JP5439893B2 - 光増幅装置及び増幅光の偏波依存性制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、光増幅装置及び増幅光の偏波依存性の制御方法に関する。

光増幅器には、半導体光増幅器（SOA; semiconductor optical amplifier）と光ファイバ増幅器がある。両光増幅器は、夫々、独自の利点を有している。例えば、ＳＯＡは、小型、高効率、他の半導体デバイスと集積化可能という利点を有している。しかし、ＳＯＡには、利得が入力光の偏波状態に依存して変化するという欠点もある。

半導体レーザの出力を直接増幅するブースタアンプとしてＳＯＡを使用する場合には、偏波依存性は問題にならない。しかし、光ファイバを伝搬して来た光を増幅する、中継増幅器やプリアンプとして用いる場合には、偏波依存性は大きな問題となる。

光ファイバを伝搬する光の偏波状態は、光ファイバが置かれた環境の温度、光ファイバに加わる圧力等の揺らぎによって、時々刻々変化する。従って、このような光をＳＯＡに入力すると、増幅光の利得が時々刻々変化する。

そこで、入力光の偏波状態によって利得が変化しないＳＯＡが、種々研究されてきた。その結果、活性層に引張り歪を導入することによって、ＳＯＡを偏波無依存化する技術が開発された。

ＵＳ ５,９８２,５３１ 特開平１−２５１６８５号公報 特開平４−２７１８３号公報

しかし、半導体層に発生する歪は、半導体層を形成する半導体材料（例えば、InGaAsP）の組成比が僅かに揺らいだだけでも、大きな影響を受ける。このため、このようなＳＯＡには、偏波依存性が、ばらつき易いという問題がある。

この問題は、ＳＯＡの偏波依存性を修正する機能を、光増幅装置に設けることによって解決できると考えられる。

そこで、本発明の目的は、ＳＯＡによって増幅された光（増幅光）の偏波依存性を小さくする機能を備えた光増幅装置及び増幅光の偏波依存性の制御方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本光増幅装置は、第１の方向に電界が振動する第１の偏光に対する利得が、前記第１の方向に直交する第２の方向に電界が振動する第２の偏光に対する利得より大きく、且つ前記第１の偏光を増幅した第１の出力光の遠視野像の広がり角が、前記第２の偏光を増幅した第２の出力光の遠視野像の広がり角より、第３の方向で広くなる半導体光増幅器と、前記半導体光増幅器が出力する増幅光が照射されるスリットが設けられたスリット板とを具備する。

また、上記の目的を達成するために、本増幅光の偏波依存性の制御方法は、第１の方向に電界が振動する第１の偏光に対する利得が、前記第１の方向に直交する第２の方向に電界が振動する第２の偏光に対する利得より大きく、且つ前記第１の偏波を増幅した第１の出力光の遠視野像の広がり角が、前記第２の偏光を増幅した第２の出力光の遠視野像の広がり角より、第３の方向で広くなる半導体光増幅器に、電界の振動方向が変動する光を入射して得られる増幅光をスリット板のスリットに向かって照射する第１の工程と、前記スリットを通過した前記増幅光の強度が、時間に対して一定になるように、前記増幅光の進行方向に垂直な平面に前記スリットを垂直投影して得られる投影像の、前記第３の方向に於ける幅を調整する第２の工程を具備する。

本光増幅装置は、ＳＯＡによって増幅された光（増幅光）の偏波依存性を小さくする機能を備えている。

また、本増幅光の偏波依存性の制御方法によれば、ＳＯＡによって増幅された光（増幅光）の偏波依存性を小さくすることができる。

実施の形態１の光増幅装置の構成を説明する平面図である。 図１のII-II線に於ける断面を矢印の方向から見た断面図である。 実施の形態１のスリット板の構成を説明する正面図である。 スリット板と取り付け部の関係を説明する斜視図である。 実施の形態１に用いられるＳＯＡの遠視野像の一例を説明する図である。 実施の形態１の光増幅装置の動作を説明する概念図である。 スリット板に照射された増幅光の、基板に平行な方向の状態を説明する図である。 スリット板の回転角度と偏波間利得差の制御量の関係を、説明する図である。 実施の形態１の光増幅装置を製造する際に行われる、偏波間利得差の調整方法を説明するフローチャートである。 製造中の光増幅装置の状態を説明する図である。 実施の形態２の光増幅装置の構成を説明する断面図である。 スリット板の取り付け部の他の例を説明する斜視図である（その１）。 スリット板の取り付け部の他の例を説明する斜視図である（その２）。

以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

（実施の形態１）
（１）構 成
（i）全体構成
図１は、本実施の形態の光増幅装置２の構成を説明する平面図である。図２は、図１のII-II線に於ける断面を矢印の方向から見た断面図である。

本光増幅装置２は、ＳＯＡ４と、スリット板６と、支持台８を具備している。

また、本光増幅装置２は、ＳＯＡ４の出力光(増幅光)を平行光（進行方向が互いに平行な光線の束）にして、スリット板６のスリット３０に向かって照射する第１のレンズ１０と、スリット３０を通過したＳＯＡ４の出力光を集光して、出口側の光ファイバ１２に入力する第２のレンズ１４を具備している。

また、本光増幅装置２は、入口側の光ファイバ１６から出射する信号光を平行光にする第３のレンズ１８と、この平行光を集光して、ＳＯＡ４に入力する第４のレンズ２０を具備している。

そして、本光増幅装置２では、支持台８に搭載された各光学部材（ＳＯＡ４を含む）及び支持台８が、図示しない筐体に格納されている。尚、支持台８は、筐体の一部として、形成されていてもよい。

（ii）支持台
支持台８は、ＳＯＡ４とスリット板６が搭載される搭載面２２と、搭載面２２に垂直な軸２４を中心としてスリット板６が回転自在に取り付けられる取り付け部２６とを具備している。ここで、本光増幅装置２の取り付け部２６は、円環状の溝３７によって形成されている（図１及び２参照）。

尚、本支持台８の搭載面２２には、ＳＯＡ４とスリット板６以外にも、第１のレンズ乃至第４のレンズ１０,１４,１８,２０が搭載されている。また、ＳＯＡ４は、サブマウント２８に実装された状態で、支持台８の搭載面２２に搭載される（図１及び２参照）。

（iii）スリット板
図３は、スリット板６の構成を説明する正面図である。

スリット板６には、ＳＯＡ４が出力する増幅光が照射されるスリット３０が設けられている。ここで、スリット板６は、取り付け部２６に取り付けられた時に、スリット３０が搭載面２２に垂直な方向に延在するように、形成されている。また、スリット３０の幅３１は、例えば、１ｍｍである。

図４は、スリット板６と取り付け部２６の関係を説明する斜視図である。

本スリット板６は、その底辺３２の両端に設けられた一対のピン３４,３６を有している（図３及び４参照）。このピン３４,３６を取り付け部２６の円環状の溝３７に嵌め込むことによって、スリット６が取り付け部２６に取り付けられる。

スリット板６は、取り付け部２６に取り付けられると、搭載面２２に垂直な軸１４を中心として自在に回転可能になる。

この状態で、出口側の光ファイバ１２に入射する増幅光のＴＥ偏光とＴＭ偏光の利得差が所望の値（例えば、０ｄＢ）になるように、スリット板６の回転角度の調整が行われる。

スリット板６の回転角度は、例えば、６４°である。この時、ＳＯＡ４から見た、見掛け上のスリット幅は、実際のスリット幅が１ｍｍの場合、４４０μｍに狭まる。

この時に調整された回転角度を保ったまま、スリット板６は、支持台８に固定される。スリット板６の固定は、例えば、紫外線硬化樹脂を用いて行われる。

このように、スリット板６は、スリット３０が搭載面２２に垂直な方向に延在するように、取り付け部２６に取り付けられている。

（iv）ＳＯＡ
本ＳＯＡ４は、一方の端面から入射した光を増幅して、他方の端面から出力する透過型のＳＯＡである。このようなＳＯＡとしては、ファブリペロー型のＳＯＡや、ファブリペロー型半導体レーザの両端面に反射防止膜を施した進行波型のＳＯＡ等がある。

―偏光特性―
本実施の形態のＳＯＡ４は、第１の方向に電界が振動する第１の偏光に対する利得が、第１の方向に直交する第２の方向に電界が振動する第２の偏光に対する利得より大きいＳＯＡである。

ここで、第１の方向は、例えば、ＳＯＡが形成された半導体基板（以後、基板と呼ぶ）に平行で且つＳＯＡ内部に於ける増幅光の進行方向に直交する方向である。また、第１の偏光は、例えば、ＴＥ（transverse electric）偏光である。一方、第２の偏光は、例えば、ＴＭ（transverse magnetic）偏光である。

尚、ＴＥ偏光は、ＳＯＡ内においては、進行方向に電界成分がなく、進行方向に直交し且つ基板に平行な方向に電界成分がある偏光である。すなわち、ＴＥ偏光は、活性層に（すなわち基板に）水平な方向に電界成分を持つ偏光である。

また、ＴＭ偏光は、ＳＯＡ内においては、進行方向に磁界成分がなく、進行方向に直交し且つ基板に平行な方向に磁界成分がある偏光である。すなわち、ＴＭ偏光は、活性層に（すなわち基板に）水平な方向に磁界成分を持つ偏光である。

多くの場合、ＳＯＡの活性層は、高さが低く且つ横幅が広い帯状（ストライプ状）の半導体層によって、形成されている。このような活性層が、基板に格子整合した半導体によって形成されると、ＴＥ偏光に対する利得g_ＴＥは、ＴＭ偏光に対する利得g_ＴＭより大きくなる。両利得の差（＝g_ＴＥ−g_ＴＭ）は、１０ｄＢ以上に及ぶこともある。

このようなＳＯＡを利得部として、本光増幅装置２を形成することも可能である。しかし、ＳＯＡ４としては、活性層に引張り歪を導入して、ＴＥ偏光に対する利得を、ＴＭ偏光に対する利得より僅かに大きくしたＳＯＡが好ましい。

活性層に引張り歪を導入すると、偏波間利得差（＝g_ＴＥ−g_ＴＭ）が小さくなる。この技術を用いれば、先に説明したように、ＳＯＡを偏波無依存性化することができる。

但し、偏波無依存性化のためには、活性層に導入する歪量を、０.１％の精度で制御することが求められる。しかし、このようの高い精度で歪量を制御することは、容易でない。

そこで、本実施の形態では、例えば、ＴＥ偏光に対する利得がＴＭ偏光に対する利得より大きいＳＯＡ４を用意して、光増幅装置２全体としての偏波間利得差が所望の値（例えば、０ｄＢ）になるように、スリット板６の回転角度を調整する。

但し、ＳＯＡ４の偏波間利得差（＝g_ＴＥ−g_ＴＭ）が大きくなると、偏波間利得差を解消するためのスリット板６の回転角度が大きくなる。この場合、光増幅装置２の出力強度が小さくなる。従って、ＳＯＡ４の偏波間利得差は、小さい方が好ましい。

例えば、ＳＯＡ４の偏波間利得差は、１ｄＢであることが好ましい。但し、ＳＯＡ４の偏波間利得差は、このような目標値を含む一定の範囲内（例えば、０ｄＢ〜２ｄＢ）にあればよい。

このような広い許容範囲が許されるＳＯＡを、活性層に引張り歪を導入して形成することは容易である。

―遠視野像―
本実施の形態のＳＯＡ４は、上記偏波特性を備え、且つ、第１の偏光（例えば、ＴＥ偏光）を増幅した第１の出力光の遠視野像の広がり角が、第２の偏光（例えば、ＴＭ偏光）を増幅した第２の出力光の遠視野像の広がり角より、第３の方向で広くなるＳＯＡである。

ここで、第１の偏光は、例えば、ＴＥ（transverse electric）偏光である。一方、第２の偏光は、例えば、ＴＭ（transverse magnetic）偏光である。また、第３の方向は、例えば、基板に平行で且つＳＯＡ内部に於ける増幅光の進行方向（活性層の延在方向）に直交する方向である。

上述したように、ＳＯＡの活性層は、高さが低く且つ横幅が広い帯状（ストライプ状）の半導体層によって形成される場合が多い。このような活性層では、ＴＥ偏光に対する光閉じ込め係数が、ＴＭ偏光に対する光閉じ込め係数より大きくなる。このため、通常のＳＯＡでは、遠視野像（FFP; far field pattern）の広がり角が、ＴＭ偏光の広がり角より広くなる。ここで、遠視野像の広がり角とは、遠視野像の強度変化を放射角度の関数として表した場合の半値幅のことである。

図５は、本実施の形態に用いられるＳＯＡ４の遠視野像の一例を説明する図である。横軸は、基板に平行な方向に於ける、増幅光の放射角度である。縦軸は、増幅光の光強度である。図５には、ＴＥ偏光の遠視野像３８及びＴＭ偏光の遠視野像４０が示されている。

ここで、図５に遠視野像を示したＳＯＡの活性層は、高さが８０ｎｍで横幅が２μｍの帯状の半導体層であって、引っ張り歪が発生したInGaAsP層（バルク）によって形成されている。そして、このＳＯＡの偏波間利得差は１ｄＢであり、その素子長は８００μｍである。

図５に示したＴＥ偏光（ＴＥモード）の遠視野像３８の半値幅４２は２３°である。一方、ＴＭ偏光（ＴＭモード）の遠視野像４２の半値幅４４は、１６°である。

このように、本実施の形態のＳＯＡ４では、例えば、ＴＥ偏光を増幅した出力光の遠視野像３８の広がり角が、ＴＭ偏光を増幅した出力光の遠視野像４０の広がり角より、基板に平行な方向で広くなっている。

―ＳＯＡの固定方向―
図１及び図２から明らかように、本ＳＯＡ４は、第３の方向（例えば、基板に平行で且つＳＯＡ内部に於ける増幅光の進行方向に直交する方向）が搭載面２２に平行なるように、支持台８に固定されている。

（２）動 作
図６は、本光増幅装置２の動作を説明する概念図である。図６には、動作中の本光増幅装置２のスリット板６の近傍を、真上から見た状態が示されている。尚、光増幅装置２を形成するＳＯＡ４は、図５を参照して遠視野像を説明した上記ＳＯＡであるとする。

まず、図示されていない電源が、ＳＯＡ４に電流を供給する。すると、ＳＯＡ４に利得が発生する。ここで、ＳＯＡ４の偏波間利得差は、１ｄＢである。

この状態で、信号光４５が、入口側の光ファイバ１６から、本光増幅装置２に入射する（図１参照）。

次に、第３のレンズ１８が、この信号光４５を平行光に整形して、第４のレンズ２０に照射する。

次に、第４のレンズ２０は、信号光４５を集光し、ＳＯＡ４に入力する。

次に、ＳＯＡ４は、信号光４５を増幅して、増幅光４６として出力する。この時、ＳＯＡ４は、増幅光４６を、図５に示した遠視野像に従って放射する。

次に、第１のレンズ１０が、増幅光４６を平行光線４８に変換して、スリット６に照射する（図６参照）。

次に、第２のレンズ１４は、スリット板６を通過した平行光線４９（増幅光）を集光して、出口側の光ファイバ１２に入力する。

ところで、平行光線４８の束である平行光線束のビーム径（以下、平行光線４８のビーム径と呼ぶ）は、増幅光４６の遠視野像の広がり角（ＦＦＰ半値幅）と、第１のレンズ１０の特性によって決まる。そして、平行光線４８のビーム径は、増幅光４６の遠視野像の広がり角が大きいほど大きくなる。

例えば、ＦＦＰ半値幅が２３°であるＴＥ偏光４２のビーム径は、５１０μｍになる。また、ＦＦＰ半値幅が１６°であるＴＭ偏光４４のビーム径は、３４０μｍになる。

図７は、スリット板６に照射された増幅光（平行光線４８の束）の、基板に平行な方向の状態を説明する図である。横軸は、増幅光（平行光線４８の束）の中心を貫く光線５０からの距離である。縦軸は、遠視野像の光強度である。

図７の上部には、スリット板６が描かれている。スリット板６は、平行光線４８がスリット板６に当たる位置と、増幅光（平行光線４８の束）内に於けるこの平行光線の位置（横軸）が対応するように描かれている。

平行光線４８となった増幅光は、スリット板６に照射される（図６参照）。この時、平行光線束の中心領域５２は、スリット３０を通過する（図７参照）。しかし、増幅光（平行光線４８の束）の周端部５４は、スリット板６を形成する板状部材に当たって吸収又は反射される。このため、増幅光（平行光線４８の束）の周端部５４は、第２のレンズ１４に到達することができない。

ところで、上述したように、ＴＥ偏光のビーム径は、ＴＭ偏光のビーム径より大きい。従って、スリット板６を通過して第２のレンズ１４に到達する増幅光４６の割合は、ＴＥ偏光よりＴＭ偏光の方が大きい。一方、ＳＯＡ４の利得は、ＴＥ偏波の方が、ＴＭ偏波より大きい。従って、スリット板６を通過することによって、増幅光の偏波間利得差は修正され、小さくなる。

ところで、スリット板６を通過する増幅光４６の割合は、スリット板６の回転角度５６を変えることによって調整することができる。これは、スリット板６が回転することによって、平行光４８の進行方向から見たスリット３０の幅が、変化するためである。

本光増幅装置２では、スリット板６を通過する第１の偏光（ＴＥ偏光）と第２の偏光（ＴＭ偏光）の割合が、ＳＯＡ４の偏波間利得差を相殺するように、スリット板６の回転角度が調整されている。

すなわち、本光増幅装置全体としての偏波間利得差が略０ｄＢになるように、スリット板６の回転角度５６が調整されている。

図８は、スリット板６の回転角度と偏波間利得差の制御量の関係を、説明する図である。横軸は、スリット板６の回転角度である。縦軸（偏波間利得差の制御量）は、スリット板６を通過する前の増幅光（平行光線４８の束）の偏波間利得差ＰＤＧ１と、スリット板６を通過した後の増幅光（平行光線４９の束）の偏波間利得差ＰＤＧ２との変化量（＝ＰＤＧ２−ＰＤＧ１）である。

ここで、増幅光４６の偏波間利得差とは、光増幅装置内の何れか地点に於ける増幅光の強度とＳＯＡ４に入射する光の強度との比によって定義される利得の偏波間の差分である。例えば、スリット板通過後のＴＥ偏光及びＴＭ偏光の利得が、夫々、Ｇ_ＴＥｄＢ及びＧ_ＴＭｄＢである場合、スリット板通過後の増幅光の偏波間利得は、Ｇ_ＴＥ−Ｇ_ＴＭｄＢである。

尚、図８に示した例は、スリット幅が１ｍｍで、ＴＥ偏光及びＴＭ偏光のビーム径が、夫々、５１０μｍ及び３４０μｍの場合に得られる特性である。また、回転角度は０°は、平行光線４８がスリット板６に垂直に当る時の、スリット板６の回転位置である。

図８に示すように、回転角度が大きくなるに従って、偏波間利得差の制御量は大きくなる。ここで、偏波間利得差の制御量は、３ｄＢ以上を超える。

例えば、回転角度が６４°の場合、偏波間利得差の制御量は１ｄＢになる。また、回転角度が７３°の場合、偏波間利得差の制御量は２ｄＢになる。また、回転角度が８１°の場合、偏波間利得差の制御量は３ｄＢになる。

従って、ＳＯＡ４の偏波間利得差が０ｄＢから３ｄＢの間にあれば、スリット板６の回転角度を調整して、本光増幅装置２の偏波間利得差を０ｄＢに調整することができる。

但し、回転角度が大きくなり過ぎると、スリット板６が平行光線４８を遮る割合が増加して、光増幅装置２の出力は小さくなってしまう。

従って、偏波間利得差の制御量は、大き過ぎない方が好ましい。例えば、偏波間利得差の制御量としては、０ｄＢ以上３ｄＢ以下であることが好ましい。また、偏波間利得差の制御量としては、０ｄＢ以上２ｄＢ以下が、更に好ましい。

以上の説明から明らかなように、本光増幅装置２は、ＳＯＡ４によって増幅された光（増幅光）の偏波依存性を小さくする機能を備えている。

（３）製造方法
図９は、本光増幅装置２の製造方法を説明するフローチャートである。図１０は、製造中の本光増幅装置２の状態を説明する図である。

（i）光軸調整工程（ステップＳ１）
まず、サブマウント２８に搭載されたＳＯＡ４と第１のレンズ〜第４のレンズ１０,１４,１８,２０を、支持台８の所定の位置に配置する。

尚、支持台８は、上述したように、ＳＯＡ４とスリット板６が搭載される搭載面２２と、搭載面２２に垂直な軸２４を中心としてスリット板６を回転自在に取り付け可能とする取り付け部２６とを有する支持台である。

次に、ＳＯＡ４を、下記第３の方向が搭載面２２に平行になるように、支持台８に固定する。

ここで、ＳＯＡ４は、上述したように、第１の方向に電界が振動する第１の偏光（例えば、ＴＥ偏光）に対する利得が、上記第１の方向に直交する第２の方向に電界が振動する第２の偏光（例えば、ＴＭ偏光）に対する利得より大きい、半導体光増幅器である。

また、ＳＯＡ４は、上記第１の偏波（例えば、ＴＥ偏光）を増幅した第１の出力光の遠視野像の広がり角が、上記第２の偏光（例えば、ＴＭ偏光）を増幅した第２の出力光の遠視野像の広がり角より、第３の方向で広くなる半導体光増幅器である。

次に、ＳＯＡ４に電流を供給して、増幅された自然放出(ASE; Amplified Spontaneous Emission)光を、ＳＯＡ４の端面から出射させる。

次に、第1のレンズ１０及び第２のレンズ１４の位置を調整して、ASE光を出口側の光ファイバ１２に入射させる。この時、光ファイバ１２の端には、光強度検出器５８が接続されている。

この光強度検出器５８の出力をモニターしながら、出口側の光ファイバ１２に入射するＡＥＳ光の強度が最大になるよう、第1のレンズ１０及び第２のレンズ１４の位置を調整する。そして、光ファイバ１２に入射するＡＥＳ強度が最大になった位置で、第1のレンズ１０及び第２のレンズ１４を固定する。

尚、図１０では、説明の都合上、出口側の光ファイバ１２は、光増幅装置２に接続される先端部では、太く描かれている。同様に、入口側の光ファイバ１６も、光増幅装置２に接続される先端部で、太く描かれている。

第３のレンズ１８及び第４のレンズ２０も、同様の手順によって、固定される。この際、光強度検出器５８は、入口側の光ファイバ１６に接続される。そして、入口側の光ファイバ１６に入射するＡＥＳ光の強度が最大になるように、第３のレンズ１８及び第４のレンズ２０の位置が調整される。その後、、第３のレンズ１８及び第４のレンズ２０が、支持台８に固定される。

最後に、スリット板６を、取り付け部２６に取り付ける。

ところで、スリット板６が取り付けられると、ＳＯＡ４から出射した光は、スリット３０を通り抜けて、第２のレンズ１４に到達するようになる。すなわち、スリット板６の取り付けは、新たな光学部材を増幅光の光路に挿入することに他ならない。

しかし、スリット３０は、周囲が遮光板によって区切られた空間に過ぎない。従って、スリット板６を挿入しても、増幅光の光路は変化しない。故に、本工程では、スリット板６を増幅光の光路に挿入するが、光軸の再調整は行われない。

（ii）ランダム光照射工程（ステップＳ２）
本工程では、レーザ光源６０が接続された偏波スクランブラ６２を、入口側の光ファイバ１６に接続する（図１０参照）。

すると、時間に対して電界の振動方向が変動する光（ランダム光６４）が、入口側の光ファイバ１６から、第３のレンズ１８に向かって出射する。但し、ランダム光６４の強度は、時間に対して一定である。

第３のレンズ１８は、ランダム光６４を平行光線にして、第４のレンズ２０に照射する。すると、第４のレンズ２０は、ランダム光６４を集光して、ＳＯＡ４に入力する。

次に、ＳＯＡ４は、ランダム光６４を増幅して、第１のレンズ１０に向かって出力する。この時、増幅されたランダム光６６に、偏波間利得差が発生する。

次に、第１のレンズ１０が、増幅されたランダム光６６を、搭載面２２に垂直な方向に延在するスリット３０に向かって照射する。

次に、第２のレンズ１４が、スリット３０を通過した、増幅されたランダム光６６を集光して、出口側の光ファイバ１２に入力する。

最後に、光ファイバ１２の端に接続された光強度検出器５８が、増幅されたランダム光６６の強度を測定する。

従って、光強度検出器５８の出力は、光増幅装置２に偏波間利得差がある場合には時間に対して揺らぎ、偏波間利得差がない場合には時間に対して一定になる。

すなわち、本工程では、ＳＯＡ４にランダム光６４を入射して得られる増幅光（増幅されたランダム光６６）を、スリット板６のスリット３０に向かって照射する工程である。

（iii）スリット幅の調整工程（ステップＳ３及びＳ４）
まず、光強度検出器５８の出力の揺らぎが小さくなるように、スリット板６を回転して、その回転角度を調整する（ステップＳ３）。

次に、光強度検出器５８の出力がなお揺らいでいるか、所定の時間（例えば、数秒〜数十秒）、観察する（ステップＳ４）。光強度検出器５８の出力が揺らがない場合には、次のステップに進む。この場合、本光増幅装置２の偏波間利得差は、無くなっている。

一方、光強度検出器５８の出力がなお揺らいでいる場合には、ステップＳ３に戻る。

ところで、スリット板６を回転しても、増幅光の光路は変化しない。従って、本ステップでも、光軸調整の再調整は行われない。

また、スリット板６の回転は、搭載面２２に垂直な回転軸２４を中心として行われる。従って、本工程の実施は、容易である。

上記説明から明らかなように、本工程は、スリット３０を通過した増幅されたランダム光６６の強度が、時間に対して一定になるように、スリット板６の回転角度を調整する工程である。

ここで、スリット板６の回転角度を調整することは、増幅されたランダム光６６の進行方向に垂直な平面にスリット３０を垂直投影して得られる投影像の、上記第３の方向に於ける幅を調整することに他ならない。ここで第３の方向は、例えば、増幅光の進行方向（活性層の延在方向）に直交し、且つ基板に平行な方向である。

（iv）スリット板固定工程（ステップＳ５）
最後に、スリット６を、例えば、紫外線硬化樹脂等によって支持台８に固定する。

（実施の形態２）
（１）構 成
図１１は、本実施の形態の光増幅装置６８の構成を説明する断面図である。

本光増幅装置６８の構成は、図１を参照して説明した光増幅装置２と構成と基本的には同じである。

但し、本光増幅装置６８には、実施の形態１の透過型のＳＯＡ４に代えて、反射型のＳＯＡ７０が設けられている。従って、本光増幅装置６８には、第３のレンズ１８及び第４のレンズ２０は、設けられていない。

ＳＯＡ７０の第１の端面には、高反射膜７２が設けられている。ＳＯＡ７０の第２の端面には、反射防止膜（図示せず）が設けられている。この第２の端面に対向して第１のレンズ１０が配置され、更に、その先にスリット板６と、第２のレンズ１４と、入出力用光ファイバ７１が配置されている。

（２）動 作
本光増幅装置６８の動作は、基本的には実施の形態１の光増幅装置２と同じである。

まず、信号光４５が、入出力用光ファイバ７１から、第２のレンズ１４に向かって出射する。

第２のレンズ１４は、この信号光４５を平行光線に変換して、スリット板６のスリット３０に向かって照射する。

スリット板６は、スリット３０を通過する信号光４５の周端部を遮断する。信号光４５の遠視野像のビーム径は、その偏波方向（電界の振動方向）に拘わらず略一定である。従って、信号光４５の周端部がスリット板６によって遮断される程度は、信号光４５の偏光方向がどの方向を向いて略一定である。

第１のレンズ１０は、スリット板６を通過した信号光４５を集光して、ＳＯＡ７０の第２の端面に入力する。

ＳＯＡ７０に入射した信号光４５は、反射防止膜が設けられた第２の端面と、高反射膜７２が設けられた第１の端面の間を一往復し、その間に増幅される。この時、偏波間利得差が発生する。

ＳＯＡ７０は、このようにして増幅された信号光７３を、第２の端面から第１のレンズ１０に向かって出力する。

第１のレンズ１０は、ＳＯＡ７０によって増幅された信号光７３を平行光線に変換して、スリット板６のスリット３０に向かって照射する。

スリット板６は、偏波間利得差が生じた増幅された信号光７３に作用して、その偏波間利得差を消滅させる。この時のスリット板６の作用及び効果は、実施の形態１のスリット板６の作用及び効果と同じである。

第２のレンズ１４は、スリット３０を通過した、増幅された信号光７３を集光して、入出力用光ファイバ７１に入力する。

以上の動作から明らかなように、本光増幅装置６８の偏波間利得差も略０ｄＢである。

（変形例）
以上の例では、スリット板６の取り付け部２６は、円環状の溝３７によって形成されている（図４参照）。しかし、取り付け部２６の構成は、このような構成に限られない。

図１２及び１３は、取り付け部２６の他の例を説明する斜視図である。

図１２に示すように、取り付け部２６は、円盤状の窪み７４によって形成されていてもよい。また、図１３に示すように、取り付け部２６は、分割された円環状の溝７６によって形成されていてもよい。

また、以上の例では、光増幅装置２,６８は、増幅光を平行光線にする第１のレンズ１０を有している。しかし、第１のレンズ１０を設けずに、放射状に広がる増幅光を直接、スリット３０に向かって照射してもよい。

また、以上の例では、増幅光を集光して光ファイバに入力する第２のレンズ１４が、光増幅装置２,６８に設けられている。しかし、第２のレンズ１４は、光増幅装置２,６８に設けなくてもよい。例えば、光ファイバ１２,７１の端部に、第２のレンズ１４を設けてもよい。

また、以上の例では、光増幅装置２,６８の偏波間利得差は、０ｄＢに調整されている。しかし、光増幅装置２,６８の偏波間利得差は、０ｄＢ以外の値（例えば、０.５ｄＢ）に調整されてもよい。

また、以上の例では、ＴＥ偏波の利得がＴＭ偏波の利得より大きくなるＳＯＡが、用いられている。しかし、ＴＭ偏波の利得がＴＥ偏波の利得より大きくなるＳＯＡを用いて、光増幅装置２,６８を形成してもよい。この場合には、ＳＯＡをサブマウント２８の側面に搭載すればよい。

また、以上の例では、スリット幅が一定のスリット板６が用いられている。しかし、増幅光の進行方向（増幅光の中心を伝播する光線の進行方向）から見たスリット幅を変えることのできるスリット板であれば、本光増幅装置２,６８の形成に用いることができる。例えば、スリット幅自体が、変化するスリット板であってもよい。このようなスリット板としては、マイクロメータによって左右に移動可能な一対の薄板を、端辺が対向するように配置したスリット板がある。

また、以上の例では、スリット３０の長手方向が、支持台８の搭載面２２に垂直になっている。しかし、スリット３０の長手方向が、搭載面２２に対して傾いていてもよい。

また、以上の例では、ＳＯＡ４,７０の活性層は、半導体バルクによって形成されている。しかし、ＳＯＡ４,７０の活性層は、量子井戸構造や量子ドット構造で形成されていてもよい。

以上の例では、スリット３０の幅は、１ｍｍである。しかし、スリット幅は、１ｍｍより、狭くても広くてもよい。例えば、スリット幅は、０.５ｍｍや２.０ｍｍであってもよい。

また、以上の例では、スリット３０は、矩形の開口部によって形成されている。しかし、スリットは、円形や楕円形の開口部によって形成されていてもよい。

また、以上の例では、光増幅装置２,６８には、アイソレータ等の光学部材は配置されていない。しかし、アイソレータ等の光学部材を、ＳＯＡ４,７０と光ファイバ１２,１６,７１の間に設けてもよい。

本光増幅装置２,６８は、偏波無依存性が求められる光中継増幅器やプリアンプに適用することができる。しかし、他の光増幅装置（例えば、ブースターアンプ）に適用することもできる。

２・・・実施の形態１の光増幅装置 ４・・・ＳＯＡ
６・・・スリット板 ８・・・支持台
１０・・第１のレンズ １２・・・出口側の光ファイバ
１４・・・第２のレンズ １６・・・入口側の光ファイバ
１８・・・第３のレンズ ２０・・・第４のレンズ
２２・・・搭載面 ２４・・・軸
２６・・・取り付け部 ２８・・・サブマウント
３０・・・スリット ３１・・・スリットの幅
３２・・・スリットの底辺
３４,３６・・・ピン ３７・・・溝
３８・・・ＴＥ偏光の遠視野像
４０・・・ＴＭ偏光の遠視野像 ４２,４４・・・遠視野像の半値幅
４５・・・信号光 ４６・・・増幅光 ４８・・・平行光線
４９・・・スリット板を通過した平行光線
５０・・・増幅光の中心を貫く光線
５２・・・増幅光の中心領域 ５４・・・増幅光の周端部
５６・・・回転角度 ５８・・・光強度検出器
６０・・・レーザ光源 ６２・・・偏波スクランブラ
６４・・・ランダム光 ６６・・・増幅されたランダム光
６８・・・実施の形態２の光増幅装置 ７０・・・ＳＯＡ
７１・・・入出力用光ファイバ
７２・・・高反射膜 ７３・・・増幅された信号光
７４・・・円盤状の窪み ７６・・・分割された円環状の溝

Claims (8)

1. ＴＥ偏光に対する利得が、ＴＭ偏光に対する利得より大きく、且つ前記ＴＥ偏光を増幅した第１の出力光の遠視野像の広がり角が、前記ＴＭ偏光を増幅した第２の出力光の遠視野像の広がり角より、基板に平行で活性層の延在方向に直交する横方向で広くなる半導体光増幅器と、
   前記半導体光増幅器が出力する増幅光が照射されるスリットが設けられたスリット板とを有し、
   電界の振動方向が変動する光を前記半導体光増幅器に入射した場合に、前記スリットを通過した前記増幅光の強度が時間に対して一定になるように、前記半導体増幅器の出力光の進行方向に垂直な平面に前記スリットを垂直投影して得られる投影像の、前記横方向に於ける幅が調整されている
   光増幅装置。
2. 請求項１に記載の光増幅装置において、
   前記半導体光増幅器と前記スリット板が搭載される搭載面と、前記搭載面に垂直な軸を中心として前記スリット板が回転自在に取り付けられる取り付け部とを有する支持台を具備し、
   前記半導体光増幅器は、前記横方向が前記搭載面に平行になるように、前記支持台に固定され、
   前記スリット板は、前記スリットが前記搭載面に垂直な方向に延在するように、前記取り付け部に取り付けられていることを、
   特徴とする光増幅装置。
3. 請求項１又は２に記載の光増幅装置において、
   前記半導体光増幅器の出力光を平行光にして、前記スリットに向かって照射する第１のレンズと、
   前記スリットを通過した前記出力光を集光して、光ファイバに入力する第２のレンズを具備することを、
   特徴とする光増幅装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の光増幅装置において、
   前記半導体光増幅器の活性層が、引っ張り歪の発生した半導体層で形成されている
   ことを、
   特徴とする光増幅装置。
5. ＴＥ偏光に対する利得が、ＴＭ偏光に対する利得より大きく、且つ前記ＴＥ偏光を増幅した第１の出力光の遠視野像の広がり角が、前記ＴＭ偏光を増幅した第２の出力光の遠視野像の広がり角より、基板に平行で活性層の延在方向に直交する横方向で広くなる半導体光増幅器に、電界の振動方向が変動する光を入射して得られる増幅光をスリット板のスリットに向かって照射する第１の工程と、
   前記スリットを通過した前記増幅光の強度が、時間に対して一定になるように、前記増幅光の進行方向に垂直な平面に前記スリットを垂直投影して得られる投影像の、前記横方向に於ける幅を調整する第２の工程を、
   具備する増幅光の偏波依存性の制御方法。
6. 請求項５に記載の光増幅装置の製造方法において、
   前記第１の工程が、
   前記半導体光増幅器と前記スリット板が搭載される搭載面と、前記搭載面に垂直な軸を中心として前記スリット板を回転自在に取り付け可能とする取り付け部とを有する支持台に、前記横方向が前記搭載面に平行になるように、前記半導体光増幅器が固定され、且つ前記取り付け部に前記スリット板が取り付けられた状態で、前記搭載面に垂直な方向に延在する前記スリットに向かって前記増幅光を照射する工程であり、
   前記第２の工程が、前記スリット板を回転して、前記幅を調整する工程であることを、
   特徴とする増幅光の偏波依存性の制御方法。
7. 請求項５又は６に記載の、増幅光の偏波依存性の制御方法において、
   前記半導体光増幅器の活性層が、引っ張り歪の発生した半導体層で形成されている
   ことを、
   特徴とする増幅光の偏波依存性の制御方法。
8. 請求項２に記載の光増幅装置において、
   前記スリット板は、底辺に一対のピンを有し、
   前記取付け部は、前記一対のピンに対応する円環状または弧状の溝、または前記一対のピンに対応する円盤状の窪みを有することを
   特徴とする光増幅装置。

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