JP2667264B2 - アクティブ型光合分波器 - Google Patents
アクティブ型光合分波器Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、分波，合波あるいは合分波する機能と光信
号を増幅する機能を一体的に合せ持ったアクティブ型合
分波器に関するものである。
号を増幅する機能を一体的に合せ持ったアクティブ型合
分波器に関するものである。
［従来の技術］ 光ファイバ通信の発展に伴い、１本の光ファイバを用
い、双方向伝送，異種信号の同時伝送など、経済的で拡
張性に富んだシステムの構築が可能な波長分割多重伝送
が注目されるようになってきた。このシステムでは、波
長の異なる光信号を合波あるいは分波する役目を担う光
合分波器が不可欠である。
い、双方向伝送，異種信号の同時伝送など、経済的で拡
張性に富んだシステムの構築が可能な波長分割多重伝送
が注目されるようになってきた。このシステムでは、波
長の異なる光信号を合波あるいは分波する役目を担う光
合分波器が不可欠である。
従来、光合分波器としては、（１）第12図の如くプリ
ズムａやレンズb,誘電体多層膜フィルタｃ等の個別部品
を組み合わせた個別部品組合せ型光合分波器ｄや、
（２）第13図の如く２本の光ファイバｅを所望の長さだ
け融着結合させて方向性結合器ｆを作り、この方向性結
合器の波長異存性を利用した光合分波器や、更には
（３）第14図の如くガラス導波路構造で方向性結合器ｇ
を構成し、その波長異存性を利用した光合分波器等が検
討されていた。
ズムａやレンズb,誘電体多層膜フィルタｃ等の個別部品
を組み合わせた個別部品組合せ型光合分波器ｄや、
（２）第13図の如く２本の光ファイバｅを所望の長さだ
け融着結合させて方向性結合器ｆを作り、この方向性結
合器の波長異存性を利用した光合分波器や、更には
（３）第14図の如くガラス導波路構造で方向性結合器ｇ
を構成し、その波長異存性を利用した光合分波器等が検
討されていた。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の個別部品組合せ型光合分波器（第12
図）は、部品間の光軸ずれやフレネル反射による損失、
各部品の吸収及び散乱損失などによる損失が大きいとい
う問題点、更には組み立て及び加工費が高くつくといっ
た問題点がある。
図）は、部品間の光軸ずれやフレネル反射による損失、
各部品の吸収及び散乱損失などによる損失が大きいとい
う問題点、更には組み立て及び加工費が高くつくといっ
た問題点がある。
一方、光ファイバを用いた方向性結合器型光合分波器
（第13図）及びガラス導波路で構成した方向性結合器型
光合分波器（第14図）では、方向性結合器が１個では波
長間のアイソレーションを大きく取れないために漏話の
問題がある。そのために、方向性結合器を継続接続して
用いる必要があるが、通過損失の増大を招くという問題
点があった。
（第13図）及びガラス導波路で構成した方向性結合器型
光合分波器（第14図）では、方向性結合器が１個では波
長間のアイソレーションを大きく取れないために漏話の
問題がある。そのために、方向性結合器を継続接続して
用いる必要があるが、通過損失の増大を招くという問題
点があった。
本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消する
ために、それぞれの波長の光信号を増幅する機能と、分
波あるいは合波、更には合波と分波の両方の機能を持っ
たアクティブ型合分波器を提供することにある。
ために、それぞれの波長の光信号を増幅する機能と、分
波あるいは合波、更には合波と分波の両方の機能を持っ
たアクティブ型合分波器を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、少なくとも２波長の光信号を分波しあるい
は合波し又合分波する回路の光伝送路を光ファイバ又は
導波路で構成した光合分波器において、上記光ファイバ
又は導波路内に２種類以上の希土類元素が添加してあ
り、そのうち２以上の元素各々が１波長以上に対して吸
収特性を示すことにより、全体として２波長以上に対し
て吸収特性を示し、かつ該光ファイバ又は導波路内に所
望波長の励起光を伝搬させる励起光結合回路を設けたも
のである。少なくとも２波長の光信号を分波しあるいは
合波し又は合分波する回路としては、方向性結合器やリ
ング共振器を用いることができ、方向性結合器の場合に
は縦続的に複数個用いることができる。また、光ファイ
バ又は導波路内に励起光を伝播させる励起光結合回路に
も、方向性結合器を用いることができる。
は合波し又合分波する回路の光伝送路を光ファイバ又は
導波路で構成した光合分波器において、上記光ファイバ
又は導波路内に２種類以上の希土類元素が添加してあ
り、そのうち２以上の元素各々が１波長以上に対して吸
収特性を示すことにより、全体として２波長以上に対し
て吸収特性を示し、かつ該光ファイバ又は導波路内に所
望波長の励起光を伝搬させる励起光結合回路を設けたも
のである。少なくとも２波長の光信号を分波しあるいは
合波し又は合分波する回路としては、方向性結合器やリ
ング共振器を用いることができ、方向性結合器の場合に
は縦続的に複数個用いることができる。また、光ファイ
バ又は導波路内に励起光を伝播させる励起光結合回路に
も、方向性結合器を用いることができる。
信号光の波長として1.3μｍ帯と1.55μｍ帯の２波長
を用いる場合には、光ファイバ又は導波路内に添加する
希土類元素として少なくともNdとErを含ませる構成とす
るのが好ましい。更に、光ファイバ又は導波路内には、
Ｆを添加するとよい。
を用いる場合には、光ファイバ又は導波路内に添加する
希土類元素として少なくともNdとErを含ませる構成とす
るのが好ましい。更に、光ファイバ又は導波路内には、
Ｆを添加するとよい。
本発明のアクティブ型光合分波器の別の形態として
は、損失波長特性の異なる３つの方向性結合器のうち、
第１の方向性結合器の出力端の一方に第２の方向性結合
器の入力端を、第１の方向性結合器の他方の出力端に第
３の方向性結合器の入力端を接続し、上記第２及び第３
の方向性結合器の出力端の各一方に3dBカプラの入力端
を接続すると共に、これら光部品の光伝搬部分であるコ
アを少なくともEr,Nd,Fを添加したSiO2で構成し、上記
第１の方向性結合器の入力端の１つを２波長多重光の入
力部とし、上記3dBカプラの出力端の１つを励起光の入
力部とし、上記第２及び第３の方向性結合器の他方の出
力端をそれぞれ分波信号光の出力部とした構成にするこ
とができる。この場合においても、光部品は導波路ある
いは光ファイバで構成することができる。また信号光の
波長としては1.3μｍ帯と1.55μｍ帯を用い、励起光の
波長としては0.154μm,0.53μｍ或いは.83μｍ帯のいず
れかを用いることができる。また、アクティブ型合分波
器の２つの分波信号光の出力部に、可同調光フィルタを
それぞれ設けた構成とすることもできる。
は、損失波長特性の異なる３つの方向性結合器のうち、
第１の方向性結合器の出力端の一方に第２の方向性結合
器の入力端を、第１の方向性結合器の他方の出力端に第
３の方向性結合器の入力端を接続し、上記第２及び第３
の方向性結合器の出力端の各一方に3dBカプラの入力端
を接続すると共に、これら光部品の光伝搬部分であるコ
アを少なくともEr,Nd,Fを添加したSiO2で構成し、上記
第１の方向性結合器の入力端の１つを２波長多重光の入
力部とし、上記3dBカプラの出力端の１つを励起光の入
力部とし、上記第２及び第３の方向性結合器の他方の出
力端をそれぞれ分波信号光の出力部とした構成にするこ
とができる。この場合においても、光部品は導波路ある
いは光ファイバで構成することができる。また信号光の
波長としては1.3μｍ帯と1.55μｍ帯を用い、励起光の
波長としては0.154μm,0.53μｍ或いは.83μｍ帯のいず
れかを用いることができる。また、アクティブ型合分波
器の２つの分波信号光の出力部に、可同調光フィルタを
それぞれ設けた構成とすることもできる。
［作用］ 光合分波器（分波器，合波器あるいは分波と合波の両
方を行わせる合分波器）を構成する光伝送路（光ファイ
バあるいは導波路）には、２種類以上の希土類元素が添
加してあり、そのうち２以上の元素各々が１波長以上に
対して吸収特性を示すことにより、全体として２波長以
上に対して吸収特性を示し、且つ該伝送路内には励起光
が伝搬される。励起光は、光伝送路内を伝搬するにつれ
て、これに添加されている少なくとも２種類の希土類元
素に吸収されてエネルギ単位が上位に上げられ、反転分
布状態を形成している。そこで、それぞれの対応する波
長の光信号を合分波器内に通すと、それぞれ上記反転分
布により増幅され、その光信号が分波，合波あるいは合
分波されて出力される。
方を行わせる合分波器）を構成する光伝送路（光ファイ
バあるいは導波路）には、２種類以上の希土類元素が添
加してあり、そのうち２以上の元素各々が１波長以上に
対して吸収特性を示すことにより、全体として２波長以
上に対して吸収特性を示し、且つ該伝送路内には励起光
が伝搬される。励起光は、光伝送路内を伝搬するにつれ
て、これに添加されている少なくとも２種類の希土類元
素に吸収されてエネルギ単位が上位に上げられ、反転分
布状態を形成している。そこで、それぞれの対応する波
長の光信号を合分波器内に通すと、それぞれ上記反転分
布により増幅され、その光信号が分波，合波あるいは合
分波されて出力される。
また損失波長特性の異なる３つの方向性結合器と１個
の3dBカプラで構成したアクティブ型合分波器の形態に
おいても、同様にして信号光が増幅され、且つ分波して
取り出される。
の3dBカプラで構成したアクティブ型合分波器の形態に
おいても、同様にして信号光が増幅され、且つ分波して
取り出される。
［実施例］ 以下、本発明のアクティブ型合分波器を図示の実施例
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
第１図は、導波路構造の合波分波器の実施例を示した
ものである。同図（ａ）は左側面図、（ｂ）はそのＡ−
Ａ断面図である。
ものである。同図（ａ）は左側面図、（ｂ）はそのＡ−
Ａ断面図である。
このアクティブ型合分波器は、コア31内に入射した波
長λ1,λ２の信号光５に対して、コア33側に波長λ１の
分波出力光61を、コア34側に波長λ２の分波出力光62を
分波して取り出すようにしたものである。そして、コア
35側より励起光７（波長λＰ）を入射させてアクティブ
型光合分波器を伝搬させることにより、それぞれの波長
λ1,λ２の信号光を増幅させ、コア33,34より分波して
取り出すようにしたものである。
長λ1,λ２の信号光５に対して、コア33側に波長λ１の
分波出力光61を、コア34側に波長λ２の分波出力光62を
分波して取り出すようにしたものである。そして、コア
35側より励起光７（波長λＰ）を入射させてアクティブ
型光合分波器を伝搬させることにより、それぞれの波長
λ1,λ２の信号光を増幅させ、コア33,34より分波して
取り出すようにしたものである。
ここで、光伝送路（コア31〜34）内の希土類元素の添
加量，伝送路長l,励起光の強度により、分波出力光61,6
2の光強度を制御することができる。即ち、信号光５の
光強度に対して、分波出力光61,62の光強度を十分に増
幅して取り出すことができる。
加量，伝送路長l,励起光の強度により、分波出力光61,6
2の光強度を制御することができる。即ち、信号光５の
光強度に対して、分波出力光61,62の光強度を十分に増
幅して取り出すことができる。
先ずアクティブ型光合分波器の構成から説明する。
基板１には、Si,ガラス，サファイヤ，アルミナ,LiNb
O3,GaAs,In,P等を用いることができる。基板１の上に
は、バッファ層２（屈折率ｎb）が形成されている。こ
のバッファ層２は、SiO2,SiO2に屈折率制御用添加物（T
i,Ge,P,B,F,Zn,Al等）を少なくとも１種含んだもの等を
用いる。但し、基板１にSiO2を用いた場合は、バッファ
層２は形成しなくてもよい。バッファ層２の上には、光
信号の伝搬する略矩形状あるいは円形状のコア31〜35が
設けられている。
O3,GaAs,In,P等を用いることができる。基板１の上に
は、バッファ層２（屈折率ｎb）が形成されている。こ
のバッファ層２は、SiO2,SiO2に屈折率制御用添加物（T
i,Ge,P,B,F,Zn,Al等）を少なくとも１種含んだもの等を
用いる。但し、基板１にSiO2を用いた場合は、バッファ
層２は形成しなくてもよい。バッファ層２の上には、光
信号の伝搬する略矩形状あるいは円形状のコア31〜35が
設けられている。
このコア部（屈折率ｎw,nw＞ｎb）には、活性物質で
ある希土類元素が少なくとも２種類添加されている。希
土類元素としては、Nb,Er,Ce,Pr,Pm,Sm,Ho,Tm,Yb等を用
いることができる。またこのコア部には、上記希土類元
素以外に、増幅機能を促進させる元素や屈折率制御用元
素（例えばTi,Ge,P,B,F,Zn,Al,Na,Ba,La,Mg,Zr,Li,Ca）
等が少なくとも１種共添加されている。クラッド４（屈
折率ｎc,nc＜ｎw）は、バッファ層２と同様の材質が用
いられている。
ある希土類元素が少なくとも２種類添加されている。希
土類元素としては、Nb,Er,Ce,Pr,Pm,Sm,Ho,Tm,Yb等を用
いることができる。またこのコア部には、上記希土類元
素以外に、増幅機能を促進させる元素や屈折率制御用元
素（例えばTi,Ge,P,B,F,Zn,Al,Na,Ba,La,Mg,Zr,Li,Ca）
等が少なくとも１種共添加されている。クラッド４（屈
折率ｎc,nc＜ｎw）は、バッファ層２と同様の材質が用
いられている。
方向性結合器８は、コア31内を伝搬してきた波長λ1,
λ２の光信号を分波させるものである。即ち、波長λ１
の光信号はコア33側に、波長λ２の光信号はコア34側
に、それぞれ分波される。
λ２の光信号を分波させるものである。即ち、波長λ１
の光信号はコア33側に、波長λ２の光信号はコア34側
に、それぞれ分波される。
方向性結合器９は、コア35から矢印71の如く入射させ
た波長λＰの励起光７を、矢印73のごとくコア33内に結
合させて伝搬させるが、波長λ１の信号光に対しては結
合を生じさせない波長選択型の方向性結合器である。ま
た方向性結合器10も、コア35から矢印72の如く入射させ
た波長λＰの励起光７を矢印74のごとくコア34内に結合
させて伝搬させるが、波長λ２の信号光に対しては結合
を生じさせない波長選択型の方向性結合器である。
た波長λＰの励起光７を、矢印73のごとくコア33内に結
合させて伝搬させるが、波長λ１の信号光に対しては結
合を生じさせない波長選択型の方向性結合器である。ま
た方向性結合器10も、コア35から矢印72の如く入射させ
た波長λＰの励起光７を矢印74のごとくコア34内に結合
させて伝搬させるが、波長λ２の信号光に対しては結合
を生じさせない波長選択型の方向性結合器である。
Ｙ分岐回路11は、コア35内に入射した波長λＰの励起
光７を矢印71,72のごとく、ほぼ等配分に分岐する回路
である。
光７を矢印71,72のごとく、ほぼ等配分に分岐する回路
である。
次に第１図のアクティブ型光合分波器の具体的な構成
例について述べる。
例について述べる。
波長λ１及びλ２は1.3μｍ及び1.55μｍを用いた。
基板１にはSiO2基板を用い、コア31〜35は、SiO2に、Er
とNdの希土類元素,P,Ge及びＦの屈折率制御用元素を添
加した膜で構成し、更にクラッド４にはＰ及びＢを添加
したSiO2膜で構成した。また励起光７には波長0.83μｍ
の半導体レーザ光を用いた。
基板１にはSiO2基板を用い、コア31〜35は、SiO2に、Er
とNdの希土類元素,P,Ge及びＦの屈折率制御用元素を添
加した膜で構成し、更にクラッド４にはＰ及びＢを添加
したSiO2膜で構成した。また励起光７には波長0.83μｍ
の半導体レーザ光を用いた。
この様な構成にすると、次に示すように、波長λ1,λ
２の信号光５は、コア内を伝搬するにつれ、増幅，分
波，増幅作用を伴う。その結果、コア33,34からは増幅
された分波出力光61,62が取り出される。
２の信号光５は、コア内を伝搬するにつれ、増幅，分
波，増幅作用を伴う。その結果、コア33,34からは増幅
された分波出力光61,62が取り出される。
上記波長1.3μｍと1.55μｍの光信号が増幅される理
由を、第２図の特性を用いて説明する。
由を、第２図の特性を用いて説明する。
同第２図（ａ）は、シングルモード光ファイバのコア
にNd,Ge,Pを添加したSiO2を用いた場合の、増幅及び発
信波長領域と励起光源の波長領域を示したものである。
また同図（ｂ）は、シングルモード光ファイバのコアに
Er,Ge,Pを添加したSiO2を用いた場合の、増幅及び発振
波長領域と励起光源の波長領域を示したものである。
尚、第２図の特性は、シー・エー・ミラー氏（C A Mill
ar）の文献（半導体レーザ増幅器とアクティブファイバ
増幅器のショートコース，パート２のファイバ増幅器,O
FC‘89,ハウストン,1989年２月６日,C A Millar:OFC‘8
9Short Cource on“Semicodnctor Laser Amplfiers and
Active Fiber Amplfiers",Part2−‘Fiber Amplfier
s',Houstor,February 6th,1989）を引用したものであ
る。
にNd,Ge,Pを添加したSiO2を用いた場合の、増幅及び発
信波長領域と励起光源の波長領域を示したものである。
また同図（ｂ）は、シングルモード光ファイバのコアに
Er,Ge,Pを添加したSiO2を用いた場合の、増幅及び発振
波長領域と励起光源の波長領域を示したものである。
尚、第２図の特性は、シー・エー・ミラー氏（C A Mill
ar）の文献（半導体レーザ増幅器とアクティブファイバ
増幅器のショートコース，パート２のファイバ増幅器,O
FC‘89,ハウストン,1989年２月６日,C A Millar:OFC‘8
9Short Cource on“Semicodnctor Laser Amplfiers and
Active Fiber Amplfiers",Part2−‘Fiber Amplfier
s',Houstor,February 6th,1989）を引用したものであ
る。
この２つの図（ａ）及び（ｂ）から分かるように、コ
アにNd,Er,Ge,Pを添加したSiO2を用い、励起光として0.
8μｍ帯を使うことにより、1.3μｍ及び1.55μｍの光信
号を共に増幅あるいは発振させることが可能となる。従
って、本発明のアクティブ型光合分波器を容易に実現さ
せることが可能となる。
アにNd,Er,Ge,Pを添加したSiO2を用い、励起光として0.
8μｍ帯を使うことにより、1.3μｍ及び1.55μｍの光信
号を共に増幅あるいは発振させることが可能となる。従
って、本発明のアクティブ型光合分波器を容易に実現さ
せることが可能となる。
尚、本発明の具体的実施例では、Nd,Er,Ge,P以外にＦ
を添加したSiO2を用いているが、これはＦを添加するこ
とによって波長1.3μｍ帯での増幅機能を向上させるた
めである。
を添加したSiO2を用いているが、これはＦを添加するこ
とによって波長1.3μｍ帯での増幅機能を向上させるた
めである。
第３図は、上記アクティブ型光合分波器を双方向伝送
用に用いた場合の実施例であり、同図（ａ）は左側面
図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
用に用いた場合の実施例であり、同図（ａ）は左側面
図、同図（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
この第３図の実施例の場合、波長λ２の光信号51は、
コア31より入射させ、方向性結合器８及びコア34により
分波及び増幅し、コア34から分波出力光62として取り出
す。また、波長λ１の光信号52は、コア33の側から入射
させ、コア33及び方向性結合器８により分波及び増幅
し、コア31から分波出力光61として取り出す。
コア31より入射させ、方向性結合器８及びコア34により
分波及び増幅し、コア34から分波出力光62として取り出
す。また、波長λ１の光信号52は、コア33の側から入射
させ、コア33及び方向性結合器８により分波及び増幅
し、コア31から分波出力光61として取り出す。
上記実施例の他、第１図の構造は合波器としても使え
ることは言うまでもないことである。
ることは言うまでもないことである。
第４図も本発明のアクティブ型光合分波器の別の実施
例を示したものである。
例を示したものである。
これは３個の方向性結合器81,82及び83を用いること
により、波長間のアイソレーションを高く取れるように
したものである。即ち、コア31に入射した波長λ1,λ２
の光信号５は、まず第１の方向性結合器81でそれぞれ波
長λ１とλ２の光信号に分波される。更に、分波された
波長λ１の光信号は次の方向性結合器82に入り、方向性
結合器82によってコア33に分波され、また波長λ２の光
信号も次の方向性結合器83に入り、該方向性結合器83に
よりコア34に分波される。方向性結合器82及び83は、コ
ア33,34に洩れてくる非希望光を抑圧し、分波した光信
号の純度を更に上げるために設けられている。
により、波長間のアイソレーションを高く取れるように
したものである。即ち、コア31に入射した波長λ1,λ２
の光信号５は、まず第１の方向性結合器81でそれぞれ波
長λ１とλ２の光信号に分波される。更に、分波された
波長λ１の光信号は次の方向性結合器82に入り、方向性
結合器82によってコア33に分波され、また波長λ２の光
信号も次の方向性結合器83に入り、該方向性結合器83に
よりコア34に分波される。方向性結合器82及び83は、コ
ア33,34に洩れてくる非希望光を抑圧し、分波した光信
号の純度を更に上げるために設けられている。
第５図は本発明のアクティブ型光合分波器の別の実施
例を示したものである。
例を示したものである。
これは第４図の方向性結合器82及び83の代わりに、リ
ンク共振器121及び122を用いたものである。このリンク
共振器121及び122は、非希望光λ１及びλ２を上記リン
ク共振器で共振させることにより、コア33及び34に伝搬
させないようにしたものである。
ンク共振器121及び122を用いたものである。このリンク
共振器121及び122は、非希望光λ１及びλ２を上記リン
ク共振器で共振させることにより、コア33及び34に伝搬
させないようにしたものである。
本発明のアクティブ型光合分波器は上記実施例に限定
されない。
されない。
先ず、波長1.3μｍと1.55μｍを用いた場合には、例
えばコア３にはNd,Er,Ge,P,F以外にYbを添加したSiO2を
用いても良い。またGe,Pの代わりにTi,Zn,Al,Na,B等用
いても良い。また波長多重数は、２波以外に３波以上で
も良い。
えばコア３にはNd,Er,Ge,P,F以外にYbを添加したSiO2を
用いても良い。またGe,Pの代わりにTi,Zn,Al,Na,B等用
いても良い。また波長多重数は、２波以外に３波以上で
も良い。
第６図に４波長の一例を示す。
これは４波長λ1,λ2,λ３及びλ４の光信号を分波す
る場合のアクティブ型光合分波器の実施例を示したもの
である。即ち、方向性結合器81で波長λ1,λ３と波長λ
2,λ４の光信号に分波する。その後、方向性結合器84で
波長λ１とλ３の光信号を分波し、また方向性結合器85
で波長λ２とλ４の光信号に分波する。励起光７は、信
号光５の入力側より方向性結合器13を介してコア31へ結
合させ、信号光５に畳重させて伝送させる。
る場合のアクティブ型光合分波器の実施例を示したもの
である。即ち、方向性結合器81で波長λ1,λ３と波長λ
2,λ４の光信号に分波する。その後、方向性結合器84で
波長λ１とλ３の光信号を分波し、また方向性結合器85
で波長λ２とλ４の光信号に分波する。励起光７は、信
号光５の入力側より方向性結合器13を介してコア31へ結
合させ、信号光５に畳重させて伝送させる。
上記実施例は全て導波路型のアクティブ型光合分波器
の実施例であったが、本発明は第７図に示すように光フ
ァイバを用いて構成しても良い。同図において、ファイ
バ型方向性結合器14は励起光７を信号光５に畳重させる
ための結合器であり、これを構成する光ファイバには希
土類元素は添加されていなくても良い。ファイバ型方向
性結合器151〜153は、それぞれの波長を分波するための
ものであり、これらの結合器には希土類元素が少なくと
も２種類、添加されている。
の実施例であったが、本発明は第７図に示すように光フ
ァイバを用いて構成しても良い。同図において、ファイ
バ型方向性結合器14は励起光７を信号光５に畳重させる
ための結合器であり、これを構成する光ファイバには希
土類元素は添加されていなくても良い。ファイバ型方向
性結合器151〜153は、それぞれの波長を分波するための
ものであり、これらの結合器には希土類元素が少なくと
も２種類、添加されている。
第１図の具体的実施例で述べた２波長1.3μｍと1.55
μｍはこの値に限定されない。例えば1.3μｍ帯では1.2
8〜1.35μｍの波長範囲から選ばれ、1.55μｍ帯では1.5
0〜1.60μｍの波長から選ばれる。また、この場合の励
起光の波長も0.80〜0.89μｍの波長範囲から選ばれる。
μｍはこの値に限定されない。例えば1.3μｍ帯では1.2
8〜1.35μｍの波長範囲から選ばれ、1.55μｍ帯では1.5
0〜1.60μｍの波長から選ばれる。また、この場合の励
起光の波長も0.80〜0.89μｍの波長範囲から選ばれる。
第８図に本発明のアクティブ型合分波器の他の実施例
を示す。
を示す。
これは、波長λ１（1.3μｍ）とλ２（1.55μｍ）の
光信号を分波する合分波器に関するものであり、３つの
方向性結合器21〜23と、波長λｐ（0.83μｍ）の励起光
を方向結合器22及び23に結合させるための3dBカプラ24
からなっている。具体的には、波長λ１とλ２の信号光
を分波する第１の方向性結合器21の一方の出力端に、波
長λ１の信号光と波長λＰの励起光を分波する第２の方
向性結合器22を接続し、上記第１の方向性結合器21のも
う一方の出力端に、波長λ１の信号光と波長λＰの励起
光を分波する第３の方向性結合器23を接続し、上記第２
及び第３の方向性結合器22及び23の一方の出力端に3dB
カプラ24の出力端を接続し、上記第１の方向性結合器21
の一方の入力端より波長λ１とλ２の信号光を、また上
記3dBカプラ24の入力端よりλＰの励起光をそれぞれ入
力させ、上記第２及び第３の方向性結合器22及び23の各
他方の出力端よりそれぞれ波長λ１及びλ２の信号光を
分波出力させるように構成されている。
光信号を分波する合分波器に関するものであり、３つの
方向性結合器21〜23と、波長λｐ（0.83μｍ）の励起光
を方向結合器22及び23に結合させるための3dBカプラ24
からなっている。具体的には、波長λ１とλ２の信号光
を分波する第１の方向性結合器21の一方の出力端に、波
長λ１の信号光と波長λＰの励起光を分波する第２の方
向性結合器22を接続し、上記第１の方向性結合器21のも
う一方の出力端に、波長λ１の信号光と波長λＰの励起
光を分波する第３の方向性結合器23を接続し、上記第２
及び第３の方向性結合器22及び23の一方の出力端に3dB
カプラ24の出力端を接続し、上記第１の方向性結合器21
の一方の入力端より波長λ１とλ２の信号光を、また上
記3dBカプラ24の入力端よりλＰの励起光をそれぞれ入
力させ、上記第２及び第３の方向性結合器22及び23の各
他方の出力端よりそれぞれ波長λ１及びλ２の信号光を
分波出力させるように構成されている。
上記３つの方向性結合器21〜23及び3dBカプラ24は、
導波路あるいは光ファイバ構造で構成され、これらの光
伝搬部分であるコアは、少なくとNd,Er,Fを添加されたS
iO2からなっている。
導波路あるいは光ファイバ構造で構成され、これらの光
伝搬部分であるコアは、少なくとNd,Er,Fを添加されたS
iO2からなっている。
即ち、Erを添加したコア内に波長0.83μｍ帯の励起光
を、波長1.55μｍ帯の信号光に畳重させて伝搬させる
と、波長1.55μｍ帯の信号光が増幅される。また、Ndと
Ｆを添加したコア内に波長0.83μｍ帯の励起光を、波長
1.3μｍ帯の信号光に畳重させて伝搬させると、波長1.3
μｍ帯の信号光が増幅される。従って、コア内にEr,Nd
及びＦを添加し、波長0.83μｍ帯の励起光を波長1.3μ
ｍ帯及び1.55μｍ帯の信号光に重畳させれば、波長1.3
μｍ帯及び1.55μｍ帯の信号光を共に増幅させることが
可能となる。
を、波長1.55μｍ帯の信号光に畳重させて伝搬させる
と、波長1.55μｍ帯の信号光が増幅される。また、Ndと
Ｆを添加したコア内に波長0.83μｍ帯の励起光を、波長
1.3μｍ帯の信号光に畳重させて伝搬させると、波長1.3
μｍ帯の信号光が増幅される。従って、コア内にEr,Nd
及びＦを添加し、波長0.83μｍ帯の励起光を波長1.3μ
ｍ帯及び1.55μｍ帯の信号光に重畳させれば、波長1.3
μｍ帯及び1.55μｍ帯の信号光を共に増幅させることが
可能となる。
より具体的に説明しよう。
まず、方向性結合器21,22,23の損失波長特性を第９図
（ａ）〜（ｃ）に示す。即ち、方向性結合器21の特性
は、第９図（ａ）に示すように、端子ａとｂ間（あるい
はｃとｄ間）の通過域特性を実線で、端子ａとｄ間（あ
るいはｃとｂ間）の通過域特性を点線で示す。同様に、
方向性結合器22及び23の特性を（ｂ）及び（ｃ）に示
す。これらの特性は、方向性結合器の結合長，結合器間
の間隔，導波路（あるいは光ファイバ）のコアクラッド
の屈折率差，コアサイズ等のパラメータを調整すること
によって容易に実現することができる。
（ａ）〜（ｃ）に示す。即ち、方向性結合器21の特性
は、第９図（ａ）に示すように、端子ａとｂ間（あるい
はｃとｄ間）の通過域特性を実線で、端子ａとｄ間（あ
るいはｃとｂ間）の通過域特性を点線で示す。同様に、
方向性結合器22及び23の特性を（ｂ）及び（ｃ）に示
す。これらの特性は、方向性結合器の結合長，結合器間
の間隔，導波路（あるいは光ファイバ）のコアクラッド
の屈折率差，コアサイズ等のパラメータを調整すること
によって容易に実現することができる。
3dBカプラ24は、端子ｂより入射した波長0.83μｍの
励起光を端子ａ及びｂ側へ２等分に分配するための回路
である。
励起光を端子ａ及びｂ側へ２等分に分配するための回路
である。
先ず、方向性結合器21の端子ａに入射した波長1.3μ
ｍと1.55μｍの光信号は、該方向性結合器21によって分
波され、波長1.3μｍの光信号は端子ｂ側へ、波長1.55
μｍの光信号は端子ｄ側へそれぞれ分波される。分波さ
れた波長1.3μｍの信号は、方向性結合器22の端子ｃに
入り端子ｄへ分波される。また方向性結合器21によって
分波された波長1.55μｍの光信号は、方向性結合器23の
端子ａに入り、方向性結合器23によって端子ｄに分波さ
れる。
ｍと1.55μｍの光信号は、該方向性結合器21によって分
波され、波長1.3μｍの光信号は端子ｂ側へ、波長1.55
μｍの光信号は端子ｄ側へそれぞれ分波される。分波さ
れた波長1.3μｍの信号は、方向性結合器22の端子ｃに
入り端子ｄへ分波される。また方向性結合器21によって
分波された波長1.55μｍの光信号は、方向性結合器23の
端子ａに入り、方向性結合器23によって端子ｄに分波さ
れる。
これに対して、3dBカプラ24の端子ｂに入射した波長
0.83μｍの励起光は、3dBカプラ24で２分配され、方向
性結合器22及び23内を伝搬し、方向性結合器21へ達す
る。これらの励起光は、伝搬するにつれて方向性結合器
22,23及び21内のEr,Ndに吸収される。そして、励起光に
よって、高いエネルギ準位に励起された波長1.3μｍ及
び1.55μｍの信号は、伝搬するにつれて大きな信号レベ
ルに増幅され、端子ｂ及びｄより取り出される。
0.83μｍの励起光は、3dBカプラ24で２分配され、方向
性結合器22及び23内を伝搬し、方向性結合器21へ達す
る。これらの励起光は、伝搬するにつれて方向性結合器
22,23及び21内のEr,Ndに吸収される。そして、励起光に
よって、高いエネルギ準位に励起された波長1.3μｍ及
び1.55μｍの信号は、伝搬するにつれて大きな信号レベ
ルに増幅され、端子ｂ及びｄより取り出される。
第10図は本発明のアクティブ型合分波器の別の実施例
を示したものである。
を示したものである。
これは第８図の3dBカプラ24の代わりに、Ｙ分岐カプ
ラ25を用いて構成したものである。この場合の動作も第
８図の場合と同様である。
ラ25を用いて構成したものである。この場合の動作も第
８図の場合と同様である。
第８図〜第10図の実施例では、信号光の波長が1.3μ
ｍと1.55μｍに限定されていたが、本発明は種々の波長
の組み合わせを用いることができる。例えば波長1.3μ
ｍ帯の場合は1.28〜1.35μｍの範囲から、また1.55μｍ
帯の場合は1.52〜1.58μｍの範囲から任意に選ぶことが
できる。更に励起光の波長も0.8〜0.85μｍの範囲から
選ぶことができる。また励起光の波長は、上記波長以外
に0.514μm,0.53μｍを用いても良い。
ｍと1.55μｍに限定されていたが、本発明は種々の波長
の組み合わせを用いることができる。例えば波長1.3μ
ｍ帯の場合は1.28〜1.35μｍの範囲から、また1.55μｍ
帯の場合は1.52〜1.58μｍの範囲から任意に選ぶことが
できる。更に励起光の波長も0.8〜0.85μｍの範囲から
選ぶことができる。また励起光の波長は、上記波長以外
に0.514μm,0.53μｍを用いても良い。
従って、本発明には第11図のような構成も含まれる。
即ち、第８図の方向性結合器21の入力端ａに、波長1.30
μｍ〜1.33μｍの範囲のＭチャネルの多重光信号51と、
波長1.53μｍ〜1.56μｍの範囲のＮチャネル多重光信号
52とが入力される場合において、方向性結合器22の出力
端ｂと方向性結合器23の出力端ｄに可同調光フィルタ2
6,27を設けた構成である。このように構成すると、Ｍ及
びＮチャネルの多重光信号の中から、可同調光フィルタ
26,27により希望の波長の光信号を選択的に同調させ
て、その分波光出力端e,fを取り出すことができる。
即ち、第８図の方向性結合器21の入力端ａに、波長1.30
μｍ〜1.33μｍの範囲のＭチャネルの多重光信号51と、
波長1.53μｍ〜1.56μｍの範囲のＮチャネル多重光信号
52とが入力される場合において、方向性結合器22の出力
端ｂと方向性結合器23の出力端ｄに可同調光フィルタ2
6,27を設けた構成である。このように構成すると、Ｍ及
びＮチャネルの多重光信号の中から、可同調光フィルタ
26,27により希望の波長の光信号を選択的に同調させ
て、その分波光出力端e,fを取り出すことができる。
［発明の効果］ 以上に述べたように、本発明によれば複数の波長の光
信号を増幅し、分波し、更に増幅して行くので、従来の
受動型の合分波器の漏話及びアイソレーションの問題点
を解決することが可能となる。
信号を増幅し、分波し、更に増幅して行くので、従来の
受動型の合分波器の漏話及びアイソレーションの問題点
を解決することが可能となる。
また、従来の分波器の損失による伝送距離の制限が緩
和され、より距離の間で波長多重伝送を実現させること
が可能となり、経済的なシステムを構築することが期待
できる。
和され、より距離の間で波長多重伝送を実現させること
が可能となり、経済的なシステムを構築することが期待
できる。
第１図は本発明のアクティブ型合分波器の実施例を示す
図、第２図は希土類元素を添加したシングルモード光フ
ァイバの増幅及び発振波長領域，励起光源の波長領域を
示す従来知られている特性図、第３図は本発明のアクテ
ィブ型光合分波器を双方向伝送用に適用した場合の実施
例を示す図、第４図，第５図，第６図，第７図及び第８
図は本発明のアクティブ型合分波器のそれぞれ別の実施
例を示す図、第９図は第８図のアクティブ型合分波器を
構成させるのに必要な方向性結合器の損失特性を示す
図、第10図及び第11図はそれぞれ本発明のアクティブ型
合分波器の更に別の実施例を示す図、第12図〜第14図は
従来の光合分波器の構成例を示した図である。 図中、１は基板、２はバッファ層、31〜35はコア、４は
クラッド、５は信号光、61,62は分波出力光、７は励起
光、８〜10,13,81,84,85は方向性結合器、11はＹ分岐回
路、121,122はリング共振器、14,151〜153はファイバ型
方向性結合器、21〜23は方向性結合器、24は3dBカプ
ラ、25はＹ分岐カプラ、26,27は可同調光フィルタ、31
〜35はコア、61,62は分波出力光を示す。
図、第２図は希土類元素を添加したシングルモード光フ
ァイバの増幅及び発振波長領域，励起光源の波長領域を
示す従来知られている特性図、第３図は本発明のアクテ
ィブ型光合分波器を双方向伝送用に適用した場合の実施
例を示す図、第４図，第５図，第６図，第７図及び第８
図は本発明のアクティブ型合分波器のそれぞれ別の実施
例を示す図、第９図は第８図のアクティブ型合分波器を
構成させるのに必要な方向性結合器の損失特性を示す
図、第10図及び第11図はそれぞれ本発明のアクティブ型
合分波器の更に別の実施例を示す図、第12図〜第14図は
従来の光合分波器の構成例を示した図である。 図中、１は基板、２はバッファ層、31〜35はコア、４は
クラッド、５は信号光、61,62は分波出力光、７は励起
光、８〜10,13,81,84,85は方向性結合器、11はＹ分岐回
路、121,122はリング共振器、14,151〜153はファイバ型
方向性結合器、21〜23は方向性結合器、24は3dBカプ
ラ、25はＹ分岐カプラ、26,27は可同調光フィルタ、31
〜35はコア、61,62は分波出力光を示す。
Claims (11)
- 【請求項１】少なくとも２波長の光信号を分波しあるい
は合波し又合分波する回路の光伝送路を光ファイバ又は
導波路で構成した光合分波器において、上記光ファイバ
又は電波路内に２種類以上の希土類元素が添加してあ
り、そのうち２以上の元素各々が１波長以上に対して吸
収特性を示すことにより、全体として２波長以上に対し
て吸収特性を示し、かつ該光ファイバ又は導波路内に所
望波長の励起光を伝搬させる励起光結合回路を設けたこ
とを特徴とするアクティブ型光合分波器。 - 【請求項２】上記少なくとも２波長の光信号を分波しあ
るいは合波し又は合分波する回路として方向性結合器を
用いたことを特徴とする請求項１記載のアクティブ型光
合分波器。 - 【請求項３】上記少なくとも２波長の光信号を分波しあ
るいは合波し又は合分波する回路として、リング共振器
を用いたことを特徴とする請求項１記載のアクティブ型
光合分波器。 - 【請求項４】上記励起光結合回路として方向性結合器を
用いたことを特徴とする請求項1,2又は３記載のアクテ
ィブ型光合分波器。 - 【請求項５】上記方向性結合器の各出力端と光伝送路間
に別の方向性結合器を挿入し縦続接続したことを特徴と
する請求項２記載のアクティブ型光合分波器。 - 【請求項６】上記光信号の波長として1.3μｍ帯と1.55
μｍ帯の２波長を用い、光ファイバ又は導波路内に添加
する希土類元素として、少なくともNdとErを含ませるこ
とを特徴とする請求項１記載のアクティブ型光合分波
器。 - 【請求項７】上記光ファイバ又は導波路内にＦを添加し
たことを特徴とする請求項６記載のアクティブ型光合分
波器。 - 【請求項８】損失波長特性の異なる３つの方向性結合器
のうち、第１の方向性結合器の出力端の一方に第２の方
向性結合器の入力端を、第１の方向性結合器の他方の出
力端に第３の方向性結合器の入力端を接続し、上記第２
及び第３の方向性結合器の出力端の各一方に3dBカプラ
の入力端を接続すると共に、これら光部品の光伝搬部分
であるコアを少なくともEr,Nd,Fを添加したSiO2で構成
し、上記第１の方向性結合器の入力端の１つを２波長多
重光の入力部とし、上記3dBカプラの出力端の１つを励
起光の入力部とし、上記第２及び第３の方向性結合器の
他方の出力端をそれぞれ分波信号光の出力部としたこと
を特徴とするアクティブ型合分波器。 - 【請求項９】光部品が導波路あるいは光ファイバで構成
されていることを特徴とする請求項８記載のアクティブ
型合分波器。 - 【請求項１０】上記２波長多重光の信号光の波長として
1.3μｍ帯と1.55μｍ帯を用い、上記励起光の波長とし
て0.514μm,0.53μｍ或いは0.83μｍ帯のいずれかを用
いたことを特徴とする請求項８又は９記載のアクティブ
型合分波器。 - 【請求項１１】上記各分波信号光の出力部に、可同調光
フィルタをそれぞれ設けたことを特徴とする請求項８記
載のアクティブ型合分波器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31762989A JP2667264B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | アクティブ型光合分波器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31762989A JP2667264B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | アクティブ型光合分波器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03179429A JPH03179429A (ja) | 1991-08-05 |
| JP2667264B2 true JP2667264B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=18090295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31762989A Expired - Fee Related JP2667264B2 (ja) | 1989-12-08 | 1989-12-08 | アクティブ型光合分波器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2667264B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2704323B1 (fr) * | 1993-02-17 | 1997-09-05 | Canada Majesty In Right Of | Photosensibilisation de fibres optiques et guides d'ondes de silice. |
-
1989
- 1989-12-08 JP JP31762989A patent/JP2667264B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03179429A (ja) | 1991-08-05 |
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|---|---|---|---|
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