JP2005079600A - 二重出力構造を有する広帯域光源 - Google Patents

二重出力構造を有する広帯域光源 Download PDF

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Abstract

【課題】 出力光が大強度かつ高出力効率で、光通信に使用される光素子の特性の測定又はＷＤＭ−ＰＯＮの使用に適した広帯域光源を提供する。
【解決手段】 広帯域光源２００は、入力されたポンプ光２６０，２６５によってポンピングされるに従って増幅された自発放出光２７０，２７５を両端を通じて出力するための増幅媒質２１０と、前記増幅媒質２１０をポンピングするためのポンピング部とを備え、前記増幅媒質２１０の両端から出力された増幅された自発放出光を、第１及び第２の出力端子２５０，２５５を通じて外部に出力する二重出力構造とされる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光モジュール(optical module)に関し、特に、広波長帯域の光を出力するための広帯域光源に関する。
光通信に使用される各種素子の光学的な特性を測定するためには、波長帯域が広い光源を必要とする。特に、光通信システムでエルビウム添加光ファイバ増幅器(Erbium Doped Fiber Amplifier；ＥＤＦＡ)を使用する場合には、通信用光信号の波長帯域が１５２０ｎｍ〜１６２０ｎｍであるので、このような波長帯域で各種光素子の特性を測定することができる光源が必要である。また、最近、未来の超高速光加入者網として脚光を浴びている波長分割多重受動型光ネットワーク(Wavelength Division Multiplexing Passive Optical Network；ＷＤＭ−ＰＯＮ)において複数の加入者(subscribers)を同時に収容するための光源としては、波長ロックレーザーダイオード(injection locked LD)とともに広帯域光源が使用されている。ここで、従来の広帯域光源としては、主に、白色光源またはＥＤＦＡの増幅された自発放出光(Amplified Spontaneous Emission；ＡＳＥ)が使用されている。しかしながら、白色光源の場合には、その出力が弱いために、高出力を必要とするＷＤＭ−ＰＯＮ用光源または光素子特性の測定に用いるには限界があり、一方、ＥＤＦＡの場合には、非常に高価である、という問題があった。
図１は、従来の広帯域光源１００の構成を示す。広帯域光源１００は、エルビウム添加光ファイバ(Erbium Doped Fiber；ＥＤＦ)１１０と、第１及び第２の波長選択結合器(Wavelength Selective Coupler；ＷＳＣ)１２０及び１２５と、第１及び第２のポンプレーザーダイオード(pump LD)１３０及び１３５と、アイソレータ(isolator；ＩＳＯ)１４０と、を含む。第１及び第２のポンプレーザーダイオード１３０及び１３５は、それぞれ、既設定された波長を有するポンプ光１６０及び１６５を出力し、第１及び第２の波長選択結合器１２０及び１２５は、それぞれ、第１及び第２のポンプレーザーダイオード１３０及び１３５から出力されたポンプ光１６０及び１６５をエルビウム添加光ファイバ１１０に出力する。エルビウム添加光ファイバ１１０は、ポンプ光１６０及び１６５によって両方向ポンピングされ、その両端から、増幅された自発放出光１７０及び１７５を出力する。エルビウム添加光ファイバ１１０の一端側に出力された増幅された自発放出光１７５は、第２の波長選択結合器１２５及びアイソレータ１４０を通過して、広帯域光源１００の出力端子(terminal)１５５を通じて外部に出力される。エルビウム添加光ファイバ１１０の他端側に出力された増幅された自発放出光１７０は、第１の波長選択結合器１２０を通過して、広帯域光源１００の終端子(termination)１５０に入力された後に消滅される。
しかしながら、ＥＤＦのような希土類添加光ファイバを利用した従来の広帯域光源は、前記希土類添加光ファイバの両方の端子から出力される増幅された自発放出光のうち、一方向の増幅された自発放出光のみを外部に出力するために、出力効率が大きく低下する問題点がある。
上記背景に鑑みて、本発明の目的は、出力光の強度が大きく出力効率が高くて、光通信に使用される光素子の特性の測定又はＷＤＭ−ＰＯＮの使用に適した広帯域光源を提供することにある。
このような目的を達成するために、本発明の広帯域光源は、入力されたポンプ光によってポンピングされるに従って増幅された自発放出光を両端を通じて出力するための増幅媒質と、前記増幅媒質をポンピングするためのポンピング部と、該広帯域光源の外部に通じる第１及び第２の出力端子と、を備え、前記増幅媒質の両端から出力された増幅された自発放出光を、前記第１及び第２の出力端子を通じて外部に出力する二重出力構造とされる。
本発明の広帯域光源によれば、増幅媒質で生成された増幅された自発放出光を第１及び第２の出力端子を通じて外部に出力することによって、出力光の強度が大きく出力効率が高くて、光通信に使用される光素子の特性を測定するかまたはＷＤＭ−ＰＯＮに使用するのに適するという長所がある。
以下、本発明の好適な実施形態について添付図を参照しつつ詳細に説明する。下記説明において、本発明の要旨のみを明瞭するために公知の機能又は構成についての詳細な説明は省略する。
図２は、本発明の好適な第１の実施形態による二重出力構造を有する広帯域光源の構成を示す。図２に示すように、本実施形態の広帯域光源２００は、２つの端子（terminal）を有する増幅媒質(gain medium；ＧＭ)２１０と、増幅媒質２１０の一方及び他方の端子にそれぞれ接続された第１及び第２の波長選択結合器２２０及び２２５と、第１の波長選択結合器２２０の入力端に接続された第１のポンプ光源(pump light source)２３０と、第２の波長選択結合器２２５の入力端に接続された第２のポンプ光源(pump light source)２３５と、第１の波長選択結合器２２０の出力端に接続された第１のアイソレータ２４０と、第２の波長選択結合器２２５の出力端に接続された第２のアイソレータ２４５と、を含む。また、広帯域光源２００は、該広帯域光源の外部に通じる第１及び第２の出力端子２５０，２５５を有しており、この実施形態では、第１の出力端子２５０が第１のアイソレータ２４０の出力側に、第２の出力端子２５５が第２のアイソレータ２４５の出力側に、それぞれ接続される。
第１のポンプ光源２３０は、既設定された波長を有する第１ポンプ光２６０を出力し、第１の波長選択結合器２２０は、入力された第１ポンプ光２６０を増幅媒質２１０に出力する。
一方、第２のポンプ光源２３５は、既設定された波長を有する第２ポンプ光２６５を出力し、第２の波長選択結合器２２５は、入力された第２ポンプ光２６５を増幅媒質２１０に出力する。ここで、第１及び第２のポンプ光源２３０及び２３５としては、レーザーダイオード、発光ダイオード(Light Emitted Diode；ＬＥＤ)などを使用することができる。
増幅媒質２１０は、第１及び第２ポンプ光２６０及び２６５によって両方向ポンピングされ、増幅された自発放出光２７０及び２７５を生成して、該増幅媒質の両方の端子から各放出光を出力する。この増幅媒質２１０は、希土類添加光ファイバまたは希土類添加平面光波回路(planar lightwave circuit)を含むことができ、前記希土類添加光ファイバとしては、エルビウム添加光ファイバ、ツリウム添加光ファイバ(thulium doped fiber；ＴＤＦ)、及びプラセオジム添加光ファイバ(praseodymium doped fiber；ＰＤＦ)などを使用することができる。エルビウム添加光ファイバは、その長さを短くするかまたはポンプ光の出力を強くすると、すなわち、密度反転を高くすると、１５２０〜１５７０ｎｍの波長帯域で使用可能であり、その長さを長くするかまたはポンプ光の出力を小さくすると、すなわち、密度反転を低くすると、１５２０〜１６２０ｎｍの波長帯域で使用可能である。ツリウム添加光ファイバは、１４５０〜１５１０ｎｍの波長帯域で使用可能であり、プラセオジム添加光ファイバは、１２７０〜１３３０ｎｍの波長帯域で使用可能である。前記の第１及び第２ポンプ光２６０及び２６５は、増幅媒質２１０の種類によって当該増幅媒質２１０を励起させることができる波長を有する。従って、所望する広帯域光源２００の可用波長帯域に従って、前記波長帯域で利得スペクトルが大きい増幅媒質２１０の種類と、増幅媒質２１０を励起させることができる第１及び第２ポンプ光源２３０及び２３５の種類を選択することができる。
第１のアイソレータ２４０及び第２のアイソレータ２４５のそれぞれは、一方向に入力された光を通過させ、その逆方向に入力された光を遮断する。
増幅媒質２１０の一端側に出力された増幅された自発放出光２７５は、第２の波長選択結合器２２５及び第２のアイソレータ２４５を通過して、広帯域光源２００の第２の出力端子２５５を通って外部に出力される。また、増幅媒質２１０の他端側に出力された増幅された自発放出光２７０は、第１の波長選択結合器２２０及び第１のアイソレータ２４０を通過して、広帯域光源２００の第１の出力端子２５０を通って外部に出力される。
図３は、本発明の好適な第２の実施形態による二重出力構造を有する広帯域光源の構成を示す。図３に示すように、本実施形態の広帯域光源３００は、２つの端子を有する増幅媒質３１０と、増幅媒質３１０の一方及び他方の端子にそれぞれ接続された第１及び第２の波長選択結合器３２０及び３２５と、第１の波長選択結合器３２０の入力端に接続された第１のポンプ光源(pump light source)３３０と、第２の波長選択結合器３２５の入力端に接続された第２のポンプ光源(pump light source)３３５と、第１の波長選択結合器３２０の出力端に接続された第１のコネクタ３４０を有する第１の出力端子３５０と、第２の波長選択結合器３２５の出力端に接続された第２のコネクタ３４５を有する第２の出力端子３５５と、を含む。この広帯域光源３００では、図２に示す第１及び第２のアイソレータ２４０及び２４５が除去され、第１及び第２のコネクタ３４０及び３４５が追加された構成を有するので、重複する説明は省略し、簡略に説明する。
第１のポンプ光源３３０は、既設定された波長を有する第１ポンプ光３６０を出力し、第１の波長選択結合器３２０は、入力された第１ポンプ光３６０を増幅媒質３１０に出力する。
第２のポンプ光源３３５は、既設定された波長を有する第２ポンプ光３６５を出力し、第２の波長選択結合器３２５は、入力された第２ポンプ光３６５を増幅媒質３１０に出力する。
増幅媒質３１０は、第１及び第２ポンプ光３６０及び３６５によって両方向ポンピングされ、増幅された自発放出光３７０及び３７５を生成して、増幅媒質の両方の端子から各放出光を出力する。
増幅媒質３１０の一端側に出力された増幅された自発放出光３７５は、第２の波長選択結合器３２５を通過して、広帯域光源３００の第２の出力端子３５５に設置された第２のコネクタ３４５を通じて外部に出力される。また、増幅媒質３１０の他端側に出力された増幅された自発放出光３７０は、第１の波長選択結合器３２０を通過して広帯域光源３００の第１の出力端子３５０に設置された第１のコネクタ３４０を通じて外部に出力される。第１及び第２のコネクタ３４０及び３４５のそれぞれは、端部が傾斜した光ファイバを含むことができる。そして、当該光ファイバの端部が傾斜する構成とすることにより、この光ファイバの端部で反射されて増幅媒質３１０に入力される光の量が減少される。この端部における戻り防止用の傾斜角度としては、ブルースター角(Brewster angle)に設定されることができる。
図４は、本発明の好適な第３の実施形態による二重出力構造を有する広帯域光源の構成を示す。図４に示すように、本実施形態の広帯域光源４００は、増幅媒質４１０と、増幅媒質４１０の一方の端子に接続された波長選択結合器４２０と、波長選択結合器４２０の入力端に接続されたポンプ光源４３０と、増幅媒質４１０の他方の端子に接続された第１のアイソレータ４４０と、波長選択結合器４２０の出力端に接続された第２のアイソレータ４４５と、を含む。また、広帯域光源４００は、該広帯域光源の外部に通じる第１及び第２の出力端子４５０，４５５を有しており、上述した図２の実施形態と同様に、第１の出力端子４５０が第１のアイソレータ４４０の出力側に、第２の出力端子４５５が第２のアイソレータ４４５の出力側に、それぞれ接続される。この広帯域光源４００では、図２に示した第１の波長選択結合器２２０及び第１のポンプ光源２３０が除去された構成を有するので、重複する説明は省略し、簡略に説明する。
ポンプ光源４３０は、既設定された波長を有するポンプ光４６０を出力し、波長選択結合器４２０は、入力されたポンプ光４６０を増幅媒質４１０に出力する。
増幅媒質４１０は、ポンプ光４６０によって逆方向ポンピングされ、生成された自発放出光４７０及び４７５を、増幅媒質の両方の端子から出力する。
増幅媒質４１０の一端側に出力された増幅された自発放出光４７５は、波長選択結合器４２０及び第２のアイソレータ４４５を通過して広帯域光源４００の第２の出力端子４５５を通じて外部に出力される。また、増幅媒質４１０の他端側に出力された増幅された自発放出光４７０は、第１のアイソレータ４４０を通過して広帯域光源４００の第１の出力端子４５０を通じて外部に出力される。
図５は、本発明の好適な第４の実施形態による二重出力構造を有する広帯域光源の構成を示す。図５に示すように、本実施形態の広帯域光源５００は、増幅媒質５１０と、増幅媒質５１０の一方の端子に接続された波長選択結合器５２０と、波長選択結合器５２０の入力端に接続されたポンプ光源５３０と、波長選択結合器５２０の出力端に接続された第１のアイソレータ５４０と、増幅媒質５１０の他方の端子に接続された第２のアイソレータ５４５と、を含む。また、広帯域光源５００は、該広帯域光源の外部に通じる第１及び第２の出力端子５５０，５５５を有しており、上述した図２の実施形態と同様に、第１の出力端子５５０が第１のアイソレータ５４０の出力側に、第２の出力端子５５５が第２のアイソレータ５４５の出力側に、それぞれ接続される。この広帯域光源５００では、図２に示した第２の波長選択結合器２２５及び第２のポンプ光源２３５が除去された構成を有するので、重複する説明は省略し、簡略に説明する。
ポンプ光源５３０は、既設定された波長を有するポンプ光５６０を出力し、波長選択結合器５２０は、入力されたポンプ光５６０を増幅媒質５１０に出力する。
増幅媒質５１０は、ポンプ光５６０によって順方向ポンピングされ、生成された自発放出光５７０及び５７５を増幅媒質５１０の両端を通じて出力する。
増幅媒質５１０の一端側に出力された自発放出光５７５は、第２のアイソレータ５４５を通過して、広帯域光源５００の第２の出力端子５５５を通じて外部に出力される。また、増幅媒質５１０の他端側に出力された自発放出光５７０は、波長選択結合器５２０及び第１のアイソレータ５４０を通過して、広帯域光源５００の第１の出力端子５５０を通じて外部に出力される。
以上、本発明の詳細について具体的な実施形態に基づき説明してきたが、本発明の範囲を逸脱しない限り、各種の変形が可能なのは明らかである。従って、本発明の範囲は、上記実施形態に限定されるべきではなく、特許請求の範囲及び該範囲と均等なものにより定められるべきである。
従来に従う広帯域光源の構成を示すフロー図である。 本発明の好適な第１の実施形態による二重出力構造を有する広帯域光源の構成を示すフロー図である。 本発明の好適な第２の実施形態による二重出力構造を有する広帯域光源の構成を示すフロー図である。 本発明の好適な第３の実施形態による二重出力構造を有する広帯域光源の構成を示すフロー図である。 本発明の好適な第４の実施形態による二重出力構造を有する広帯域光源の構成を示すフロー図である。
符号の説明
２００，３００，４００，５００ 広帯域光源
２１０，３１０，４１０，５１０ 増幅媒質
２３０，３３０ 第１のポンプ光源
２３５，３３５ 第２のポンプ光源
４３０，５３０ ポンプ光源
２６０，３６０，４６０，５６０ ポンプ光
２６５，３６５ ポンプ光
２７０，３７０，４７０，５７０ 自発放出光
２７５，３７５，４７５，５７５ 自発放出光
２５０，３５０，４５０ 第１の出力端子
２５５，３５５，４５５ 第２の出力端子
２２０，３２０ 第１の波長選択結合器
２２５，３２５ 第２の波長選択結合器
４２０，５２０ 波長選択結合器
２４０，４４０，５４０ 第１のアイソレータ
２４５，４４５，５４５ 第２のアイソレータ
３４０ 第１のコネクタ
３４５ 第２のコネクタ

Claims (20)

  1. ２つの端子を有し、入力されたポンプ光によってポンピングされるに従って増幅された自発放出光を、当該両端子を通じて出力するための増幅媒質と、
    前記増幅媒質をポンピングするためのポンピング部と、
    第１及び第２の出力端子と、を備え、
    前記増幅媒質の両端子から出力された増幅された自発放出光を、前記第１及び第２の出力端子を通じて外部に出力すること
    を特徴とする二重出力構造を有する広帯域光源。
  2. 前記ポンピング部は、既設定された波長を有するポンプ光を出力するためのポンプ光源と、該ポンプ光源から入力されたポンプ光を前記増幅媒質に出力するための波長選択結合器と、を備え、
    前記増幅媒質は、前記ポンプ光によって逆方向ポンピングされる請求項１記載の二重出力構造を有する広帯域光源。
  3. 前記ポンピング部は、既設定された波長を有するポンプ光を出力するための他のポンプ光源と、該他のポンプ光源から入力されたポンプ光を前記増幅媒質に出力するための他の波長選択結合器と、を備え、
    前記増幅媒質は、前記他のポンプ光源からのポンプ光によって順方向ポンピングされる請求項２記載の二重出力構造を有する広帯域光源。
  4. 前記ポンピング部は、既設定された波長を有するポンプ光を出力するためのポンプ光源と、
    該ポンプ光源から入力されたポンプ光を前記増幅媒質に出力するための波長選択結合器と、を備え、
    前記増幅媒質は、前記ポンプ光によって順方向ポンピングされる請求項１記載の二重出力構造を有する広帯域光源。
  5. 前記ポンピング部は、
    既設定された波長を有する第１ポンプ光を出力するための第１のポンプ光源と、
    該第１のポンプ光源から入力された第１ポンプ光を前記増幅媒質に出力するための第１の波長選択結合器と、
    既設定された波長を有する第２ポンプ光を出力するための第２のポンプ光源と、
    該第１のポンプ光源から入力された第２ポンプ光を前記増幅媒質に出力するための第２の波長選択結合器と、を備え、
    前記増幅媒質は、前記第１及び第２ポンプ光によって両方向ポンピングされる請求項１記載の二重出力構造を有する広帯域光源。
  6. 前記増幅媒質の一端側に配置され、入力された自発放出光を通過させ、その逆方向に入力された光を遮断するための第１のアイソレータと、
    前記増幅媒質の他端側に配置され、入力された自発放出光を通過させ、その逆方向に入力された光を遮断するための第２のアイソレータと、をさらに備える請求項１記載の二重出力構造を有する広帯域光源。
  7. 前記第１の出力端子に設けられ、端部が傾斜した光ファイバを備えることによって、前記傾斜した光ファイバの端部で反射されて前記増幅媒質に入力される光の量を減少させるための第１のコネクタと、
    前記第２の出力端子に設けられ、端部が傾斜した光ファイバを備えることによって、前記傾斜した光ファイバの端部で反射されて前記増幅媒質に入力される光の量を減少させるための第２のコネクタと、
    をさらに備える請求項１記載の二重出力構造を有する広帯域光源。
  8. 前記増幅媒質は、希土類添加光ファイバを備える請求項１記載の二重出力構造を有する広帯域光源。
  9. 前記ポンピング部は、既設定された波長を有するポンプ光を出力するためのポンプ光源と、該ポンプ光源から入力されたポンプ光を所定の方向に沿って前記増幅媒質に出力するための波長選択結合器と、を備え、
    前記増幅媒質は、前記所定の方向と反対方向に光を出力する請求項１記載の二重出力構造を有する広帯域光源。
  10. 前記ポンピング部は、既設定された波長を有するポンプ光を出力するためのポンプ光源と、該ポンプ光源から入力されたポンプ光を前記増幅媒質に出力するための波長選択結合器と、を備え、
    前記増幅媒質は、前記所定の方向に光を出力する請求項１記載の二重出力構造を有する広帯域光源。
  11. ２つの端子を有する増幅媒質を提供するステップと、
    増幅された自発放出光を当該両端子を通じて出力するように前記増幅媒質をポンピングすることによって、前記増幅媒質の両端子から出力された増幅された自発放出光を、第１及び第２の出力端子を通じて外部に出力するようにするポンピングステップと、
    を備えることを特徴とする二重出力構造を有する広帯域光源を提供する方法。
  12. 前記ポンピングステップは、第１のポンプ光源を用いて前記増幅媒質を既設定された波長の第１ポンプ光に逆方向ポンピングするステップを備える請求項１１記載の二重出力構造を有する広帯域光源を提供する方法。
  13. 前記ポンピングステップは、第２のポンプ光源を用いて前記増幅媒質を既設定された波長を有する第２ポンプ光に順方向ポンピングするステップをさらに備える請求項１２記載の二重出力構造を有する広帯域光源を提供する方法。
  14. 前記ポンピングステップは、前記増幅媒質を既設定された波長を有するポンプ光に順方向ポンピングするステップを備える請求項１１記載の二重出力構造を有する広帯域光源を提供する方法。
  15. 前記ポンピングステップは、
    既設定された波長を有する第１ポンプ光を出力するための第１のポンプ光源を提供するステップと、
    前記第１ポンプ光を前記増幅媒質に出力するための第１の波長選択結合器を提供するステップと、
    既設定された波長を有する第２ポンプ光を出力するための第２のポンプ光源を提供するステップと、
    前記第２ポンプ光を前記増幅媒質に出力するための第２の波長選択結合器を提供するステップと、を備え、
    前記増幅媒質は、前記第１及び第２ポンプ光によって両方向ポンピングされる請求項１１記載の二重出力構造を有する広帯域光源を提供する方法。
  16. 前記増幅媒質の一端側に配置され、入力された自発放出光を通過させ、その逆方向に入力された光を遮断するための第１のアイソレータを提供するステップと、
    前記増幅媒質の他端側に配置され、入力された自発放出光を通過させ、その逆方向に入力された光を遮断するための第２のアイソレータを提供するステップと、をさらに備える請求項１１記載の二重出力構造を有する広帯域光源を提供する方法。
  17. 前記第１の出力端子に設けられ、端部が傾斜した光ファイバを備えることによって、前記傾斜した光ファイバの端部で反射されて前記増幅媒質に入力される光の量を減少させるための第１のコネクタを提供するステップと、
    前記第２の出力端子に設けられ、端部が傾斜した光ファイバを備えることによって、前記傾斜した光ファイバの端部で反射されて前記増幅媒質に入力される光の量を減少させるための第２のコネクタを提供するステップと、
    をさらに備える請求項１１記載の二重出力構造を有する広帯域光源を提供する方法。
  18. 前記増幅媒質は、エルビウム添加光ファイバを備える請求項１１記載の二重出力構造を有する広帯域光源を提供する方法。
  19. 前記ポンピングステップは、
    既設定された波長を有するポンプ光を所定の方向に沿って前記増幅媒質に出力するステップと、
    前記増幅媒質から前記所定の方向と反対方向に光を出力するステップと、
    を備える請求項１１記載の二重出力構造を有する広帯域光源を提供する方法。
  20. 前記ポンピングステップは、既設定された波長を有するポンプ光を所定の方向に沿って前記増幅媒質に出力するステップと、前記増幅媒質から前記所定の方向に光を出力するステップと、を備える請求項１１記載の二重出力構造を有する広帯域光源を提供する方法。
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