurality of lights having different wavelengths, generally three or more, are transmitted through an optical fiber.
ler light: hereinafter referred to as “idler light”).
【０００７】特に、励起光が複数の異なる波長の光を有
する場合、図１２（ｂ）に示すように、４光波混合によ
って信号光の近傍波長にアイドラ光が発生することが知
られている。従来のラマン増幅器では、励起光を無偏波
光化するために複数の半導体レーザ装置から出力される
レーザ光を合波するために、励起光は一般に２以上の異
なる波長の光からなるため、信号光の近傍波長にアイド
ラ光が発生することが避けられない。そして、上述した
ようにＷＤＭ方式の場合、信号光は波長の異なる複数の
光を有する。したがって、所定波長を有する信号光の近
傍に発生したアイドラ光と、別の信号光とが重なりあう
ことでクロストークが発生し、信号の伝送性能が劣化す
る。In particular, it is known that when pumping light has lights of a plurality of different wavelengths, idler light is generated at a wavelength near the signal light by four-wave mixing as shown in FIG. 12 (b). In the conventional Raman amplifier, in order to combine the laser light output from a plurality of semiconductor laser devices in order to convert the pumping light into a non-polarized light, the pumping light is generally composed of light of two or more different wavelengths, so It is inevitable that idler light is generated in the wavelengths near the light. Then, as described above, in the case of the WDM system, the signal light includes a plurality of lights having different wavelengths. Therefore, the idler light generated in the vicinity of the signal light having the predetermined wavelength and the other signal light overlap with each other to cause crosstalk and deteriorate the signal transmission performance.
【０００８】４光波混合によって信号の伝送性能の劣化
を防止するためには半導体レーザ装置１０２、１０３か
ら出力されるレーザ光の波長を一致させる必要がある。
しかし、信号光の近傍にアイドラ光が発生することを防
止するためには複数のレーザ光を１０-4ｎｍ以下の誤差
範囲で一致させる必要があり容易ではない。In order to prevent the deterioration of the signal transmission performance due to the four-wave mixing, it is necessary to make the wavelengths of the laser beams output from the semiconductor laser devices 102 and 103 coincide with each other.
However, in order to prevent idler light from being generated in the vicinity of the signal light, it is necessary to match a plurality of laser lights within an error range of 10 −4 nm or less, which is not easy.
【０００９】また、図１２（ａ）に示したラマン増幅器
では、信号光と励起光が同一方向に伝送されて光増幅を
おこなう、いわゆる前方励起方式を採用している。信号
光と励起光とが同一方向に伝送することで、信号光と励
起光との相互作用が顕著に生じ、上記した４光波混合に
よる問題も深刻化する。Further, the Raman amplifier shown in FIG. 12 (a) employs a so-called forward pumping method in which signal light and pumping light are transmitted in the same direction to perform optical amplification. Since the signal light and the pumping light are transmitted in the same direction, the interaction between the signal light and the pumping light remarkably occurs, and the problem due to the four-wave mixing described above becomes serious.
【００１０】さらに、実際に敷設されている増幅用光フ
ァイバは、コーニング社のＬＥＡＦ（Ｒ）のように、零
分散波長が１５００ｎｍ付近であり、分散特性が線形性
を有するものが一般的である。一方、ラマン増幅におい
て、励起光の波長帯は１４７０ｎｍ付近であり、信号光
の波長帯は１５３０ｎｍ付近である。ここで、光ファイ
バ中を伝送する光の群速度は分散の積分値で与えられ、
分散特性が線形性を有するために群速度は１５００ｎｍ
付近を極小とした二次関数曲線となる。励起光と信号光
とは零分散波長に対してほぼ等しい波長差を有すること
から、ほぼ等しい群速度を有することとなる。そのた
め、伝送中における信号光と励起光との間の位相のずれ
が少なくなり、相互作用がさらに顕著に生じ、４光波混
合による問題が深刻化する。Further, the amplification optical fiber actually laid is generally one having a zero-dispersion wavelength around 1500 nm and a linear dispersion characteristic, such as LEAF (R) manufactured by Corning. . On the other hand, in Raman amplification, the wavelength band of pumping light is around 1470 nm, and the wavelength band of signal light is around 1530 nm. Here, the group velocity of light transmitted through the optical fiber is given by the integral value of dispersion,
The group velocity is 1500 nm because the dispersion characteristic is linear.
It becomes a quadratic function curve with a local minimum. Since the pumping light and the signal light have substantially the same wavelength difference with respect to the zero dispersion wavelength, they have substantially the same group velocity. Therefore, the phase shift between the signal light and the pumping light during transmission is reduced, the interaction becomes more significant, and the problem of four-wave mixing becomes more serious.
【００１１】本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みてな
されたものであり、４光波混合によって信号光の伝送性
能の低下を防止する半導体レーザ装置および半導体レー
ザ装置を用いた光ファイバ増幅器を実現することを目的
とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the prior art, and realizes a semiconductor laser device and an optical fiber amplifier using the semiconductor laser device, which prevent deterioration of signal light transmission performance by four-wave mixing. The purpose is to do.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる半導体レーザ装置は、単一の発振
縦モードを有するレーザ光を出力する半導体レーザ素子
と、該レーザ光を入力し、前記レーザ光から形成される
２方向の成分を持つ偏波光の各成分間の位相相関関係を
解消して単一波長からなる無偏波光を出力するデポララ
イザとを備えたことを特徴とする。In order to achieve the above object, a semiconductor laser device according to a first aspect of the present invention is a semiconductor laser device which outputs a laser beam having a single oscillation longitudinal mode, and a semiconductor laser device which inputs the laser beam. And a depolarizer for canceling the phase correlation between the respective components of the polarized light having two-direction components formed from the laser light and outputting non-polarized light having a single wavelength.
【００１３】この請求項１の発明によれば、単一の発振
縦モードを有するレーザ光を無偏光化して出力する構造
としたため、出力される無偏波光が単一波長からなり、
励起光源とした場合に４光波混合によって信号光の近傍
にアイドラ光が発生することを防止できる。According to the invention of claim 1, since the laser light having a single oscillation longitudinal mode is depolarized and outputted, the outputted non-polarized light has a single wavelength,
When used as an excitation light source, it is possible to prevent idler light from being generated in the vicinity of signal light due to four-wave mixing.
【００１４】また、請求項２にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記半導体レーザ素子は、単
一の分布帰還型レーザ素子であることを特徴とする。A semiconductor laser device according to a second aspect of the present invention is characterized in that, in the above-mentioned invention, the semiconductor laser device is a single distributed feedback laser device.
【００１５】また、請求項３にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記デポラライザは、屈折率
について異方性を有する光伝送路を備え、前記２方向の
偏波光は、屈折率の異なる経路を伝送することで位相相
関関係が解消されることを特徴とする。In the semiconductor laser device according to a third aspect of the present invention, in the above invention, the depolarizer includes an optical transmission line having anisotropy in refractive index, and the polarized light in the two directions has different refractive indexes. It is characterized in that the phase correlation is canceled by transmitting the route.
【００１６】また、請求項４にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記光伝送路は、屈折率につ
いて異方性を有し、所定の偏波軸を有する偏波保持光フ
ァイバを備えたことを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the above invention, the optical transmission line includes a polarization maintaining optical fiber having a refractive index anisotropy and a predetermined polarization axis. It is characterized by that.
【００１７】また、請求項５にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記光伝送路は、屈折率につ
いて異方性を有し、所定の偏波軸を有する複屈折素子を
備えたことを特徴とする。According to a fifth aspect of the semiconductor laser device of the present invention, in the above invention, the optical transmission line has a birefringent element having anisotropy in refractive index and having a predetermined polarization axis. Is characterized by.
【００１８】また、請求項６にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記デポラライザは、前記偏
波軸が入力される前記レーザ光の偏波方向に対して４５
度傾斜するように前記半導体レーザ素子と接続されてい
ることを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the above-mentioned invention, the depolarizer has a polarization direction of 45 with respect to the polarization direction of the laser light to which the polarization axis is input.
It is characterized in that it is connected to the semiconductor laser device so as to be inclined at an angle.
【００１９】また、請求項７にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記デポラライザは、入力し
たレーザ光を２方向の偏波光に分離して個別に出力する
偏波分波器と、該偏波分波器から出力された第１の偏波
光を伝送する第１の光伝送路と、該偏波分波器から出力
された第２の偏波光を伝送し、前記第１の光伝送路との
光路長の差分値をコヒーレント長以上だけ有する第２の
光伝送路と、前記第１の光伝送路から出力された前記第
１の偏波光と、前記第２の光伝送路から出力された前記
第２の偏波光とを、互いの偏波方向が垂直に交差するよ
うに合成する偏波合成器とを備え、光路長差によって前
記第１の偏波光と前記第２の偏波光との位相相関関係を
解消することを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the above invention, the depolarizer separates the input laser light into polarized light in two directions and outputs the polarized light separately. A first optical transmission line that transmits the first polarized light output from the polarization demultiplexer and a second polarized light output from the polarization demultiplexer, and the first optical transmission A second optical transmission line having a difference in optical path length with the optical path that is equal to or greater than a coherent length, the first polarized light output from the first optical transmission line, and the second optical transmission line And a polarized light combiner for combining the polarized second light and the polarized light so that the polarization directions of the first polarized light and the second polarized light are different from each other. It is characterized by eliminating the phase correlation with.
【００２０】この請求項７の発明によれば、第１の偏波
光を伝送する光伝送路と別に第２の偏波光を伝送する光
伝送路を備えた構造としたため、所定の光路長差を容易
に実現することが可能である。According to the invention of claim 7, since the structure is provided with the optical transmission line for transmitting the second polarized light in addition to the optical transmission line for transmitting the first polarized light, a predetermined optical path length difference is obtained. It can be easily realized.
【００２１】また、請求項８にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記偏波分波器は、所定の偏
波軸を備え、該偏波軸と前記レーザ光の偏波方向に対し
て４５度傾斜するように前記半導体レーザ素子と接続さ
れていることを特徴とする。According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the above invention, the polarization demultiplexer has a predetermined polarization axis, and the polarization axis and the polarization direction of the laser light are different from each other. It is connected to the semiconductor laser device so as to be inclined by 45 degrees.
【００２２】また、請求項９にかかる半導体レーザ装置
は、上記の発明において、前記偏波分波器は、３ｄＢカ
プラであることを特徴とする。Further, a semiconductor laser device according to a ninth aspect is characterized in that, in the above invention, the polarization demultiplexer is a 3 dB coupler.
【００２３】また、請求項１０にかかる半導体レーザ装
置は、上記の発明において、前記第１の光伝送路および
前記第２の光伝送路はそれぞれ偏波保持光ファイバを備
え、該偏波保持光フィルタのファイバ長の差分値に基づ
いて前記光路長の差分値を実現することを特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, in the semiconductor laser device according to the above invention, each of the first optical transmission line and the second optical transmission line is provided with a polarization maintaining optical fiber, and the polarization maintaining optical fiber is provided. The difference value of the optical path length is realized based on the difference value of the fiber length of the filter.
【００２４】また、請求項１１にかかる光ファイバ増幅
器は、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の半導体レ
ーザ装置と、増幅用光ファイバと、前記半導体レーザ装
置から出力された励起光と信号光とを合波するためのカ
プラとを備えたことを特徴とする。An optical fiber amplifier according to an eleventh aspect of the present invention includes a semiconductor laser device according to any one of the first to tenth aspects, an amplification optical fiber, and pumping light output from the semiconductor laser device. And a coupler for multiplexing the signal light.
【００２５】また、請求項１２にかかる光ファイバ増幅
器は、上記の発明において、前記増幅用光ファイバは、
ラマン増幅によって光増幅をおこなうことを特徴とす
る。An optical fiber amplifier according to a twelfth aspect of the present invention is the optical fiber amplifier according to the above invention, wherein the amplification optical fiber is
It is characterized by performing optical amplification by Raman amplification.
【００２６】また、請求項１３にかかる光ファイバ増幅
器は、上記の発明において、前記増幅用光ファイバ内に
おいて、前記励起光と前記信号光とが同一方向に伝送さ
れることを特徴とする。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the above invention, the pumping light and the signal light are transmitted in the same direction in the amplification optical fiber.
【００２７】また、請求項１４にかかる光ファイバ増幅
器は、前記増幅用光ファイバの零分散波長は、前記励起
光の波長と前記信号光の波長との間の値を有することを
特徴とする。Further, the optical fiber amplifier according to claim 14 is characterized in that the zero dispersion wavelength of the amplification optical fiber has a value between the wavelength of the pumping light and the wavelength of the signal light.
【００２８】また、請求項１５にかかる光ファイバ増幅
器は、前記半導体レーザ装置として、第１の励起光を出
射する第１の半導体レーザ装置と、第２の励起光を出射
する第２の半導体レーザ装置とを有し、前記増幅用光フ
ァイバの零分散波長は、前記第１の励起光の波長と前記
第２の励起光の波長との間の値を有することを特徴とす
る。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the optical fiber amplifier, as the semiconductor laser device, a first semiconductor laser device for emitting a first pumping light and a second semiconductor laser for emitting a second pumping light are used. And a zero-dispersion wavelength of the amplification optical fiber has a value between the wavelength of the first pumping light and the wavelength of the second pumping light.
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明に
かかる半導体レーザ装置および光ファイバ増幅器の好適
な実施の形態について説明する。図面の記載において同
一または類似部分には同一あるいは類似の符号を付して
いる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a semiconductor laser device and an optical fiber amplifier according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.
【００３０】（実施の形態１）まず、実施の形態１にか
かる半導体レーザ装置について説明する。図１は、実施
の形態１にかかる半導体レーザ装置の構造を示す模式図
である。実施の形態１にかかる半導体レーザ装置は、半
導体レーザ素子１と、半導体レーザ素子１から出力され
るレーザ光を無偏光化するデポラライザ２とを有する。
デポラライザ２は、偏波保持光ファイバ３と、半導体レ
ーザ素子１と偏波保持光ファイバ３とを接続するための
融着部４と、無偏光化された光を出力するための出力端
５とを有する。(First Embodiment) First, a semiconductor laser device according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of the semiconductor laser device according to the first embodiment. The semiconductor laser device according to the first embodiment includes a semiconductor laser element 1 and a depolarizer 2 that depolarizes laser light output from the semiconductor laser element 1.
The depolarizer 2 has a polarization maintaining optical fiber 3, a fusion splicing portion 4 for connecting the semiconductor laser element 1 and the polarization maintaining optical fiber 3, and an output end 5 for outputting non-polarized light. Have.
【００３１】半導体レーザ素子１は、単一の発振縦モー
ドからなるレーザ光を出力するためのものである。具体
的には、ＤＦＢ（Distributed Feedback：分布帰還型）
レーザや、ＤＢＲ（Distributed Bragg Reflector：分
布ブラッグ反射型）レーザ等を使用する。また、半導体
レーザ素子１として、ファイバグレーティング等の外部
共振器を備えたファブリ・ペロー型レーザを用いても良
い。また、半導体レーザ素子１に付属して、半導体レー
ザ素子１の温度を調節する温調モジュールや、戻り光を
遮蔽するアイソレータを備えていても良い。なお、半導
体レーザ素子１にはＰＭＦ（Polarization Maintain Fi
ber）ピグテイルが付属されていることが好ましい。The semiconductor laser device 1 is for outputting laser light having a single oscillation longitudinal mode. Specifically, DFB (Distributed Feedback)
A laser or a DBR (Distributed Bragg Reflector) laser is used. Further, as the semiconductor laser element 1, a Fabry-Perot type laser provided with an external resonator such as a fiber grating may be used. In addition, a temperature control module for adjusting the temperature of the semiconductor laser device 1 and an isolator for shielding return light may be provided in addition to the semiconductor laser device 1. The semiconductor laser device 1 has a PMF (Polarization Maintain Fi
ber) Pigtail is preferred.
【００３２】偏波保持光ファイバ３は、半導体レーザ素
子１から出力されたレーザ光を無偏光化するためのもの
である。具体的には、偏波保持光ファイバ３は、屈折率
に関し異方性を有することで２方向の偏波光について位
相相関を解消して無偏光化をおこなう。図２は、偏波保
持光ファイバ３の具体的な断面構造について示す図であ
る。図２に示すように、偏波保持光ファイバ３は、中心
部に配置され、レーザ光を伝送するためのコア６とコア
６周囲に配置されたクラッド部７とを有する。また、コ
ア６に関して対称の位置に応力印加部材８ａと応力印加
部材８ｂとが配置されている。The polarization maintaining optical fiber 3 is for depolarizing the laser light output from the semiconductor laser device 1. Specifically, the polarization-maintaining optical fiber 3 has anisotropy with respect to the refractive index, thereby canceling the phase correlation of polarized light in two directions and depolarizing the light. FIG. 2 is a diagram showing a specific cross-sectional structure of the polarization maintaining optical fiber 3. As shown in FIG. 2, the polarization-maintaining optical fiber 3 has a core 6 arranged at the center and for transmitting laser light, and a clad 7 arranged around the core 6. Further, the stress applying member 8a and the stress applying member 8b are arranged at symmetrical positions with respect to the core 6.
【００３３】応力印加部材８ａ、８ｂは、クラッド部７
に比して大きな線膨張率を有する部材からなる。たとえ
ば、石英ガラスに対してＢ2Ｏ3がドープされた部材を応
力印加部材８ａ、８ｂとすることが可能である。応力印
加部材８ａ、８ｂの存在により、コア６は応力印加部材
８ａ、８ｂによって形成される軸方向、すなわち図２に
おけるｘ方向に引張り応力が生じる。一方、応力印加部
材８ａ、８ｂによって形成される軸方向と垂直方向、す
なわち図２におけるｙ方向に対しては圧縮応力が生じ、
コア６はその断面構造に異方性を有する。コア６がｘ方
向とｙ方向に関して異方性を有することから、屈折率に
も異方性が生じる。The stress applying members 8a and 8b are provided in the clad portion 7.
It is composed of a member having a larger linear expansion coefficient than For example, members in which quartz glass is doped with B 2 O 3 can be used as the stress applying members 8a and 8b. Due to the presence of the stress applying members 8a and 8b, tensile stress is generated in the core 6 in the axial direction formed by the stress applying members 8a and 8b, that is, in the x direction in FIG. On the other hand, a compressive stress is generated in the direction perpendicular to the axial direction formed by the stress applying members 8a and 8b, that is, in the y direction in FIG.
The core 6 has anisotropy in its sectional structure. Since the core 6 has anisotropy in the x direction and the y direction, the refractive index also has anisotropy.
【００３４】融着部４は、半導体レーザ素子１と、偏波
保持光ファイバ３とを接続するためのものである。融着
部４は、半導体レーザ素子１から出力するレーザ光の偏
波方向が図２で示す偏波保持光ファイバ３の偏波軸であ
るｘ軸に対して４５度傾斜するように半導体レーザ素子
１と偏波保持光ファイバ３とを融着する。The fused portion 4 is for connecting the semiconductor laser device 1 and the polarization-maintaining optical fiber 3. The fusion portion 4 is a semiconductor laser device so that the polarization direction of the laser light output from the semiconductor laser device 1 is inclined by 45 degrees with respect to the x axis which is the polarization axis of the polarization maintaining optical fiber 3 shown in FIG. 1 and the polarization maintaining optical fiber 3 are fused.
【００３５】次に、本実施の形態１にかかる半導体レー
ザ装置の動作について説明する。まず、所定の偏波方向
Ｐ１を有するレーザ光が、半導体レーザ素子１から偏波
保持光ファイバ３に入力する。融着部４によってレーザ
光は偏波方向Ｐ１が偏波保持光ファイバ３のｘ軸と４５
度だけ傾斜して入力し、ｘ成分であるＰ１ｂと、ｙ成分
であるＰ１ａとの２つの偏波光に１：１の割合で分離さ
れる。Next, the operation of the semiconductor laser device according to the first embodiment will be described. First, laser light having a predetermined polarization direction P1 is input from the semiconductor laser device 1 to the polarization maintaining optical fiber 3. The fusion direction 4 allows the laser light to have a polarization direction P1 of 45 with the x-axis of the polarization maintaining optical fiber 3.
It is input after being inclined by only 1 degree, and is separated into two polarized lights of P1b which is the x component and P1a which is the y component at a ratio of 1: 1.
【００３６】そして、偏波光Ｐ１ａ、Ｐ１ｂは偏波保持
光ファイバ３中を伝送される。上記したように偏波保持
光ファイバ３はｘ方向とｙ方向に関して屈折率の異方性
を有するため、偏波光Ｐ１ａ、Ｐ１ｂの伝送速度は互い
に相違し、伝送するにしたがって互いの位相相関が弱く
なる。Then, the polarized lights P1a and P1b are transmitted through the polarization maintaining optical fiber 3. As described above, since the polarization-maintaining optical fiber 3 has the anisotropy of the refractive index in the x direction and the y direction, the transmission speeds of the polarized lights P1a and P1b are different from each other and the phase correlation between them becomes weaker as they are transmitted. Become.
【００３７】ここで、偏波光Ｐ１ａと偏波光Ｐ１ｂの位
相相関を解消するためには、偏波光Ｐ１ａと偏波光Ｐ１
ｂの光路差がコヒーレント長以上となる必要がある。そ
のために、本実施の形態１において偏波保持光ファイバ
３は、各偏波光が出力端５に到達する時間差について、
コヒーレント長の光路差に対応したコヒーレント時間差
τc以上となるのに十分な長さを有する。具体的にはコ
ヒーレント時間差は、
τc＝１／Δｆ・・・・（１）
で求められる。ここで、Δｆは、無偏光化するレーザ光
のスペクトル線幅である。なお、コヒーレント長はコヒ
ーレント時間差τcを光路長に変換することで得られ
る。Here, in order to eliminate the phase correlation between the polarized light P1a and the polarized light P1b, the polarized light P1a and the polarized light P1 are eliminated.
The optical path difference of b must be equal to or longer than the coherent length. Therefore, in the polarization maintaining optical fiber 3 according to the first embodiment, the time difference of each polarized light reaching the output end 5 is
It has a length sufficient to be equal to or longer than the coherent time difference τ c corresponding to the optical path difference of the coherent length. Specifically, the coherent time difference is calculated by τ c = 1 / Δf (1) Here, Δf is the spectral line width of the laser light that is depolarized. The coherent length can be obtained by converting the coherent time difference τ c into the optical path length.
【００３８】また、偏波光Ｐ１ａの偏波方向における屈
折率をｎa、偏波光Ｐ１ｂの偏波方向における屈折率を
ｎbとすると、偏波光Ｐ１ａ、Ｐ１ｂが融着部４から出
力端５まで伝送するのに要する時間Ｔa、Ｔbは、
Ｔa＝（Ｌ×ｎa）／ｃ・・・・（２）
Ｔb＝（Ｌ×ｎb）／ｃ・・・・（３）
となる。なお、（２）、（３）式においてＬは偏波保持
光ファイバ３のファイバ長であり、ｃは光の速度であ
る。出力端５に到達する時間差ΔＴはＴa−Ｔbで与えら
れ、
ΔＴ＝（Ｌ／ｃ）×（ｎa−ｎb）≧１／Δｆ・・・（４）
であれば偏波光Ｐ１ａ、Ｐ１ｂの位相相関を解消するこ
とができる。偏波保持光ファイバ３の屈折率差（＝ｎa
−ｎb）は５×１０-4程度であり、線幅Δｆを２０ＭＨ
ｚ程度とすると偏波保持光ファイバ３のファイバ長Ｌは
３×１０4ｍ以上となる。偏波保持光ファイバ３のファ
イバ長Ｌがこの条件を満たすことで、等しい強度を有す
る偏波光Ｐ１ａ、Ｐ１ｂは出力端５に到達した時点で、
互いの間の位相相関が解消され、出力端５から無偏波光
として出力される。When the refractive index of the polarized light P1a in the polarization direction is n a and the refractive index of the polarized light P1b in the polarization direction is n b , the polarized lights P1a and P1b are from the fusion portion 4 to the output end 5. time T a required for transmission, T b is, T a = a (L × n a) / c ···· (2) T b = (L × n b) / c ···· (3) Become. In equations (2) and (3), L is the fiber length of the polarization-maintaining optical fiber 3, and c is the speed of light. Time difference [Delta] T to reach the output terminal 5 is given by T a -T b, ΔT = ( L / c) × (n a -n b) ≧ 1 / Δf ··· polarized light P1a if (4), It is possible to eliminate the phase correlation of P1b. Refractive index difference of polarization-maintaining optical fiber 3 (= n a
-N b ) is about 5 × 10 -4 , and the line width Δf is 20 MH.
If it is about z, the fiber length L of the polarization maintaining optical fiber 3 becomes 3 × 10 4 m or more. When the fiber length L of the polarization-maintaining optical fiber 3 satisfies this condition, the polarized lights P1a and P1b having equal intensity reach the output end 5,
The phase correlation between them is canceled and the light is output from the output end 5 as non-polarized light.
【００３９】次に、本実施の形態１にかかる半導体レー
ザ装置に関して、単一の発振縦モードを有するレーザ光
をデポラライザ２によって無偏光化することによる利点
について説明する。Next, with respect to the semiconductor laser device according to the first embodiment, advantages of depolarizing the laser light having a single oscillation longitudinal mode by the depolarizer 2 will be described.
【００４０】まず、本実施の形態１にかかる半導体レー
ザ装置では、デポラライザ２によってレーザ光が無偏光
化されるため、ラマン増幅器の励起光源として使用する
ことができる。上述したように、ラマン増幅器において
信号光の偏波方向によって増幅利得が変動するのを防ぐ
ためには励起光を無偏光化する必要がある。出力端５か
ら出力される光は無偏光化されているため、本実施の形
態１にかかる半導体レーザ装置は、ラマン増幅器の励起
光源として使用することが可能である。First, in the semiconductor laser device according to the first embodiment, since the depolarizer 2 depolarizes the laser light, it can be used as a pumping light source for a Raman amplifier. As described above, in the Raman amplifier, it is necessary to depolarize the pumping light in order to prevent the amplification gain from varying depending on the polarization direction of the signal light. Since the light output from the output end 5 is depolarized, the semiconductor laser device according to the first embodiment can be used as a pumping light source for a Raman amplifier.
【００４１】そして、本実施の形態１にかかる半導体レ
ーザ装置では、励起光源として使用した場合に４光波混
合によるアイドラ光と信号光とのクロストークを防止す
ることができる。図３（ａ）に示すように、励起光が複
数の異なる波長によって無偏光化されている場合には、
図４（ａ）に示すように４光波混合によって生じるアイ
ドラ光が信号光近傍に発生するため、ＷＤＭ方式による
光伝送では他の信号光との間でクロストークが発生し、
信号の伝送性能が劣化するという問題があった。In the semiconductor laser device according to the first embodiment, when used as an excitation light source, crosstalk between idler light and signal light due to four-wave mixing can be prevented. As shown in FIG. 3A, when the excitation light is depolarized by a plurality of different wavelengths,
As shown in FIG. 4A, since idler light generated by four-wave mixing is generated near the signal light, crosstalk occurs with other signal light in the optical transmission by the WDM system,
There is a problem that the signal transmission performance deteriorates.
【００４２】本実施の形態１では、光源として単一の半
導体レーザ素子１を使用し、半導体レーザ素子１から出
力されるレーザ光は、単一の発振縦モードを有する。し
たがって、レーザ光が分波されて形成されるｘ方向の偏
波光Ｐ１ｂ、ｙ方向の偏波光Ｐ１ａは、図３（ｂ）に示
すように互いに等しい波長を有し、出力端５から出力さ
れる無偏波光も単一の波長からなる。このため、本実施
の形態１にかかる半導体レーザ装置をラマン増幅器にお
ける励起光源として使用した場合、図４（ｂ）に示すよ
うに信号光近傍にアイドラ光が発生することを抑制で
き、アイドラ光と信号光との間のクロストークを防止す
ることができる。In the first embodiment, a single semiconductor laser device 1 is used as a light source, and the laser light output from the semiconductor laser device 1 has a single oscillation longitudinal mode. Therefore, the polarized light P1b in the x direction and the polarized light P1a in the y direction formed by demultiplexing the laser light have wavelengths equal to each other as shown in FIG. 3B, and are output from the output end 5. Unpolarized light also has a single wavelength. Therefore, when the semiconductor laser device according to the first embodiment is used as a pumping light source in a Raman amplifier, it is possible to suppress the generation of idler light in the vicinity of the signal light as shown in FIG. Crosstalk with the signal light can be prevented.
【００４３】また、偏波光Ｐ１ａ、Ｐ１ｂを同一の半導
体レーザ素子１から形成することで、他の利点も有す
る。一般に、半導体レーザ素子から出力されるレーザ光
の波長は、半導体レーザ素子の活性層の温度や注入する
電流の大きさによって変動する。複数の半導体レーザ素
子を用いた場合には温度および電流は独立に変動するた
め、偏波光の波長が一致している場合でも、温度および
電流の変化による波長変動を制御する機構が必要とな
る。一方、本実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の
場合、半導体レーザ素子１の温度および注入電流が変化
しても同一光源からの偏波光Ｐ１ａ、Ｐ１ｂは同一波長
を維持したまま変動する。そのため、４光波混合に起因
したクロストークを防止する観点では、波長制御手段を
必要としないという利点を有する。Further, by forming the polarized lights P1a and P1b from the same semiconductor laser device 1, there are other advantages. In general, the wavelength of the laser light output from the semiconductor laser element varies depending on the temperature of the active layer of the semiconductor laser element and the magnitude of the injected current. When a plurality of semiconductor laser devices are used, the temperature and the current fluctuate independently, so that even if the wavelengths of the polarized light are the same, a mechanism for controlling the wavelength fluctuation due to the changes in the temperature and the current is required. On the other hand, in the case of the semiconductor laser device according to the first embodiment, the polarized lights P1a and P1b from the same light source fluctuate while maintaining the same wavelength even if the temperature and the injection current of the semiconductor laser element 1 change. Therefore, from the viewpoint of preventing crosstalk due to four-wave mixing, there is an advantage that the wavelength control means is not required.
【００４４】なお、単一波長からなる無偏波光を出力す
るという特長を生かして、複数の励起光を有する光ファ
イバ増幅器に使用することも可能である。図５に示すよ
うに、零分散波長が１４５０ｎｍとなる光ファイバにお
いて、１４４０ｎｍ程度の波長を有する第１の励起光
と、１４９０ｎｍ程度の波長を有する第２の励起光とに
よって、１５５０ｎｍ程度の波長を有する信号光を励起
する光ファイバ増幅器が存在する。It is also possible to use the optical fiber amplifier having a plurality of pumping lights by taking advantage of the fact that non-polarized light having a single wavelength is output. As shown in FIG. 5, in an optical fiber having a zero dispersion wavelength of 1450 nm, a wavelength of about 1550 nm is generated by a first pumping light having a wavelength of about 1440 nm and a second pumping light having a wavelength of about 1490 nm. There are optical fiber amplifiers that pump the signal light that they have.
【００４５】一般に、高い増幅利得を得るために第１の
励起光および第２の励起光の光強度は大きく、互いの波
長と零分散波長との差分値も比較的近い値を有する。し
たがって、増幅用光ファイバ中を第１の励起光と第２の
励起光とが同一方向に伝送され、図５（ａ）に示すよう
に、第１の励起光が複数の波長の光からなる場合には、
非線形効果が顕在化して、４光波混合が発生する。具体
的には、図５（ａ）に示すように、第２の励起光の波長
近傍にアイドラ光が発生する。特にラマン増幅をおこな
う場合には、アイドラ光が発生することによって、励起
光の強度分布が変動してラマン利得の平坦性が失われる
という問題があった。Generally, the light intensities of the first pumping light and the second pumping light are large in order to obtain a high amplification gain, and the difference value between the mutual wavelength and the zero-dispersion wavelength is also relatively close. Therefore, the first pumping light and the second pumping light are transmitted in the same direction in the amplification optical fiber, and as shown in FIG. 5A, the first pumping light is composed of light having a plurality of wavelengths. in case of,
The nonlinear effect is manifested, and four-wave mixing occurs. Specifically, as shown in FIG. 5A, idler light is generated near the wavelength of the second excitation light. Particularly, when Raman amplification is performed, there is a problem that the generation of idler light changes the intensity distribution of the pump light and the flatness of the Raman gain is lost.
【００４６】このような場合には、第１の励起光を出力
する励起光源および第２の励起光源を出力する励起光源
として、それぞれ本実施の形態１にかかる半導体レーザ
装置を使用することが好ましい。本実施の形態１にかか
る半導体レーザ装置ならば、出力される無偏波光が単一
波長の光からなるため、図５（ｂ）に示すように、第１
の励起光および第２の励起光が複数の異なる波長を有す
ることはなく、いずれかの励起光周辺にアイドラ光を発
生することもない。そのため、ラマン増幅においてラマ
ン利得を平坦化することが可能である。このように、複
数の励起光を有し、かつ、その複数の励起光の波長の間
に零分散波長を有する光ファイバ中で増幅をおこなう光
ファイバ増幅器において本実施の形態１にかかる半導体
レーザ装置を使用することができる。In such a case, it is preferable to use the semiconductor laser device according to the first embodiment as the pumping light source that outputs the first pumping light and the pumping light source that outputs the second pumping light source, respectively. . In the case of the semiconductor laser device according to the first embodiment, the non-polarized light that is output consists of light of a single wavelength. Therefore, as shown in FIG.
The excitation light and the second excitation light do not have a plurality of different wavelengths, and idler light is not generated around any of the excitation lights. Therefore, it is possible to flatten the Raman gain in Raman amplification. As described above, the semiconductor laser device according to the first embodiment of the present invention is an optical fiber amplifier that has a plurality of pumping lights and performs amplification in an optical fiber having a zero-dispersion wavelength between the plurality of pumping lights. Can be used.
【００４７】また、本実施の形態１にかかる半導体レー
ザ装置は、誘導ブリルアン散乱の発生を抑制できるとい
う効果も有する。一般に、光ファイバ中を伝送するレー
ザ光の一定周波数範囲内における光強度が一定の閾値Ｐ
ｔｈを超えることによって、誘導ブリルアン散乱が発生
するという問題が知られている。本実施の形態１では、
デポラライザ２に入力したレーザ光を２方向に分波し、
無偏光化しているため、位相相関を有さない偏波光Ｐ１
ａ、Ｐ１ｂのそれぞれの光強度は入力したレーザ光より
も低減される。そのため、図６（ａ）に示すように半導
体レーザ素子１から出力されるレーザ光が閾値Ｐｔｈを
超えていた場合でも、図６（ｂ）に示すように、偏波光
Ｐ１ａ、Ｐ１ｂそれぞれの光強度について閾値Ｐｔｈよ
りも弱めることが可能で、誘導ブリルアン散乱の発生を
抑制することができる。The semiconductor laser device according to the first embodiment also has the effect of suppressing the occurrence of stimulated Brillouin scattering. Generally, the light intensity of a laser beam transmitted through an optical fiber within a certain frequency range has a constant threshold value P.
It is known that when it exceeds th, stimulated Brillouin scattering occurs. In the first embodiment,
The laser light input to the depolarizer 2 is split into two directions,
Polarized light P1 having no phase correlation because it is non-polarized
The light intensity of each of a and P1b is reduced as compared with the input laser light. Therefore, even when the laser light output from the semiconductor laser device 1 exceeds the threshold value Pth as shown in FIG. 6A, as shown in FIG. 6B, the light intensity of each of the polarized lights P1a and P1b is increased. Can be made weaker than the threshold value Pth, and the occurrence of stimulated Brillouin scattering can be suppressed.
【００４８】なお、本実施の形態１にかかる半導体レー
ザ装置について、偏波保持光ファイバ３の構造は図２に
示すもの以外であっても良い。本実施の形態１では、屈
折率に関して異方性を有する構造となれば、偏波光Ｐ１
ａ、Ｐ１ｂに関する位相相関を解消することが可能であ
るためである。また、偏波保持光ファイバ３に替えて、
複屈折素子を使用しても良い。複屈折素子も屈折率に関
して異方性を有するため、偏波保持光ファイバ３の代替
手段として使用することが可能である。複屈折素子の具
体例としては、たとえば、ルチルや、単結晶水晶などが
挙げられる。また、本実施の形態１にかかる半導体レー
ザ装置に対して、周波数重畳をおこなうことで、ＳＢＳ
を低減して使用しても良い。この場合、２方向に分波す
ることによるＳＢＳ抑制の効果に加えて、さらにＳＢＳ
を低減することが可能となる。In the semiconductor laser device according to the first embodiment, the polarization maintaining optical fiber 3 may have a structure other than that shown in FIG. In the first embodiment, if the structure has anisotropy in refractive index, the polarized light P1
This is because it is possible to eliminate the phase correlation regarding a and P1b. Also, instead of the polarization maintaining optical fiber 3,
A birefringent element may be used. Since the birefringent element also has anisotropy with respect to the refractive index, it can be used as an alternative to the polarization maintaining optical fiber 3. Specific examples of the birefringent element include rutile and single crystal quartz. Further, by performing frequency superimposition on the semiconductor laser device according to the first embodiment, the SBS
May be reduced before use. In this case, in addition to the effect of suppressing the SBS by demultiplexing in two directions,
Can be reduced.
【００４９】（実施の形態２）次に、実施の形態２にか
かる半導体レーザ装置について説明する。図７は、実施
の形態２にかかる半導体レーザ装置の構造を示す模式図
である。実施の形態２にかかる半導体レーザ装置は実施
の形態１と同様に半導体レーザ素子１１と、デポラライ
ザ１２とを備えた構造を有する。デポラライザ１２は、
半導体レーザ素子１１と接続された偏波保持光ファイバ
１３と、偏波光を別々に出力する偏波スプリッタ１４
と、各偏波光に対して所定光路長差を印加する偏波保持
光ファイバ１５および偏波保持光ファイバ１６と、各偏
波光を合成する偏波合成器１７と、合成された無偏波光
を出力する出力端１９とを有する。(Second Embodiment) Next, a semiconductor laser device according to a second embodiment will be described. FIG. 7 is a schematic diagram showing the structure of the semiconductor laser device according to the second embodiment. The semiconductor laser device according to the second embodiment has a structure including the semiconductor laser element 11 and the depolarizer 12 as in the first embodiment. The depolarizer 12 is
A polarization-maintaining optical fiber 13 connected to the semiconductor laser device 11 and a polarization splitter 14 that outputs polarized light separately.
A polarization maintaining optical fiber 15 and a polarization maintaining optical fiber 16 for applying a predetermined optical path length difference to each polarized light, a polarization combiner 17 for combining each polarized light, and a combined non-polarized light. And an output end 19 for outputting.
【００５０】偏波スプリッタ１４は、入力した光を２方
向の偏波光に分離し、各偏波光を別々に出力するための
ものである。偏波スプリッタ１４は、偏波保持光ファイ
バ１３と偏波軸が整合するように接続されている。な
お、偏波保持光ファイバ１３は実施の形態１における偏
波保持光ファイバ３に比してファイバ長が短く、偏波保
持光ファイバ１３単独では無偏光化ができないものとす
る。The polarization splitter 14 is for separating the input light into polarized light in two directions and outputting each polarized light separately. The polarization splitter 14 is connected so that the polarization axis matches the polarization maintaining optical fiber 13. The polarization-maintaining optical fiber 13 has a shorter fiber length than the polarization-maintaining optical fiber 3 in the first embodiment, and the polarization-maintaining optical fiber 13 alone cannot depolarize.
【００５１】偏波保持光ファイバ１５、１６は、所定長
さだけ互いに光路長が異なる光ファイバからなり、偏波
保持光ファイバ１５、１６を伝送するそれぞれの偏波光
間における位相相関を解消するためのものである。ここ
で、光路長が所定長だけ異なる限り双方の屈折率は一致
しても相違しても良いが、本実施の形態２では等しい屈
折率ｎを有するものとする。また、偏波保持光ファイバ
１５のファイバ長をＬ 1、偏波保持光ファイバ１６のフ
ァイバ長をＬ2とし、Ｌ1＞Ｌ2とする。The polarization maintaining optical fibers 15 and 16 have a predetermined length.
It consists of optical fibers with different optical path lengths,
Polarized light transmitted through the holding optical fibers 15 and 16
This is to eliminate the phase correlation between the two. here
So, as long as the optical path length is different by a predetermined length, both refractive indices match
This may or may not be the same, but in the second embodiment, the
It has a folding rate n. Also, polarization maintaining optical fiber
Set the fiber length of 15 to L 1Of the polarization maintaining optical fiber 16
The length of the fiber is L2And L1> L2And
【００５２】偏波合成器１７は、偏波保持光ファイバ１
５、１６中を伝送した光を合成し、出力するためのもの
である。偏波保持光ファイバ１５、１６から入力される
光は偏波合成器１７によって、互いの偏波方向が直交す
るように合成される。The polarization combiner 17 is used for the polarization maintaining optical fiber 1
This is for synthesizing the light transmitted through the optical transmission lines 5 and 16 and outputting it. The lights input from the polarization-maintaining optical fibers 15 and 16 are combined by the polarization combiner 17 so that their polarization directions are orthogonal to each other.
【００５３】次に、本実施の形態２にかかる半導体レー
ザ装置の動作について説明する。まず、半導体レーザ素
子１１から出力され、所定の偏波方向Ｐ２を有するレー
ザ光が偏波保持光ファイバ１３に入力する。偏波保持光
ファイバ１３は、実施の形態１における偏波保持光ファ
イバ３と同様に、偏波軸とレーザ光の偏波方向が４５度
だけ傾斜するように接続されている。したがって、入力
したレーザ光は偏波保持光ファイバ１３内で等しい強度
を持つ２方向の偏波光Ｐ２ａ、Ｐ２ｂとして伝送され、
偏波スプリッタ１４に入力される。Next, the operation of the semiconductor laser device according to the second embodiment will be described. First, laser light output from the semiconductor laser device 11 and having a predetermined polarization direction P2 is input to the polarization maintaining optical fiber 13. The polarization maintaining optical fiber 13 is connected so that the polarization axis and the polarization direction of the laser light are inclined by 45 degrees, like the polarization maintaining optical fiber 3 in the first embodiment. Therefore, the input laser light is transmitted in the polarization maintaining optical fiber 13 as polarized light P2a and P2b in two directions having the same intensity,
It is input to the polarization splitter 14.
【００５４】そして、偏波スプリッタ１４によって偏波
光Ｐ２ａおよび偏波光Ｐ２ｂは互いに分離され、それぞ
れ偏波保持光ファイバ１５、１６に出力される。ここ
で、偏波スプリッタ１４の偏波軸と偏波保持光ファイバ
１３の偏波軸とは一致するように接続されており、偏波
スプリッタ１４で分離された偏波光Ｐ２ａ、Ｐ２ｂがそ
れぞれ偏波保持光ファイバ１５、１６に出力される。Then, the polarized light P2a and the polarized light P2b are separated from each other by the polarization splitter 14 and output to the polarization maintaining optical fibers 15 and 16, respectively. Here, the polarization axis of the polarization splitter 14 and the polarization axis of the polarization maintaining optical fiber 13 are connected so as to coincide with each other, and the polarization lights P2a and P2b separated by the polarization splitter 14 are polarized respectively. It is output to the holding optical fibers 15 and 16.
【００５５】そして、偏波光Ｐ２ａは、偏波保持光ファ
イバ１５中を伝送し、偏波光Ｐ２ｂは、偏波保持光ファ
イバ１６中を伝送する。偏波保持光ファイバ１５、１６
の偏波軸は、それぞれ、偏波スプリッタ１４から出力さ
れる偏波光Ｐ２ａ、Ｐ２ｂの偏波方向と一致するように
偏波スプリッタ１４に接続されており、偏波光Ｐ２ａ、
Ｐ２ｂはそれぞれ偏波方向を維持したまま伝送する。The polarized light P2a is transmitted through the polarization maintaining optical fiber 15, and the polarized light P2b is transmitted through the polarization maintaining optical fiber 16. Polarization-maintaining optical fibers 15, 16
Are connected to the polarization splitter 14 so that their polarization axes coincide with the polarization directions of the polarized lights P2a and P2b output from the polarization splitter 14, respectively.
P2b transmits while maintaining the polarization direction.
【００５６】偏波保持光ファイバ１５のファイバ長Ｌ1
と偏波保持光ファイバ１６のファイバ長Ｌ2が相違する
ことにより、偏波光Ｐ２ａ、Ｐ２ｂの伝送光路長は相違
する。ここで、光路差に基づく遅延時間がコヒーレント
時間差τcよりも大きくなるように光路差をあらかじめ
設定することで、偏波光Ｐ２ａと偏波光Ｐ２ｂの位相相
関を解消している。The fiber length L 1 of the polarization maintaining optical fiber 15
And the fiber length L 2 of the polarization maintaining optical fiber 16 are different, the transmission optical path lengths of the polarized lights P2a and P2b are different. Here, by setting the optical path difference in advance so that the delay time based on the optical path difference is larger than the coherent time difference τ c , the phase correlation between the polarized light P2a and the polarized light P2b is eliminated.
【００５７】具体的には、遅延時間ΔＴについて、偏波
保持光ファイバ１５、１６のそれぞれのファイバ長
Ｌ1、Ｌ2、偏波保持光ファイバ１５、１６の屈折率ｎ、
光の速度ｃを用いて、
ΔＴ＝（ｎ／ｃ）×（Ｌ1−Ｌ2）＞τc・・・・（５）
を満たすようにＬ1、Ｌ2は決定されている。ここで、屈
折率ｎを１．５、スペクトル線幅Δｆを２０ＭＨｚとし
た場合、（１）式および（５）式よりＬ1−Ｌ2は１０ｍ
以上あれば、偏波光Ｐ２ａと偏波光Ｐ２ｂの位相相関を
解消することができる。また、スペクトル線幅Δｆが１
ＭＨｚ程度の場合、Ｌ1−Ｌ2は２００ｍ程度となり、偏
波保持光ファイバ１６のファイバ長Ｌ2を無視できる程
度に短くした場合、偏波保持光ファイバ１５のファイバ
長Ｌ1を２００ｍ程度に抑えることができる。Specifically, for the delay time ΔT, the fiber lengths L 1 and L 2 of the polarization maintaining optical fibers 15 and 16, the refractive indices n of the polarization maintaining optical fibers 15 and 16,
Using the speed of light c, L 1 and L 2 are determined so as to satisfy ΔT = (n / c) × (L 1 −L 2 )> τ c (5). Here, when the refractive index n is 1.5 and the spectral line width Δf is 20 MHz, L 1 -L 2 is 10 m from the equations (1) and (5).
With the above, the phase correlation between the polarized light P2a and the polarized light P2b can be eliminated. Also, the spectral line width Δf is 1
In the case of about MHz, L 1 -L 2 becomes about 200 m, and when the fiber length L 2 of the polarization maintaining optical fiber 16 is made negligibly short, the fiber length L 1 of the polarization maintaining optical fiber 15 becomes about 200 m. Can be suppressed.
【００５８】偏波保持光ファイバ１５、１６中を伝送す
ることで互いの位相相関が解消された偏波光Ｐ２ａ、Ｐ
２ｂは、偏波合成器１７に入力されて、合成される。偏
波保持光ファイバ１５、１６と偏波合成器１７とは、伝
送してきた偏波光Ｐ２ａ、Ｐ２ｂの偏波方向が互いに直
交するように接続されており、合成された光も、直光す
る各成分の強度が１：１で、位相相関を有さない無偏波
光となる。偏波合成器１７で合成された無偏波光は、出
力端１９から外部に出力される。Polarized lights P2a and P2 whose phase correlation is canceled by transmitting through the polarization-maintaining optical fibers 15 and 16.
2b is input to the polarization combiner 17 and combined. The polarization-maintaining optical fibers 15 and 16 and the polarization combiner 17 are connected so that the polarization directions of the transmitted polarization lights P2a and P2b are orthogonal to each other, and the combined light is also directly reflected. The intensity of the component is 1: 1 and the non-polarized light has no phase correlation. The non-polarized light combined by the polarization combiner 17 is output from the output end 19 to the outside.
【００５９】このように、本実施の形態２にかかる半導
体レーザ装置では、分離した各偏波光について、異なる
偏波保持光ファイバ１５、１６中を伝送する構造とした
ため、無偏光化に必要な偏波光Ｐ２ａ、Ｐ２ｂの光路長
差を容易に実現することができる。そのため、上記した
ように、必要なファイバ長を短くすることが可能とな
る。すなわち、本実施の形態２にかかる半導体レーザ装
置は、実施の形態１における利点に加えて、半導体レー
ザ装置の製造コストの低減および小型化が可能という利
点も有する。As described above, in the semiconductor laser device according to the second embodiment, the polarized light beams separated are transmitted through the different polarization-maintaining optical fibers 15 and 16, so that the polarization necessary for depolarization is obtained. The optical path length difference between the wave lights P2a and P2b can be easily realized. Therefore, as described above, the required fiber length can be shortened. That is, the semiconductor laser device according to the second embodiment has the advantages that the manufacturing cost and the size of the semiconductor laser device can be reduced in addition to the advantages of the first embodiment.
【００６０】なお、半導体レーザ素子１１から出力され
たレーザ光が偏波保持光ファイバ１３を介して偏波スプ
リッタ１４に入力する際に、偏波保持光ファイバ１３の
偏波軸をレーザ光の偏波方向に対して４５度傾斜させな
い構造としても良い。たとえば、偏波保持光ファイバ１
３の偏波軸とレーザ光の偏波方向とを一致させ、偏波ス
プリッタ１４の偏波軸を偏波保持光ファイバ１３の偏波
軸に対して４５度傾斜させて接続する構造としても良
い。この場合、レーザ光は偏波保持光ファイバ１３中で
は偏波方向を維持したまま伝送され、偏波スプリッタ１
４に入力した後に２方向の偏波光に分離される。When the laser light output from the semiconductor laser device 11 enters the polarization splitter 14 via the polarization maintaining optical fiber 13, the polarization axis of the polarization maintaining optical fiber 13 is polarized. The structure may not be inclined by 45 degrees with respect to the wave direction. For example, polarization maintaining optical fiber 1
The polarization axis of 3 may be aligned with the polarization direction of the laser light, and the polarization axis of the polarization splitter 14 may be inclined by 45 degrees with respect to the polarization axis of the polarization-maintaining optical fiber 13 for connection. . In this case, the laser light is transmitted in the polarization maintaining optical fiber 13 while maintaining the polarization direction, and the polarization splitter 1
After being input to 4, the polarized light in two directions is separated.
【００６１】また、図８に示すように、偏波スプリッタ
１４の替わりに３ｄＢカプラ２１を用いても良い。３ｄ
Ｂカプラ２１は、入力されたレーザ光を偏波光ごとに分
離して出力するのではなく、１：１の強度比でレーザ光
を分離して出力するものである。３ｄＢカプラ２１を用
いた場合でも、分離した光について偏波保持光ファイバ
１５、１６中を伝送させることで互いにコヒーレント長
以上の光路差をあたえた後に、偏波合成器１７で合成す
ることで無偏波光を形成することが可能である。Further, as shown in FIG. 8, a 3 dB coupler 21 may be used instead of the polarization splitter 14. 3d
The B coupler 21 does not separate and output the input laser light for each polarized light, but separates and outputs the laser light with an intensity ratio of 1: 1. Even when the 3 dB coupler 21 is used, the separated light is transmitted through the polarization-maintaining optical fibers 15 and 16 to give an optical path difference of coherent length or more to each other, and then combined by the polarization combiner 17. It is possible to form polarized light.
【００６２】さらに、本実施の形態２では、偏波保持光
ファイバ１５、１６が等しい屈折率を有し、ファイバ長
の差によって位相相関を解消することとしたが、ファイ
バ長を等しくし、偏波保持光ファイバ１５、１６の屈折
率を異なるものとして光路長差を形成して位相相関を解
消する構造としても良い。このような構造としてもコヒ
ーレント長以上の光路差を設けて、位相相関を解消して
無偏波光を形成することが可能である。Further, in the second embodiment, the polarization maintaining optical fibers 15 and 16 have the same refractive index and the phase correlation is eliminated by the difference in the fiber lengths. The wave-holding optical fibers 15 and 16 may have different refractive indexes to form an optical path length difference to eliminate the phase correlation. Even with such a structure, it is possible to provide an optical path difference equal to or longer than the coherent length, eliminate the phase correlation, and form non-polarized light.
【００６３】また、偏波保持光ファイバ１５、１６につ
いて、ファイバ長および屈折率が互いに異なる構造とし
ても良い。この場合、ファイバ長の長い偏波保持光ファ
イバ１５の屈折率を偏波保持光ファイバ１６よりも大き
い値とすることが好ましい。屈折率を大きな値とするこ
とで、光路長差をコヒーレント長よりも大きくするため
に必要なファイバ長を短くすることができるという利点
がある。The polarization-maintaining optical fibers 15 and 16 may have a structure in which the fiber length and the refractive index are different from each other. In this case, it is preferable that the polarization maintaining optical fiber 15 having a long fiber length has a larger refractive index than the polarization maintaining optical fiber 16. By setting the refractive index to a large value, there is an advantage that the fiber length required for making the optical path length difference larger than the coherent length can be shortened.
【００６４】また、偏波保持光ファイバ１５、１６に替
えて、偏波光Ｐ２ａ、Ｐ２ｂを伝送する光伝送路として
他の材料を用いて形成しても良い。たとえば、複屈折素
子によって光伝送路を形成しても良い。Instead of the polarization-maintaining optical fibers 15 and 16, other materials may be used as the optical transmission line for transmitting the polarized lights P2a and P2b. For example, the optical transmission line may be formed by a birefringent element.
【００６５】（実施の形態３）次に、実施の形態３にか
かる光ファイバ増幅器について説明する。実施の形態３
にかかる光ファイバ増幅器は、前方励起方式のラマン増
幅器において、実施の形態１または２に記載の半導体レ
ーザ装置を前方励起光源として使用している。(Third Embodiment) Next, an optical fiber amplifier according to a third embodiment will be described. Embodiment 3
The optical fiber amplifier according to the second aspect uses the semiconductor laser device described in the first or second embodiment as a forward pumping light source in a forward pumping Raman amplifier.
【００６６】図９は、実施の形態３にかかる光ファイバ
増幅器の構造を示す模式図である。実施の形態３にかか
る光ファイバ増幅器は、信号光入力光ファイバ２５と、
信号光入力光ファイバ２５途上に配置されたアイソレー
タ２６と、半導体レーザ装置２７から出力された励起光
と信号光とを合波するためのＷＤＭカプラ２８と、ＷＤ
Ｍカプラ２８の出力側と接続された増幅用光ファイバ２
９とを有する。そして、増幅用光ファイバ２９はアイソ
レータ３０を介して信号光出力光ファイバ３１と接続さ
れ、信号光出力光ファイバ３１途上には、増幅信号光の
一部を別に出力するモニタ光分配用カプラ３２が配置さ
れている。モニタ光分配用カプラ３２から出力される増
幅信号光の一部は制御回路３３に入力される構造を有す
る。FIG. 9 is a schematic diagram showing the structure of the optical fiber amplifier according to the third embodiment. The optical fiber amplifier according to the third embodiment includes a signal light input optical fiber 25,
An isolator 26 disposed on the way of the signal light input optical fiber 25, a WDM coupler 28 for multiplexing the pumping light and the signal light output from the semiconductor laser device 27, and a WD
The amplification optical fiber 2 connected to the output side of the M coupler 28
9 and. The amplification optical fiber 29 is connected to the signal light output optical fiber 31 via the isolator 30, and a monitor light distribution coupler 32 that separately outputs a part of the amplified signal light is provided on the way of the signal light output optical fiber 31. It is arranged. A part of the amplified signal light output from the monitor light distribution coupler 32 is input to the control circuit 33.
【００６７】アイソレータ２６、３０は、光学部品にお
ける反射等に起因した進行方向下流からの戻り光を抑制
するためのものである。たとえば、アイソレータ２６
は、増幅用光ファイバ２９からの戻り光が信号光入力光
ファイバ２５中を逆方向に伝送することを抑制してい
る。The isolators 26 and 30 are for suppressing return light from the downstream side in the traveling direction due to reflection or the like in the optical component. For example, the isolator 26
Suppresses the return light from the amplification optical fiber 29 from being transmitted in the reverse direction through the signal light input optical fiber 25.
【００６８】ＷＤＭカプラ２８は、信号光と励起光とを
合波して増幅用光ファイバ２９に入力するためのもので
ある。ＷＤＭカプラ２８で合波された信号光と励起光と
は増幅用光ファイバ２９中を同一方向に伝送する。The WDM coupler 28 is for multiplexing the signal light and the pumping light and inputting them to the amplification optical fiber 29. The signal light and the pumping light multiplexed by the WDM coupler 28 are transmitted through the amplification optical fiber 29 in the same direction.
【００６９】半導体レーザ装置２７は、実施の形態１ま
たは２に記載の半導体レーザ装置からなる。そのため、
半導体レーザ装置から出力される励起光は、単一波長か
つ無偏光化されている。The semiconductor laser device 27 comprises the semiconductor laser device described in the first or second embodiment. for that reason,
The excitation light output from the semiconductor laser device has a single wavelength and is depolarized.
【００７０】制御回路３３は、モニタ光分配用カプラ３
２から出力される増幅信号光の一部を入力し、入力情報
に基づいて半導体レーザ装置を制御するためのものであ
る。具体的には、増幅信号光の光強度変化等を検出し
て、ラマン増幅の利得帯域が平坦な特性となるようにフ
ィードバック制御をおこなう。The control circuit 33 includes the monitor light distribution coupler 3
It is for inputting a part of the amplified signal light output from the optical fiber 2 and controlling the semiconductor laser device based on the input information. Specifically, a change in light intensity of the amplified signal light or the like is detected, and feedback control is performed so that the Raman amplification gain band has a flat characteristic.
【００７１】上記の構造を有することで、実施の形態３
にかかる光ファイバ増幅器は、増幅用光ファイバ２９に
信号光および励起光を入力し、ラマン増幅をおこなった
後に増幅信号光を信号光出力光ファイバ３１に出力し
て、信号光を増幅する。ここで、半導体レーザ装置２７
は、実施の形態１または２にかかる半導体レーザ装置を
使用しているため、出力される励起光は無偏光化されて
おり、信号光の偏波状態に依存しない安定した増幅利得
を得ることができる。By having the above structure, the third embodiment
The optical fiber amplifier according to (1) inputs the signal light and the pumping light to the amplification optical fiber 29, performs Raman amplification, and then outputs the amplified signal light to the signal light output optical fiber 31 to amplify the signal light. Here, the semiconductor laser device 27
Uses the semiconductor laser device according to the first or second embodiment, the output pumping light is depolarized, and a stable amplification gain that does not depend on the polarization state of the signal light can be obtained. it can.
【００７２】また、半導体レーザ装置２７は、単一の半
導体レーザ素子から出力された単一の発振縦モードを有
するレーザ光を無偏光化しているため、単一波長からな
る励起光を出力することができる。そのため、前方励起
方式によるラマン増幅においても、４光波混合に起因し
て信号光近傍の波長を有するアイドラ光が発生すること
を防止でき、クロストークの発生も防止することができ
る。したがって、複数の異なる波長を有する励起光によ
ってラマン増幅をおこなった場合のように、信号光の伝
送性能が劣化することを抑制することが可能である。Further, since the semiconductor laser device 27 depolarizes the laser light having a single oscillation longitudinal mode outputted from the single semiconductor laser element, it can output the excitation light having a single wavelength. You can Therefore, even in Raman amplification by the forward pumping method, it is possible to prevent generation of idler light having a wavelength near the signal light due to four-wave mixing, and also to prevent crosstalk. Therefore, it is possible to prevent the transmission performance of the signal light from deteriorating as in the case where Raman amplification is performed by the pumping light having a plurality of different wavelengths.
【００７３】また、半導体レーザ装置２７は、２方向に
分離して各方向の偏波光について位相相関を解消した後
に出力する構造を有する。そのため、位相相関を有さな
い各偏波光の強度が、半導体レーザ素子から出力される
レーザ光の強度よりも低減され、増幅用光ファイバ２９
中における誘導ブリルアン散乱の発生を抑制することが
できる。The semiconductor laser device 27 has a structure in which the polarized light in each of the two directions is separated and the phase correlation is canceled before outputting. Therefore, the intensity of each polarized light having no phase correlation is reduced as compared with the intensity of the laser light output from the semiconductor laser element, and the amplification optical fiber 29.
The occurrence of stimulated Brillouin scattering in the inside can be suppressed.
【００７４】次に、実施の形態３にかかる光ファイバ増
幅器の変形例について説明する。図１０は、変形例にか
かる光ファイバ増幅器の構造を示す模式図である。変形
例にかかる光ファイバ増幅器は、前方励起方式および後
方励起方式を採用した双方向励起方式を採用している。Next, a modification of the optical fiber amplifier according to the third embodiment will be described. FIG. 10 is a schematic diagram showing the structure of the optical fiber amplifier according to the modification. The optical fiber amplifier according to the modified example employs a bidirectional pumping method that employs a forward pumping method and a backward pumping method.
【００７５】図１０でも示すように、変形例にかかる光
ファイバ増幅器では、増幅用光ファイバ２９とアイソレ
ータ３０との間にＷＤＭカプラ３７が配置されている。
そして、ＷＤＭカプラ３７を介して、増幅用光ファイバ
２９に対して信号光進行方向下流から後方励起光が入力
される構造を有する。As shown in FIG. 10, in the optical fiber amplifier according to the modification, the WDM coupler 37 is arranged between the amplifying optical fiber 29 and the isolator 30.
The backward pumping light is input to the amplification optical fiber 29 from the downstream side in the signal light traveling direction via the WDM coupler 37.
【００７６】後方励起光については、半導体レーザ装置
２７から出力される前方励起光のように単一の縦モード
からなる無偏波光である必要はない。後方励起方式で
は、励起光と信号光の進行方向が互いに逆方向となるこ
とから、励起光と信号光との間の相互作用があまりな
く、４光波混合の発生も抑制されるためである。したが
って、本変形例においては、後方励起光を発生させる励
起光源としては、２方向の偏波光の波長が互いに相違す
る構造としている。具体的には、後方励起光源３４、３
５が、偏波保持光ファイバを介してＷＤＭカプラ３６に
接続され、ＷＤＭカプラ３６とＷＤＭカプラ３７が接続
されている。そして、半導体レーザ素子を含む後方励起
光源３５、３４から出力されたレーザ光は、偏波保持光
ファイバを伝送して、互いの偏波方向が直交するように
ＷＤＭカプラ３６で合波されて無偏光化され、ＷＤＭカ
プラ３７を介して増幅用光ファイバ２９に入力する。The backward pumping light does not have to be non-polarized light having a single longitudinal mode like the forward pumping light output from the semiconductor laser device 27. This is because in the backward pumping method, since the traveling directions of the pumping light and the signal light are opposite to each other, there is little interaction between the pumping light and the signal light, and the occurrence of four-wave mixing is suppressed. Therefore, in this modification, the pumping light sources for generating the backward pumping light have a structure in which the wavelengths of the polarized light in the two directions are different from each other. Specifically, the backward excitation light sources 34, 3
5 is connected to the WDM coupler 36 via the polarization maintaining optical fiber, and the WDM coupler 36 and the WDM coupler 37 are connected. Then, the laser light output from the backward pumping light sources 35 and 34 including the semiconductor laser element is transmitted through the polarization maintaining optical fiber and is not multiplexed by the WDM coupler 36 so that the polarization directions thereof are orthogonal to each other. The polarized light is input to the amplification optical fiber 29 via the WDM coupler 37.
【００７７】また、制御回路３３は、半導体レーザ装置
２７のみならず後方励起光源３４、３５にも接続され、
後方励起光源３４、３５は制御回路３３によるフィード
バック制御を受ける。したがって、ラマン増幅の利得帯
域が平坦な特性となるように制御することができる。The control circuit 33 is connected not only to the semiconductor laser device 27 but also to the backward pumping light sources 34 and 35,
The backward pumping light sources 34 and 35 are subject to feedback control by the control circuit 33. Therefore, the Raman amplification gain band can be controlled to have a flat characteristic.
【００７８】なお、後方励起光源３４、３５およびＷＤ
Ｍカプラ３６の替わりに実施の形態１または２にかかる
半導体レーザ装置を用いることも可能である。この場
合、後方励起光が、半導体レーザ素子から出力されるレ
ーザ光が位相相関を有さず、かつ１：１の強度比を有す
る２方向の偏波光からなる無偏波光となるため、誘導ブ
リルアン散乱を抑制することが可能となる。The rear pumping light sources 34 and 35 and the WD
Instead of the M coupler 36, the semiconductor laser device according to the first or second embodiment can be used. In this case, the backward pumping light is non-polarized light which is polarized light in two directions having no intensity phase correlation with the laser light output from the semiconductor laser element and having an intensity ratio of 1: 1. It is possible to suppress scattering.
【００７９】次に、実施の形態３にかかる光ファイバ増
幅器を用いて、ＷＤＭ通信システムを構成した変形例に
ついて説明する。図１１は、図９または図１０に示した
光ファイバ増幅器を用いたＷＤＭ通信システムの構造を
示すブロック図である。Next, a modification in which a WDM communication system is configured by using the optical fiber amplifier according to the third embodiment will be described. FIG. 11 is a block diagram showing the structure of a WDM communication system using the optical fiber amplifier shown in FIG. 9 or 10.
【００８０】図１１において、異なる波長のレーザ光を
出力する複数の信号光源Ｔｘ１〜Ｔｘｎから出力された
波長λ１〜λｎの信号光は、光合波器４０によって合波
され、伝送用光ファイバ４５に出力される。伝送用光フ
ァイバ４５を伝送する信号光は、伝送用光ファイバ４５
途上に配置された光ファイバ増幅器４１、４３によって
増幅される。ここで、光ファイバ増幅器４１、４３は、
実施の形態３およびその変形例にかかる光ファイバ増幅
器を使用する。そのため、４光波混合によるアイドラ光
と信号光とのクロストークを抑制することができ、誘導
ブリルアン散乱の発生を抑制することができる。In FIG. 11, the signal lights of the wavelengths λ1 to λn output from the plurality of signal light sources Tx1 to Txn that output laser lights of different wavelengths are combined by the optical combiner 40 and are transmitted to the transmission optical fiber 45. Is output. The signal light transmitted through the transmission optical fiber 45 is transmitted by the transmission optical fiber 45.
It is amplified by the optical fiber amplifiers 41 and 43 arranged on the way. Here, the optical fiber amplifiers 41 and 43 are
The optical fiber amplifier according to the third embodiment and its modification is used. Therefore, crosstalk between idler light and signal light due to four-wave mixing can be suppressed, and occurrence of stimulated Brillouin scattering can be suppressed.
【００８１】そして、伝送用光ファイバ４５を伝送した
信号光は、光分波器４４に入力し、波長ごとに分波さ
れ、波長ごとの信号光に対応した受信器Ｒｘ１〜Ｒｘｎ
に受信される。なお、伝送用光ファイバ４５途上におい
て、任意の波長の光信号の付加および取り出しをおこな
うためのＡＤＭ（Add/Drop Multiplexer）が配置されて
いる場合もある。The signal light transmitted through the transmission optical fiber 45 is input to the optical demultiplexer 44, demultiplexed for each wavelength, and the receivers Rx1 to Rxn corresponding to the signal light for each wavelength.
To be received. In some cases, an ADM (Add / Drop Multiplexer) for adding and extracting an optical signal of an arbitrary wavelength is arranged on the way of the transmission optical fiber 45.
【００８２】なお、本実施の形態３では、光ファイバ増
幅器としてラマン増幅器を例として説明したが、ラマン
増幅器以外の光ファイバ増幅器に対して実施の形態１ま
たは２にかかる半導体レーザ装置を励起光源として使用
することも可能である。たとえば、ＥＤＦＡ（Erbium D
oped Fiber Amplifier）や、ＴＤＦＡ（Thulium Doped
Fiber Amplifier）などの光ファイバ増幅器に実施の形
態１または２にかかる半導体レーザ装置を使用すること
が可能である。また、これら以外であっても、励起光源
を使用する構造の光ファイバ増幅器であれば、実施の形
態１または２にかかる半導体レーザ装置を使用すること
ができる。In the third embodiment, the Raman amplifier has been described as an example of the optical fiber amplifier. However, the semiconductor laser device according to the first or second embodiment is used as an excitation light source for the optical fiber amplifier other than the Raman amplifier. It is also possible to use. For example, EDFA (Erbium D
oped Fiber Amplifier) and TDFA (Thulium Doped)
The semiconductor laser device according to the first or second embodiment can be used for an optical fiber amplifier such as a fiber amplifier. In addition to these, the semiconductor laser device according to the first or second embodiment can be used as long as it is an optical fiber amplifier having a structure using a pumping light source.
【００８３】[0083]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜１０の
発明によれば、単一の発振縦モードを有するレーザ光に
ついて無偏光化するため、出力される無偏波光が単一の
波長からなり、アイドラ光が信号光とクロストークする
ことに起因する信号光の伝送性能の劣化を防止できると
いう効果を奏する。As described above, according to the inventions of claims 1 to 10, since the laser light having a single oscillation longitudinal mode is depolarized, the output non-polarized light has a single wavelength. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of the signal light transmission performance caused by the idler light cross-talking with the signal light.
【００８４】また、請求項１１〜１４の発明によれば、
請求項１〜１０にかかる半導体レーザ装置を用いる構成
としたために、アイドラ光が信号光とクロストークする
ことに起因する信号光の伝送性能の劣化を防止できると
いう効果を奏する。According to the inventions of claims 11 to 14,
Since the semiconductor laser device according to the first to tenth aspects is used, it is possible to prevent the deterioration of the transmission performance of the signal light due to the idler light cross-talking with the signal light.
【００８５】また、請求項１５の発明によれば、複数の
励起光を出力し、伝送用光ファイバの零分散波長が複数
の励起光の波長の間にある構成としたために、励起光間
で４光波混合が発生せず、アイドラ光の発生を防止する
ことによって、増幅利得を平坦化することができるとい
う効果を奏する。According to the fifteenth aspect of the invention, since a plurality of pumping lights are output and the zero-dispersion wavelength of the transmission optical fiber is between the wavelengths of the plurality of pumping lights, the pumping lights are pumped between the pumping lights. There is an effect that the amplification gain can be flattened by preventing generation of idler light without causing four-wave mixing.
【図１】実施の形態１にかかる半導体レーザ装置の構造
を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing a structure of a semiconductor laser device according to a first embodiment.
【図２】実施の形態１における偏波保持光ファイバの構
造を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a polarization maintaining optical fiber according to the first embodiment.
【図３】（ａ）は、従来の半導体レーザ装置によって無
偏光化された光の態様を示すグラフであり、（ｂ）は、
実施の形態１にかかる半導体レーザ装置によって無偏光
化された光の態様を示すグラフである。FIG. 3A is a graph showing an aspect of light that has been depolarized by a conventional semiconductor laser device, and FIG.
3 is a graph showing a mode of light that has been depolarized by the semiconductor laser device according to the first embodiment.
【図４】（ａ）は、従来の半導体レーザ装置を励起光源
とした場合のアイドラ光の発生状況を示すグラフであ
り、（ｂ）は、実施の形態１にかかる半導体レーザ装置
を励起光源とした場合のアイドラ光の発生状況を示すグ
ラフである。FIG. 4A is a graph showing a generation state of idler light when a conventional semiconductor laser device is used as an excitation light source, and FIG. 4B is a graph showing the semiconductor laser device according to the first embodiment as an excitation light source. It is a graph which shows the generation condition of idler light at the time of doing.
【図５】（ａ）は、複数の励起光によって信号光を増幅
する場合の従来のアイドラ光の発生状況を示すグラフで
あり、（ｂ）は、実施の形態１にかかる半導体レーザ装
置を複数用いた場合のアイドラ光の発生状況を示すグラ
フである。5A is a graph showing a conventional generation state of idler light when amplifying signal light with a plurality of pumping lights, and FIG. 5B is a graph showing a plurality of semiconductor laser devices according to the first embodiment. It is a graph which shows the generation condition of idler light when used.
【図６】（ａ）は、無偏光化されなかった光の態様を示
すグラフであり、（ｂ）は、実施の形態１にかかる半導
体レーザ装置によって無偏光化された光の態様を示すグ
ラフである。FIG. 6A is a graph showing a mode of light that has not been depolarized, and FIG. 6B is a graph showing a mode of light that has been depolarized by the semiconductor laser device according to the first embodiment. Is.
【図７】実施の形態２にかかる半導体レーザ装置の構造
を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing a structure of a semiconductor laser device according to a second embodiment.
【図８】実施の形態２の変形例にかかる半導体レーザ装
置の構造を示す模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram showing a structure of a semiconductor laser device according to a modification of the second embodiment.
【図９】実施の形態３にかかる光ファイバ増幅器の構造
を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a structure of an optical fiber amplifier according to a third embodiment.
【図１０】実施の形態３の変形例にかかる光ファイバ増
幅器の構造を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing the structure of an optical fiber amplifier according to a modification of the third embodiment.
【図１１】実施の形態３にかかる光ファイバ増幅器を利
用したＷＤＭ通信システムの構造を示すブロック図であ
る。FIG. 11 is a block diagram showing a structure of a WDM communication system using an optical fiber amplifier according to a third embodiment.
【図１２】（ａ）は、従来のラマン増幅器の構造を示す
模式図であり、（ｂ）は、従来のラマン増幅器において
発生するアイドラ光の態様を示す模式図である。12A is a schematic diagram showing a structure of a conventional Raman amplifier, and FIG. 12B is a schematic diagram showing an aspect of idler light generated in the conventional Raman amplifier.
１ 半導体レーザ素子 ２ デポラライザ ３、１３、１５、１６ 偏波保持光ファイバ ４ 融着部 ５、１９ 出力端 ６ コア ７ クラッド部 ８ａ、８ｂ 応力印加部材 １１ 半導体レーザ素子 １２ デポラライザ １４ 偏波スプリッタ １７ 偏波合成器 ２１ ３ｄＢカプラ ２５ 信号光入力光ファイバ ２６、３０ アイソレータ ２７ 半導体レーザ装置 ２８ ＷＤＭカプラ ２９ 増幅用光ファイバ ３１ 信号光出力光ファイバ ３２ モニタ光分配用カプラ ３３ 制御回路 ３４、３５ 後方励起光源 ３６、３７ ＷＤＭカプラ ４０ 光合波器 ４１、４３ 光ファイバ増幅器 ４４ 光分波器 ４５ 伝送用光ファイバ 1 Semiconductor laser device 2 Depolarizer 3, 13, 15, 16 Polarization-maintaining optical fiber 4 Fusion part 5, 19 Output end 6 core 7 Clad part 8a, 8b stress applying member 11 Semiconductor laser device 12 Depolarizer 14 Polarization splitter 17 Polarization combiner 21 3dB coupler 25 signal light input optical fiber 26, 30 Isolator 27 Semiconductor laser device 28 WDM coupler 29 Optical fiber for amplification 31 signal light output optical fiber 32 Monitor light distribution coupler 33 Control circuit 34, 35 backward pumping light source 36, 37 WDM coupler 40 Optical multiplexer 41,43 Optical fiber amplifier 44 Optical demultiplexer 45 Transmission optical fiber
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｓ 5/12 Ｈ０１Ｓ 5/12 (72)発明者 木村 俊雄 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 早水 尚樹 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） 2K002 AA02 AB30 CA15 DA10 EB15 GA01 HA23 5F072 AB07 AK06 JJ05 KK30 PP07 QQ07 5F073 AA64 AB25 AB28 AB30 BA09─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01S 5/12 H01S 5/12 (72) Inventor Toshio Kimura 2-6-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo (72) Inventor Naoki Hayamizu 2-6-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term inside Furukawa Electric Co., Ltd. (reference) 2K002 AA02 AB30 CA15 DA10 EB15 GA01 HA23 5F072 AB07 AK06 JJ05 KK30 PP07 QQ07 5F073 AA64 AB25 AB28 AB30 BA09
Claims (15)
出力する半導体レーザ素子と、 該レーザ光を入力し、前記レーザ光から形成される２方
向の成分を持つ偏波光の各成分間の位相相関関係を解消
して単一波長からなる無偏波光を出力するデポラライザ
と、 を備えたことを特徴とする半導体レーザ装置。1. A semiconductor laser device which outputs a laser beam having a single oscillation longitudinal mode, and between each component of polarized light which is inputted from the laser beam and has two-direction components formed from the laser beam. A semiconductor laser device comprising: a depolarizer that eliminates phase correlation and outputs non-polarized light having a single wavelength.
還型レーザ素子であることを特徴とする請求項１に記載
の半導体レーザ装置。2. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the semiconductor laser device is a single distributed feedback laser device.
方性を有する光伝送路を備え、前記２方向の偏波光は、
屈折率の異なる経路を伝送することで位相相関関係が解
消されることを特徴とする請求項１または２に記載の半
導体レーザ装置。3. The depolarizer comprises an optical transmission line having anisotropy in refractive index, and the polarized light in the two directions is
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the phase correlation is canceled by transmitting through the paths having different refractive indexes.
を有し、所定の偏波軸を有する偏波保持光ファイバを備
えたことを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ装
置。4. The semiconductor laser device according to claim 3, wherein the optical transmission line has a polarization maintaining optical fiber having anisotropy in refractive index and having a predetermined polarization axis. .
を有し、所定の偏波軸を有する複屈折素子を備えたこと
を特徴とする請求項３に記載の半導体レーザ装置。5. The semiconductor laser device according to claim 3, wherein the optical transmission line includes a birefringent element having anisotropy in refractive index and having a predetermined polarization axis.
される前記レーザ光の偏波方向に対して４５度傾斜する
ように前記半導体レーザ素子と接続されていることを特
徴とする請求項４または５に記載の半導体レーザ装置。6. The depolarizer is connected to the semiconductor laser device such that the polarization axis is inclined by 45 degrees with respect to the polarization direction of the laser light input. Alternatively, the semiconductor laser device according to item 5.
力する偏波分波器と、 該偏波分波器から出力された第１の偏波光を伝送する第
１の光伝送路と、 該偏波分波器から出力された第２の偏波光を伝送し、前
記第１の光伝送路との光路長の差分値をコヒーレント長
以上だけ有する第２の光伝送路と、 前記第１の光伝送路から出力された前記第１の偏波光
と、前記第２の光伝送路から出力された前記第２の偏波
光とを、互いの偏波方向が垂直に交差するように合成す
る偏波合成器と、 を備え、光路長差によって前記第１の偏波光と前記第２
の偏波光との位相相関関係を解消することを特徴とする
請求項１または２に記載の半導体レーザ装置。7. The depolarizer separates the input laser light into polarized light in two directions and outputs the polarized light separately, and a first polarized light output from the polarized light demultiplexer. A first optical transmission line for transmission, a second polarized light output from the polarization demultiplexer, and a first optical transmission line having a difference value in optical path length with the first optical transmission line equal to or greater than a coherent length. A second optical transmission line, the first polarized light output from the first optical transmission line, and the second polarized light output from the second optical transmission line, And a polarization combiner that combines the polarizations so that the directions intersect each other vertically.
3. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the phase correlation with the polarized light is eliminated.
え、該偏波軸と前記レーザ光の偏波方向に対して４５度
傾斜するように前記半導体レーザ素子と接続されている
ことを特徴とする請求項７に記載の半導体レーザ装置。8. The polarization demultiplexer has a predetermined polarization axis, and is connected to the semiconductor laser device so as to be inclined by 45 degrees with respect to the polarization axis and the polarization direction of the laser light. The semiconductor laser device according to claim 7, wherein:
ことを特徴とする請求項７または８に記載の半導体レー
ザ装置。9. The semiconductor laser device according to claim 7, wherein the polarization demultiplexer is a 3 dB coupler.
光伝送路はそれぞれ偏波保持光ファイバを備え、該偏波
保持光フィルタのファイバ長の差分値に基づいて前記光
路長の差分値を実現することを特徴とする請求項７〜９
のいずれか一つに記載の半導体レーザ装置。10. The first optical transmission line and the second optical transmission line each include a polarization-maintaining optical fiber, and the optical path length difference is based on a fiber length difference value of the polarization-maintaining optical filter. A value is realized, and the value is realized.
The semiconductor laser device according to any one of 1.
の半導体レーザ装置と、 増幅用光ファイバと、 前記半導体レーザ装置から出力された励起光と信号光と
を合波するためのカプラと、 を備えたことを特徴とする光ファイバ増幅器。11. The semiconductor laser device according to claim 1, an amplification optical fiber, and a coupler for multiplexing the pumping light and the signal light output from the semiconductor laser device. And an optical fiber amplifier.
によって光増幅をおこなうことを特徴とする請求項１１
に記載の光ファイバ増幅器。12. The amplification optical fiber performs optical amplification by Raman amplification.
The optical fiber amplifier according to.
記励起光と前記信号光とが同一方向に伝送されることを
特徴とする請求項１１または１２に記載の光ファイバ増
幅器。13. The optical fiber amplifier according to claim 11, wherein the pumping light and the signal light are transmitted in the same direction in the amplification optical fiber.
は、前記励起光の波長と前記信号光の波長との間の値を
有することを特徴とする請求項１３に記載の光ファイバ
増幅器。14. The optical fiber amplifier according to claim 13, wherein the zero dispersion wavelength of the amplification optical fiber has a value between the wavelength of the pumping light and the wavelength of the signal light.
励起光を出射する第１の半導体レーザ装置と、第２の励
起光を出射する第２の半導体レーザ装置とを有し、 前記増幅用光ファイバの零分散波長は、前記第１の励起
光の波長と前記第２の励起光の波長との間の値を有する
ことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一つに記
載の光ファイバ増幅器。15. The semiconductor laser device includes a first semiconductor laser device that emits a first pumping light and a second semiconductor laser device that emits a second pumping light. The zero-dispersion wavelength of the fiber has a value between the wavelength of the first pumping light and the wavelength of the second pumping light, and the light according to any one of claims 11 to 13. Fiber amplifier.
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2002
- 2002-03-19 JP JP2002077355A patent/JP2003273439A/en active Pending
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