JP2013004667A - 励起光出力装置および励起光出力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ファイバの状態や周辺温度などの外的要因により、偏波の状態が変化しても、合波器を含めた励起光源として、光アンプに対して、安定な励起光出力を確保する。
【解決手段】 偏光状態の異なる励起光を放出する複数の励起光源１１、１２と、複数の励起光源の励起光出力を制御する駆動手段２１，２２と、複数の励起光源から出力される複数の励起光を偏波合成する偏波合成手段１５と、偏波合成手段から放出される光の一部であって、複数の励起光源が放出する複数の励起光の偏光状態と同じ偏光を通過させる偏光通過手段１７と、偏光通過手段を通過した偏光を受光する受光手段１８と、を有し、 駆動手段は受光手段の出力により、複数の励起光源の励起光出力を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は励起光出力装置および励起光出力制御方法に係わり、特に、偏光状態の異なる励起光を放出する複数の励起光源と、該複数の励起光源から出力される複数の励起光を偏波合成する偏波合成手段と、を備えた励起光出力装置および励起光出力制御方法に関する。

図３は背景技術となる構成を示す励起光出力装置を示す図である。図３に示す励起光出力装置の励起光出力制御は、励起ＬＤ１１，１２の後方光出力をモニタして、ＬＤ駆動回路２１、２２により、それぞれの励起ＬＤに内蔵したＰＤの電流を一定にすることにより、光出力ではなく、間接的なフィードバックにより励起光出力を一定制御する。

特許文献１の図２には、半導体レーザ光源１４，１５からの光を光分岐器１９，２０で光分岐し、受光器１９，２０で受光して光源１４、１５の駆動回路２１、２２にフィードバックすること、残りの光を偏波合成器１8で合成することの記載がある。

特許文献２には、偏波合成を行う複屈折結晶１２０ｃのテーパ面にカプラ膜１２１が形成され、カプラ膜１２１により反射した光をＰＤ１５０で受光し、その電気信号を励起光制御装置に送ることの記載がある（図８等）。また、偏波合成を行う複屈折結晶１２０ｄの入射面にカプラ膜１２１が形成され、カプラ膜１２１により反射した光を受光ＰＤ１５０，１６０で受光し、その電気信号を励起光制御装置に送ることの記載がある（図９等）。

特開２００１−４４５５７号公報（図２、段落００３５−００３７） 特開平１１−２５８４５３号公報（図８、図９、段落００９２、０１０４、０１１０−０１１２等）

図３の構成において、励起ＬＤ１１，１２は、それぞれ偏波保持ファイバに出力され、偏波合成器１５を経て、光アンプ１６に入力される。その間、ファイバ内の偏波は、偏波面保存ファイバにより、基本的に保持される。しかし、ファイバの状態や周辺温度などの外的要因により、偏波の状態が変化し、その結果として、励起光出力変動が生じる場合がある。

図３の構成では、光出力ではなく、間接的なフィードバックにより励起光出力を一定制御しているため、ファイバの状態や周辺温度などの外的要因により、ファイバ内の偏波の状態が変化しても、その変化を検出することができず、ＬＤ単体としては、光出力一定ではあるが、光アンプに対しては、安定な励起光出力を確保することができなかった。

本発明に係わる励起光出力装置は、偏光状態の異なる励起光を放出する複数の励起光源と、該複数の励起光源の励起光出力を制御する駆動手段と、該複数の励起光源から出力される複数の励起光を偏波合成する偏波合成手段と、該偏波合成手段から放出される光の一部であって、前記複数の励起光源が放出する前記複数の励起光の偏光状態と同じ偏光を通過させる偏光通過手段と、該偏光通過手段を通過した偏光を受光する受光手段と、を有し、
前記駆動手段は前記受光手段の出力により、前記複数の励起光源の励起光出力を制御する励起光出力装置である。

本発明に係わる励起光出力制御方法は、偏光状態の異なる励起光を放出する複数の励起光源と、該複数の励起光源から出力される複数の励起光を偏波合成する偏波合成手段と、を備えた励起光出力装置の励起光出力制御方法において、
該偏波合成手段から放出される光の一部であって、前記複数の励起光源が放出する前記複数の励起光の偏光状態と同じ偏光を、偏光子を回転させて偏光方向を切り換えることで順次該偏光子を通過させ、
前記偏光子を通過した偏光を受光手段により受光し、
前記受光手段の出力により、前記複数の励起光源の励起光出力を制御する励起光出力制御方法である。

また本発明に係わる励起光出力制御方法は、偏光状態の異なる励起光を放出する複数の励起光源と、該複数の励起光源から出力される複数の励起光を偏波合成する偏波合成手段と、を備えた励起光出力装置の励起光出力制御方法において、
該偏波合成手段から放出される光の一部であって、前記複数の励起光源が放出する前記複数の励起光の偏光状態と同じ偏光を、複数の偏光子によりそれぞれ通過させ、該複数の偏光子を通過した複数の偏光をそれぞれ複数の受光素子で受光し、該複数の受光素子の出力により前記複数の励起光源の励起光出力を制御する励起光出力制御方法である。

本発明によれば、ファイバの状態や周辺温度などの外的要因により、偏波の状態が変化しても、合波器を含めた励起光源として、光アンプに対して、安定な励起光出力を確保することができる。

本発明の一実施形態に係わる励起光出力装置を示す図である。 本発明の一実施形態に係わる励起光出力装置の動作を示すフローチャートである。 背景技術となる構成を示す励起光出力装置を示す図である。

以下、本発明の典型的な実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる励起光出力装置を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係わる励起光出力装置は、偏光状態の異なる励起光を放出する励起レーザーダイオード（ＬＤ）１１，１２、励起ＬＤ１１，１２を駆動するＬＤ駆動回路２１，２２、励起ＬＤ１１，１２から出力される励起光１３、１４を偏波合成する偏波合成器１５、偏波合成された励起光１３，１４を増幅する光アンプ１６、偏波合成された励起光１３，１４の特定の励起光を通過させる、偏光通過手段としての偏光子１７、偏光子１７を通過した特定の励起光を検出し、光出力変動している励起ＬＤを判別し、その励起光を調整するようにＬＤ駆動回路２１、２２にフィードバックをかける受光素子としての受光回路１８を備えている。

以下、図２を用いて図１の励起光出力装置の動作について説明する。

図２において、励起ＬＤ１１、１２はそれぞれＬＤ駆動回路２１、２２により制御され、それぞれ励起光１３、１４を出力する（ステップＳ１１）。励起光１３、１４は偏波合成器１５に入力され、偏波合成される（ステップＳ１２）。ここで、励起光１３と１４の偏光状態は異なる。偏波合成器１５により、偏波合成された励起光１３，１４は光アンプ１６に入力され、光アンプとして機能する。一方の偏波合成された励起光１３，１４は偏光子１７により、特定の励起光を通過させ、受光回路１８にて、特定された励起光を検出する（ステップＳ１３）。励起光の変動に応じて、ＬＤ駆動回路２１、２２にフィードバックをかけ、励起光出力変動を抑え（ステップＳ１４）、安定な励起光出力を確保することができる。

励起ＬＤ１１，１２は、それぞれ偏波保持ファイバに出力され、偏波合成器１５を経て、光アンプ１６に入力される。その間、ファイバ内の偏波は、偏波面保存ファイバにより、基本的に保持される。しかし、ファイバの状態や周辺温度などの外的要因により、偏波の状態が変化し、その結果として、励起光出力変動が生じる。そこで、本実施形態では、偏波合成器１５のもう一方の出力ポートに偏光子１７を設けて、受光回路１８にて、特定の偏波のみを検出する。励起ＬＤ１１，１２の偏光状態はＬＤ固有であり、ファイバ内ではそれが維持されているため、その偏光状態と偏光子の相関をとれば、出力変動しているＬＤを特定することができる。その状態をＬＤ駆動回路２１、２２にフィードバックをかけ、励起光出力変動を抑え、安定な励起光出力を確保することができる。

上記実施形態において、偏光状態の異なる励起ＬＤ１１、１２の光出力を制御するには、偏光子１７を可変タイプにし、定期的に、交互に、双方の励起光状態をモニタし、安定な励起光出力を確保する。例えば、偏光子でｘ偏光のみを通過させ受光素子で光出力を検出してｘ偏光の励起ＬＤの出力を制御する。次に、偏光子を回転させて偏光方向を変え、偏光子でｙ偏光のみを通過させ受光回路で光出力を検出してｙ偏光の励起ＬＤの出力を制御する。自動制御のためには、コントローラを設けて、モータで偏光子を回転し、ｘ偏光、ｙ偏光の通過を切り換える。そして、コントローラが偏光方向の切換に対応させて受光回路の出力先（駆動回路）を切り換える制御を行う。

また上記実施形態において、偏波合波器１５と偏光子１７の間に反射防止のため、光アイソレータをいれても、同様の効果を得ることができる。

また上記実施形態において、偏波合波器１５と偏光子１７の間に光分岐器を設けて、励起光を二つに分波して、それぞれに偏光子および受光回路を設けて、個別にＬＤ駆動回路にフィードバックをかけることができる。すなわち、励起ＬＤ１１、１２がＸ偏光、ｙ偏光の光を放出する場合に、光分岐器、２つの偏光子（Ｘ偏光、ｙ偏光）、２つの受光回路を設けて、それぞれｘ偏光、ｙ偏光の励起光を検出して、それぞれのＬＤ駆動回路２１、２２に検出信号を出力する。

本実施形態では、励起光合波時に偏波合成器などを用いることにより、励起ＬＤとそれぞれ固有の偏光状態の相関関係を利用して、合波光のトータルパワーではなく、偏光子などを用いて、特定の偏光をモニタすることにより、光出力変動しているＬＤを判別し、その励起光を調整するように励起ＬＤ駆動回路を動作させ、安定な励起光出力を確保することができる。

本実施形態の構成により、光アンプに用いる励起光出力制御において、励起光の偏光状態をモニタすることにより、温度やファイバ状態の変化などに起因した偏波消光比変動による励起光出力変動を抑圧するようにフィードバックし、安定な励起光出力を確保することができる。

なお、ここで、特許文献１，２と本実施形態の構成との違いについて説明する。

特許文献１の図２では偏波合成器の前で光を受光器で検出している。特許文献２の図９及び段落０１１２では偏光合成器中でカプラ膜１２１で反射し受光ＰＤ１５０、１６０で検出しており、偏波合成を行う複屈折結晶の入射面で反射させている。また特許文献２の図８及び段落０１０１では合成後の光を複屈折結晶の出力面で反射させてモニタしている。

一方、本実施形態では偏波合成後の励起光を偏光子を用いて検出するようにすることで、光アンプに入力する励起光を極力減衰させないようにしている。

また、光源からの励起光は偏波保持ファイバに出力され、偏波合成器を経て光アンプに入力されるが、ファイバの状態や周辺温度等が外的要因により偏波の状態が変化する。本実施形態では、偏波合成後の励起光を検出するようにすることで、偏波保持ファイバ、偏波合成器による偏波の状態変化を考慮した励起光出力変動を制御することができる。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下の構成には限られない。

（付記１）
偏光状態の異なる励起光を放出する複数の励起光源と、該複数の励起光源の励起光出力を制御する駆動手段と、該複数の励起光源から出力される複数の励起光を偏波合成する偏波合成手段と、該偏波合成手段から放出される光の一部であって、前記複数の励起光源が放出する前記複数の励起光の偏光状態と同じ偏光を通過させる偏光通過手段と、該偏光通過手段を通過した偏光を受光する受光手段と、を有し、
前記駆動手段は前記受光手段の出力により、前記複数の励起光源の励起光出力を制御する励起光出力装置。

（付記２）
付記１に記載の励起光出力装置において、前記偏波合成手段と前記偏光通過手段との間に光アイソレータが配置される励起光出力装置。

（付記３）
付記１又は２に記載の励起光出力装置において、前記偏光通過手段は特定の偏光を通過させる偏光子であり、該偏光子を回転させて偏光方向を切り換えることで、前記複数の励起光の偏光状態と同じ偏光を通過させる励起光出力装置。

（付記４）
付記１又は２に記載の励起光出力装置において、前記偏光通過手段は前記複数の励起光源が放出する、前記複数の励起光の偏光状態と同じ偏光をそれぞれ通過させる複数の偏光子を含み、前記受光手段は該複数の偏光子を通過した複数の偏光をそれぞれ受光する複数の受光素子を含む励起光出力装置。

（付記５）
偏光状態の異なる励起光を放出する複数の励起光源と、該複数の励起光源から出力される複数の励起光を偏波合成する偏波合成手段と、を備えた励起光出力装置の励起光出力制御方法において、
該偏波合成手段から放出される光の一部であって、前記複数の励起光源が放出する前記複数の励起光の偏光状態と同じ偏光を、偏光子を回転させて偏光方向を切り換えることで順次該偏光子を通過させ、
前記偏光子を通過した偏光を受光手段により受光し、
前記受光手段の出力により、前記複数の励起光源の励起光出力を制御する励起光出力制御方法。

（付記６）
偏光状態の異なる励起光を放出する複数の励起光源と、該複数の励起光源から出力される複数の励起光を偏波合成する偏波合成手段と、を備えた励起光出力装置の励起光出力制御方法において、
該偏波合成手段から放出される光の一部であって、前記複数の励起光源が放出する前記複数の励起光の偏光状態と同じ偏光を、複数の偏光子によりそれぞれ通過させ、該複数の偏光子を通過した複数の偏光をそれぞれ複数の受光素子で受光し、該複数の受光素子の出力により前記複数の励起光源の励起光出力を制御する励起光出力制御方法。

本発明は例えば、光ファイバ通信システムに用いることができる。

１１，１２ 励起ＬＤ
１３，１４ 励起光
１５ 偏波合成器
１６ 光アンプ
１７ 偏光子
１８ 受光回路
２１，２２ ＬＤ駆動回路

Claims (6)

1. 偏光状態の異なる励起光を放出する複数の励起光源と、該複数の励起光源の励起光出力を制御する駆動手段と、該複数の励起光源から出力される複数の励起光を偏波合成する偏波合成手段と、該偏波合成手段から放出される光の一部であって、前記複数の励起光源が放出する前記複数の励起光の偏光状態と同じ偏光を通過させる偏光通過手段と、該偏光通過手段を通過した偏光を受光する受光手段と、を有し、
   前記駆動手段は前記受光手段の出力により、前記複数の励起光源の励起光出力を制御する励起光出力装置。
2. 請求項１に記載の励起光出力装置において、前記偏波合成手段と前記偏光通過手段との間に光アイソレータが配置される励起光出力装置。
3. 請求項１又は２に記載の励起光出力装置において、前記偏光通過手段は特定の偏光を通過させる偏光子であり、該偏光子を回転させて偏光方向を切り換えることで、前記複数の励起光の偏光状態と同じ偏光を通過させる励起光出力装置。
4. 請求項１又は２に記載の励起光出力装置において、前記偏光通過手段は前記複数の励起光源が放出する、前記複数の励起光の偏光状態と同じ偏光をそれぞれ通過させる複数の偏光子を含み、前記受光手段は該複数の偏光子を通過した複数の偏光をそれぞれ受光する複数の受光素子を含む励起光出力装置。
5. 偏光状態の異なる励起光を放出する複数の励起光源と、該複数の励起光源から出力される複数の励起光を偏波合成する偏波合成手段と、を備えた励起光出力装置の励起光出力制御方法において、
   該偏波合成手段から放出される光の一部であって、前記複数の励起光源が放出する前記複数の励起光の偏光状態と同じ偏光を、偏光子を回転させて偏光方向を切り換えることで順次該偏光子を通過させ、
   前記偏光子を通過した偏光を受光手段により受光し、
   前記受光手段の出力により、前記複数の励起光源の励起光出力を制御する励起光出力制御方法。
6. 偏光状態の異なる励起光を放出する複数の励起光源と、該複数の励起光源から出力される複数の励起光を偏波合成する偏波合成手段と、を備えた励起光出力装置の励起光出力制御方法において、
   該偏波合成手段から放出される光の一部であって、前記複数の励起光源が放出する前記複数の励起光の偏光状態と同じ偏光を、複数の偏光子によりそれぞれ通過させ、該複数の偏光子を通過した複数の偏光をそれぞれ複数の受光素子で受光し、該複数の受光素子の出力により前記複数の励起光源の励起光出力を制御する励起光出力制御方法。

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