JP3895396B2 - 光学フィルタの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起光源によって励起されるエルビウム添加光ファイバを用いた光増幅器に設けられる光学フィルタの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エルビウムを添加した光ファイバを用いた光増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amplifier）の実現により、波長1.55μｍ帯の光信号を電気信号に変換せずに直接増幅することが可能となり、それにより、光通信の分野において、大容量、長距離通信が実現化されつつある。また、その一方で、光通信における通信容量の拡大のために、異なる波長を持つ光信号を１本の光ファイバで伝送する波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplex ）方式による通信が行われており、この波長多重方式を用いた光通信システムに前記エルビウム添加光ファイバを用いた光増幅器を適用することにより、さらなる通信容量の拡大および波長多重方式による長距離伝送の実現化が期待される。
【０００３】
ところで、波長多重方式による光通信システムに光増幅器を適用する場合には、複数の波長を持つ信号光を光増幅器によって一括増幅することが重要となるが、エルビウム添加光ファイバを用いた光増幅器（ＥＤＦＡ）は、その利得が波長依存性を有しており、波長多重信号をＥＤＦＡによって増幅すると、波長多重信号チャンネル間で利得差が生じる。そのため、波長多重方式の光通信システムにＥＤＦＡを適用すると、波長多重信号の各チャンネル間で信号帯雑音比が異なることになり、特に、光信号伝送用の光ファイバ間にＥＤＦＡを複数従属接続して形成した光通信システム（光伝送システム）においては、利得の小さいチャンネルの信号の信号帯雑音比は他のチャンネルの信号帯雑音比に比べて過剰に劣化することになり、このような異なる波長を持つ波長多重信号チャンネル間の利得差が、この波長多重方式の光伝送システムにおける伝送距離を制限することになる。
【０００４】
なお、一般に、ＥＤＦＡは波長1525nm〜1565nmの約40nmの範囲で利得を有するが、このＥＤＦＡにおいて、十分な励起パワーを供給されたＥＤＦＡにおいては、波長1530nm付近の利得が1550nm付近の利得に比べて６ｄＢ〜12ｄＢ程度大きいことが知られている。また、1540nm〜1560nmの利得も平坦ではなく、ある程度の波長に依存した利得傾斜やリップルを有している。
【０００５】
そこで、エルビウム添加光ファイバを用いた光増幅器の利得の波長依存性を解消するために、この光増幅器に光学フィルタを挿入し、光増幅器の利得平坦化を図ることが考えられ、1995 Optical Amplifiers And Their Applications ThD５−１（文献１）には、エルビウム添加光ファイバを用いた光増幅器（ＥＤＦＡ）に挿入する光学フィルタの損失スペクトル設定方法が記載されている。なお、この文献１によれば、入力信号光をＥＤＦＡに入射させない場合のＡＳＥ（Amplified Spontanous Emission:増幅された自然放出光）が平坦化されるように光学フィルタの損失スペクトルを設定している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＥＤＦＡの利得スペクトルは、入力信号波長のみならず、入力信号光のパワーおよび励起光源による励起パワーにも依存するものであり、例えば、本出願人が波長0.98μｍ，65ｍＷのパワーで励起したエルビウム添加光ファイバを備えた光増幅器において、入力信号光パワーとエルビウム添加光ファイバの長さが波長多重増幅特性に与える影響を調べたところ、図12，13に示す結果が得られた。
【０００７】
なお、図12に示すものは、光増幅器のエルビウム添加光ファイバの長さを５ｍとし、図13に示すものはエルビウム添加光ファイバの長さを７ｍとして光増幅器をそれぞれ形成し、いずれの光増幅器に対しても、波長1533nm，1539.5nm，1549nm，1557nmの４つの波長の信号光を入力して測定を行った。また、入力信号光パワーは、各信号光つき−16ｄＢｍ〜−30ｄＢｍの範囲で変化させ、それぞれの入力信号光パワーに対する出力信号光パワーを光スペクトラムアナライザによって測定した。
【０００８】
これらの図から明らかなように、光増幅器におけるエルビウム添加光ファイバの長さが５ｍの場合にも７ｍの場合にも、入力信号光の波長によって入力信号光パワーに対する出力信号光パワーが異なるだけではなく、出力信号光パワーは入力信号パワーに依存し、信号光の波長によって異なる光増幅器の利得の割合、すなわち、利得差も入力信号光パワーによって異なることが分かる。
【０００９】
この違いをより明確にするために、図12，13の測定結果に基づき、エルビウム添加光ファイバの長さが５ｍと７ｍの各光増幅器において、入力信号光パワーの違いによる光増幅器の最大利得差（入力信号光の波長によって異なる光増幅器の利得のばらつきの幅）を求めたところ、図14に示す結果が得られた。
【００１０】
そして、図14から明らかなように、例えば波長多重方式の光通信に一般的に用いられている−26ｄＢｍの入力信号光パワーに対しては、長さ５ｍのエルビウム添加光ファイバを有する光増幅器においては、その最大利得差が約6.5 ｄＢ、長さ７ｍのエルビウム添加光ファイバを有する光増幅器においても、その最大利得差が６ｄＢより大きい値となることが分かる。なお、光増幅器の利得は、このように、入力信号光パワーおよびエルビウム添加光ファイバの長さに依存する他に、光増幅器に設けられる励起光源のパワー等にも依存することが知られている。
【００１１】
したがって、文献１に記載されているように入力信号光をＥＤＦＡに入射させない場合と、実際に入力信号光をＥＤＦＡに入射させた場合とではＥＤＦＡの利得スペクトルが異なることになり、入力信号光をＥＤＦＡに入射させる際には、例えば、励起光源のパワーアップが必要となる。そこで、文献１においては、ＥＤＦＡに前記光学フィルタを挿入することに加え、励起光源のパワー補正も行っているが、この補正量は予め見積もることができない。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、長距離伝送可能な波長多重方式の光伝送システムの実現化を可能とする光増幅器に用いられる光学フィルタの製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成により課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明の光学フィルタの製造方法は、励起光源によって励起されるエルビウム添加光ファイバを備えた波長多重通信用の光増幅器に用いられる光学フィルタの製造方法であって、互いに等しいパワーをもった異なる波長の複数の模擬入力光と通信帯域の波長のうちの１つの波長のプローブ光とを含む複数の試験入力光をそれぞれ光アッテネータを介して光増幅器に入力し、複数の試験入力光のトータルパワーを波長多重通信されるときの複数の波長の通信入力信号のトータルパワーに等しく設定した状態で、励起光源の出力パワーと出力信号光パワーとをそれぞれ通信使用時のパワーに設定し、光増幅器から出た前記プローブ光の出力パワーが、同じく光増幅器から出た複数の波長の模擬入力光出力パワーのうちの最大の出力パワーと最小の出力パワーとの範囲内で予め定められる設定範囲内の光出力パワーとなるように前記プローブ光の光アッテネータの減衰量を決定し、当該減衰量の決定を前記プローブ光の波長を変えて同様に繰り返し行って、波長多重通信帯域内の指定帯域の各波長と一対一に対応した前記プローブ光の前記光アッテネータの減衰量を求め、当該減衰量の損失スペクトルをこれら指定帯域の光学フィルタの損失スペクトルとして設定して製造することを特徴として構成されている。
【００１４】
また、第２の発明の光学フィルタの製造方法は、上記第１の発明の構成に加えて、プローブ光の入力パワーが、各模擬入力光の入力パワーに等しく設定されたことを特徴としている。
【００１７】
上記構成の本発明において、互いに等しいパワーをもった異なる波長の複数の模擬入力光と通信帯域の波長のうちの１つの波長のプローブ光とを含む複数の試験入力光をそれぞれ光アッテネータを介して光増幅器に入力し、複数の試験入力光のトータルパワーを波長多重通信されるときの複数の波長の通信入力信号のトータルパワーに等しく設定した状態で、光増幅器への信号光入力が行われるために、このときの光増幅器の利得スペクトルは通信使用時とほぼ同様になる。
【００１８】
そのため、試験入力光のうちの通信帯域の波長入力光の光増幅器から出る出力パワーは、この通信帯域の波長入力光の通信使用時における出力パワーとなり、この出力パワーが光増幅器から出た模擬入力光出力パワーのうちの最大と最小の範囲内で予め定められる設定範囲内又は設定値となるように、光源から光増幅器入力端までの減衰量を可変調整して求めることにより、実際の通信使用時における前記通信帯域の波長入力光の波長に対応した減衰量が求められる。
【００１９】
そして、以上のような減衰量の決定を繰り返して波長多重通信帯域内の指定帯域の波長と一対一に対応した減衰量を求めることにより、光学フィルタの損失スペクトルが、これら指定帯域の各波長に一対一に対応する減衰量の損失スペクトルを持つように設定されて光学フィルタが製造されるために、光学フィルタの損失スペクトルは、実際の通信使用時に必要な損失スペクトルに設定されて光学フィルタが製造され、この光学フィルタを光増幅器に挿入することにより、光増幅器の利得の波長依存性が抑制され、上記課題が解決される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１，２には、本発明に係る光学フィルタの製造方法の一実施形態例において用いられる光学フィルタの損失スペクトル設定装置の一例が示されている。なお、図１には、本実施形態例において用いられる光学フィルタの損失スペクトルの設定装置を概略的に示してあり、図２にはこの装置を具体的に示してある。
【００２１】
これらの図において、複数の光源１がそれぞれ、光アッテネータ２を介してｎ×１カプラ３（ｎは複数）の入射端側に接続されており、ｎ×１カプラ３の出射端側には光増幅器４が接続されている。なお、図２において、光源１は４個であり、ｎ×１カプラ３のｎは、ｎ＝４である。また、光源１は、光増幅器４に入力する複数の波長の模擬入力光と通信帯域の波長のうちの１つの入力光とを含む複数の試験入力光を発信するための光源である。光源１のうち、光源１ｍは通信帯域の波長のうちの１つの入力光（通信帯域の波長入力光）としてのプローブ光を発信する光源であり、可変波長光源により形成されている。また、光源１のうち、光源１ｍを除く光源１ａは互いに波長の異なる模擬入力光を発信する光源であり、図２においては３つの光源１ａが設けられている。
【００２２】
前記光増幅器４は光アイソレータ６、エルビウム添加光ファイバ５、波長多重合分波器９、励起光源８を有しており、本実施形態例で用いた光増幅器４は、図２に示されるように、エルビウム添加光ファイバ５、波長多重合分波器９、励起光源８を有して構成される回路を２系統有しており、これらの回路が直列接続されている。
【００２３】
励起光源８（８ａ，８ｂ）は、エルビウム添加光ファイバ５（５ａ，５ｂ）を励起する励起光を発信する光源であり、図１，２に示す光増幅器４は、励起光源８（８ａ，８ｂ）からの励起光を、波長多重合分波器９（９ａ，９ｂ）を介してエルビウム添加光ファイバ５（５ａ，５ｂ）に入射させることにより信号光の増幅を行う後方励起型ＥＤＦＡと成している。図２における前段側の励起光源８ａは、波長0.98μｍ励起のレーザダイオードであり、その励起パワーは65ｍＷの光出力で駆動を行い、一方、後段の励起光源８ｂは、波長1.48μｍ励起のレーザダイオードであり、100 ｍＷの光出力となるように駆動される。
【００２４】
なお、光増幅器４には、エルビウム添加光ファイバ５（５ａ，５ｂ）に光アイソレータ６（６ａ，６ｂ，６ｃ）が介設されており、光増幅器４に入力された信号光の伝送方向がアイソレータ６によって規制され、光増幅器４の入力端14側から出力端15側に伝送されるようになっている。また、光増幅器４の出力端15側には、光増幅器４の出力端15から出力される各試験入力光の出力パワーを検出する光スペクトラムアナライザ等の光受信装置（図示せず）が接続されている。
【００２５】
本実施形態例に用いられる光学フィルタの損失スペクトル設定装置は以上のように構成されており、次に、この装置を用いた本実施形態例の光学フィルタの製造方法について説明する。まず、光増幅器４の入力信号光パワーと励起光源８の出力パワーと出力信号光パワーとをそれぞれ通信使用時のパワーに設定する。また、光源１ａから発信される複数（図２では３種類）の波長の模擬入力光と光源１ｍから発信される１つのプローブ光とを含む複数の試験入力光のトータルパワーを、波長多重通信されるときの複数の波長の通信入力信号のトータルパワーに等しく設定する。
【００２６】
一般に、波長多重方式の光通信に用いられる波長多重伝送用ＥＤＦＡは、その入力信号光パワーとＥＤＦＡに用いる励起光源のパワー、および必要な出力光信号光パワーが既知であり、本実施形態例では、光増幅器４の入力信号光パワー、励起光源８の出力パワー、出力信号光パワーをこの既知のパワーに設定する。そして、試験入力光のトータルパワーをＥＤＦＡの前記入力信号光パワーと等しく設定し、それにより、複数の試験入力光のトータルパワーを、波長多重通信されるときの複数の波長の通信入力信号のトータルパワーに等しく設定する。
【００２７】
また、一般に、各試験入力光の各パワー、すなわち、各模擬入力光の入力パワーＰin（λ1 ），Ｐin（λ2 ），・・・・・Ｐin（λn ）および、プローブ光の入力パワーＰin（λm ）＝Ｐprobe （λm ）は互いに等しく設定されることが多く、本実施形態例では光アッテネータ２の調整によって各試験入力光の入力パワーを−26ｄＢｍに設定している。
【００２８】
次に、この状態で、複数の各試験入力光をｎ×１カプラ３によって合波して波長多重し、光増幅器４に入力する。そして、光増幅器４の出力端15側に接続されている光受信装置によって、光増幅器４から出力される各模擬入力光出力パワーＰout （λ1 ）・・・・・Ｐout （λn ）〔ｄＢｍ〕を求め、この模擬入力光出力パワーのうちの最大レベルのものＰmax 〔ｄＢｍ〕と最小レベルのものＰmin 〔ｄＢｍ〕を求める。
【００２９】
そして、前記試験入力光のうちのプローブ光の光増幅器４から出た出力パワーＰout （λm ）〔ｄＢｍ〕を、前記模擬入力光の出力パワー１の最大と最小の範囲内となるように、すなわち、Ｐmin ＜Ｐout （λm ）＜Ｐmax となるように光アッテネータ２ｍを調整し、このときのプローブ光入力レベルを求めてＰ′probe （λm ）〔ｄＢｍ〕とする。そして、光源１ｍから発信したプローブ光の、光増幅器４への始めの入力光パワーＰin（λm ）＝Ｐprobe （λm ）から、前記光アッテネータ２ｍによって調整した後のプローブ光入力レベルＰ′probe （λm ）までの減衰量Ｌ（λm ）を、Ｌ（λm ）＝Ｐprobe （λm ）−Ｐ′probe （λm ）の式によって求めることにより、光源１ｍから光増幅器４の入力端14までの減衰量を求め、この減衰量をプローブ光の波長λm に対応した減衰量として決定する。
【００３０】
以上のような減衰量の可変調整による決定を、光源１ｍの可変波長光源によって、例えば一定の間隔で波長を変え、同様に繰り返して行い、それにより、波長多重通信帯域内の指定帯域の各波長と一対一に対応した減衰量を求め、光学フィルタの損失スペクトルがこれら指定帯域の各波長に一対一に対応する減衰量の損失スペクトルとなるように損失スペクトルを設定し、光学フィルタを製造する。
【００３１】
なお、波長1530nm付近の利得補正用の光学フィルタを製造するときには、模擬入力光として、光源１ａから波長1539.5nm、波長1549nm、波長1557nmの光をそれぞれ発信し、プローブ光としては、光源１ｍから波長1528nm〜1538.5nmまでの間で0.5 nm間隔で波長を変えて光を発信し、これらの模擬入力光とプローブ光を多重して光増幅器４に入射させた。また、波長1540nm付近の利得補正用の光学フィルタを製造するときには、模擬入力光として1533nm，1549nm，1557nmの光を用い、プローブ光として1538.5nm〜1546nmまでの間で波長を変えて行い、1560nm近傍の利得補正用のフィルタを製造するときには、模擬入力光として波長1533nm，1541nm，1549nmの光を用い、プローブ光として1556nm〜1561nmまでの間で波長を変え、これらの光を試験入力光として光増幅器４に入力して光学フィルタの損失スペクトルの設定を行った。
【００３２】
図３〜図６には、図２に示した具体的な光学フィルタの損失スペクトル設定装置を用いて製造した光学フィルタの損失スペクトル形状が示されている。なお、図３には、前記波長1530nm付近の損失スペクトルの設定を行って製造した、波長1530nm帯の利得補正用の光学フィルタの損失スペクトル形状が示されいる。また、図４には、波長1540nm付近の損失スペクトルを設定して製造した、波長1540nm帯の利得補正用光学フィルタの損失スペクトル形状が、図５には、波長1560nm付近の損失スペクトルを設定して製造した、波長1560nm帯の補正用の光学フィルタの損失スペクトル形状がそれぞれ示されている。また、図６には、図４の光学フィルタと図５の光学フィルタとを１つの光学フィルタで形成した場合の光学フィルタの損失スペクトル形状が示されている。
【００３３】
これらの図に示されるように、各波長帯の利得補正用の光学フィルタは、それぞれ各波長に対応して変化する損失を有しており、図３に示す損失スペクトル形状を有する光学フィルタにおいては、損失ピークが波長1531nm付近にあり、ピーク損失は約9.5 ｄＢである。また、図４に示す損失スペクトル形状を有する光学フィルタにおいては、波長1543nmよりも長波長側では一定の損失（1.7 ｄＢ）を有し、図５に示す損失スペクトル形状を有する光学フィルタにおいては1557.5nmよりも短波長側ではやはり1.7 ｄＢの一定の損失を有している。したがって、図４，５に示す損失スペクトル形状を有する光学フィルタを１つのフィルタで形成した光学フィルタにおいては、図６に示すように、波長1543nmから波長1557.5nmの範囲で1.7 ｄＢの一定の損失を有し、また、波長1539nmよりも短波長側の波長1562nmよりも長波長側では損失が零となるようなスペクトル形状となった。
【００３４】
なお、各光学フィルタの損失スペクトルをこれらの図に示されるように設定した後に、実際に、この損失スペクトルを有する光学フィルタを製造する際には、光学フィルタの製造上のマージンやＥＤＦＡの動作条件等を考慮して損失スペクトルに多少の余裕を持たせて光学フィルタを製造してもよい。そのようにすると、例えば図３に示す損失スペクトルを有する光学フィルタは、波長1529nmから波長1534nmの範囲に損失ピークを持ち、６ｄＢ〜12ｄＢの範囲の損失ピーク値を有するフィルタとなり、図６に示す損失スペクトルを有する光学フィルタは、波長15434 ±３nmから波長1558nm±３nmの範囲で損失３±1.5 ｄＢを有し、それ以外の波長領域で１ｄＢ以下の損失を有するフィルタとなる。
【００３５】
図７には上記実施形態例の光学フィルタの製造方法によって製造した光学フィルタ11を設けて構成した光増幅器の一例が示されている。同図に示す光増幅器４は、図２に示した光増幅器とほぼ同様に構成されており、図７に示す光増幅器４の特徴的ことは、エルビウム添加光ファイバ５を通る光通路に光学フィルタ11を挿入したことである。この光学フィルタ11は、図３に示した損失スペクトル形状を有する光学フィルタと図６に示した損失スペクトル形状を有する光学フィルタの両方からなり、したがって、波長1530nm帯〜波長1560nm帯の各波長に対応した損失量を備えた光学フィルタと成している。
【００３６】
図８には、この光増幅器４の入射側に４個の光源を設け、各光源から信号光として波長1533nm，1539.5nm，1549nm，1557nmの光を発信させてこれらの光を多重し、かつ、この入力信号光パワーを各信号光につき−16ｄＢｍ〜−30ｄＢｍまで変化させたときの出力光パワーの測定結果が示されている。また、図９には、波長によって異なる光増幅器４の利得差（出力差）を信号入力光のパワーに対して求めた結果が示されている。
【００３７】
これらの図に示されるように、信号光の入力光パワーが変化すると、光増幅器４の利得は信号入力光の波長によって異なるが、信号入力光パワーが−26ｄＢのときには、その波長による最大利得差が１ｄＢ未満（約0.93ｄＢ）と非常に小さいことが分かる。このことは、本実施形態例の光学フィルタの製造方法によって光学フィルタを製造する際に、光増幅器４に入力する各信号光の入力パワーを−26ｄＢｍに設定して光学フィルタの損失スペクトルを設定し、光学フィルタ11を製造したことによるものである。
【００３８】
すなわち、図８，９に示す結果から、上記実施形態例のように、複数の試験入力光のトータルパワーを波長多重通信されるときの複数の波長の通信入力信号のトータルパワーに等しく形成した状態で、波長多重通信帯域内の指定帯域の各波長と一対一に対応した減衰量を求め、この各波長に一対一に対応する減衰量の損失スペクトルを持つように光学フィルタ11の損失スペクトルを設定して光学フィルタ11を製造することにより、波長多重通信されるときの光増幅器４の利得の波長依存性を解消し、利得平坦化が達成されることが確認された。
【００３９】
なお、図10，11には、比較のために、図７に示す光増幅器４の光学フィルタ11を省略した状態で形成した光増幅器を用いて、上記と同様に、光増幅器４の信号入力光パワーに対する信号出力光パワーの測定結果および、最大利得差を求めた結果が示されているが、これらの図から明らかなように、光学フィルタ11を設けない場合には、信号入力光パワーが−26ｄＢｍのときの最大利得差は6.17ｄＢとなり、光増幅器４の利得の波長依存性が非常に大きいことが分かる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施形態例では、光学フィルタの損失スペクトルの設定に際し、具体的には、図２に示したように３種類の模擬入力光と、0.5 nm間隔で可変した１つのプローブ光を用いて損失スペクトルの設定を行ったが、模擬入力光の種類（数）は特に限定されるものではなく、複数であればよい。また、模擬入力光の波長も特に限定されるものではなく、プローブ光の波長に対応させて適宜設定されるものであり、プローブ光の波長も必ずしも上記実施形態例のように0.5 nm間隔で設定するとは限らず、適宜設定されるものである。
【００４１】
また、上記実施形態例では、プローブ光を発信する光源１ｍは、可変波長光源としたが、光源１ｍは必ずしも可変波長光源とするとは限らず、例えばＤＦＢ（分布帰還）レーザ光源としてもよく、あるいは、複数のプローブ光発信用光源１ｍを用意して各波長に対応した減衰量を求めるたびにプローブ光源を繋ぎ替えることにより、上記実施形態例で行ったような光学フィルタの損失スペクトル設定を行うようにしてもよい。
【００４２】
さらに、上記実施形態例では、光学フィルタの損失スペクトルの設定の際に、光増幅器４に入力する各入力信号光パワーを−26ｄＢｍに設定したが、この入力信号光パワーは特に限定されるものではなく、複数の試験入力光のトータルパワーが波長多重通信されるときの複数の通信入力信号のトータルパワーに等しくなるように、通信使用時のパワーに応じて設定されるものである。また、光増幅器４の励起光源８の出力パワーや出力信号光パワーもそれぞれ通信使用時のパワーに設定されるものである。
【００４３】
さらに、上記実施形態例では、光学フィルタの損失スペクトルの設定に際し、プローブ光の光増幅器４から出た出力パワーが同じく光増幅器４から出た模擬入力光出力パワーのうちの最大と最小の範囲内（Ｐmin ＜Ｐout （λm ）＜Ｐmax ）となるように、光源１ｍから光増幅器４の入力端14までの減衰量を可変調整し、波長多重通信帯域内の指定帯域の各波長と一対一に対応した減衰量を求めたが、光増幅器４から出た模擬入力光出力パワーのうちの最大と最小の範囲内で、この範囲よりも小さい設定範囲を予め定め、プローブ光の光増幅器４から出た出力パワーがこの設定範囲内となるように前記の如く減衰量を可変調整して減衰量を求めてもよい。また、光増幅器４から出た模擬入力光出力パワーのうちの最大と最小のうちの範囲内で設定値を設定し、プローブ光の光増幅器４から出た出力パワーがこの設定値となるように、前記の如く減衰量を可変調整して減衰量を求めてもよい。
【００４４】
さらに、上記実施形態例では、２つの励起光源８ａ，８ｂを有する光増幅器４のエルビウム添加光ファイバ５間に光学フィルタ11を適用するものとし、その光学フィルタの製造方法について述べたが、光学フィルタ11を、エルビウム添加光ファイバ５に接続されるシングルモード光ファイバに挿入してもよい。また、光増幅器４に用いられる励起光源８等の詳細な構成は特に限定されるものではなく適宜設定されるものであり、波長多重通信に用いられる光増幅器４に対応させて光学フィルタ11の損失スペクトルを設定して光学フィルタを製造し、その製造された光学フィルタ11を光増幅器４に適用させることにより、上記実施形態例のように光増幅器４の波長依存性の問題を解消することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、互いに等しいパワーをもった異なる波長の複数の模擬入力光と通信帯域の波長のうちの１つのプローブ光とを含む複数の試験入力光をそれぞれ光アッテネータを介して光増幅器に入力し、複数の試験入力光のトータルパワーを波長多重通信されるときの複数の波長の通信入力信号のトータルパワーに等しく設定した状態で、波長多重通信帯域内の指定帯域の各波長と一対一に対応した各波長のプローブ光における前記光アッテネータの減衰量を前記複数の波長の模擬入力光出力パワーのうちの最大と最小の出力パワーの範囲の予め定めた設定範囲内の光出力パワーとなるように求め、この減衰量の損失スペクトルとなるように光学フィルタの損失スペクトルを設定して製造するものであるから、光増幅器の利得の波長依存性を実際の波長多重通信時の入力信号光パワー等の光増幅器使用条件に対応させて平坦化することが可能となる。そのため、実際の波長多重通信時に生じる光増幅器の利得の波長依存性の問題を確実に解消できる光学フィルタを製造することができる。
【００４６】
そして、この方法により製造された光学フィルタは、波長多重通信時に生じる光増幅器の利得の波長依存性に起因する問題を確実に解消できる優れた光学フィルタとすることができるし、この光学フィルタを備えた光増幅器は、利得の波長依存性が殆どない優れた光増幅器となり、この光増幅器を波長多重通信に適用することにより、波長多重方式による長距離伝送の実現化を可能とし、大容量、長距離通信可能な非常に優れた光通信システムを構築可能な優れた光増幅器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学フィルタの製造方法の一実施形態例に用いられる光学フィルタの損失スペクトル設定装置を示す構成図である。
【図２】図１に示した光学フィルタの損失スペクトル設定装置の具体例を示す構成図である。
【図３】図２の光学フィルタの損失スペクトル設定装置によって設定した光学フィルタの波長1530nm帯の損失スペクトルを示すグラフである。
【図４】図２の光学フィルタの損失スペクトル設定装置を用いて設定した光学フィルタの1540nm帯の損失スペクトルを示すグラフである。
【図５】図２の光学フィルタの損失スペクトル設定装置を用いて設定した光学フィルタの1560nm帯の損失スペクトルを示すグラフである。
【図６】図４の損失スペクトルを持った光学フィルタと図５の損失スペクトルを持った光学フィルタとを１つの光学フィルタにより形成したときの、光学フィルタの損失スペクトルを示すグラフである。
【図７】上記実施形態例の光学フィルタの製造方法により製造した光学フィルタを適用した光増幅器を示す構成図である。
【図８】複数の異なる波長の信号光を図７の光増幅器に入力したときの入力光パワーに対する出力光パワーの違いを示すグラフである。
【図９】図８に示した複数の異なる波長の信号光を図７の光増幅器に入力したときの光増幅器の入力光パワーに対する最大利得差の違いを求めたグラフである。
【図１０】図７の光増幅器の光学フィルタ11を省略した状態で複数の異なる波長の信号光を光増幅器に入力したときの入力光パワーに対する出力光パワーの違いを示すグラフである。
【図１１】図７の光増幅器の光学フィルタ11を省略した状態で図10の複数の異なる波長の信号光を光増幅器に入力したときの入力光パワーに対する最大利得差のグラフである。
【図１２】従来の光増幅器の一例に複数の異なる波長の信号光を入力したときの入力光パワーに対する出力光パワーの違いを示すグラフである。
【図１３】従来の光増幅時の別の例に複数の異なる波長の信号光を入力したときの入力パワーに対する出力光パワーの違いを示すグラフである。
【図１４】従来の光増幅器においてエルビウム添加光ファイバの長さの違いによって異なる入力光パワーに対する光増幅器の信号光波長に依存する最大利得差の違いを示すグラフである。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｍ 光源
２，２ｍ 光アッテネータ
３ ｎ×１カプラ
４ 光増幅器
５，５ａ，５ｂ エルビウム添加光ファイバ
６，６ａ，６ｂ，６ｃ 光アイソレータ
８，８ａ，８ｂ 励起光源
９，９ａ，９ｂ 波長多重合分波器
11 光学フィルタ
14 入力端
【発明の属する技術分野】
本発明は、励起光源によって励起されるエルビウム添加光ファイバを用いた光増幅器に設けられる光学フィルタの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エルビウムを添加した光ファイバを用いた光増幅器（ＥＤＦＡ：Erbium Doped Fiber Amplifier）の実現により、波長1.55μｍ帯の光信号を電気信号に変換せずに直接増幅することが可能となり、それにより、光通信の分野において、大容量、長距離通信が実現化されつつある。また、その一方で、光通信における通信容量の拡大のために、異なる波長を持つ光信号を１本の光ファイバで伝送する波長多重（ＷＤＭ：Wavelength Division Multiplex ）方式による通信が行われており、この波長多重方式を用いた光通信システムに前記エルビウム添加光ファイバを用いた光増幅器を適用することにより、さらなる通信容量の拡大および波長多重方式による長距離伝送の実現化が期待される。
【０００３】
ところで、波長多重方式による光通信システムに光増幅器を適用する場合には、複数の波長を持つ信号光を光増幅器によって一括増幅することが重要となるが、エルビウム添加光ファイバを用いた光増幅器（ＥＤＦＡ）は、その利得が波長依存性を有しており、波長多重信号をＥＤＦＡによって増幅すると、波長多重信号チャンネル間で利得差が生じる。そのため、波長多重方式の光通信システムにＥＤＦＡを適用すると、波長多重信号の各チャンネル間で信号帯雑音比が異なることになり、特に、光信号伝送用の光ファイバ間にＥＤＦＡを複数従属接続して形成した光通信システム（光伝送システム）においては、利得の小さいチャンネルの信号の信号帯雑音比は他のチャンネルの信号帯雑音比に比べて過剰に劣化することになり、このような異なる波長を持つ波長多重信号チャンネル間の利得差が、この波長多重方式の光伝送システムにおける伝送距離を制限することになる。
【０００４】
なお、一般に、ＥＤＦＡは波長1525nm〜1565nmの約40nmの範囲で利得を有するが、このＥＤＦＡにおいて、十分な励起パワーを供給されたＥＤＦＡにおいては、波長1530nm付近の利得が1550nm付近の利得に比べて６ｄＢ〜12ｄＢ程度大きいことが知られている。また、1540nm〜1560nmの利得も平坦ではなく、ある程度の波長に依存した利得傾斜やリップルを有している。
【０００５】
そこで、エルビウム添加光ファイバを用いた光増幅器の利得の波長依存性を解消するために、この光増幅器に光学フィルタを挿入し、光増幅器の利得平坦化を図ることが考えられ、1995 Optical Amplifiers And Their Applications ThD５−１（文献１）には、エルビウム添加光ファイバを用いた光増幅器（ＥＤＦＡ）に挿入する光学フィルタの損失スペクトル設定方法が記載されている。なお、この文献１によれば、入力信号光をＥＤＦＡに入射させない場合のＡＳＥ（Amplified Spontanous Emission:増幅された自然放出光）が平坦化されるように光学フィルタの損失スペクトルを設定している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＥＤＦＡの利得スペクトルは、入力信号波長のみならず、入力信号光のパワーおよび励起光源による励起パワーにも依存するものであり、例えば、本出願人が波長0.98μｍ，65ｍＷのパワーで励起したエルビウム添加光ファイバを備えた光増幅器において、入力信号光パワーとエルビウム添加光ファイバの長さが波長多重増幅特性に与える影響を調べたところ、図12，13に示す結果が得られた。
【０００７】
なお、図12に示すものは、光増幅器のエルビウム添加光ファイバの長さを５ｍとし、図13に示すものはエルビウム添加光ファイバの長さを７ｍとして光増幅器をそれぞれ形成し、いずれの光増幅器に対しても、波長1533nm，1539.5nm，1549nm，1557nmの４つの波長の信号光を入力して測定を行った。また、入力信号光パワーは、各信号光つき−16ｄＢｍ〜−30ｄＢｍの範囲で変化させ、それぞれの入力信号光パワーに対する出力信号光パワーを光スペクトラムアナライザによって測定した。
【０００８】
これらの図から明らかなように、光増幅器におけるエルビウム添加光ファイバの長さが５ｍの場合にも７ｍの場合にも、入力信号光の波長によって入力信号光パワーに対する出力信号光パワーが異なるだけではなく、出力信号光パワーは入力信号パワーに依存し、信号光の波長によって異なる光増幅器の利得の割合、すなわち、利得差も入力信号光パワーによって異なることが分かる。
【０００９】
この違いをより明確にするために、図12，13の測定結果に基づき、エルビウム添加光ファイバの長さが５ｍと７ｍの各光増幅器において、入力信号光パワーの違いによる光増幅器の最大利得差（入力信号光の波長によって異なる光増幅器の利得のばらつきの幅）を求めたところ、図14に示す結果が得られた。
【００１０】
そして、図14から明らかなように、例えば波長多重方式の光通信に一般的に用いられている−26ｄＢｍの入力信号光パワーに対しては、長さ５ｍのエルビウム添加光ファイバを有する光増幅器においては、その最大利得差が約6.5 ｄＢ、長さ７ｍのエルビウム添加光ファイバを有する光増幅器においても、その最大利得差が６ｄＢより大きい値となることが分かる。なお、光増幅器の利得は、このように、入力信号光パワーおよびエルビウム添加光ファイバの長さに依存する他に、光増幅器に設けられる励起光源のパワー等にも依存することが知られている。
【００１１】
したがって、文献１に記載されているように入力信号光をＥＤＦＡに入射させない場合と、実際に入力信号光をＥＤＦＡに入射させた場合とではＥＤＦＡの利得スペクトルが異なることになり、入力信号光をＥＤＦＡに入射させる際には、例えば、励起光源のパワーアップが必要となる。そこで、文献１においては、ＥＤＦＡに前記光学フィルタを挿入することに加え、励起光源のパワー補正も行っているが、この補正量は予め見積もることができない。
【００１２】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、長距離伝送可能な波長多重方式の光伝送システムの実現化を可能とする光増幅器に用いられる光学フィルタの製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成により課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明の光学フィルタの製造方法は、励起光源によって励起されるエルビウム添加光ファイバを備えた波長多重通信用の光増幅器に用いられる光学フィルタの製造方法であって、互いに等しいパワーをもった異なる波長の複数の模擬入力光と通信帯域の波長のうちの１つの波長のプローブ光とを含む複数の試験入力光をそれぞれ光アッテネータを介して光増幅器に入力し、複数の試験入力光のトータルパワーを波長多重通信されるときの複数の波長の通信入力信号のトータルパワーに等しく設定した状態で、励起光源の出力パワーと出力信号光パワーとをそれぞれ通信使用時のパワーに設定し、光増幅器から出た前記プローブ光の出力パワーが、同じく光増幅器から出た複数の波長の模擬入力光出力パワーのうちの最大の出力パワーと最小の出力パワーとの範囲内で予め定められる設定範囲内の光出力パワーとなるように前記プローブ光の光アッテネータの減衰量を決定し、当該減衰量の決定を前記プローブ光の波長を変えて同様に繰り返し行って、波長多重通信帯域内の指定帯域の各波長と一対一に対応した前記プローブ光の前記光アッテネータの減衰量を求め、当該減衰量の損失スペクトルをこれら指定帯域の光学フィルタの損失スペクトルとして設定して製造することを特徴として構成されている。
【００１４】
また、第２の発明の光学フィルタの製造方法は、上記第１の発明の構成に加えて、プローブ光の入力パワーが、各模擬入力光の入力パワーに等しく設定されたことを特徴としている。
【００１７】
上記構成の本発明において、互いに等しいパワーをもった異なる波長の複数の模擬入力光と通信帯域の波長のうちの１つの波長のプローブ光とを含む複数の試験入力光をそれぞれ光アッテネータを介して光増幅器に入力し、複数の試験入力光のトータルパワーを波長多重通信されるときの複数の波長の通信入力信号のトータルパワーに等しく設定した状態で、光増幅器への信号光入力が行われるために、このときの光増幅器の利得スペクトルは通信使用時とほぼ同様になる。
【００１８】
そのため、試験入力光のうちの通信帯域の波長入力光の光増幅器から出る出力パワーは、この通信帯域の波長入力光の通信使用時における出力パワーとなり、この出力パワーが光増幅器から出た模擬入力光出力パワーのうちの最大と最小の範囲内で予め定められる設定範囲内又は設定値となるように、光源から光増幅器入力端までの減衰量を可変調整して求めることにより、実際の通信使用時における前記通信帯域の波長入力光の波長に対応した減衰量が求められる。
【００１９】
そして、以上のような減衰量の決定を繰り返して波長多重通信帯域内の指定帯域の波長と一対一に対応した減衰量を求めることにより、光学フィルタの損失スペクトルが、これら指定帯域の各波長に一対一に対応する減衰量の損失スペクトルを持つように設定されて光学フィルタが製造されるために、光学フィルタの損失スペクトルは、実際の通信使用時に必要な損失スペクトルに設定されて光学フィルタが製造され、この光学フィルタを光増幅器に挿入することにより、光増幅器の利得の波長依存性が抑制され、上記課題が解決される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１，２には、本発明に係る光学フィルタの製造方法の一実施形態例において用いられる光学フィルタの損失スペクトル設定装置の一例が示されている。なお、図１には、本実施形態例において用いられる光学フィルタの損失スペクトルの設定装置を概略的に示してあり、図２にはこの装置を具体的に示してある。
【００２１】
これらの図において、複数の光源１がそれぞれ、光アッテネータ２を介してｎ×１カプラ３（ｎは複数）の入射端側に接続されており、ｎ×１カプラ３の出射端側には光増幅器４が接続されている。なお、図２において、光源１は４個であり、ｎ×１カプラ３のｎは、ｎ＝４である。また、光源１は、光増幅器４に入力する複数の波長の模擬入力光と通信帯域の波長のうちの１つの入力光とを含む複数の試験入力光を発信するための光源である。光源１のうち、光源１ｍは通信帯域の波長のうちの１つの入力光（通信帯域の波長入力光）としてのプローブ光を発信する光源であり、可変波長光源により形成されている。また、光源１のうち、光源１ｍを除く光源１ａは互いに波長の異なる模擬入力光を発信する光源であり、図２においては３つの光源１ａが設けられている。
【００２２】
前記光増幅器４は光アイソレータ６、エルビウム添加光ファイバ５、波長多重合分波器９、励起光源８を有しており、本実施形態例で用いた光増幅器４は、図２に示されるように、エルビウム添加光ファイバ５、波長多重合分波器９、励起光源８を有して構成される回路を２系統有しており、これらの回路が直列接続されている。
【００２３】
励起光源８（８ａ，８ｂ）は、エルビウム添加光ファイバ５（５ａ，５ｂ）を励起する励起光を発信する光源であり、図１，２に示す光増幅器４は、励起光源８（８ａ，８ｂ）からの励起光を、波長多重合分波器９（９ａ，９ｂ）を介してエルビウム添加光ファイバ５（５ａ，５ｂ）に入射させることにより信号光の増幅を行う後方励起型ＥＤＦＡと成している。図２における前段側の励起光源８ａは、波長0.98μｍ励起のレーザダイオードであり、その励起パワーは65ｍＷの光出力で駆動を行い、一方、後段の励起光源８ｂは、波長1.48μｍ励起のレーザダイオードであり、100 ｍＷの光出力となるように駆動される。
【００２４】
なお、光増幅器４には、エルビウム添加光ファイバ５（５ａ，５ｂ）に光アイソレータ６（６ａ，６ｂ，６ｃ）が介設されており、光増幅器４に入力された信号光の伝送方向がアイソレータ６によって規制され、光増幅器４の入力端14側から出力端15側に伝送されるようになっている。また、光増幅器４の出力端15側には、光増幅器４の出力端15から出力される各試験入力光の出力パワーを検出する光スペクトラムアナライザ等の光受信装置（図示せず）が接続されている。
【００２５】
本実施形態例に用いられる光学フィルタの損失スペクトル設定装置は以上のように構成されており、次に、この装置を用いた本実施形態例の光学フィルタの製造方法について説明する。まず、光増幅器４の入力信号光パワーと励起光源８の出力パワーと出力信号光パワーとをそれぞれ通信使用時のパワーに設定する。また、光源１ａから発信される複数（図２では３種類）の波長の模擬入力光と光源１ｍから発信される１つのプローブ光とを含む複数の試験入力光のトータルパワーを、波長多重通信されるときの複数の波長の通信入力信号のトータルパワーに等しく設定する。
【００２６】
一般に、波長多重方式の光通信に用いられる波長多重伝送用ＥＤＦＡは、その入力信号光パワーとＥＤＦＡに用いる励起光源のパワー、および必要な出力光信号光パワーが既知であり、本実施形態例では、光増幅器４の入力信号光パワー、励起光源８の出力パワー、出力信号光パワーをこの既知のパワーに設定する。そして、試験入力光のトータルパワーをＥＤＦＡの前記入力信号光パワーと等しく設定し、それにより、複数の試験入力光のトータルパワーを、波長多重通信されるときの複数の波長の通信入力信号のトータルパワーに等しく設定する。
【００２７】
また、一般に、各試験入力光の各パワー、すなわち、各模擬入力光の入力パワーＰin（λ1 ），Ｐin（λ2 ），・・・・・Ｐin（λn ）および、プローブ光の入力パワーＰin（λm ）＝Ｐprobe （λm ）は互いに等しく設定されることが多く、本実施形態例では光アッテネータ２の調整によって各試験入力光の入力パワーを−26ｄＢｍに設定している。
【００２８】
次に、この状態で、複数の各試験入力光をｎ×１カプラ３によって合波して波長多重し、光増幅器４に入力する。そして、光増幅器４の出力端15側に接続されている光受信装置によって、光増幅器４から出力される各模擬入力光出力パワーＰout （λ1 ）・・・・・Ｐout （λn ）〔ｄＢｍ〕を求め、この模擬入力光出力パワーのうちの最大レベルのものＰmax 〔ｄＢｍ〕と最小レベルのものＰmin 〔ｄＢｍ〕を求める。
【００２９】
そして、前記試験入力光のうちのプローブ光の光増幅器４から出た出力パワーＰout （λm ）〔ｄＢｍ〕を、前記模擬入力光の出力パワー１の最大と最小の範囲内となるように、すなわち、Ｐmin ＜Ｐout （λm ）＜Ｐmax となるように光アッテネータ２ｍを調整し、このときのプローブ光入力レベルを求めてＰ′probe （λm ）〔ｄＢｍ〕とする。そして、光源１ｍから発信したプローブ光の、光増幅器４への始めの入力光パワーＰin（λm ）＝Ｐprobe （λm ）から、前記光アッテネータ２ｍによって調整した後のプローブ光入力レベルＰ′probe （λm ）までの減衰量Ｌ（λm ）を、Ｌ（λm ）＝Ｐprobe （λm ）−Ｐ′probe （λm ）の式によって求めることにより、光源１ｍから光増幅器４の入力端14までの減衰量を求め、この減衰量をプローブ光の波長λm に対応した減衰量として決定する。
【００３０】
以上のような減衰量の可変調整による決定を、光源１ｍの可変波長光源によって、例えば一定の間隔で波長を変え、同様に繰り返して行い、それにより、波長多重通信帯域内の指定帯域の各波長と一対一に対応した減衰量を求め、光学フィルタの損失スペクトルがこれら指定帯域の各波長に一対一に対応する減衰量の損失スペクトルとなるように損失スペクトルを設定し、光学フィルタを製造する。
【００３１】
なお、波長1530nm付近の利得補正用の光学フィルタを製造するときには、模擬入力光として、光源１ａから波長1539.5nm、波長1549nm、波長1557nmの光をそれぞれ発信し、プローブ光としては、光源１ｍから波長1528nm〜1538.5nmまでの間で0.5 nm間隔で波長を変えて光を発信し、これらの模擬入力光とプローブ光を多重して光増幅器４に入射させた。また、波長1540nm付近の利得補正用の光学フィルタを製造するときには、模擬入力光として1533nm，1549nm，1557nmの光を用い、プローブ光として1538.5nm〜1546nmまでの間で波長を変えて行い、1560nm近傍の利得補正用のフィルタを製造するときには、模擬入力光として波長1533nm，1541nm，1549nmの光を用い、プローブ光として1556nm〜1561nmまでの間で波長を変え、これらの光を試験入力光として光増幅器４に入力して光学フィルタの損失スペクトルの設定を行った。
【００３２】
図３〜図６には、図２に示した具体的な光学フィルタの損失スペクトル設定装置を用いて製造した光学フィルタの損失スペクトル形状が示されている。なお、図３には、前記波長1530nm付近の損失スペクトルの設定を行って製造した、波長1530nm帯の利得補正用の光学フィルタの損失スペクトル形状が示されいる。また、図４には、波長1540nm付近の損失スペクトルを設定して製造した、波長1540nm帯の利得補正用光学フィルタの損失スペクトル形状が、図５には、波長1560nm付近の損失スペクトルを設定して製造した、波長1560nm帯の補正用の光学フィルタの損失スペクトル形状がそれぞれ示されている。また、図６には、図４の光学フィルタと図５の光学フィルタとを１つの光学フィルタで形成した場合の光学フィルタの損失スペクトル形状が示されている。
【００３３】
これらの図に示されるように、各波長帯の利得補正用の光学フィルタは、それぞれ各波長に対応して変化する損失を有しており、図３に示す損失スペクトル形状を有する光学フィルタにおいては、損失ピークが波長1531nm付近にあり、ピーク損失は約9.5 ｄＢである。また、図４に示す損失スペクトル形状を有する光学フィルタにおいては、波長1543nmよりも長波長側では一定の損失（1.7 ｄＢ）を有し、図５に示す損失スペクトル形状を有する光学フィルタにおいては1557.5nmよりも短波長側ではやはり1.7 ｄＢの一定の損失を有している。したがって、図４，５に示す損失スペクトル形状を有する光学フィルタを１つのフィルタで形成した光学フィルタにおいては、図６に示すように、波長1543nmから波長1557.5nmの範囲で1.7 ｄＢの一定の損失を有し、また、波長1539nmよりも短波長側の波長1562nmよりも長波長側では損失が零となるようなスペクトル形状となった。
【００３４】
なお、各光学フィルタの損失スペクトルをこれらの図に示されるように設定した後に、実際に、この損失スペクトルを有する光学フィルタを製造する際には、光学フィルタの製造上のマージンやＥＤＦＡの動作条件等を考慮して損失スペクトルに多少の余裕を持たせて光学フィルタを製造してもよい。そのようにすると、例えば図３に示す損失スペクトルを有する光学フィルタは、波長1529nmから波長1534nmの範囲に損失ピークを持ち、６ｄＢ〜12ｄＢの範囲の損失ピーク値を有するフィルタとなり、図６に示す損失スペクトルを有する光学フィルタは、波長15434 ±３nmから波長1558nm±３nmの範囲で損失３±1.5 ｄＢを有し、それ以外の波長領域で１ｄＢ以下の損失を有するフィルタとなる。
【００３５】
図７には上記実施形態例の光学フィルタの製造方法によって製造した光学フィルタ11を設けて構成した光増幅器の一例が示されている。同図に示す光増幅器４は、図２に示した光増幅器とほぼ同様に構成されており、図７に示す光増幅器４の特徴的ことは、エルビウム添加光ファイバ５を通る光通路に光学フィルタ11を挿入したことである。この光学フィルタ11は、図３に示した損失スペクトル形状を有する光学フィルタと図６に示した損失スペクトル形状を有する光学フィルタの両方からなり、したがって、波長1530nm帯〜波長1560nm帯の各波長に対応した損失量を備えた光学フィルタと成している。
【００３６】
図８には、この光増幅器４の入射側に４個の光源を設け、各光源から信号光として波長1533nm，1539.5nm，1549nm，1557nmの光を発信させてこれらの光を多重し、かつ、この入力信号光パワーを各信号光につき−16ｄＢｍ〜−30ｄＢｍまで変化させたときの出力光パワーの測定結果が示されている。また、図９には、波長によって異なる光増幅器４の利得差（出力差）を信号入力光のパワーに対して求めた結果が示されている。
【００３７】
これらの図に示されるように、信号光の入力光パワーが変化すると、光増幅器４の利得は信号入力光の波長によって異なるが、信号入力光パワーが−26ｄＢのときには、その波長による最大利得差が１ｄＢ未満（約0.93ｄＢ）と非常に小さいことが分かる。このことは、本実施形態例の光学フィルタの製造方法によって光学フィルタを製造する際に、光増幅器４に入力する各信号光の入力パワーを−26ｄＢｍに設定して光学フィルタの損失スペクトルを設定し、光学フィルタ11を製造したことによるものである。
【００３８】
すなわち、図８，９に示す結果から、上記実施形態例のように、複数の試験入力光のトータルパワーを波長多重通信されるときの複数の波長の通信入力信号のトータルパワーに等しく形成した状態で、波長多重通信帯域内の指定帯域の各波長と一対一に対応した減衰量を求め、この各波長に一対一に対応する減衰量の損失スペクトルを持つように光学フィルタ11の損失スペクトルを設定して光学フィルタ11を製造することにより、波長多重通信されるときの光増幅器４の利得の波長依存性を解消し、利得平坦化が達成されることが確認された。
【００３９】
なお、図10，11には、比較のために、図７に示す光増幅器４の光学フィルタ11を省略した状態で形成した光増幅器を用いて、上記と同様に、光増幅器４の信号入力光パワーに対する信号出力光パワーの測定結果および、最大利得差を求めた結果が示されているが、これらの図から明らかなように、光学フィルタ11を設けない場合には、信号入力光パワーが−26ｄＢｍのときの最大利得差は6.17ｄＢとなり、光増幅器４の利得の波長依存性が非常に大きいことが分かる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記実施形態例では、光学フィルタの損失スペクトルの設定に際し、具体的には、図２に示したように３種類の模擬入力光と、0.5 nm間隔で可変した１つのプローブ光を用いて損失スペクトルの設定を行ったが、模擬入力光の種類（数）は特に限定されるものではなく、複数であればよい。また、模擬入力光の波長も特に限定されるものではなく、プローブ光の波長に対応させて適宜設定されるものであり、プローブ光の波長も必ずしも上記実施形態例のように0.5 nm間隔で設定するとは限らず、適宜設定されるものである。
【００４１】
また、上記実施形態例では、プローブ光を発信する光源１ｍは、可変波長光源としたが、光源１ｍは必ずしも可変波長光源とするとは限らず、例えばＤＦＢ（分布帰還）レーザ光源としてもよく、あるいは、複数のプローブ光発信用光源１ｍを用意して各波長に対応した減衰量を求めるたびにプローブ光源を繋ぎ替えることにより、上記実施形態例で行ったような光学フィルタの損失スペクトル設定を行うようにしてもよい。
【００４２】
さらに、上記実施形態例では、光学フィルタの損失スペクトルの設定の際に、光増幅器４に入力する各入力信号光パワーを−26ｄＢｍに設定したが、この入力信号光パワーは特に限定されるものではなく、複数の試験入力光のトータルパワーが波長多重通信されるときの複数の通信入力信号のトータルパワーに等しくなるように、通信使用時のパワーに応じて設定されるものである。また、光増幅器４の励起光源８の出力パワーや出力信号光パワーもそれぞれ通信使用時のパワーに設定されるものである。
【００４３】
さらに、上記実施形態例では、光学フィルタの損失スペクトルの設定に際し、プローブ光の光増幅器４から出た出力パワーが同じく光増幅器４から出た模擬入力光出力パワーのうちの最大と最小の範囲内（Ｐmin ＜Ｐout （λm ）＜Ｐmax ）となるように、光源１ｍから光増幅器４の入力端14までの減衰量を可変調整し、波長多重通信帯域内の指定帯域の各波長と一対一に対応した減衰量を求めたが、光増幅器４から出た模擬入力光出力パワーのうちの最大と最小の範囲内で、この範囲よりも小さい設定範囲を予め定め、プローブ光の光増幅器４から出た出力パワーがこの設定範囲内となるように前記の如く減衰量を可変調整して減衰量を求めてもよい。また、光増幅器４から出た模擬入力光出力パワーのうちの最大と最小のうちの範囲内で設定値を設定し、プローブ光の光増幅器４から出た出力パワーがこの設定値となるように、前記の如く減衰量を可変調整して減衰量を求めてもよい。
【００４４】
さらに、上記実施形態例では、２つの励起光源８ａ，８ｂを有する光増幅器４のエルビウム添加光ファイバ５間に光学フィルタ11を適用するものとし、その光学フィルタの製造方法について述べたが、光学フィルタ11を、エルビウム添加光ファイバ５に接続されるシングルモード光ファイバに挿入してもよい。また、光増幅器４に用いられる励起光源８等の詳細な構成は特に限定されるものではなく適宜設定されるものであり、波長多重通信に用いられる光増幅器４に対応させて光学フィルタ11の損失スペクトルを設定して光学フィルタを製造し、その製造された光学フィルタ11を光増幅器４に適用させることにより、上記実施形態例のように光増幅器４の波長依存性の問題を解消することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、互いに等しいパワーをもった異なる波長の複数の模擬入力光と通信帯域の波長のうちの１つのプローブ光とを含む複数の試験入力光をそれぞれ光アッテネータを介して光増幅器に入力し、複数の試験入力光のトータルパワーを波長多重通信されるときの複数の波長の通信入力信号のトータルパワーに等しく設定した状態で、波長多重通信帯域内の指定帯域の各波長と一対一に対応した各波長のプローブ光における前記光アッテネータの減衰量を前記複数の波長の模擬入力光出力パワーのうちの最大と最小の出力パワーの範囲の予め定めた設定範囲内の光出力パワーとなるように求め、この減衰量の損失スペクトルとなるように光学フィルタの損失スペクトルを設定して製造するものであるから、光増幅器の利得の波長依存性を実際の波長多重通信時の入力信号光パワー等の光増幅器使用条件に対応させて平坦化することが可能となる。そのため、実際の波長多重通信時に生じる光増幅器の利得の波長依存性の問題を確実に解消できる光学フィルタを製造することができる。
【００４６】
そして、この方法により製造された光学フィルタは、波長多重通信時に生じる光増幅器の利得の波長依存性に起因する問題を確実に解消できる優れた光学フィルタとすることができるし、この光学フィルタを備えた光増幅器は、利得の波長依存性が殆どない優れた光増幅器となり、この光増幅器を波長多重通信に適用することにより、波長多重方式による長距離伝送の実現化を可能とし、大容量、長距離通信可能な非常に優れた光通信システムを構築可能な優れた光増幅器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光学フィルタの製造方法の一実施形態例に用いられる光学フィルタの損失スペクトル設定装置を示す構成図である。
【図２】図１に示した光学フィルタの損失スペクトル設定装置の具体例を示す構成図である。
【図３】図２の光学フィルタの損失スペクトル設定装置によって設定した光学フィルタの波長1530nm帯の損失スペクトルを示すグラフである。
【図４】図２の光学フィルタの損失スペクトル設定装置を用いて設定した光学フィルタの1540nm帯の損失スペクトルを示すグラフである。
【図５】図２の光学フィルタの損失スペクトル設定装置を用いて設定した光学フィルタの1560nm帯の損失スペクトルを示すグラフである。
【図６】図４の損失スペクトルを持った光学フィルタと図５の損失スペクトルを持った光学フィルタとを１つの光学フィルタにより形成したときの、光学フィルタの損失スペクトルを示すグラフである。
【図７】上記実施形態例の光学フィルタの製造方法により製造した光学フィルタを適用した光増幅器を示す構成図である。
【図８】複数の異なる波長の信号光を図７の光増幅器に入力したときの入力光パワーに対する出力光パワーの違いを示すグラフである。
【図９】図８に示した複数の異なる波長の信号光を図７の光増幅器に入力したときの光増幅器の入力光パワーに対する最大利得差の違いを求めたグラフである。
【図１０】図７の光増幅器の光学フィルタ11を省略した状態で複数の異なる波長の信号光を光増幅器に入力したときの入力光パワーに対する出力光パワーの違いを示すグラフである。
【図１１】図７の光増幅器の光学フィルタ11を省略した状態で図10の複数の異なる波長の信号光を光増幅器に入力したときの入力光パワーに対する最大利得差のグラフである。
【図１２】従来の光増幅器の一例に複数の異なる波長の信号光を入力したときの入力光パワーに対する出力光パワーの違いを示すグラフである。
【図１３】従来の光増幅時の別の例に複数の異なる波長の信号光を入力したときの入力パワーに対する出力光パワーの違いを示すグラフである。
【図１４】従来の光増幅器においてエルビウム添加光ファイバの長さの違いによって異なる入力光パワーに対する光増幅器の信号光波長に依存する最大利得差の違いを示すグラフである。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｍ 光源
２，２ｍ 光アッテネータ
３ ｎ×１カプラ
４ 光増幅器
５，５ａ，５ｂ エルビウム添加光ファイバ
６，６ａ，６ｂ，６ｃ 光アイソレータ
８，８ａ，８ｂ 励起光源
９，９ａ，９ｂ 波長多重合分波器
11 光学フィルタ
14 入力端
Claims (2)
- 励起光源によって励起されるエルビウム添加光ファイバを備えた波長多重通信用の光増幅器に用いられる光学フィルタの製造方法であって、互いに等しいパワーをもった異なる波長の複数の模擬入力光と通信帯域の波長のうちの１つの波長のプローブ光とを含む複数の試験入力光をそれぞれ光アッテネータを介して光増幅器に入力し、複数の試験入力光のトータルパワーを波長多重通信されるときの複数の波長の通信入力信号のトータルパワーに等しく設定した状態で、励起光源の出力パワーと出力信号光パワーとをそれぞれ通信使用時のパワーに設定し、光増幅器から出た前記プローブ光の出力パワーが、同じく光増幅器から出た複数の波長の模擬入力光出力パワーのうちの最大の出力パワーと最小の出力パワーとの範囲内で予め定められる設定範囲内の光出力パワーとなるように前記プローブ光の光アッテネータの減衰量を決定し、当該減衰量の決定を前記プローブ光の波長を変えて同様に繰り返し行って、波長多重通信帯域内の指定帯域の各波長と一対一に対応した前記プローブ光の前記光アッテネータの減衰量を求め、当該減衰量の損失スペクトルをこれら指定帯域の光学フィルタの損失スペクトルとして設定して製造することを特徴とする光学フィルタの製造方法。
- プローブ光の入力パワーが、各模擬入力光の入力パワーに等しく設定されたことを特徴とする請求項１に記載の光学フィルタの製造方法。
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