JP2993493B2 - 合波機能内蔵光源モジュールとこれを用いた光増幅器および双方向光伝送装置 - Google Patents
合波機能内蔵光源モジュールとこれを用いた光増幅器および双方向光伝送装置Info
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- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
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- H04B10/291—Repeaters in which processing or amplification is carried out without conversion of the main signal from optical form
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明の合波機能内蔵光源モ
ジュールは、光通信装置および光情報処理装置に適用さ
れるものであり、また光増幅器および双方向光伝送装置
は光通信分野への適用が可能である。
ジュールは、光通信装置および光情報処理装置に適用さ
れるものであり、また光増幅器および双方向光伝送装置
は光通信分野への適用が可能である。
【０００２】
【従来の技術】長距離光ファイバ通信システムでは、伝
送路ファイバ内で減衰した信号光を増幅するための光中
継装置が用いられる。光中継装置としては、希土類添加
光ファイバを増幅媒体として信号光を直接増幅する光フ
ァイバ増幅器が広く知られている。この光ファイバ増幅
器では、希土類添加光ファイバを励起して光り増幅作用
を行わせるための励起光を信号光と共に希土類添加光フ
ァイバに導く必要がある。このため、光ファイバ増幅器
を構成するためには、信号光と励起光とを合波するため
の波長合波器、いわゆるＷＤＭカプラが必要となる。
送路ファイバ内で減衰した信号光を増幅するための光中
継装置が用いられる。光中継装置としては、希土類添加
光ファイバを増幅媒体として信号光を直接増幅する光フ
ァイバ増幅器が広く知られている。この光ファイバ増幅
器では、希土類添加光ファイバを励起して光り増幅作用
を行わせるための励起光を信号光と共に希土類添加光フ
ァイバに導く必要がある。このため、光ファイバ増幅器
を構成するためには、信号光と励起光とを合波するため
の波長合波器、いわゆるＷＤＭカプラが必要となる。
【０００３】すなわち、従来の光ファイバ増幅器は、励
起光を出力する励起光源と、励起光と信号光とを合波し
て希土類添加光ファイバへ導くＷＤＭカプラと、増幅媒
体である希土類添加光ファイバとを備えている。なお、
ＷＤＭカプラには、光ファイバ融着型カプラや誘電体多
層膜により構成された光フィルタを利用したもの等があ
る。
起光を出力する励起光源と、励起光と信号光とを合波し
て希土類添加光ファイバへ導くＷＤＭカプラと、増幅媒
体である希土類添加光ファイバとを備えている。なお、
ＷＤＭカプラには、光ファイバ融着型カプラや誘電体多
層膜により構成された光フィルタを利用したもの等があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の光ファイバ増幅
器は、励起光源から希土類添加光ファイバへ至る光の経
路に、励起光源と光ファイバとの光結合部とＷＤＭカプ
ラが挿入、配置されるため、励起光源の出力がこの光結
合部とＷＤＭカプラで減衰してしまい、従って希土類添
加光ファイバへ入射される励起光パワーが減少する。こ
のため、希土類添加光ファイバにおける信号光の利得が
減少してしまうという欠点がある。
器は、励起光源から希土類添加光ファイバへ至る光の経
路に、励起光源と光ファイバとの光結合部とＷＤＭカプ
ラが挿入、配置されるため、励起光源の出力がこの光結
合部とＷＤＭカプラで減衰してしまい、従って希土類添
加光ファイバへ入射される励起光パワーが減少する。こ
のため、希土類添加光ファイバにおける信号光の利得が
減少してしまうという欠点がある。
【０００５】本発明の合波機能内蔵光源モジュールおよ
び光増幅器は、励起光源から希土類添加光ファイバに至
るまでに生じる損失を低減して、希土類添加光ファイバ
の利得の低下を防止することにある。また、同時に光増
幅器等の全体の小型化を図るということも目的としてい
る。
び光増幅器は、励起光源から希土類添加光ファイバに至
るまでに生じる損失を低減して、希土類添加光ファイバ
の利得の低下を防止することにある。また、同時に光増
幅器等の全体の小型化を図るということも目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の合波機能内蔵光
源モジュールは、第１の波長の光を出力する光源と、第
１および第２の光導波路からなる方向性結合部が形成さ
れこの方向性結合部の一方の端部に第１の端面が形成さ
れ他方の端部に第１および第２の光導波路にそれぞれ接
続される第１および第２の光入出力部とを有し第１の光
導波路に第１の波長の光が入力される端末部と、第１の
光入出力部に第２の波長の光を結合させる第１の光ファ
イバと、第１の端面と光源との間に第１の波長の光を透
過させ、第２の波長の光を反射させる光フィルタと、第
２の光入出力部から第１の波長の光を出力するとともに
第２の波長の光が入力または出力する第２の光ファイバ
とを備えていることを特徴としている。
源モジュールは、第１の波長の光を出力する光源と、第
１および第２の光導波路からなる方向性結合部が形成さ
れこの方向性結合部の一方の端部に第１の端面が形成さ
れ他方の端部に第１および第２の光導波路にそれぞれ接
続される第１および第２の光入出力部とを有し第１の光
導波路に第１の波長の光が入力される端末部と、第１の
光入出力部に第２の波長の光を結合させる第１の光ファ
イバと、第１の端面と光源との間に第１の波長の光を透
過させ、第２の波長の光を反射させる光フィルタと、第
２の光入出力部から第１の波長の光を出力するとともに
第２の波長の光が入力または出力する第２の光ファイバ
とを備えていることを特徴としている。
【０００７】ここで、上記方向性結合部は、第１の波長
の光に対して完全結合長となる長さであることを特徴と
している。また、方向性結合部は、同時に第２の波長の
光に対して完全結合長となる長さの２分の１の長さであ
ることを特徴としている。また、本発明の合波機能内蔵
光源モジュールは、上記光源が半導体レーザである。ま
た、上記方向性結合部は、２本の光導波路の融着によっ
て、または石英光導波路により形成されていることを特
徴としている。
の光に対して完全結合長となる長さであることを特徴と
している。また、方向性結合部は、同時に第２の波長の
光に対して完全結合長となる長さの２分の１の長さであ
ることを特徴としている。また、本発明の合波機能内蔵
光源モジュールは、上記光源が半導体レーザである。ま
た、上記方向性結合部は、２本の光導波路の融着によっ
て、または石英光導波路により形成されていることを特
徴としている。
【０００８】さらに、第１および第２の波長がそれぞれ
１４８０ｎｍ帯と１５５０ｎｍ帯であるか、または第１
および第２の波長が９８０ｎｍ帯と１５５０ｎｍ帯であ
ることを特徴としている。あるいは、第１の波長が１０
１６ｎｍ帯であり、第２の波長が１３００ｎｍ帯である
ことを特徴としている。
１４８０ｎｍ帯と１５５０ｎｍ帯であるか、または第１
および第２の波長が９８０ｎｍ帯と１５５０ｎｍ帯であ
ることを特徴としている。あるいは、第１の波長が１０
１６ｎｍ帯であり、第２の波長が１３００ｎｍ帯である
ことを特徴としている。
【０００９】また、本発明の光増幅器は、上記合波機能
内蔵光源モジュールと、希土類添加光ファイバとを備
え、希土類添加光ファイバは上記光源モジュールの第２
の光ファイバに接続されるか、あるいは第２の光入出力
部に直接に接続されていることを特徴としている。
内蔵光源モジュールと、希土類添加光ファイバとを備
え、希土類添加光ファイバは上記光源モジュールの第２
の光ファイバに接続されるか、あるいは第２の光入出力
部に直接に接続されていることを特徴としている。
【００１０】また、本発明の合波機能内蔵光源モジュー
ルは、上記合波機能内蔵光源モジュールであって、第１
の波長がλ１で第２の波長がλ２であり、λ１とλ２の
波長を含む合波光を第２の光ファイバから出力する第１
の合波機能内蔵光源モジュールと、第１の波長がλ３で
あって第１の合波機能内蔵光源モジュールの第２の光フ
ァイバに第１の光ファイバが接続され、λ１とλ２の波
長を含む合波光が入力される第２の合波機能内蔵光源モ
ジュールとを備え、第２の合波機能内蔵光源モジュール
の第２の光ファイバからλ１とλ２の波長を含む合波光
とλ３の波長の光の合波光を出力する波長多重機能を備
えていることを特徴としている。
ルは、上記合波機能内蔵光源モジュールであって、第１
の波長がλ１で第２の波長がλ２であり、λ１とλ２の
波長を含む合波光を第２の光ファイバから出力する第１
の合波機能内蔵光源モジュールと、第１の波長がλ３で
あって第１の合波機能内蔵光源モジュールの第２の光フ
ァイバに第１の光ファイバが接続され、λ１とλ２の波
長を含む合波光が入力される第２の合波機能内蔵光源モ
ジュールとを備え、第２の合波機能内蔵光源モジュール
の第２の光ファイバからλ１とλ２の波長を含む合波光
とλ３の波長の光の合波光を出力する波長多重機能を備
えていることを特徴としている。
【００１１】さらに、本発明の双方向光伝送装置は、上
記合波機能内蔵光源モジュールであって、第１の波長を
λ１とし第２の光ファイバを介して波長λ２の光が入力
される第１の合波機能内蔵光源モジュールと、この第１
の合波機能内蔵光源モジュールの第２の光ファイバに接
続され、波長λ２の光を受光して電気信号に変換する第
１の受光素子とを含む第１の光送受信装置と、第１の波
長をλ２とし第２の光ファイバを介して波長λ１の光が
入力される第２の合波機能内蔵光源モジュールと、第２
の合波機能内蔵光源モジュールの第２の光ファイバに接
続され、波長λ１の光を受光して電気信号に変換する第
２の受光素子とを含む第２の光送受信装置とを備え、第
１および第２の両光送受信装置が伝送路ファイバにより
接続されていることを特徴としている。
記合波機能内蔵光源モジュールであって、第１の波長を
λ１とし第２の光ファイバを介して波長λ２の光が入力
される第１の合波機能内蔵光源モジュールと、この第１
の合波機能内蔵光源モジュールの第２の光ファイバに接
続され、波長λ２の光を受光して電気信号に変換する第
１の受光素子とを含む第１の光送受信装置と、第１の波
長をλ２とし第２の光ファイバを介して波長λ１の光が
入力される第２の合波機能内蔵光源モジュールと、第２
の合波機能内蔵光源モジュールの第２の光ファイバに接
続され、波長λ１の光を受光して電気信号に変換する第
２の受光素子とを含む第２の光送受信装置とを備え、第
１および第２の両光送受信装置が伝送路ファイバにより
接続されていることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の合波機能内蔵光源
モジュールおよびこれを用いた光増幅器、双方向光伝送
装置の各構成について、図面を参照して以下に詳細に説
明する。
モジュールおよびこれを用いた光増幅器、双方向光伝送
装置の各構成について、図面を参照して以下に詳細に説
明する。
【００１３】図１は、本発明の合波機能内蔵光源モジュ
ールの第１の実施の形態の構成を示す図である。光源１
１から出力された第１の波長λ１の光は、レンズ６１に
より集光されて第１の光導波路に結合される。なお、本
実施例では、光源には半導体レーザが用いられている。
また、レンズ６１を用いた結合の例を示しているが、光
導波路の端部に半導体レーザを近接させて配置し、直接
結合させることもできる。
ールの第１の実施の形態の構成を示す図である。光源１
１から出力された第１の波長λ１の光は、レンズ６１に
より集光されて第１の光導波路に結合される。なお、本
実施例では、光源には半導体レーザが用いられている。
また、レンズ６１を用いた結合の例を示しているが、光
導波路の端部に半導体レーザを近接させて配置し、直接
結合させることもできる。
【００１４】端末部３１は、上記光導波路は石英導波路
でありパターニングにより方向性結合部４１が形成され
た石英光導波路基板あるいは、２本の光ファイバの融着
によって方向性結合部４１が形成された融着型カプラか
らなる。端末部３１において、結合部４１では２本の光
導波路は、一定の長さで近接して配置されている。結合
部４１で近接して配置された２本の光導波路（または光
ファイバ）間では、エバネセント波による光の結合現象
が生じ、一方の光導波路から他方の光導波路へ光パワー
が徐々に移行する。光パワーが一方の光導波路から他方
の光導波路へ完全に移行するまでの距離、すなわち完全
結合長は、光の波長と光導波路の間の間隔により決定さ
れる。従って、結合部内部の両光導波路間の間隔を選択
することにより、第１の光導波路から第２の光導波路へ
の結合距離ｔを、第１の波長λ１の光の完全結合長Ｌ１
と等しく、かつ第２の波長λ２の光の完全結合長Ｌ２の
半分と等しくなるように設定することができる。
でありパターニングにより方向性結合部４１が形成され
た石英光導波路基板あるいは、２本の光ファイバの融着
によって方向性結合部４１が形成された融着型カプラか
らなる。端末部３１において、結合部４１では２本の光
導波路は、一定の長さで近接して配置されている。結合
部４１で近接して配置された２本の光導波路（または光
ファイバ）間では、エバネセント波による光の結合現象
が生じ、一方の光導波路から他方の光導波路へ光パワー
が徐々に移行する。光パワーが一方の光導波路から他方
の光導波路へ完全に移行するまでの距離、すなわち完全
結合長は、光の波長と光導波路の間の間隔により決定さ
れる。従って、結合部内部の両光導波路間の間隔を選択
することにより、第１の光導波路から第２の光導波路へ
の結合距離ｔを、第１の波長λ１の光の完全結合長Ｌ１
と等しく、かつ第２の波長λ２の光の完全結合長Ｌ２の
半分と等しくなるように設定することができる。
【００１５】この端末部３１の光源１１が配置されてい
る側は端面が形成されており、第１の波長λ１の光は透
過させ、後述する波長λ２の光は反射する光フィルタが
配置されている。なお、本実施例では、光フィルタ膜５
１が研磨された端面に蒸着等により直接コートされてい
るが、フィルタ板が端面に貼り付けられる等の構成によ
ることもできる。
る側は端面が形成されており、第１の波長λ１の光は透
過させ、後述する波長λ２の光は反射する光フィルタが
配置されている。なお、本実施例では、光フィルタ膜５
１が研磨された端面に蒸着等により直接コートされてい
るが、フィルタ板が端面に貼り付けられる等の構成によ
ることもできる。
【００１６】光源１１から出力された第１の波長λ１の
光は、光フィルタ膜５１を透過した後、第１の光導波路
に入力される。入力された導波光は、結合部４１におい
て第１の光導波路から第２の光導波路に上述したエバネ
セント結合により徐々に移行する。そして、丁度完全結
合長に等しい長さの部分、すなわち結合部４１の終わる
位置で完全に他方の第２の光導波路に移行する。移行し
た光は、そのまま第２の光入出力部を経て外部に出力さ
れる。なお、本実施例では光ファイバ２２側から出力さ
れる。
光は、光フィルタ膜５１を透過した後、第１の光導波路
に入力される。入力された導波光は、結合部４１におい
て第１の光導波路から第２の光導波路に上述したエバネ
セント結合により徐々に移行する。そして、丁度完全結
合長に等しい長さの部分、すなわち結合部４１の終わる
位置で完全に他方の第２の光導波路に移行する。移行し
た光は、そのまま第２の光入出力部を経て外部に出力さ
れる。なお、本実施例では光ファイバ２２側から出力さ
れる。
【００１７】一方、第１の光入出力部、すなわち本実施
例では光ファイバ２１側から入力された第２の波長λ２
の光は、結合部４１に入射される。波長λ２の光は、結
合部４１が完全結合長の半分の長さであるので、光フィ
ルタ膜５１に到達した時点で約半分だけ第２の光導波路
への移行を終え、この状態で光フィルタ膜５１により反
射される。反射された光は再び結合部４１において残り
半分の移行を行い、終わりの位置で結合部４１内を完全
結合長分だけ導波したことになり完全に第２の光導波路
に移行する。そして、本実施例では第２の光ファイバ２
２から外部に出力される。なお、第２の波長λの光につ
いては、第２の光ファイバ２２を入力側とし、第１の光
ファイバ２１側を出力側としても同様の機能が得られ
る。
例では光ファイバ２１側から入力された第２の波長λ２
の光は、結合部４１に入射される。波長λ２の光は、結
合部４１が完全結合長の半分の長さであるので、光フィ
ルタ膜５１に到達した時点で約半分だけ第２の光導波路
への移行を終え、この状態で光フィルタ膜５１により反
射される。反射された光は再び結合部４１において残り
半分の移行を行い、終わりの位置で結合部４１内を完全
結合長分だけ導波したことになり完全に第２の光導波路
に移行する。そして、本実施例では第２の光ファイバ２
２から外部に出力される。なお、第２の波長λの光につ
いては、第２の光ファイバ２２を入力側とし、第１の光
ファイバ２１側を出力側としても同様の機能が得られ
る。
【００１８】なお、端末部３１に光ファイバ融着型カプ
ラを用いた場合には、融着延伸部を切断研磨して作製す
ることができる。まず光ファイバ融着型ＷＤＭカプラと
同様の手法により、２本の光ファイバを合わせて加熱、
溶融し、溶融部を延伸して結合部を形成する。次に、こ
の結合部を切断し切断面を研磨加工することにより、結
合部を所望の長さに調整することができる。また、端末
部３１の切断面には、誘電体多層膜光フィルタを貼り付
けてもよいが、切断面に直接的に誘電体多層膜をコーテ
ィングしてもよい。
ラを用いた場合には、融着延伸部を切断研磨して作製す
ることができる。まず光ファイバ融着型ＷＤＭカプラと
同様の手法により、２本の光ファイバを合わせて加熱、
溶融し、溶融部を延伸して結合部を形成する。次に、こ
の結合部を切断し切断面を研磨加工することにより、結
合部を所望の長さに調整することができる。また、端末
部３１の切断面には、誘電体多層膜光フィルタを貼り付
けてもよいが、切断面に直接的に誘電体多層膜をコーテ
ィングしてもよい。
【００１９】一方、端末部３１には、シリコン基板上に
２本の石英導波路を近接して形成した方向性結合器を用
いることもできる。この場合にも、光導波路の端面近傍
に光源１１となる半導体レーザを配置し、直接光導波路
に出射光を結合させてもよいし、レンズ等の集光手段を
用いて結合させてもよい。
２本の石英導波路を近接して形成した方向性結合器を用
いることもできる。この場合にも、光導波路の端面近傍
に光源１１となる半導体レーザを配置し、直接光導波路
に出射光を結合させてもよいし、レンズ等の集光手段を
用いて結合させてもよい。
【００２０】次に、上述した本発明の第１の実施例の性
能をさらに向上することを意図した第２の実施例につい
て説明する。
能をさらに向上することを意図した第２の実施例につい
て説明する。
【００２１】図１に示される本発明の合波機能内蔵光源
モジュールの第１の実施例では、光源１１から出射した
光が光フィルタ膜５１、端末部３１、あるいは光ファイ
バ２１および２２の遠端部等で反射して光源へ入射する
と、光源１１の発振動作が不安定になる場合がある。
モジュールの第１の実施例では、光源１１から出射した
光が光フィルタ膜５１、端末部３１、あるいは光ファイ
バ２１および２２の遠端部等で反射して光源へ入射する
と、光源１１の発振動作が不安定になる場合がある。
【００２２】図２に示される構成によれば、光源１１の
出力光を集光するレンズ６１と端末部３１との間に光ア
イソレータ７１が配置されており、反射により光源１１
の動作が不安定となることを避けることができる。
出力光を集光するレンズ６１と端末部３１との間に光ア
イソレータ７１が配置されており、反射により光源１１
の動作が不安定となることを避けることができる。
【００２３】一方、受光器８１は、光源１１を挟んでレ
ンズ６１と対向する位置に配置されており、光源１１の
出力光をモニタする。ここで、光フィルタ膜５１は波長
λ２の光を反射し、光源１１側へ透過しないように遮断
する役目も果たすが、反射率を１００％にし完全に遮断
することは困難である。従って、光ファイバ２１から入
射された波長λ２の光の一部が、光フィルタ膜５１を透
過し、レンズ６１および光源１１を通過して受光器８１
に入射されることになるが、この場合出力光モニタレベ
ルに誤差が生じてしまう。しかしながら、本実施例のよ
うに、光アイソレータ７１を配置することにより、光源
１１および受光器８１への余計な光の入射を未然に防
ぎ、光源１１の安定した動作と、精度の高い出力光モニ
タを行うことができる。
ンズ６１と対向する位置に配置されており、光源１１の
出力光をモニタする。ここで、光フィルタ膜５１は波長
λ２の光を反射し、光源１１側へ透過しないように遮断
する役目も果たすが、反射率を１００％にし完全に遮断
することは困難である。従って、光ファイバ２１から入
射された波長λ２の光の一部が、光フィルタ膜５１を透
過し、レンズ６１および光源１１を通過して受光器８１
に入射されることになるが、この場合出力光モニタレベ
ルに誤差が生じてしまう。しかしながら、本実施例のよ
うに、光アイソレータ７１を配置することにより、光源
１１および受光器８１への余計な光の入射を未然に防
ぎ、光源１１の安定した動作と、精度の高い出力光モニ
タを行うことができる。
【００２４】なお、受光器８１には、フォトダイオード
等、光アイソレータには、ファラデー回転子等を用いる
ことができる。
等、光アイソレータには、ファラデー回転子等を用いる
ことができる。
【００２５】次に、上述した本発明の合波機能内蔵光源
モジュールの波長多重機能をさらに拡張した場合に実施
例について説明する。
モジュールの波長多重機能をさらに拡張した場合に実施
例について説明する。
【００２６】図３は、本発明の合波機能内蔵光源モジュ
ールの第３の実施の形態の構成を示す図である。図３に
示される光源モジュールは、図１または図２に示される
合波機能内蔵光源モジュールを多段に直列接続したこと
を特徴としている。すなわち、第１の光源モジュール１
０１の入力側にあたる光ファイバ２１側には、第２の光
源モジュール１０２の出力側にあたる光ファイバ２４が
接続されている。
ールの第３の実施の形態の構成を示す図である。図３に
示される光源モジュールは、図１または図２に示される
合波機能内蔵光源モジュールを多段に直列接続したこと
を特徴としている。すなわち、第１の光源モジュール１
０１の入力側にあたる光ファイバ２１側には、第２の光
源モジュール１０２の出力側にあたる光ファイバ２４が
接続されている。
【００２７】第２の光源モジュール１０２の第１の光フ
ァイバ２３から出力された波長λ２の光は、光ファイバ
２２を介して第１の光源モジュール１０１に入射され、
光源モジュール１０１の光ファイバ２１からは波長λ１
の光と波長λ２の光の合波光が出力される。このように
して、本発明の光源モジュールにより波長多重光源を構
成することができる。
ァイバ２３から出力された波長λ２の光は、光ファイバ
２２を介して第１の光源モジュール１０１に入射され、
光源モジュール１０１の光ファイバ２１からは波長λ１
の光と波長λ２の光の合波光が出力される。このように
して、本発明の光源モジュールにより波長多重光源を構
成することができる。
【００２８】同様にして、本発明の光源モジュールを直
列に多段接続していけば、順次光源の波長多重数を増加
させることができる。すなわち、第ｎ−１番目の光源モ
ジュールの第２の光ファイバに第２番目の光源モジュー
ルの第１の光ファイバを順次接続していけば、初段の光
源モジュールの第１の光ファイバから出力される光の波
長多重数を増やすことができる。
列に多段接続していけば、順次光源の波長多重数を増加
させることができる。すなわち、第ｎ−１番目の光源モ
ジュールの第２の光ファイバに第２番目の光源モジュー
ルの第１の光ファイバを順次接続していけば、初段の光
源モジュールの第１の光ファイバから出力される光の波
長多重数を増やすことができる。
【００２９】ここで、本発明の光源モジュールによる上
記波長多重光源は、上記特長に加えて光源を動作中であ
っても順次追加することができるという特長も有してい
る。すなわち、伝送路ファイバに接続された初段の光源
モジュールの後段に順次別の光源モジュールを接続させ
る構成を採用しているので、すでに伝送路ファイバに接
続された光源モジュールを動作させた状態であっても、
なんらこの動作を中断することなく後段に新たな光源モ
ジュールを追加接続することもできるという特長があ
る。
記波長多重光源は、上記特長に加えて光源を動作中であ
っても順次追加することができるという特長も有してい
る。すなわち、伝送路ファイバに接続された初段の光源
モジュールの後段に順次別の光源モジュールを接続させ
る構成を採用しているので、すでに伝送路ファイバに接
続された光源モジュールを動作させた状態であっても、
なんらこの動作を中断することなく後段に新たな光源モ
ジュールを追加接続することもできるという特長があ
る。
【００３０】次に、上述した本発明の合波機能内蔵光源
モジュールにより構成された光増幅器の実施例について
説明する。
モジュールにより構成された光増幅器の実施例について
説明する。
【００３１】図４および図５は、いずれも本発明の合波
機能内蔵モジュールにより構成した光増幅器の実施例の
構成を示す図である。図４は、増幅用光ファイバである
希土類添加光ファイバ１１０の前段に励起光源を配置す
るいわゆる前方励起型の光増幅器の構成を示したもので
あり、図５は、後段にするいわゆる後方励起型の光増幅
器の構成を示したものである。
機能内蔵モジュールにより構成した光増幅器の実施例の
構成を示す図である。図４は、増幅用光ファイバである
希土類添加光ファイバ１１０の前段に励起光源を配置す
るいわゆる前方励起型の光増幅器の構成を示したもので
あり、図５は、後段にするいわゆる後方励起型の光増幅
器の構成を示したものである。
【００３２】例えば、図４を参照して本発明の光源モジ
ュールによる光増幅器について説明すると、光ファイバ
２１には波長λ１の光によって励起され波長λ２の入力
信号光を増幅する希土類添加光ファイバ１１０の一端が
接続されている。ここでは、光源モジュール１０１内部
にある光源１１は、希土類添加光ファイバ１１０の希土
類イオンを励起するための励起光源として機能する。
ュールによる光増幅器について説明すると、光ファイバ
２１には波長λ１の光によって励起され波長λ２の入力
信号光を増幅する希土類添加光ファイバ１１０の一端が
接続されている。ここでは、光源モジュール１０１内部
にある光源１１は、希土類添加光ファイバ１１０の希土
類イオンを励起するための励起光源として機能する。
【００３３】希土類添加光ファイバ１１０としては、現
在広く用いられているものにエルビウム（Ｅｒ）添加光
ファイバがある。この場合、光源モジュール１０１の内
部にある光源１１は、１４８０ｎｍ帯の光を出力する半
導体レーザを用いることができる。従って、この場合に
は、上記説明における波長λ１は、１４８０ｎｍ帯とな
る。
在広く用いられているものにエルビウム（Ｅｒ）添加光
ファイバがある。この場合、光源モジュール１０１の内
部にある光源１１は、１４８０ｎｍ帯の光を出力する半
導体レーザを用いることができる。従って、この場合に
は、上記説明における波長λ１は、１４８０ｎｍ帯とな
る。
【００３４】エルビウム添加光ファイバが用いられる場
合、光ファイバ２２から入射される信号光の波長λ２
は、エルビウム添加光ファイバの増幅波長帯である１５
５０ｎｍとされる。光ファイバ２２から入射された１５
５０ｎｍ帯（λ２）の光と、光源モジュール１０１内部
の光源１１から出力される１４８０ｎｍ帯（λ１）の光
は、光源モジュール１０１内部で合波されて、ともに光
ファイバ２１から出力され希土類添加光ファイバ１１０
に入射される。１４８０ｎｍ帯の光により希土類添加光
ファイバ１１０のＥｒが励起され、１５５０ｎｍ帯の光
が増幅され、希土類添加光ファイバ１１０の遠端から出
力される。
合、光ファイバ２２から入射される信号光の波長λ２
は、エルビウム添加光ファイバの増幅波長帯である１５
５０ｎｍとされる。光ファイバ２２から入射された１５
５０ｎｍ帯（λ２）の光と、光源モジュール１０１内部
の光源１１から出力される１４８０ｎｍ帯（λ１）の光
は、光源モジュール１０１内部で合波されて、ともに光
ファイバ２１から出力され希土類添加光ファイバ１１０
に入射される。１４８０ｎｍ帯の光により希土類添加光
ファイバ１１０のＥｒが励起され、１５５０ｎｍ帯の光
が増幅され、希土類添加光ファイバ１１０の遠端から出
力される。
【００３５】本実施例では、従来の光増幅器で必要とな
っていた光源モジュールと希土類添加光ファイバとの間
のＷＤＭカプラが不要となるため、励起光源の出力光を
希土類添加光ファイバへ効率よく導いて希土類添加光フ
ァイバの増幅利得を高く維持することができる。すなわ
ち、従来の技術において課題となっていたＷＤＭカプラ
挿入による希土類添加光ファイバの利得低下を回避する
ことができるようになる。また、ＷＤＭカプラが不要と
なるため、光学系全体の小型化を図ることもできる。
っていた光源モジュールと希土類添加光ファイバとの間
のＷＤＭカプラが不要となるため、励起光源の出力光を
希土類添加光ファイバへ効率よく導いて希土類添加光フ
ァイバの増幅利得を高く維持することができる。すなわ
ち、従来の技術において課題となっていたＷＤＭカプラ
挿入による希土類添加光ファイバの利得低下を回避する
ことができるようになる。また、ＷＤＭカプラが不要と
なるため、光学系全体の小型化を図ることもできる。
【００３６】なお、上記実施例では、エルビウム添加光
ファイバを用いた場合の励起光源の波長を１４８０ｎｍ
としたが、９８０ｎｍの波長の励起光を用いることもで
きる。
ファイバを用いた場合の励起光源の波長を１４８０ｎｍ
としたが、９８０ｎｍの波長の励起光を用いることもで
きる。
【００３７】図５に示される構成は、後方励起型光増幅
器であり、図４に示される前方励起型との相違点は、波
長λ２の光が希土類添加光ファイバ１１０を介して光フ
ァイバ２１から光源モジュール１０１へ入射される点に
ある。希土類添加光ファイバ１１０で増幅された波長λ
２の光は、光ファイバ２１から光源モジュール１０１へ
入射した後、光ファイバ２２から出力される。
器であり、図４に示される前方励起型との相違点は、波
長λ２の光が希土類添加光ファイバ１１０を介して光フ
ァイバ２１から光源モジュール１０１へ入射される点に
ある。希土類添加光ファイバ１１０で増幅された波長λ
２の光は、光ファイバ２１から光源モジュール１０１へ
入射した後、光ファイバ２２から出力される。
【００３８】上述した両実施例いずれの場合において
も、異なった波長帯の光を増幅する光増幅器としても用
いることができる。例えば、波長λ１、λ２をそれぞれ
１０１６ｎｍ帯、１３００ｎｍ帯とし、希土類添加光フ
ァイバ１１０としてプラセオジウム（Ｐｒ）添加光ファ
イバを用いることができる。
も、異なった波長帯の光を増幅する光増幅器としても用
いることができる。例えば、波長λ１、λ２をそれぞれ
１０１６ｎｍ帯、１３００ｎｍ帯とし、希土類添加光フ
ァイバ１１０としてプラセオジウム（Ｐｒ）添加光ファ
イバを用いることができる。
【００３９】通常、プラセオジウム添加光ファイバは、
フッ化物をホストガラスとして形成されるため、伝送路
ファイバとして一般的に使用されている石英をホストガ
ラスとプラセオジウム添加光ファイバとを融着接続する
のは困難である。このため、伝送路ファイバとプラセオ
ジウム添加光ファイバとの接続には、光ファイバ同士を
突き当ててコネクタなどにより機械的に接続するか、あ
るいはレンズを介して結合させる構成を採らなければな
らず、新たに接続損失が生じたり、小型化できない等の
問題がある。
フッ化物をホストガラスとして形成されるため、伝送路
ファイバとして一般的に使用されている石英をホストガ
ラスとプラセオジウム添加光ファイバとを融着接続する
のは困難である。このため、伝送路ファイバとプラセオ
ジウム添加光ファイバとの接続には、光ファイバ同士を
突き当ててコネクタなどにより機械的に接続するか、あ
るいはレンズを介して結合させる構成を採らなければな
らず、新たに接続損失が生じたり、小型化できない等の
問題がある。
【００４０】これに対して、本発明の構成によれば、プ
ラセオジウム添加光ファイバを用いる場合でも、プラセ
オジウム添加光ファイバ自体を光源モジュールの光ファ
イバ２１として用いればよく、上記のような問題を生じ
ることはない。
ラセオジウム添加光ファイバを用いる場合でも、プラセ
オジウム添加光ファイバ自体を光源モジュールの光ファ
イバ２１として用いればよく、上記のような問題を生じ
ることはない。
【００４１】本発明の光源モジュールを用いることによ
り、双方向光伝送装置を構成することもできる。図６
は、本発明の双方向光伝送装置の実施の形態の構成を示
す図である。
り、双方向光伝送装置を構成することもできる。図６
は、本発明の双方向光伝送装置の実施の形態の構成を示
す図である。
【００４２】図６に示されるように、光源モジュール１
０１と光源モジュール１０３は、伝送路ファイバ２０１
により接続されている。また、それぞれの光源モジュー
ルには、受光モジュール３０１と３０２が接続されてい
る。
０１と光源モジュール１０３は、伝送路ファイバ２０１
により接続されている。また、それぞれの光源モジュー
ルには、受光モジュール３０１と３０２が接続されてい
る。
【００４３】光源モジュール１０１の第１の波長および
第２の波長はそれぞれλ１、λ２である。また、光源モ
ジュール１０３の第１の波長および第２の波長はそれぞ
れ、λ２、λ１である。光源モジュール１０１の第１の
光ファイバ２１から出力された波長λ１の光は、伝送路
ファイバ２０１を経て光源モジュール１０３の第１の光
ファイバ２５へ入力され、光源モジュール１０３の第２
の光ファイバ２６から出力されて受光モジュール３０２
に入射され受信される。一方、光源モジュール１０３の
第１の光ファイバ２５から出力された波長λ２の光は、
伝送路ファイバ２０１を経て光源モジュール１０１の第
１の光ファイバ２１へ入力され、光源モジュール１０１
の第２の光ファイバ２２から出力されて受光モジュール
３０１で受信される。なお、本実施例においては、例え
ば、λ１、λ２にはそれぞれ波長１３００ｎｍ、１５５
０ｎｍの光を割り当てて双方向波長多重光伝送を行うこ
とができる。受光モジュール３０１、３０２には、フォ
トダイオード、アバランシェ・ダイオード等の受光素子
を適用することができる。
第２の波長はそれぞれλ１、λ２である。また、光源モ
ジュール１０３の第１の波長および第２の波長はそれぞ
れ、λ２、λ１である。光源モジュール１０１の第１の
光ファイバ２１から出力された波長λ１の光は、伝送路
ファイバ２０１を経て光源モジュール１０３の第１の光
ファイバ２５へ入力され、光源モジュール１０３の第２
の光ファイバ２６から出力されて受光モジュール３０２
に入射され受信される。一方、光源モジュール１０３の
第１の光ファイバ２５から出力された波長λ２の光は、
伝送路ファイバ２０１を経て光源モジュール１０１の第
１の光ファイバ２１へ入力され、光源モジュール１０１
の第２の光ファイバ２２から出力されて受光モジュール
３０１で受信される。なお、本実施例においては、例え
ば、λ１、λ２にはそれぞれ波長１３００ｎｍ、１５５
０ｎｍの光を割り当てて双方向波長多重光伝送を行うこ
とができる。受光モジュール３０１、３０２には、フォ
トダイオード、アバランシェ・ダイオード等の受光素子
を適用することができる。
【００４４】このように、図６に示されるような本発明
の光源モジュールを用いた双方向光伝送装置によれば、
送受信側で波長分離用のＷＤＭカプラが不要となるた
め、過剰損失が少ない双方向光伝送システムを構成する
ことができる。また、送受信側の装置自体の小型化を図
ることもできる。
の光源モジュールを用いた双方向光伝送装置によれば、
送受信側で波長分離用のＷＤＭカプラが不要となるた
め、過剰損失が少ない双方向光伝送システムを構成する
ことができる。また、送受信側の装置自体の小型化を図
ることもできる。
【００４５】なお、光源モジュールは、すでに説明した
第１〜第３の実施例のいずれのものを用いてもよい。
第１〜第３の実施例のいずれのものを用いてもよい。
【００４６】
【発明の効果】本発明の合波機能内蔵光源モジュール
は、光源素子から出力される光と、外部から入射された
光とを合波して出力する機能を備えている。従って、本
発明の光源モジュールに希土類添加光ファイバを接続す
ることにより、小型で高い利得の光増幅器を構成するこ
とができる。
は、光源素子から出力される光と、外部から入射された
光とを合波して出力する機能を備えている。従って、本
発明の光源モジュールに希土類添加光ファイバを接続す
ることにより、小型で高い利得の光増幅器を構成するこ
とができる。
【００４７】また、本発明の光源モジュールを直列多段
接続することにより、波長多重光源とすることができ、
波長多重光増幅器を構成することもできる。このとき、
光源モジュールの後段に順次新たな波長の光源モジュー
ルを接続することができるので、光増幅器等の動作を中
断することなく追加が可能になる。
接続することにより、波長多重光源とすることができ、
波長多重光増幅器を構成することもできる。このとき、
光源モジュールの後段に順次新たな波長の光源モジュー
ルを接続することができるので、光増幅器等の動作を中
断することなく追加が可能になる。
【００４８】さらに、伝送路ファイバの両端に本発明の
光源モジュールと受光モジュールを接続することによ
り、双方向光伝送装置を構成することもできる。
光源モジュールと受光モジュールを接続することによ
り、双方向光伝送装置を構成することもできる。
【図１】本発明の合波機能内蔵光源モジュールの第１の
実施の形態の構成を示す図である。
実施の形態の構成を示す図である。
【図２】本発明の合波機能内蔵光源モジュールの第２の
実施の形態の構成を示す図である。
実施の形態の構成を示す図である。
【図３】本発明の合波機能内蔵光源モジュールの第３の
実施の形態の構成を示す図である。
実施の形態の構成を示す図である。
【図４】本発明の光増幅器の第１の実施の形態の構成を
示す図である。
示す図である。
【図５】本発明の光増幅器の第２の実施の形態の構成を
示す図である。
示す図である。
【図６】本発明の双方向光伝送装置の実施の形態の構成
を示す図である。
を示す図である。
１１ 光源 ２１，２２，２３，２４，２５，２６ 光ファイバ ３１ 端末部 ４１ 結合部 ５１ 光フィルタ板 ５２ 光フィルタ膜 ６１，６２，６３ レンズ １０１，１０２，１０３ 光源モジュール ２０１ 伝送路ファイバ ３０１，３０２ 受光モジュール
Claims (16)
- 【請求項１】 第１の波長の光を出力する光源と、 第１の光導波路と第２の光導波路からなる方向性結合部
が形成され、該方向性結合部の一方の端部に第１の端面
が形成され他方の端部に前記第１の光導波路に接続され
る第１の光入出力部と前記第２の光導波路に接続される
第２の光入出力部とを有し、前記第１の光導波路に前記
第１の波長の光が入力される端末部と、 前記第１の光入出力部に第２の波長の光を結合させる第
１の光入出力手段と、 前記第１の端面と前記光源との間に前記第１の波長の光
を透過させ、前記第２の波長の光を反射させる光フィル
タと、 前記第２の光入出力部から第１の波長の光を出力すると
ともに、前記第２の波長の光が入力または出力する第２
の光入出力手段とを備えていることを特徴とする合波機
能内蔵光源モジュール。 - 【請求項２】 前記方向性結合部は、 前記第１の波長の光に対して完全結合長となる長さであ
ることを特徴とする請求項１記載の合波機能内蔵光源モ
ジュール。 - 【請求項３】 前記方向性結合部は、 前記第２の波長の光に対して完全結合長となる長さの２
分の１の長さであることを特徴とする請求項２記載の合
波機能内蔵光源モジュール。 - 【請求項４】 前記光源は、半導体レーザであることを
特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの請求項に
記載の合波機能内蔵光源モジュール。 - 【請求項５】 前記第１の光入出力手段と前記第２の光
入出力手段は、それぞれ前記第１の光入出力部と前記第
２の光入出力部に接続される第１の光ファイバと第２の
光ファイバであることを特徴とする請求項４記載の合波
機能内蔵光源モジュール。 - 【請求項６】 前記第１の光導波路と前記第２の光導波
路はそれぞれ光ファイバであり、前記方向性結合部は前
記光ファイバの融着により形成されていることを特徴と
する請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記
載の合波機能内蔵光源モジュール。 - 【請求項７】 前記第１の光導波路と前記第２の光導波
路はそれぞれ石英導波路であることを特徴とする請求項
１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の合波機
能内蔵光源モジュール。 - 【請求項８】 第１の波長が１４８０ｎｍ帯であり、前
記第２の波長が１５５０ｎｍ帯であることを特徴とする
請求項５記載の合波機能内蔵光源モジュール。 - 【請求項９】 第１の波長が９８０ｎｍ帯であり、前記
第２の波長が１５５０ｎｍ帯であることを特徴とする請
求項５記載の合波機能内蔵光源モジュール。 - 【請求項１０】 第１の波長が１０１６ｎｍ帯であり、
前記第２の波長が１３００ｎｍ帯であることを特徴とす
る請求項５記載の合波機能内蔵光源モジュール。 - 【請求項１１】 請求項１から請求項５までのいずれか
の請求項に記載の合波機能内蔵光源モジュールと、 前記第２の光入出力手段に接続された希土類添加光ファ
イバとを備えていることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項１２】 請求項１から請求項４までのいずれか
の請求項に記載の合波機能内蔵光源モジュールと、 希土類添加光ファイバとを備えた光増幅器であって、 前記希土類添加光ファイバは、前記第２の光入出力手段
に接続されていることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項１３】 請求項６または請求項７記載の合波機
能内蔵光源モジュールと、 前記光入出力手段に接続されたエルビウム添加光ファイ
バとを備えていることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項１４】 請求項８記載の合波機能内蔵光源モジ
ュールと、 前記光入出力手段に接続されたプラセオジウム添加光フ
ァイバとを備えていることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項１５】 請求項１から請求項５までのいずれか
の請求項に記載の合波機能内蔵光源モジュールであっ
て、前記第１の波長がλ１で前記第２の波長がλ２であ
り、λ１とλ２の波長を含む合波光を前記第２の光入出
力手段から出力する第１の合波機能内蔵光源モジュール
と、 請求項１から請求項５までにいずれかの請求項に記載の
合波機能内蔵光源モジュールであって、前記第１の波長
がλ３であって、前記第１の合波機能内蔵光源モジュー
ルの第２の光入出力手段に第１の光出力手段が接続さ
れ、前記λ１とλ２の波長を含む合波光が入力される第
２の合波機能内蔵光源モジュールとを備え、 前記第２の合波機能内蔵光源モジュールの第２の光入出
力手段から前記λ１とλ２の波長を含む合波光と前記λ
３の波長の光の合波光を出力することを特徴とする合波
機能内蔵光源モジュール。 - 【請求項１６】 請求項１から請求項５までのいずれか
の請求項に記載の合波機能内蔵光源モジュールであっ
て、前記第１の波長をλ１とし、前記第２の光入出力手
段を介して波長λ２の光が入力される第１の合波機能内
蔵光源モジュールと、 前記第１の合波機能内蔵光源モジュールの前記第２の光
入出力手段に接続され、前記波長λ２の光を受光して電
気信号に変換する第１の受光手段とを含む第１の光送受
信装置と、 請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の
合波機能内蔵光源モジュールであって、前記第１の波長
をλ２とし、第２の光入出力手段を介して波長λ１の光
が入力される第２の合波機能内蔵光源モジュールと、 前記第２の合波機能内蔵光源モジュールの前記第２の光
出力手段に接続され、前記波長λ１の光を受光して電気
信号に変換する第２の受光手段とを含む第２の光送受信
装置と、 前記第１の光送受信装置と前記第２の光送受信装置とを
接続する伝送路ファイバとを備えたことを特徴とする双
方向光伝送装置。
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|---|---|---|---|
| JP10057977A JP2993493B2 (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 合波機能内蔵光源モジュールとこれを用いた光増幅器および双方向光伝送装置 |
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|---|---|---|---|
| JP10057977A JP2993493B2 (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 合波機能内蔵光源モジュールとこれを用いた光増幅器および双方向光伝送装置 |
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