JP2015200728A - 光分岐器、光増幅装置及び光増幅方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】光の分岐比を能動的な制御を用いずに可変できるようにする。
【解決手段】ファラデー回転子141を通過した入力光を偏波ビームスプリッタ142によって偏波成分の別に分岐する。その際、温度に依存して変形する部材30の変形に伴う力を利用してファラデー回転子141と磁石145,146との相対的な位置関係を制御する。
【選択図】図8
【解決手段】ファラデー回転子141を通過した入力光を偏波ビームスプリッタ142によって偏波成分の別に分岐する。その際、温度に依存して変形する部材30の変形に伴う力を利用してファラデー回転子141と磁石145,146との相対的な位置関係を制御する。
【選択図】図8
Description
本発明は、光分岐器、光増幅装置及び光増幅方法に関する。
光増幅器に関する従来技術として例えば下記の特許文献1及び2に記載された技術が知られている。
従来技術では、1つの励起光源の出力光(励起光)を光分岐器によって分岐し、分岐励起光を2段構成のエルビウム添加光ファイバ(EDF)のそれぞれに入力する。
光分岐器による励起光の分岐比は、可変であってよく、例えば下記の特許文献3には、入力光の分岐比が可変の分岐切り替え型光スプリッタに関する記載がある。
従来技術では、励起光の分岐比を能動的に制御(あるいは調整)することが検討されるに留まる。
1つの側面において、本発明の目的の1つは、光の分岐比を能動的な制御を用いずに可変できるようにすることにある。
1つの側面において、光分岐器は、与えられる磁界の変化に応じて入力光の偏波を制御可能なファラデー回転子と、前記ファラデー回転子に磁界を与える磁石と、前記ファラデー回転子を通過した前記入力光を偏波成分の別に分岐する偏波ビームスプリッタと、温度に依存して変形する部材と、前記部材の変形に伴う力を利用して前記ファラデー回転子と前記磁石との相対的な位置関係を制御する機構と、を備える。
また、1つの側面において、光増幅装置は、与えられる磁界の変化に応じて入力光の偏波を制御可能なファラデー回転子と、前記ファラデー回転子に磁界を与える磁石と、前記ファラデー回転子を通過した、前記入力光である励起光を偏波成分の別に分岐する偏波ビームスプリッタと、前記偏波ビームスプリッタで分岐された第1の分岐励起光を用いて信号光を増幅する第1の増幅媒体と、前記偏波ビームスプリッタで分岐された第2の分岐励起光を用いて前記信号光を増幅する第2の増幅媒体と、温度に依存して変形する部材と、前記部材の変形に伴う力を利用して前記ファラデー回転子と前記磁石との相対的な位置関係を制御する機構と、を備える。
更に、1つの側面において、光増幅方法は、与えられる磁界の変化に応じて入力光の偏波を制御可能なファラデー回転子と、前記ファラデー回転子に磁界を与える磁石と、の相対的な位置関係を、温度に依存して変形する部材の前記変形に伴う力を利用して制御し、前記ファラデー回転子を通過した、前記入力光である励起光を偏波ビームスプリッタによって偏波成分の別に分岐し、前記分岐された第1の分岐励起光を用いて信号光を第1の増幅媒体によって増幅し、前記偏波ビームスプリッタで分岐された第2の分岐励起光を用いて前記信号光を第2の増幅媒体によって増幅する。
1つの側面として、光の分岐比を能動的な制御を用いずに可変することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。なお、以下の実施形態で用いる図面において、同一符号を付した部分は、特に断らない限り、同一若しくは同様の部分を表す。
図1は、一実施形態に係る光増幅装置の構成例を示すブロック図である。図1に示す光増幅装置1は、例示的に、第1の光増幅媒体11と、第2の光増幅媒体12と、励起光源13と、光分岐器14と、を備える。
入力側の光伝送路5Aを通じて光増幅装置1に入力された信号光は、第1の光増幅媒体11にて増幅された後、第2の光増幅媒体12にて増幅されて、出力側の光伝送路5Bへ出力される。したがって、光増幅装置1は、光増幅中継器1と称してもよい。光増幅媒体11及び12には、希土類添加光ファイバを適用してよい。希土類添加光ファイバの非限定的な一例は、エルビウム添加光ファイバ(EDF)である。
EDF11及び12は、それぞれ、励起光源13から出力された励起光を光分岐器14にて分岐した分岐励起光が入力されることによって励起され、信号光を増幅する。信号光は、例示的に、複数波長の信号光が多重されたWDM光であってよい。励起光源13には、半導体レーザダイオード(LD)を適用してよい。半導体LDの非限定的な一例は、複数波長を含む光を発光するファブリペロー(FP)レーザである。FPレーザは、単一波長を安定して発光可能なDFBレーザよりも安価である。
光分岐器14は、励起光源13から入力される励起光を例えば2分岐して、分岐励起光の一方を、一方のEDF11の前段に設けられた合波器17を通じてEDF11に入力する。また、光分岐器14は、分岐励起光の他方を、他方のEDF12の前段に設けられた合波器18を通じてEDF12に入力する。
別言すると、分岐励起光の一方は、合波器17にてEDF11に入力される信号光に合波されてEDF11に信号光と共に入力される。また、分岐励起光の他方は、合波器18にてEDF12に入力される信号光に合波されてEDF12に信号光と共に入力される。
したがって、EDF11及び12は、それぞれ、増幅対象の入力信号光の伝送方向と同じ方向から励起光が入力される、いわゆる前方励起構成である。ただし、EDF11及び12の一方又は双方は、後方励起構成であってもよいし双方向励起構成であってもよい。双方向励起構成の場合は、前方又は後方励起構成の場合よりも励起光の分岐数が増える。
また、図1に例示するように、EDF11とEDF12との間には、利得等化器(ゲインイコライザ:GEQ)15や、可変光減衰器(VOA)16が適宜に備えられてよい。EDF11及び12は、利得偏差あるいは利得傾斜(ゲインチルト)と呼ばれる波長依存性の利得特性を有する。そのため、WDM光をEDF11及び12によって増幅するにあたっては、ゲインチルトに起因する波長間パワー偏差を補償(「平坦化」と称してもよい。)するために、GEQ15が光増幅装置1に備えられてよい。
例えば、GEQ15は、前段のEDF11から出力されるWDM光に対して、後段のEDF12が有するゲインチルトに起因してWDM光に生じる波長間パワー差が相殺されるような出力パワー調整を行なう。GEQ15には、誘電体多層膜フィルタやエタロンフィルタ等のフィルタを適用してよい。したがって、GEQ15は、「利得等化フィルタ」と称されてもよい。なお、VOA16は、GEQ15から出力されたWDM光のパワーを調整して、EDF12への入力光パワーを調整する。
GEQ15の利得等化特性やVOA16の減衰量(「VOAロス」と称してよい。)は、EDF11及び12それぞれの入出力光パワーに基づいて動的に調整(制御)されてよい。そのため、光増幅装置1には、図1に例示するように、EDF11の入出力段やEDF12の入出力段に、光分岐器19及び受光素子20がモニタ系の一例として備えられてよい。
光分岐器19は、WDM光を分岐した光をモニタ光として受光素子20へ入力する。受光素子20は、例示的に、フォトダイオード(あるいはフォトディテクタ)(PD)であり、モニタ光の受光パワーに応じた電気信号を出力する。当該電気信号に基づいて、GEQ15の利得等化特性やVOA16の減衰量を制御することが可能となる。なお、当該制御を行なう制御部は、図1において図示を省略している。
なお、光分岐器14で分岐された分岐励起光のうち、EDF11に入力される分岐励起光ではない分岐励起光は、複数のEDF12に入力(「マルチキャスト」と称してよい。)されてよい。その一例を図2及び図3に示す。図2及び図3には、分岐励起光が4つのEDF12に導入される光増幅装置1の構成例を示している。なお、EDF12の数は、4つに限られず、2つ以上であってよい。
図2に例示する光増幅装置1は、合波器18の後段に、合波器18の出力光を各EDF12へ分岐する光分岐器21を備える。したがって、光分岐器14で分岐された分岐励起光のうち、EDF11に入力される分岐励起光ではない分岐励起光は、合波器18を通じてWDM光と共に光分岐器21に入力され、光分岐器21にてWDM光と共に分岐されて各EDF12へ導入される。
光分岐器21は、入力光であるWDM光及び分岐励起光を、等分岐して各EDF12に等分配してもよいし、異なる分岐比で不均一に各EDF12に分配してもよい。また、当該光分岐器21での分岐比は、固定でもよいし可変でもよい。
一方、図3に例示する光増幅装置1は、光分岐器21から各EDF12に至る光ルート(「分岐ルート」と称してもよい。)にそれぞれ合波器18が備えられ、各合波器18を通じて各EDF12に個別に分岐励起光が導入される構成を有する。この場合、光分岐器14での励起光の分岐数は、マルチキャスト対象のEDF12の数に応じて変更される。
なお、図2及び図3には、4つのEDF12のうちの1つのEDF12について、出力光モニタの一例を成す光分岐器19及び受光素子20が備えられているが、2以上のEDF12のそれぞれについて、出力光モニタが備えられて構わない。
ところで、上述のように光分岐器14にて励起光を分岐して各EDF11及び12に供給する場合、EDF11及び12への入力光パワーに応じてゲインを調整するためには、各EDF11及び12に共通の励起光源13の出力光パワーを調整することになる。
ここで、光分岐器14の分岐比が固定であると、励起光源13の出力光パワーを調整しても、分岐励起光のパワーは一様に変動するだけである。そのため、分岐励起光のパワーを個別に調整できず、ゲインチルトを補償することが難しくなる。
なお、EDF11及び12が有するゲインチルトは、入力光パワーの変動に限らず、周囲温度に応じても変動し得る。別言すると、EDF11及び12への入力光パワーが一定であっても、EDF11及び12の周囲温度の変化に応じてゲインチルトが変動し得る。
温度依存性のゲインチルトの変動は、例えば、ヒータを用いてEDF11及び12の周囲温度を一定に制御することで、補償可能である。また、EDF11及び12の周囲温度をセンシングする温度センサを設けて、センシングした温度に応じて励起光パワーを調整することによっても、温度依存性のゲインチルトの変動を補償可能である。
温度に応じて励起光パワーを調整するにしても、光分岐器14の分岐比が固定であると、既述のようにゲインチルトを補償することが難しくなる。したがって、光分岐器14での励起光の分岐比は、可変であるのが好ましい。
ただし、励起光源13にFPレーザを用いると、図4に模式的に例示するように、励起光に複数の波長が含まれ、また、各波長のパワーや偏波状態(「偏波モード」と称してもよい。)も変動しやすい。
そのため、励起光源13にFPレーザを用いる場合には、DFBレーザを用いる場合とは異なり、光分岐器14において干渉法を利用して励起光の分岐比を可変にすることは難しい。
干渉法に代わって励起光の分岐比を可変にする手法の一例としては、偏波を利用する手法が考えられる。例えば、出力光に含まれる波長は変動しても偏波が一定(例示的に、直線偏波)で変動しないようなレーザを励起光源13に適用することを想定する。
この場合、変動しない偏波面に対して45度の方位角を有する偏波ビームスプリッタ(PBS)を用いれば、励起光を1:1の分岐比で分岐することが可能である。別言すると、PBSの方位角に対する励起光の偏波面を相対的に変化させることで、励起光の分岐比を変化させることができる。
励起光の偏波面を変化させることが可能な光デバイスの非限定的な一例として、ファラデー回転子が挙げられる。図5に、ファラデー回転子を用いた光分岐器14の構成例を示す。図5に示す光分岐器14は、例示的に、ファラデー回転子141と、PBS142と、を備える。
ファラデー回転子141は、ファラデー効果と呼ばれる、磁場に平行な直線偏波を物質に透過させたときに偏波面が回転する現象を利用して、入力光(ここでは例示的に、励起光)の偏波面を回転させる。例えば、ファラデー回転子141は、与えられる磁界の変化に応じて入力光の偏波を制御可能である。ファラデー回転子141には、非限定的な一例として、ガーネット単結晶膜を利用してよい。ファラデー回転子141の挿入損失は、例示的に、0.02〜0.05dB程度であり、スプライス1つ分程度に相当する。
PBS142は、ファラデー回転子141を透過した光を偏波成分毎に分離して分岐励起光を出力する。ファラデー回転子141の磁場(別言すると、ファラデー回転子141に印加する磁束密度)を変化させることに応じて、入力光の一例である励起光の偏波面が回転する。したがって、PBS142の方位角に対する励起光の偏波面が相対的に変化し、PBS142での励起光の分岐比が変化する。
なお、図5に例示した光分岐器14の構成は、励起光源13の出力光である励起光の波長毎の偏波面が変動せず一定である場合に有用である。しかし、励起光の各波長の偏波面が時間的に変動する場合には、ブリュースター法則を利用した単純なPBS(「ブリュースタースプリッタ」と称してもよい。)では、偏波面の変動に応じて分岐比が変化してしまう。
そこで、偏波面が時間的に変動する励起光に対しては、図6に例示する構成を光分岐器14に適用するとよい。図6に示す光分岐器14は、例示的に、PBS140と、2つのファラデー回転子141−1及び141−2と、2つのPBS142−1及び142−2と、2つの合波器143−1及び143−2と、を備える。
PBS140は、励起光源13の出力光である励起光を偏波成分毎に分離し、一方の偏波成分の光を一方のファラデー回転子141−1に入力し、他方の偏波成分の光を他方のファラデー回転子141−2に入力する。なお、PBS140は、PBS142−1及び142−2を複数の第1のPBSと位置付けたときの、第2のPBSに相当すると捉えてよい。
ファラデー回転子141−1及び141−2は、それぞれ、図5に例示したファラデー回転子141と同様に、ファラデー効果を利用して励起光の偏波面を回転させる。なお、図5に例示したファラデー回転子141と、図7に例示したファラデー回転子141−1及び141−2と、を区別しない場合には、単に「ファラデー回転子141」と表記する。
一方のファラデー回転子141−1を透過した光は、一方のPBS142−1に入射し、他方のファラデー回転子141−2を透過した光は、他方のPBS142−2に入射する。
一方のPBS141−1は、ファラデー回転子141−1から入射した光を偏波成分毎に分岐(「分離」と称してもよい。)する。分離された偏波成分のうちの一方(第1)の偏波成分は、一方(第1)の合波器143−1に入射し、他方(第2)の偏波成分は、他方(第2)の合波器143−2に入射する。
同様に、他方のPBS141−2は、ファラデー回転子141−2から入射した光を偏波成分毎に分離する。分離された偏波成分のうちの一方(第1)の偏波成分は、一方(第1)の合波器143−1に入射し、他方(第2)の偏波成分は、他方(第2)の合波器143−2に入射する。
第1の合波器143−1は、各PBS142−1及び142−2のそれぞれから入射される一方の偏波成分の光を合波して出力する。
同様に、第2の合波器143−2は、各PBS142−1及び142−2のそれぞれから入射される他方の偏波成分の光を合波して出力する。
このように、励起光を偏波成分毎に分離し、偏波成分毎に偏波面をファラデー回転させた後、更に、偏波成分毎の分離及び合波を行なうことで、励起光の偏波面やスペクトルが時間的に変動しても、当該変動を平均化して最小化することができる。したがって、光分岐器14において安定した分岐比を実現可能である。
図5又は図6に例示した構成の光分岐器14では、ファラデー回転子141に与えられる磁界(「磁場」と称してもよい。)を調整することで、分岐比を調整できる。ファラデー回転子141の磁場を温度に応じて受動的に変化させることができれば、光分岐器14を能動的に制御しなくても、励起光の分岐比を変化させることができる。能動的な制御を不要にできれば、分岐比制御のための給電を不要にできる。
給電不要で温度に応じて励起光の分岐比が可変の光分岐器14を、図1〜図3に例示したように光増幅中継器1に適用することで、EDF11及び12のゲインチルトの温度依存性変化を自律的に補正(「補償」と称してもよい。)することが可能になる。
ここで、図1〜図3に例示した励起光源13が、光増幅中継器1内ではなく、例えば端局に配置され、光増幅中継器1のEDF11及び12が遠隔(例えば、端局)から受信される励起光によって励起されることがある。このような励起は、「遠隔励起」と称してよく、遠隔励起に用いられる励起光は、「遠隔励起光」と称してよい。
遠隔励起によれば、光増幅中継器1において、励起光の分岐比制御のための給電に加えて、励起光源13の給電をも不要にできる。したがって、光増幅中継器1のための給電設備や電力ケーブルの敷設等を不要にできる。
別言すると、光増幅中継器1に励起光源等のアクティブ部品を用いなくてよいので、光増幅中継器1をパッシブ部品で構成でき、給電設備を不要にできる。給電設備を不要にできるので、光増幅中継器1が設置される中継地点の省スペース化や保守作業の容易化、簡易化を図ることができる。
また、アクティブ部品を用いなくてよいので、光増幅中継器1の故障率、ひいては光増幅中継器1を用いた光伝送システムの故障率の増加を大幅に低減できる。別言すると、光増幅中継器1の安定動作(信頼性)、ひいては、光伝送システム1の安定動作(信頼性)の向上を図ることができる。
そのため、光増幅中継器1の設置場所に関する自由度が向上し、例えば、ビル内のように管理された環境ではなく、後述するように地中に光増幅中継器1を埋設することも許容される。
ところで、ファラデー回転子141に与える磁界を温度に応じて受動的に変化させることが可能な構造(あるいは機構)の一例としては、永久磁石と、温度に応じて形状が変化する部材と、を用いた構造が挙げられる。温度に応じて形状が変化する部材は、「温度依存性変形部材」と称してよい。
例えば、温度依存性変形部材の温度に応じた変形に伴う力を利用して、ファラデー回転子141と、ファラデー回転子141に磁界を与える磁石との相対的な位置関係を変化させる。これにより、ファラデー回転子141に与えられる磁界を温度に応じて受動的に変化させることが可能である。
温度依存性変形部材の非限定的な一例としては、バイメタルが挙げられる。バイメタルは、図7に模式的に例示するように、熱膨張係数の異なる金属板31及び32を張り合わせた部材である。温度が高くなるほど熱膨張率の大きな金属板31又は32の方が膨張するので、バイメタル30に「曲がり」(あるいは「反り」)が生じる。このような温度変化に応じた変形に伴う力を、ファラデー回転子141と磁石との相対的な位置を変化させるのに利用できる。
磁石には、電磁石を用いると給電が必要になるので、外部から磁場や電流の供給を受けなくても磁石としての性質を長期にわたって保持し続けることが可能な「永久磁石」を用いるとよい。永久磁石の非限定的な一例としては、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジウム磁石等が挙げられる。
図8に、光分岐器14に用いられる、ファラデー回転子141と永久磁石145及び146との配置例を示す。図8に例示する配置は、光の進行方向と磁束の方向とが直交するフォークト配置と呼ばれる配置であり、2つの永久磁石145及び146の間に、磁束と直交する方向に光を透過するファラデー回転子141が配置される。
そして、バイメタル30の温度変化に応じた変形に伴う力を利用して、ファラデー回転子141に対する永久磁石145及び146の一方又は双方の位置を変化させることで、ファラデー回転子141の磁場を温度変化に応じて変化させることができる。したがって、給電不要で温度変化に応じて分岐比が可変の光分岐器14を実現できる。
なお、ファラデー効果による旋光度αは、磁場の強さをH、偏光が通過する物質の長さをL、ヴェルデ定数をVで表すと、以下の式(1)で求められる。
α=VHL …(1)
なお、ヴェルデ定数Vは、偏光が通過する物質に固有の比例定数であり、物質の種類、偏光の波長、及び、温度に依存する。
α=VHL …(1)
なお、ヴェルデ定数Vは、偏光が通過する物質に固有の比例定数であり、物質の種類、偏光の波長、及び、温度に依存する。
ここで、ファラデー回転子141にテルビウムガリウムガーネットを用い、テルビウムガリウムガーネットのヴェルデ定数が0.13min/Oe/cmであるとする。この場合、光が透過する方向の長さL=2[cm]のファラデー回転子141のファラデー効果によって偏波面を45度回転(α=45°)させるのに足りる磁場の強さHは、H=45×60/0.13/2=10384G[ガウス]=1.0384T[テスラ]となる。
ファラデー回転子141の長さLを伸ばせば、同じ旋光度αを得るのに足りる磁場の強さは小さくなる。例えば、ファラデー回転子141の長さLを2倍の4cmにすれば、偏波面を45度回転(α=45°)させるのに足りる磁場の強さHは、上記の半分に抑えることができる。
(永久磁石の位置を変化させる第1の構造例)
次に、図9を参照して、バイメタル30の温度変化に応じた変形に伴う力を利用して永久磁石145及び146の位置を変化させる構造(あるいは機構)の具体例を説明する。
次に、図9を参照して、バイメタル30の温度変化に応じた変形に伴う力を利用して永久磁石145及び146の位置を変化させる構造(あるいは機構)の具体例を説明する。
図9に例示する構造は、永久磁石145及び146に固定された支持部材61及び62のそれぞれに、バイメタル30を取り付けた構造である。
永久磁石145及び146は、それぞれ、ファラデー回転子141に対して一様に磁界が印加されるように対向して配置される。永久磁石145及び146は、当該対向配置を維持したままファラデー回転子141に対する位置(距離)が変化し得るように可動機構40に設置されてよい。可動機構40の一例は、ガイドレールである。
別言すると、永久磁石145及び146は、ファラデー回転子141に対して印加される磁界の一様性を維持したまま、ガイドレール40に沿った方向にスライド可能に設置されてよい。ガイドレール40には、磁界の攪乱をきたさない素材、例えば、空気の透磁率と同じ素材を用いてよい。
永久磁石145及び146のガイドレール40に沿った方向のスライドは、支持部材61及び62に取り付けられたバイメタル30の変形に応じた力が支持部材61及び62に伝達されることで生じる。そのため、バイメタル30は、変形によって永久磁石145及び146をガイドレールに沿ってスライドさせるのに足りる力が生じるだけの厚みに設計されてよい。
各バイメタル30の一端は、固定部材50によって固定されており、各バイメタル30の他端は、それぞれ、支持部材61及び62に設けられた可動リンク機構611及び621に接続される。固定部材50は、例示的に、バイメタル30、ガイドレール40、支持部材61及び62、並びに、永久磁石145及び146を収容する筐体80に固定されてよい。例えば図9に示すように、筐体80の内部上面に固定部材50が固定されてよい。筐体80の内部底面には、ガイドレール40が固定されてよい。
可動リンク機構611及び621は、それぞれ、バイメタル30の変形に応じた力をガイドレール40に沿った方向の力に変換可能なように、例えばバイメタル30の取り付け位置を支点に角度が自由に回転可能な機構の一例である。
以上の構造により、図8に例示したように、バイメタルの温度変化に応じた変形に伴って生じる力を利用して、ファラデー回転子141に対する永久磁石145及び146の位置を変化させることができる。
(永久磁石の位置を変化させる第2の構造例)
なお、上述した例は、温度依存性変形部材としてバイメタル30を利用した例であるが、温度依存変形部材は、単一の金属や合金であってもよい。ただし、単一の金属や合金では、温度変化による変形がバイメタル30に比して小さいため、バイメタル30よりも変形に応じて得られる変位量が小さい。
なお、上述した例は、温度依存性変形部材としてバイメタル30を利用した例であるが、温度依存変形部材は、単一の金属や合金であってもよい。ただし、単一の金属や合金では、温度変化による変形がバイメタル30に比して小さいため、バイメタル30よりも変形に応じて得られる変位量が小さい。
単一の金属や合金でも、バイメタル30と同等の変形に応じた変位量を得るには、例えば図10に模式的に示すように、単一の金属や合金の金属板70を渦巻状に加工するとよい。渦巻状の金属板70は、温度変化に応じて径方向に伸縮する。したがって、板状のままの金属板70に比して、径方向に変位量を大きく確保することができる。
径方向の変位を例えばガイドレール40に沿った方向の変位に変換すれば、図9に例示した構成と同様に、永久磁石145及び146をガイドレール40に沿ってスライドさせることが可能になる。径方向の変位をガイドレール40に沿った方向の変位に変換するには、図10に例示するように、クランク部材63及び64を用いてよい。
クランク部材63(64)は、可動リンク機構631及び632(641及び642)を備えており、可動リンク機構631及び632(641及び642)を支点に回転可能である。一方の可動リンク機構631(641)には、一方の永久磁石145に固定された支持部材61が取り付けられる。他方の可動リンク機構632(642)には、渦巻状の金属板70の一端が取り付けられる。渦巻状の金属板70の他端は、図示を省略した固定部材によって固定される。当該固定部材は、例示的に、筐体80に固定されてよい。
以上の構造例では、渦巻状の金属板70が温度変化に応じて径方向に伸縮すると、当該伸縮に応じてクランク部材63(64)の可動リンク機構632(642)を支点にクランク部材63(64)が回動する。当該回動に応じて支持部材61(62)にガイドレール40に沿う方向の力が働き、永久磁石145(146)がガイドレール40に沿ってスライドする。
このようにして、図9に例示した構造と同様に、金属板70の温度変化に応じた変形に伴って生じる力を利用して、ファラデー回転子141に対する永久磁石145及び146の位置を変化させることができる。なお、図10に例示した渦巻状の金属板70は、バイメタル30に代替してもよい。別言すると、図9に例示したバイメタル30を渦巻状に加工して、図10と同様の構造に適用してもよい。
(光分岐器14のVOAとしての利用)
なお、上述した温度依存性の分岐比可変の光分岐器14は、温度変化に応じて損失量が変化する可変光減衰器(VOA)として利用することもできる。例えば、図5又は図6に示した構成において得られる2つの分岐出力光の一方を使用し、他方は未使用とする。
なお、上述した温度依存性の分岐比可変の光分岐器14は、温度変化に応じて損失量が変化する可変光減衰器(VOA)として利用することもできる。例えば、図5又は図6に示した構成において得られる2つの分岐出力光の一方を使用し、他方は未使用とする。
未使用でない方の分岐出力光は、温度変化に応じて光分岐器14での分岐比が変化するため損失量が変化する。したがって、光分岐器14は、温度依存性のVOAとして利用できる。なお、VOAとして利用する光分岐器14を、以下において便宜的に「VOA14a」と表記することがある。
VOA14aは、図1〜図3に例示したVOA16の代替として用いてよい。VOA16の代替にVOA14aを用いれば、温度変化に応じて自律的にEDF11及び12のゲインを調整することが可能になる。
(光増幅中継器1への適用例)
図11に、上述した光分岐器14及びVOA14aを用いた光増幅中継器1の構成例を示す。図11に示す光増幅中継器1は、例示的に、光伝送路5Aを通じて信号光と共に励起光が受信され、当該励起光によってEDF11及び12が遠隔励起される構成を有する。なお、光伝送路5Aは、例えば、光ファイバ伝送路である。
図11に、上述した光分岐器14及びVOA14aを用いた光増幅中継器1の構成例を示す。図11に示す光増幅中継器1は、例示的に、光伝送路5Aを通じて信号光と共に励起光が受信され、当該励起光によってEDF11及び12が遠隔励起される構成を有する。なお、光伝送路5Aは、例えば、光ファイバ伝送路である。
そのため、光増幅中継器1は、例えば図11に示すように、図1〜図3に例示した励起光源13を備えなくてよく、光フィルタ25、光分岐器26及び合波器27を備える。また、光増幅中継器1は、既述のEDF11及び12、温度依存性の分岐比可変光分岐器14、温度依存性の2つのVOA14a、GEQ15、並びに、合波器17及び18を備える。
光フィルタ25は、光伝送路5Aから受信される信号光と励起光とを分離し、信号光は合波器17へ出力し、励起光は光分岐器26へ出力する。
光分岐器26は、光フィルタ25から入力された励起光を分岐し、分岐励起光の一方を温度依存性の分岐比可変光分岐器14へ出力し、分岐励起光の他方を合波器27へ出力する。
温度依存性の分岐比可変光分岐器14は、光分岐器26から入力された励起光を温度に応じた分岐比で分岐し、分岐励起光の一方を合波器17へ出力し、分岐励起光の他方を合波器18へ出力する。
合波器17は、光フィルタ25から入力された信号光と、分岐比可変光分岐器14から入力された励起光と、を合波してEDF11に入力する。これにより、分岐比可変光分岐器14で分岐された分岐励起光の一方によって信号光がEDF11において増幅される。
EDF11にて増幅された信号光は、EDF11の後段に設けられたGEQ15及び第1のVOA14aによってゲイン及びパワー制御を受けた後、合波器18に入力される。
合波器18は、第1のVOA14aから入力された信号光と、分岐比可変光分岐器14から入力された分岐励起光の他方と、を合波してEDF12に入力する。これにより、分岐比可変光分岐器14で分岐された分岐励起光の他方によって信号光がEDF12において増幅される。
EDF12によって増幅された信号光は、EDF12の後段に設けられた第2のVOA14aによってパワー制御を受けた後、合波器27に入力される。
合波器27は、光分岐器26から入力された励起光と、第2のVOA14aから入力された信号光と、を合波して光伝送路5Bへ出力する。別言すると、光増幅中継器1に信号光と共に入力された遠隔励起光は、EDF11及び12による信号光の増幅に用いられた後、合波器27を通じてダウンストリーム側へ増幅後の信号光と共に送信される。なお、光伝送路5Bは、例えば、光ファイバ伝送路である。
したがって、光伝送システムに複数の光増幅中継器1が多段に接続される場合に、遠隔励起光を各光増幅中継器1に共用にすることが可能である。なお、遠隔励起光をダウンストリーム側へ送信(「中継」と称してもよい。)しなくてよければ、光分岐器26は不要にしてもよい。例えば、光フィルタ25で分離された励起光を、光分岐器26を介さずに分岐比可変光分岐器14に入力してよい。
以上のようにして、光増幅中継器1は、信号光と共に受信される励起光を光分岐器26及び14で分岐して、分岐励起光をEDF11及び12に導入することで、信号光を遠隔励起光によって増幅することができる。
ここで、励起光は、温度依存性の分岐比可変光分岐器14にて温度に応じた分岐比で分岐される。別言すると、励起光の分岐比が温度変化に追従して変化する。したがって、EDF11及び12のゲインチルトが個別的に温度変化に追従して自律調整され、ゲインチルトの補償が可能になる。また、EDF11及び12の出力光パワーも、温度依存性のVOA14aによって温度変化に追従して自律調整することができる。
更に、図11に例示した光増幅中継器1において、EDF11及び12、光フィルタ25、光分岐器14及び26、合波器17、18及び27、VOA14a、並びに、GEQの一例である利得等化フィルタ15は、いずれもパッシブ部品である。したがって、既述のように給電設備は不要であり、給電設備無しでゲインチルトやEDF11及び12の出力光パワーの自律調整が可能になる。
ただし、光増幅中継器1に急激な温度変化が生じると、自律調整が追従できなくなるおそれがある。そこで、光増幅中継器1は、急激な温度変化が生じないよう、放熱器(ヒートシンク)2上に設置されてよい。
更には、外気からの熱を遮蔽するために、例えば図12に模式的に示すように、光増幅中継器1を地中に埋設してもよい。埋設の深さは、地上との間で熱交換が実質的に行なわれず、年間を通して温度が一定であるか変動しても緩慢な変動を示す深さとしてよい。埋設深さの非限定的な一例は、10m以上である。場合によっては、図12に例示するように、断熱材3を用いて更に熱遮蔽効果を高めてもよい。
以上のように、上述した光増幅中継器1では、給電設備を不要にできるため、光伝送区間の途中に給電設備を備える局舎を配置しなくてよい。したがって、光伝送距離が長い大陸等において、光増幅中継器1の設置数を削減することができ、極めて有用である。
(変形例)
上述した光増幅中継器1では、EDF11及び12の温度依存性の特性変化を補償できるが、伝送路ロスの変動に起因する、入出力レベルの変動を出来るだけ抑えられるようにすると、更に安定した光伝送が可能なシステムを実現できる。
上述した光増幅中継器1では、EDF11及び12の温度依存性の特性変化を補償できるが、伝送路ロスの変動に起因する、入出力レベルの変動を出来るだけ抑えられるようにすると、更に安定した光伝送が可能なシステムを実現できる。
伝送路ロスの変動は、信号光と共に伝送される励起光のパワー変動につながる。例えば、伝送路ロスが小さくなると励起光パワーが強くなるので、信号光パワーと励起光パワーとが共に強くなる。そのため、遠隔励起光を用いない通常の光伝送システムに比して、光増幅中継器1の出力光パワーの変動が大きくなり易い。複数の光増幅中継1が多段に接続されるシステムにおいては、出力光パワーの変動が累積的に増加し易い。
伝送路ロスの変動に起因する励起光パワーの変動を抑圧するには、例示的に、入力光パワーに依存して光の透過率(別言すると、光損失又は光反射率)が変動する光リミッタを用いることができる。図13に、導波路媒質を用いた光リミッタの構成例を示す。図13に示す光リミッタ28は、例示的に、非線形媒質281と線形媒質282とを有する導波路媒質である。
非線形媒質281は、入力光パワーに応じて屈折率(「非線形屈折率」と称してよい。)が変化し、当該屈折率に応じた透過率で入力光を透過させる媒質である。非線形媒質281は、線形媒質282よりも非線形効果が大きい(別言すると、非線形屈折率が大きい)媒質である。
線形媒質282は、非線形媒質281よりも非線形屈折率が小さい媒質であり、光の入射面が、非線形媒質281を透過した光の出射面と平行となるように配置されている。非線形媒質281の出射面と線形媒質282の入射面とは、非線形媒質281と線形媒質282との境界面を成す。
ここで、非線形媒質281の非線形屈折率n1は、非線形媒質281の屈折率nと入力光パワーPに応じた屈折率nの変動成分dxPとの和(n1=n+dxP)で表すことができる。したがって、非線形媒質281の非線形屈折率n1は、入力光パワーPの増加に応じて増加する。
線形媒質282の屈折率をn2、光リミッタ28の反射率をR、光リミッタ28の透過率をTでそれぞれ表すとすると、光リミッタ28の反射率Rは、以下の式(2)によって表すことができ、透過率Tは、T=1−Rによって表すことができる。
R=(n1−n2)2/(n1+n2)2 …(2)
R=(n1−n2)2/(n1+n2)2 …(2)
したがって、光リミッタ28の入力光パワーに対する透過率Tは、例えば図14に示すように、入力光パワーPの増加に応じて増加から減少に転じる極値(最大値)を有する特性として表すことができる。
入力光パワーPの増加に応じて透過率Tが減少する領域の特性をもつ光リミッタ28は、出力光一定制御(ALC:automatic level control)に用いることができる。別言すると、入力光パワーPが増加すると、その増加を打ち消すように透過率Tが減少するように屈折率n1及びn2を調整した光リミッタ28は、励起光のALCに用いることができる。
例えば図15(B)に示すように、入力光パワーPが1dB増加すると挿入損失が1dB増加する(傾きが+1dB/1dB)の領域の特性をもつ光リミッタ28であれば、入力光パワーPが1dB増加すると透過率Tが1dB減少する。したがって、図15(A)に例示するように、入力光(例えば、励起光)パワーPの増減によらず出力光を一定レベルに制御できる。
一方、入力光パワーPの減少に応じて透過率Tが増加する領域の特性をもつ光リミッタ28は、励起光パワー一定制御(APC:automatic power control)に用いることができる。別言すると、入力光パワーが減少すると、その減少を補うように透過率Tが増加するように屈折率n1及びn2を調整した光リミッタ28は、励起光のAPCに用いることができる。
例えば図16(B)に示すように、入力光パワーPが1dB減少すると挿入損失が1dBを超えて増加する(傾きが−1dB/dBよりも急峻である)領域の特性をもつ光リミッタであれば、入力光パワーPが1dB減少すると透過率Tが1dBを超えて増加する。
ここで、伝送路ロス(「スパンロス」と称してもよい。)がx(dB)増加した場合、EDF11及び12の利得の励起光パワーに対する依存率を「k」で表すと、利得は「kx」だけ減少し、入力信号光パワーも「x」だけ減少する。したがって、光増幅中継器1の出力光パワーは、(k+1)xだけ減少する。この減少分を補償するには、例えば図14において、傾きが−(k+1)xdB/1dBとなるように光リミッタ28の特性を調整する。
かかる特性を有する光リミッタ28によれば、図16(A)に例示するように、スパンロスに伴う入力光(例えば、励起光)パワーの減少に応じて当該減少を補うように出力光パワーを増加できる。したがって、励起光パワーを一定に制御できる。
以下、便宜的に、励起光のALCに利用可能な光リミッタ28を「光リミッタ28ALC」と表記し、励起光のAPCに利用可能な光リミッタ28を「光リミッタ28APC」と表記する。
図17に例示するように、図11に例示した構成において、光リミッタ28ALCを、光分岐器26と合波器27との間に設けることで、ダウンストリーム側へ中継される遠隔励起光のALCが可能となる。したがって、ダウンストリーム側へ中継される遠隔励起光のパワー変動が抑制される。
また、図17に例示するように、図11に例示した構成において、光リミッタ28APCを、光分岐器26と分岐比可変光分岐器14との間に設けることで、分岐比可変光分岐器14に入力される励起光パワーのAPCが可能となる。したがって、分岐比可変光分岐器14に入力される励起光パワーの変動が抑制される。
その結果、分岐比可変光分岐器14にて分岐されてEDF11及び12に供給される励起光パワーが安定し、EDF11及び12による増幅動作も安定する。なお、励起光パワーは、WDM信号光の各波長のパワーに比して、非線形効果を引き起こすだけ十分に強いパワーなので、上述のように非線形効果を利用することができる。光リミッタ28内で光位相が変化しても、EDF11及び12の励起には問題がない。
図17に例示した構成の光増幅中継器1によれば、当該光増幅中継器1がWDM光伝送システムにおいて多段に接続されたとしても、安定した無電源増幅中継が実現可能になる。
以上のように、光増幅中継器1において、励起光は分岐されるだけなので低損失で無駄なく分岐され、しかも分岐比を温度変化に応じて可変にできるため、ゲインチルトの自律的な補償が実現できる。また、多段中継でも実用的に利用可能な、励起光の無電源増幅中継が可能になる。
(信号光と励起光との個別受信構成)
図17に例示した、光リミッタ28を備えた光増幅中継器1は、光伝送路5Aを通じて信号光と共に励起光が受信される構成であるが、図18に例示するように、信号光と励起光とは、個別の光伝送路5A1及び5A2を通じて受信されてよい。また、光増幅中継器1(EDF11及び12)で増幅された信号光と、ダウンストリーム側へ中継される励起光とは、個別の光伝送路5B1及び5B2を通じて送信されてよい。
図17に例示した、光リミッタ28を備えた光増幅中継器1は、光伝送路5Aを通じて信号光と共に励起光が受信される構成であるが、図18に例示するように、信号光と励起光とは、個別の光伝送路5A1及び5A2を通じて受信されてよい。また、光増幅中継器1(EDF11及び12)で増幅された信号光と、ダウンストリーム側へ中継される励起光とは、個別の光伝送路5B1及び5B2を通じて送信されてよい。
図18の例では、励起光が光伝送路5A1を通じて受信され、信号光が光伝送路5A2を通じて受信される。また、ダウンストリーム側へ中継される励起光は、光伝送路5B1を通じて送信され、信号光は、光伝送路5B2を通じて送信される。
光伝送路5A1及び5A2(5B1及び5B2)には、同じタイプの光ファイバ伝送路を適用してもよいし、異なるタイプの光ファイバ伝送路を適用してもよい。
非限定的な一例として、励起光を伝送する光伝送路5A1及び5B1には、マルチモード(「マルチコア」と称してもよい。)ファイバを適用してよく、信号光を伝送する光伝送路5A2及び5B2には、シングルモードファイバを適用してよい。励起光を伝送する光伝送路5A1及び5B1のコア断面積を大きくするほど伝送可能な励起光パワーを増加することができる。
したがって、例えば、信号光の伝送距離や光増幅中継器1の段数(スパン数)等に応じて必要とされるパワーの励起光を光伝送路5A1及び5B1によって伝送(中継)することが可能になる。別言すると、図17の構成のように、同じ光伝送路5A(5B)にて信号光と励起光とを伝送する場合に比して、励起光パワーの制約を緩和することができる。その結果、光伝送システムとしての自由度や伝送性能の向上を図ることができる。
なお、図17と図18とを比較すれば分かるように、図18に例示する光増幅中継器1では、信号光と励起光とを分離して合波する必要がないので、図17に例示した光フィルタ25及び合波器27は不要である。
そのため、図18において、分岐比可変光分岐器14にて分岐された励起光の一方は、合波器17aにて、光伝送路5A2を通じて受信された信号光と合波されてEDF11に入力される。また、分岐比可変光分岐器14にて分岐された励起光の他方は、合波器18aにて、EDF11による増幅後の信号光と合波されてEDF12に入力される。EDF12にて増幅された信号光は、VOA14aを通じてダウンストリーム側の光伝送路5B2へ送信される。
(後方励起構成)
図11、図17及び図18に例示した光増幅中継器1の構成は、いわゆる「前方励起構成」に相当するが、図19及び図20に例示するように「後方励起構成」としてもよい。図19に例示する構成は、図17に例示した「前方励起構成」を「後方励起構成」に変更した構成に相当する。図20に例示する構成は、図18に例示した「前方励起構成」を「後方励起構成」に変更した構成に相当する。
図11、図17及び図18に例示した光増幅中継器1の構成は、いわゆる「前方励起構成」に相当するが、図19及び図20に例示するように「後方励起構成」としてもよい。図19に例示する構成は、図17に例示した「前方励起構成」を「後方励起構成」に変更した構成に相当する。図20に例示する構成は、図18に例示した「前方励起構成」を「後方励起構成」に変更した構成に相当する。
例えば図19に示す光増幅中継器1では、EDF11及び12のそれぞれ後段に設けられた合波器17b及び18bを通じて励起光が、信号光の伝送方向とは逆方向にEDF11及び12に導入される。
例えば、合波器17bは、光フィルタであってよく、分岐比可変光分岐器14にて分岐された励起光の一方をEDF11へ出力し、EDF11の出力光を後段のEDF12側(例えばGEQ15)へ出力する。
合波器18bも、光フィルタであってよく、分岐比可変光分岐器14にて分岐された励起光の他方をEDF12へ出力し、EDF12の出力光を、VOA14aを通じて合波器27へ出力する。
なお、図19に例示するように、光フィルタ25とEDF11との間には、EDF11を信号光の伝送方向とは逆方向に通過した励起光の伝搬を遮断する光アイソレータ(ISO)29が備えられてよい。光アイソレータ29は、光フィルタ25で分離された信号光を一方向(EDF11の入力)に通過させる。
図20に例示する光増幅中継器1は、図19に例示した「後方励起構成」に、図18に例示した構成と同様に、信号光と励起光とが個別の光伝送路5A1及び5A2(5B1及び5B2)を通じて伝送される態様を適用したものに相当する。
そのため、図20において、図19に例示した光フィルタ25及び合波器27は不要である。分岐比可変光分岐器14にて分岐された励起光が、合波器17b及び18bを通じて信号光の伝送方向とは逆方向にEDF11及び12へ導入される点は、図19の構成例と同様である。
(逆方向励起構成)
図11及び図17〜図20に例示した光増幅中継器1の構成は、いずれも遠隔励起光がアップストリーム側から受信される構成であるが、図21及び図22に例示するように、遠隔励起光が逆方向のダウンストリーム側から受信される構成であってもよい。
図11及び図17〜図20に例示した光増幅中継器1の構成は、いずれも遠隔励起光がアップストリーム側から受信される構成であるが、図21及び図22に例示するように、遠隔励起光が逆方向のダウンストリーム側から受信される構成であってもよい。
図21は、ダウンストリーム側(光伝送路5B)から受信される励起光を用いてEDF11及び12がそれぞれ「前方励起」される構成例を示す。図22は、ダウンストリーム側(光伝送路5B)から受信される励起光を用いてEDF11及び12がそれぞれ「後方励起」される構成例を示す。
図21及び図22に例示するいずれの構成でも、光伝送路5A及び5Bにおいて、励起光が、信号光とは逆方向に伝送される。そのため、図11、図17及び図19に例示した、光フィルタ25、光分岐器26及び合波器27が、それぞれ、光フィルタ25a、光分岐器26a及び合波器27aに代替される。また、図21及び図22において、光リミッタ28ALCは、励起光がアップストリーム側へ伝送(中継)されるため、光フィルタ25aと光分岐器26との間に備えられる。光リミッタ28ALCによって、アップストリーム側へ中継される励起光の、伝送路ロスに依存したパワー変動を、既述のように抑制できる。なお、光リミッタ28APCの配置位置については既述の構成例(図17〜図20参照)と変わりない。
光フィルタ25aは、アップストリーム側の光伝送路5Aから受信される信号光を合波器17へ出力し、かつ、光リミッタ28ALCから受信される励起光を光伝送路5Aへ出力する。光フィルタ25aは、光サーキュレータを用いて実現されてよい。
光フィルタ27aは、VOA14aを通じてEDF12から入力される信号光をダウンストリーム側の光伝送路5Bへ出力し、かつ、光伝送路5Bから受信される励起光を光分岐器26aへ出力する。
光分岐器26aは、光フィルタ27aを通過した励起光を分岐して、分岐励起光の一方を分岐比可変光分岐器14側(光リミッタ28APC)へ出力し、かつ、分岐励起光の他方を光伝送路5A側(光リミッタ28ALC)へ出力する。
図21において、分岐比可変光分岐器14で分岐された励起光がそれぞれ合波器17及び18を通じて信号光の伝送方向と同じ方向にEDF11及び12に導入されて、EDF11及び12がそれぞれ前方励起される点は、図17の構成例と同様である。
一方、図22において、分岐比可変光分岐器14で分岐された励起光がそれぞれ合波器17b及び18bを通じて信号光の伝送方向とは逆方向にEDF11及び12に導入されて、EDF11及び12がそれぞれ後方励起される点は、図19の構成例と同様である。
なお、図21及び図22に例示した光増幅中継器1の構成において、図18及び図20に例示したように、信号光と励起光とが個別の光伝送路5A1及び5A2(5B1及び5B2)にて伝送される態様を適用してもよい。また、光増幅中継器1において、遠隔励起光は、アップストリーム側及びダウンストリーム側の双方向から受信されてもよい。
更に、光増幅中継器1のEDF11及び12は、分岐比可変光分岐器14にて分岐された励起光によって、一方が「前方励起」され、他方が「後方励起」されてもよいし、双方向励起されてもよい。
いずれの態様であっても、温度依存性の分岐比可変光分岐器14によるEDF11及び12のゲインチルトの自律的な補償や、光リミッタ28による励起光パワーの変動抑制を実現できる。
(分岐比可変光分岐器14の他の適用例)
上述した温度依存性の分岐比可変光分岐器14は、例えば図23に示すように、複数の光源(例えば、LD)13−1〜13−N(Nは2以上の整数)の出力光(レーザ光)を合波する合波器41の後段に設けられてよい。この場合、分岐比可変光分岐器14は、合波器41で合波されたレーザ光を温度に応じた分岐比で分岐出力することが可能である。
上述した温度依存性の分岐比可変光分岐器14は、例えば図23に示すように、複数の光源(例えば、LD)13−1〜13−N(Nは2以上の整数)の出力光(レーザ光)を合波する合波器41の後段に設けられてよい。この場合、分岐比可変光分岐器14は、合波器41で合波されたレーザ光を温度に応じた分岐比で分岐出力することが可能である。
したがって、LD13−i(i=1〜Nのいずれか)1つあたりの出力光パワーを抑制して各LD13−iの長寿命化を図りつつ、必要とされるパワーの励起光をマルチキャストすることが可能となる。
なお、上述した実施形態では、温度に依存して分岐比を可変にする対象が励起光である例について説明したが、当該対象は励起光に限られない。信号光等の他の光が、温度依存性の分岐比可変対象であってもよい。
1 光増幅装置(光増幅中継器)
2 放熱器(ヒートシンク)
3 断熱材
5A,5A1,5A2,5B,5B1,5B2 光伝送路
11,12 光増幅媒体(EDF)
13,13−1〜13−N 光源(LD)
14 光分岐器(分岐比可変光分岐器)
14a 可変光減衰器(VOA)
15 利得等化器(ゲインイコライザ:GEQ)
16 可変光減衰器(VOA)
17,17a,17b,18,18a,18b,26,27,41 合波器
19,21,26,26a 光分岐器
20 受光素子(PD)
25,25a,27a 光フィルタ
28,28ALC,28APC 光リミッタ
29,29a 光アイソレータ(ISO)
30 バイメタル
31,32,70 金属板
40 ガイドレール
50 固定部材
61,62 支持部材
63,64 クランク部材
80 筐体
141,141−1,141−2 ファラデー回転子
140,142,142−1,142−2 偏波ビームスプリッタ(PBS)
143−1,143−2 合波器
145,146 永久磁石
281 非線形媒質
282 線形媒質
611,621,631,632,641,642 可動リンク機構
2 放熱器(ヒートシンク)
3 断熱材
5A,5A1,5A2,5B,5B1,5B2 光伝送路
11,12 光増幅媒体(EDF)
13,13−1〜13−N 光源(LD)
14 光分岐器(分岐比可変光分岐器)
14a 可変光減衰器(VOA)
15 利得等化器(ゲインイコライザ:GEQ)
16 可変光減衰器(VOA)
17,17a,17b,18,18a,18b,26,27,41 合波器
19,21,26,26a 光分岐器
20 受光素子(PD)
25,25a,27a 光フィルタ
28,28ALC,28APC 光リミッタ
29,29a 光アイソレータ(ISO)
30 バイメタル
31,32,70 金属板
40 ガイドレール
50 固定部材
61,62 支持部材
63,64 クランク部材
80 筐体
141,141−1,141−2 ファラデー回転子
140,142,142−1,142−2 偏波ビームスプリッタ(PBS)
143−1,143−2 合波器
145,146 永久磁石
281 非線形媒質
282 線形媒質
611,621,631,632,641,642 可動リンク機構
Claims (11)
- 与えられる磁界の変化に応じて入力光の偏波を制御可能なファラデー回転子と、
前記ファラデー回転子に磁界を与える磁石と、
前記ファラデー回転子を通過した前記入力光を偏波成分の別に分岐する偏波ビームスプリッタと、
温度に依存して変形する部材と、
前記部材の変形に伴う力を利用して前記ファラデー回転子と前記磁石との相対的な位置関係を制御する機構と、
を備えた、光分岐器。 - 第1の偏波ビームスプリッタである前記偏波ビームスプリッタとは別に、入力光を偏波成分の別に分岐する第2の偏波ビームスプリッタを備え、
前記第2の偏波ビームスプリッタで分岐された光のそれぞれについて、前記ファラデー回転子、前記第1の偏波ビームスプリッタ、前記磁石、前記部材及び前記機構が備えられ、かつ、
異なる前記第1の偏波ビームスプリッタで分岐された第1の偏波成分の光を合波する第1の合波器と、
異なる前記第1の偏波ビームスプリッタで分岐された第2の偏波成分の光を合波する第2の合波器と、を備えた、請求項1に記載の光分岐器。 - 前記温度に依存して変形する部材が、熱膨張率の異なる金属を張り合わせたバイメタルである、請求項1又は2に記載の光分岐器。
- 与えられる磁界の変化に応じて入力光の偏波を制御可能なファラデー回転子と、
前記ファラデー回転子に磁界を与える磁石と、
前記ファラデー回転子を通過した、前記入力光である励起光を偏波成分の別に分岐する偏波ビームスプリッタと、
前記偏波ビームスプリッタで分岐された第1の分岐励起光を用いて信号光を増幅する第1の増幅媒体と、
前記偏波ビームスプリッタで分岐された第2の分岐励起光を用いて前記信号光を増幅する第2の増幅媒体と、
温度に依存して変形する部材と、
前記部材の変形に伴う力を利用して前記ファラデー回転子と前記磁石との相対的な位置関係を制御する機構と、
を備えた、光増幅装置。 - 前記温度に依存して変形する部材が、熱膨張率の異なる金属を張り合わせたバイメタルである、請求項4に記載の光増幅装置。
- 前記励起光は、前記信号光と共に、あるいは、前記信号光とは個別に、遠隔から受信される遠隔励起光である、請求項4又は5に記載の光増幅装置。
- 前記前記ファラデー回転子に前記励起光を導入する光経路に、入力光パワーに応じて透過率が変化する光リミッタが備えられた、請求項4〜6のいずれか1項に記載の光増幅装置。
- 前記遠隔励起光を、前記ファラデー回転子に入力される励起光と、他の光増幅装置へ中継される励起光と、に分岐する光分岐器と、
前記他の光増幅装置へ中継される励起光の光経路に、入力光パワーに応じて透過率が変化する光リミッタが備えられた、請求項6に記載の光増幅装置。 - 前記光増幅装置が、地中に埋設されている、請求項4〜8のいずれか1項に記載の光増幅装置。
- 前記ファラデー回転子に入力される励起光が、複数の光源から出力された複数の光を合波した光である、請求項4又は5に記載の光増幅装置。
- 与えられる磁界の変化に応じて入力光の偏波を制御可能なファラデー回転子と、前記ファラデー回転子に磁界を与える磁石と、の相対的な位置関係を、温度に依存して変形する部材の前記変形に伴う力を利用して制御し、
前記ファラデー回転子を通過した、前記入力光である励起光を偏波ビームスプリッタによって偏波成分の別に分岐し、
前記分岐された第1の分岐励起光を用いて信号光を第1の増幅媒体によって増幅し、
前記偏波ビームスプリッタで分岐された第2の分岐励起光を用いて前記信号光を第2の増幅媒体によって増幅する、光増幅方法。
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US6126775A (en) * | 1998-02-06 | 2000-10-03 | Horizon Photonics, Llc | Method of microfabrication |
JP4085638B2 (ja) | 2002-01-24 | 2008-05-14 | 住友電気工業株式会社 | 平面導波路型光回路及びその製造方法 |
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- 2015-02-12 US US14/620,362 patent/US9306362B2/en not_active Expired - Fee Related
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