JP2834528B2

JP2834528B2 - 光ファイバアンプ部品

Info

Publication number: JP2834528B2
Application number: JP2099081A
Authority: JP
Inventors: 久治柳川; 史朗中村; 功大山
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1990-04-13
Filing date: 1990-04-13
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JPH03296025A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は光ファイバアンプ部品に関し、更に詳しく
は、モノリシックタイプの小型な光ファイバアンプ部品
に関する。

（従来の技術）光ファイバを用いた光通信システムや光計測システム
等においては、伝送される光信号の伝送損失を補償する
光ファイバアンプが用いられている。

この光ファイバアンプは、例えば、光通信システムの
中継点に設けられ、第４図に示すように、励起光源１、
光合波分波器（以下、単に「光合分波器」という）２、
アンプファイバ３、このアンプファイバ３から放出され
た不要な自然放出光を除去し、信号光のみを選択的に透
過させる光フィルタ４及び光アイソレータ５を光ファイ
バにより各接続点６で光学的に接続したものである。

前記光ファイバアンプは、光合分波器２の入射ポート
2aに入射される信号光（波長1.55μｍ）と励起光源１か
ら発振された励起光（波長1.47〜1.49μｍ）とを光合分
波器２で合波し、アンプファイバ３を通過する際に励起
光を光増幅する。次いで、光増幅された増幅光は、光フ
ィルタ４で自然放出光が除去され、光アイソレータ５に
より反射に伴うノイズを除去して出射される。

（発明が解決しようとする課題）ところで、光ファイバアンプを上記のように構成する
と、アンプファイバ３は長尺のもの（数10m程度）を必
要とするうえ、各光部品と光ファイバとの接続に伴う作
業用の接続代として光ファイバの余長を必要とし、これ
に伴う余長収納のための場所が必要となることから、全
体として大型となり、量産性に劣る等の問題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、小型で、
量産性に優れた光ファイバアンプ部品を提供することを
目的とする。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため本発明の光ファイバアンプ部
品によれば、基板上に形成された光導波路に、信号光と
自然放出光は透過させ、前記信号光と励起光とを互いに
逆方向に進行させる光合波分波器、前記自然放出光を除
去し、前記信号光のみを透過する光フィルタ及び光アイ
ソレータとが配置され、これらがエルビウムドープ型光
ファイバの信号光伝送方向下流側に接続された構成とし
たものである。

本発明の光ファイバアンプ部品を、第１図に示す基本
構成図に基づいて説明する。

光ファイバアンプ部品は、基板10に配線された光路11
に、光合分波器12、光フィルタ13及び光アイソレータ14
が当該順に接続配置され、励起光源15は光ファイバ16を
介して光合分波器12に外付けにより接続されている。ま
た、この光ファイバアンプ部品は、光合分波器12の入力
側に、アンプファイバ17が外付けにより光接続される。

本発明においては、光合分波器12、光フィルタ13及び
光アイソレータ14を一体化するため、励起光源15は、励
起光の進行方向が信号光の進行方向と逆行するように光
合分波器12に接続するが、外付けではなく基板10上に配
置してもよい。また、これらの光部品の配置は、必ずし
も固定したものではなく、例えば、光フィルタ13及び光
アイソレータ14は逆に配置してもよい。

ここで、基板10は、例えば、Si基板等が使用される。
また、光路11は、光導波路や光ファイバが用いられ、更
には、光の導波が可能であれば、単なる空間であっても
よい。

光合分波器12としては、例えば、光方向性結合器タイ
プのものを使用する。但し、励起光源として0.98μｍ帯
で発光する半導体レーザを使用すると、発振される複数
のスペクトルが近接したマルチモードとなることから、
光合分波器12は光方向性結合器タイプのものを使用する
ことはできない。この場合には、第２図に示すように、
光導波路からなる光路11に光合分波フィルタチップ12a
を埋設し、このフィルタチップ12aに励起光源15を光接
続したフィルタ埋込型の光合分波器を用いる。

光フィルタ13としては、自然放出光を除去し、信号光
のみを選択的に透過する波長選択性を有するものであれ
ば、どのようなタイプのものであってもよく、例えば、
プリズムや回折格子を使用できる。しかし、本発明の目
的とする小型化と、量産性及び長期安定性の見地から誘
導体多層膜薄板が使用される。

光アイソレータ14としては、例えば、ファラデー素子
と偏光子とを用いた偏波無依存性のものを使用する。

励起光源15は、コヒーレントな増幅特性を有し、波長
1.47〜1.49μｍの励起光を発振する半導体レーザ等を使
用する。

尚、アンプファイバ17としては、例えば、エルビウム
（Er）等の希土類をドープした非線形光ファイバを用い
る。

（作用）第１図に示す光ファイバアンプ部品に則して、アンプ
ファイバ17として、波長1.47〜1.49μｍの光を1.55μｍ
に光増幅するエルビウムドープ光ファイバを用い、励起
光源15として、波長1.49μｍの光を発振する半導体レー
ザを使用した場合について、以下にその作動を説明す
る。

光ファイバアンプ部品は、アンプファイバ17を伝送さ
れてくる信号光が、光路11から光合分波器12に入射され
る。かかる信号光の入射と並行して、光合分波器12には
励起光源15で発振された励起光が入射される。

光合分波器12に入射された信号光は、光フィルタ13で
不要な自然放出光が除去された後、光アイソレータ14で
反射によるノイズが除去され、光信号の受信側に光接続
された光通信システムへと出射される。

一方、光合分波器12に入射された励起光は、信号光の
進行方向とは逆方向に進行して光路11を通って光ファイ
バアンプ部品からアンプファイバ17に出射される。アン
プファイバ17に出射された励起光は、このファイバ17内
を伝播する間に、エルビウムドープファイバの非線形効
果により波長1.55μｍに光増幅され、光信号の送信側に
光接続された光通信システムへ出射される。

（実施例）以下、本発明の光ファイバアンプ部品にかかる一実施
例を第３図に基づいて詳細に説明する。

先ず、Si基板20の上に火炎堆積法により石英薄膜を形
成し、この石英薄膜内にコアを埋込んで、比屈折率差
（Δ）:0.3％、断面:8μｍ□の石英導波路21を長手方向
に形成した。尚、この光ファイバアンプ部品は、石英導
波路21の入射側（図中左側）に、光ファイバアンプ部品
に信号光を伝送すると共に、励起光を光増幅するアンプ
ファイバ18が光接続される。

このSi基板20一端側の石英導波路21上に、光合分波器
22をハイブリッドに集積化してモノリシックに形成し
た。この光合分波器22は、光方向性結合器23、半導体レ
ーザチップ24及び光吸収チップ25を備えている。光方向
性結合器23は、第１ポート23aと第３ポート23cとが石英
導波路21に接続され、第４ポート23dには、波長1.49μ
ｍの光を発振する半導体レーザチップ24を設置した。ま
た、未使用ポートとなる第２ポート23bには金属薄膜を
表面に蒸着した光吸収チップ25を設けた。この光吸収チ
ップ25は、第２ポート23b側へ伝播してくる余分な励起
光を吸収する。この光合分波器22の長さは、リード部分
を含めて約10mmであった。

更に、石英導波路21上の光合分波器22に隣接する略中
央位置に、アンプファイバ18が放出する不要な自然放出
光を除去する光フィルタ26を配置した。この光フィルタ
26は、石英導波路21上にスリットを形成し、このスリッ
ト内に誘電体多層膜薄板（2mm□）を光学接着剤で固定
したものである。

また、Si基板20他端側の石英導波路21上に、光アイソ
レータ27を配置した。この光アイソレータ27は、方解石
薄板からなる偏波分離合成器28,29及び偏波依存アイソ
レータ30からなり、図示のようにバイパス導波路31によ
って光接続された偏波無依存アイソレータである。偏波
分離合成器28は、光フィルタ26を透過してくる信号光
を、直交する２つの偏光成分に分離し、一方を石英導波
路21に、他方をバイパス導波路31に出射する。一方、偏
波分離合成器29は、偏波依存アイソレータ30を通過し、
反射ノイズが除去された上記２つの偏光成分を、再度偏
波合成する。

このようにして製造した光ファイバアンプ部品は、全
長が最長でも40mmであった。また、この光ファイバアン
プ部品を用いて、半導体レーザチップ24により波長1.49
μｍの光を発振させ、アンプファイバ18を通過させたと
きの出射光の波長を測定したところ、1.55μｍに光増幅
されていた。

（発明の効果）以上の説明で明らかなように、本発明の光ファイバア
ンプ部品は、小型でありながら励起光の増幅性を備えて
おり、しかも構造が簡単なことから安価に量産できると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は光ファイバアンプ部品の基本構成図、第２図は同
上部品に用いる光合分波器の変形例を示す要部構成図、
第３図は光ファイバアンプ部品の構成図、第４図は従来
の光ファイバアンプを示す基本構成図である。 11……光路、12,22……光合分波器、13,26……光フィル
タ、14,27……光アイソレータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭52−155901（ＪＰ，Ａ) 昭和60年度電子通信学会総合全国大会講演文集［分冊４］，４−239頁 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G02F 1/35 501 H01S 3/10 H04B 10/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成された光導波路に、信号光と
自然放出光は透過させ、前記信号光と励起光とを互いに
逆方向に進行させる光合波分波器、前記自然放出光を除
去し、前記信号光のみを透過する光フィルタ及び光アイ
ソレータとが配置され、これらがエルビウムドープ型光
ファイバの信号光伝送方向下流側に接続されることを特
徴とする光ファイバアンプ部品。