JP5614569B2 - 光信号増幅装置 - Google Patents

Description

本発明は、光信号を低歪み、高変調度で増幅するための光信号増幅装置に関するものである。

電気信号を光信号に変換して増幅し、伝送する分野においては、半導体レーザや発光ダイオード等の電気／光変換素子の変換特性に基づいて、変換された光信号が電気信号に比較して大きく歪むことが知られている。特に、パルス的な電気信号を半導体レーザに入力した場合には、出力される光信号のパルスの立ち上がり時に光信号強度が急激に増加してヒゲのようにオーバシュートした光信号波形が得られる。一般的には、これらの光信号波形を光増幅器で増幅した場合、その歪みが増幅して伝達され、光学的にその歪みを低減する技術は得られていない。また、エレクトロニクス分野において負帰還増幅制御は低歪み増幅器を構成する重要な技術であるが、光増幅器にはそれに相当する技術が得られていない。さらに、エレクトロニクス分野においては、トランジスタのように信号増幅作用を有する３端子の増幅器が存在するが、光エレクトロニクスの分野では得られていない。

これに対し、本発明者は、半導体光増幅器( ＳＯＡ）の相互利得変調現象を利用して、所定波長λ１の入力信号光に対して半導体光増幅器を通過後の周囲光( λ１を中心とするλ１以外の波長帯の光) を入力側に帰還させることによりその入力信号光を低歪みに増幅可能であることを示し、負帰還光増幅効果(Negative feedback optical amplification effect)と名付けた( 非特許文献１) 。本効果は、周囲光がＸＧＭ( 相互利得変調) によって入力信号光に対して強度反転を示すことから、この周囲光をフィードバックさせることにより半導体光増幅器の利得を入力信号光に応じて変調して負帰還光増幅効果が得られ、光学的に信号波形の歪みが低減されるとともに、高い変調度が得られる。

「Negative feedback optical amplification effect based on cross-gain modulation in semiconductor aptical amplifiers 」(Applied Physics Letters , Volume 88, publisｈed 8 March 2006)

ところで、本発明者は、上記従来の負帰還光増幅効果を利用して、光学部品を保持する構造を不要とし且つ装置を小型、安価に構成できる３端子型の光増幅装置を着想した。この光増幅装置は、未公知であるが、(a)第１波長の入力信号光が入力されると、該入力信号光の強度に応じて該第１波長の周囲光の光強度増幅特性を変調し、該入力信号光を増幅した光と該入力信号光の強度に対して強度反転した該第１波長を含まない第１周囲光とを出力する第１半導体光増幅器と、(b)第２波長の第２入力信号光が入力されると、該第２入力信号光の強度に応じて該第２波長以外の光の光強度増幅特性が変調され、該第２入力信号光を増幅した出力光と該第２入力信号光の強度に対して強度反転した該第２波長を含まない第２周囲光とを出力する第２半導体光増幅器と、(c)前記第１半導体光増幅器から出力された光のうち前記第１周囲光を選択して前記第２半導体光増幅器へ入力させる第１波長選択素子と、(d)前記第２半導体光増幅器から出力された光のうち前記第２周囲光を反射し、該第２周囲光を該第２半導体光増幅器へ再入力して負帰還増幅させる第２波長選択素子とを、含むものである。

しかしながら、上記光信号増幅装置によれば、第１半導体光増幅器から出力された第１周囲光を反射する第１ブラッグ反射格子は前記第１波長の両側の反射波長帯を有するとともに、負帰還増幅のために第２半導体光増幅器から出力された第２周囲光を再入力させるために反射する第２ブラッグ反射格子も前記第１波長帯の両側の反射波長帯を有することから、第１ブラッグ反射格子の反射波長帯と第２ブラッグ反射格子の反射波長帯とが相互に重複する部分を有することになるので、光共振による発振が発生して光信号増幅動作が不安定となるおそれがあった。

本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、光共振による発振が発生せず、光信号増幅動作が安定した光信号増幅装置を提供することにある。

本発明者は以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、第１半導体光増幅器から出力された第１周囲光を反射する第１ブラッグ反射格子の反射波長帯と、負帰還増幅のために第２半導体光増幅器から出力された第２周囲光を再入力させるために反射する第２ブラッグ反射格子の反射波長帯とが相互に重ならないようにすると、負帰還増幅を利用した光信号増幅作用が安定して得られるという点を見いだした。本発明はこのような知見に基づいてなされたものである。

すなわち、前記目的を達成するための請求項１に係る発明は、(a)第１波長の入力信号光が入力されると、該入力信号光の強度に応じて該第１波長の周囲光の光強度増幅特性を変調し、該入力信号光を増幅した光と該入力信号光の強度に対して強度反転した該第１波長を含まない第１周囲光とを出力する第１半導体光増幅器と、(b)第２波長の第２入力信号光が入力されると、該第２入力信号光の強度に応じて該第２波長以外の光の光強度増幅特性が変調され、該第２入力信号光を増幅した出力光と該第２入力信号光の強度に対して強度反転した該第２波長を含まない第２周囲光とを出力する第２半導体光増幅器と、(c)前記第１半導体光増幅器から出力された光のうち前記第１周囲光を選択して前記第２半導体光増幅器へ入力させる第１波長選択素子と、(d)前記第２半導体光増幅器から出力された光のうち前記第２周囲光を反射し、該第２周囲光を該第２半導体光増幅器へ再入力して負帰還増幅させる第２波長選択素子とを、含み、(e)前記第１周囲光とは異なる波長の制御光が前記第２入力信号光として前記第２半導体光増幅器へ入力させられることにより該制御光と同じ波長の前記出力光を出力する光信号増幅装置であって、(f)前記第１波長選択素子および第２波長選択素子は、相互に重複しない反射波長帯を有することを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、(g)共通ファイバ部と、該共通ファイバ部の一端から分岐された一対の第１分岐ファイバ部および第２分岐ファイバ部とを備え、該第１分岐ファイバ部に前記第１半導体光増幅器から出力される光が入力され、該共通ファイバ部に前記制御光が入力され、該第２分岐ファイバ部から前記第２半導体光増幅器へ入力される第１光カプラと、(h)前記第２半導体光増幅器から出力される光を導く出力用光ファイバとを、含み、(i)前記第１波長選択素子は、前記共通ファイバ部に設けられ、前記第１半導体光増幅器から出力された第１周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの一方の波長帯に属する第１部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第１部分周囲光を前記第２半導体光増幅器へ入力させる第１ブラッグ反射格子から構成されたものであり、(j)前記第２波長選択素子は、前記出力用光ファイバに設けられ、前記第２半導体光増幅器から出力された第２周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの他方の波長帯に属する第２部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第２部分周囲光を該第２半導体光増幅器へ再入力させる第２ブラッグ反射格子から構成されたものであることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、(k)前記入力信号光を前記第１半導体光増幅器へ導く第１入力用光ファイバと、(l)該第１入力用光ファイバに設けられ、該第１半導体光増幅器から出力された前記第１周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの一方の波長帯に属する前記第１部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第１部分周囲光を該第１半導体光増幅器へ再入力して負帰還増幅させる第３ブラッグ反射格子とを、含むことを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、(m)前記第１波長の入力信号光が入力されると、該入力信号光の強度に応じて該第１波長の周囲光の光強度増幅特性を変調し、該入力信号光を増幅した光と該入力信号光の強度に対して強度反転した該第１波長の周囲の第３周囲光とを前記第１半導体光増幅器へ出力する第３半導体光増幅器を、含むことを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明において、(n)前記第３半導体光増幅器からの前記入力信号光の増幅光である前記第１波長の出力光を反射するための第４ブラッグ反射格子が設けられた共通ファイバ部と、該共通ファイバ部の一端から分岐する一対の前記第１分岐ファイバ部および第２分岐ファイバ部とを有し、該第１分岐ファイバ部に該第３半導体光増幅器からの該第１波長の出力光が入力され、該第４ブラッグ反射格子により反射された該第１波長の出力光が該第２分岐ファイバ部を介して前記第１半導体光増幅器に入力させる第２光カプラを、含むことを特徴とする。

また、請求項６に係る発明は、請求項４または５に係る発明において、(o)前記入力信号光を前記第３半導体光増幅器へ導く第２入力用光ファイバと、(p)該第２入力用光ファイバに設けられ、前記第３半導体光増幅器から出力された前記第３周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの一方の波長帯に属する第５部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第５部分周囲光を該第３半導体光増幅器へ再入力して負帰還増幅させる第５ブラッグ反射格子とを、含むことを特徴とする。

また、請求項７に係る発明は、請求項５に係る発明において、(q)前記第２光カプラの第２分岐部の第１半導体光増幅器側の端部に、該第１半導体光増幅器からの第１周囲光のうち前記第１波長を挟む一対の波長帯の一方の波長帯に属する第１部分周囲光を該第１半導体光増幅器へ反射する反射波長帯を有する第６ブラッグ反射格子を備えることを特徴とする。

また、請求項８に係る発明は、請求項２に係る発明において、(m)前記第１波長の入力信号光が入力されると、該入力信号光の強度に応じて該第１波長の周囲光の光強度増幅特性を変調し、該入力信号光を増幅した光と該入力信号光の強度に対して強度反転した該第１波長の周囲の第３周囲光とを前記第１半導体光増幅器へ出力する第３半導体光増幅器と、(n)前記第３半導体光増幅器からの前記入力信号光の増幅光である前記第１波長の出力光を反射するための第４ブラッグ反射格子が設けられた共通ファイバ部と、該共通ファイバ部の一端から分岐する一対の前記第１分岐ファイバ部および第２分岐ファイバ部とを有し、該第１分岐ファイバ部に該第３半導体光増幅器からの該第１波長の出力光が入力され、該第４ブラッグ反射格子により反射された該第１波長の出力光が該第２分岐ファイバ部を介して前記第１半導体光増幅器に入力させる第２光カプラとを、含み、(r)前記第１ブラッグ反射格子は、前記第２光カプラの共通ファイバ部の他端部から入力され且つ前記第１半導体光増幅器により増幅された前記第１波長とは異なる第３波長のバイアス光を、前記第１半導体光増幅器から出力された第１周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの他方の波長帯に属する第１部分周囲光と共に、前記第２半導体光増幅器へ反射するものであることを特徴とする。

また、請求項９に係る発明は、請求項２の発明において、（s）前記第１ブラッグ反射格子は、前記第２ブラッグ反射格子の反射波長帯よりも広い反射波長帯を有するものであることを特徴とする。

また、請求項１０に係る発明は、請求項２の発明において、(t)前記第１光カプラを構成する光ファイバおよび前記出力用光ファイバは、偏波面無依存性光ファイバから構成されていることを特徴とする。

また、請求項１１に係る発明は、請求項５の発明において、(u)前記第２光カプラを構成する光ファイバは、偏波面無依存性光ファイバから構成されていることを特徴とする。

また、請求項１２に係る発明は、請求項１乃至１１のいずれか１の発明において、(v)前記制御光の波長は前記第１波長であることを特徴とする。

請求項１にかかる発明の光信号増幅装置によれば、(a)第１波長の入力信号光が入力されると、該入力信号光の強度に応じて該第１波長の周囲光の光強度増幅特性を変調し、該入力信号光を増幅した光と該入力信号光の強度に対して強度反転した該第１波長を含まない第１周囲光とを出力する第１半導体光増幅器と、(b)第２波長の第２入力信号光が入力されると、該第２入力信号光の強度に応じて該第２波長以外の光の光強度増幅特性が変調され、該第２入力信号光を増幅した出力光と該第２入力信号光の強度に対して強度反転した該第２波長を含まない第２周囲光とを出力する第２半導体光増幅器と、(c)前記第１半導体光増幅器から出力された光のうち前記第１周囲光を選択して前記第２半導体光増幅器へ入力させる第１波長選択素子と、(d)前記第２半導体光増幅器から出力された光のうち前記第２周囲光を反射し、該第２周囲光を該第２半導体光増幅器へ再入力して負帰還増幅させる第２波長選択素子とを、含み、(e)前記第１周囲光とは異なる波長の制御光が前記第２入力信号光として前記第２半導体光増幅器へ入力させられることにより該制御光と同じ波長の前記出力光を出力する光信号増幅装置において、(f)前記第１波長選択素子および第２波長選択素子は、相互に重複しない反射波長帯を有することから、それらの間の発振或いは光共振が抑制されるので、安定した光信号増幅動作が得られる。

また、請求項２に係る発明によれば、(g)共通ファイバ部と、該共通ファイバ部の一端から分岐された一対の第１分岐ファイバ部および第２分岐ファイバ部とを備え、該第１分岐ファイバ部に前記第１半導体光増幅器から出力される光が入力され、該共通ファイバ部に前記制御光が入力され、該第２分岐ファイバ部から前記第２半導体光増幅器へ入力される第１光カプラと、(h)前記第２半導体光増幅器から出力される光を導く出力用光ファイバとを、含み、(i)前記第１波長選択素子は、前記共通ファイバ部に設けられ、前記第１半導体光増幅器から出力された第１周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの一方の波長帯に属する第１部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第１部分周囲光を前記第２半導体光増幅器へ入力させる第１ブラッグ反射格子から構成されたものであり、(j)前記第２波長選択素子は、前記出力用光ファイバに設けられ、前記第２半導体光増幅器から出力された第２周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの他方の波長帯に属する第２部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第２部分周囲光を該第２半導体光増幅器へ再入力させる第２ブラッグ反射格子から構成されたものであることから、第１ブラッグ反射格子と第２ブラッグ反射格子との間の発振或いは光共振が抑制されるので、安定した光信号増幅動作が得られる。また、第１ブラッグ反射格子は制御光入力用光ファイバに設けられ、第２ブラッグ反射格子は出力用光ファイバに設けられていることから、光カプラの分岐部に設けられる場合に比較して容易且つ安定に形成されるので、安定した精度の高い反射波長帯が得られる。

また、請求項３に係る発明によれば、(k)前記入力信号光を前記第１半導体光増幅器へ導く第１入力用光ファイバと、(l)該第１入力用光ファイバに設けられ、該第１半導体光増幅器から出力された前記第１周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの一方の波長帯に属する前記第１部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第１部分周囲光を該第１半導体光増幅器へ再入力して負帰還増幅させる第３ブラッグ反射格子とを、含むことから、第１半導体光増幅器を負帰還増幅させることによりＳ／Ｎ比の高い安定した入力信号光の光信号増幅が得られる。

また、請求項４に係る発明によれば、 (m)前記第１波長の入力信号光が入力されると、該入力信号光の強度に応じて該第１波長の周囲光の光強度増幅特性を変調し、該入力信号光を増幅した光と該入力信号光の強度に対して強度反転した該第１波長の周囲の第３周囲光とを前記第１半導体光増幅器へ出力する第３半導体光増幅器を、含むことから、第１半導体光増幅器へ入力される入力信号光強度が高められ、比較的小さな強度の入力信号光によって、負帰還増幅を伴う光信号増幅が得られる。

また、請求項５に係る発明によれば、 (n)前記第３半導体光増幅器からの前記入力信号光の増幅光である前記第１波長の出力光を反射するための第４ブラッグ反射格子が設けられた共通ファイバ部と、該共通ファイバ部の一端から分岐する一対の前記第１分岐ファイバ部および第２分岐ファイバ部とを有し、該第１分岐ファイバ部に該第３半導体光増幅器からの該第１波長の出力光が入力され、該第４ブラッグ反射格子により反射された該第１波長の出力光が該第２分岐ファイバ部を介して前記第１半導体光増幅器に入力させる第２光カプラを、含むことから、第１半導体光増幅器へ入力される入力信号光強度が高められ、比較的小さな強度の入力信号光によって、負帰還増幅を伴う光信号増幅が得られる。また、第４ブラッグ反射格子は共通ファイバ部に設けられることから、光カプラの分岐部に設けられる場合に比較して容易且つ安定に形成されるので、安定した精度の高い反射波長帯が得られる。

また、請求項６に係る発明によれば、 (o)前記入力信号光を前記第３半導体光増幅器へ導く第２入力用光ファイバと、(p)該第２入力用光ファイバに設けられ、前記第３半導体光増幅器から出力された前記第３周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの一方の波長帯に属する第５部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第５部分周囲光を該第３半導体光増幅器へ再入力して負帰還増幅させる第５ブラッグ反射格子とを、含むことから、第３半導体光増幅器の負帰還増幅作用によって安定した入力信号光の増幅が得られる。

また、請求項７に係る発明によれば、(q)前記第２光カプラの第２分岐部の第１半導体光増幅器側の端部に、該第１半導体光増幅器からの第１周囲光のうち前記第１波長を挟む一対の波長帯の一方の波長帯に属する第１部分周囲光を該第１半導体光増幅器へ反射する反射波長帯を有する第６ブラッグ反射格子を備えることから、第１半導体光増幅器に負帰還増幅を発生させることができる。

また、請求項８に係る発明によれば、(r)前記第１ブラッグ反射格子は、前記第２光カプラの共通ファイバ部の他端部から入力され且つ前記第１半導体光増幅器により増幅された前記第１波長とは異なる第３波長のバイアス光を、その第１半導体光増幅器から出力された第１周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの他方の波長帯に属する第１部分周囲光と共に、前記第２半導体光増幅器へ反射するものであることから、相互利得変調されたバイアス光と制御光とが重畳されて第２半導体光増幅器へ供給されるので、一層安定した高い強度の光信号増幅出力が得られる。

また、請求項９に係る発明によれば、(s)前記第１ブラッグ反射格子は、前記第２ブラッグ反射格子の反射波長帯よりも広い反射波長帯を有するものであることから、第１半導体光増幅器１４から出力される周囲光のうち第２半導体光増幅器１６へ供給される割合が高められ、反転した入力信号が確実に第２半導体光増幅器１６に伝達される利点がある。

また、請求項１０に係る発明によれば、(t)前記第１光カプラを構成する光ファイバおよび前記出力用光ファイバは、偏波面無依存性光ファイバから構成されていることから、振動や温度に対して安定な光信号増幅出力が得られる。

また、請求項１１に係る発明によれば、(u)前記第２光カプラを構成する光ファイバは、偏波面無依存性光ファイバから構成されていることから、振動や温度に対して安定な光信号増幅出力が得られる。

また、請求項１２に係る発明によれば、(v)前記制御光の波長は前記第１波長であることから、第１波長の出力光を得ることができる。

本発明の一実施例の光信号増幅装置の要部構成を説明する略図である。 図１の実施例において、半導体光増幅器を構成する半導体チップを説明する斜視図である。 図１の実施例において、第１ブラッグ反射格子の要部を拡大して説明する図である。 図１の実施例において、第１波長λ1 が１５５１nmである場合の出力光Ｉout のパワースペクトルを示す図である。 図１の実施例において、第１ブラッグ反射格子の反射波長帯を実線にて示し、第２ブラッグ反射格子の反射波長帯を破線にて示す反射特性図である。 図１の実施例において、光信号増幅装置の作動に際して用いた入力信号光を示す図である。 図１の実施例において、光信号増幅装置の作動に際して用いた制御光を示す図である。 図１の実施例において、図６に示す入力信号光と図７に示す制御光とがそれぞれ入力された場合の出力信号を示す図である。 本発明の他の実施例における光信号増幅装置の要部構成を説明する図であって、図１に相当する図である。 本発明の他の実施例における光信号増幅装置の要部構成を説明する図であって、図１に相当する図である。 図１０の実施例において、第４ブラッグ反射格子の反射波長帯を示す図である。 本発明の他の実施例における光信号増幅装置の要部構成を説明する図であって、図１に相当する図である。 図１２の実施例において、第５ブラッグ反射格子の反射波長帯を示す図である。 本発明の他の実施例における光信号増幅装置の要部構成を説明する図であって、図１に相当する図である。 本発明の他の実施例における光信号増幅装置の要部構成を説明する図であって、図１に相当する図である。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。尚、以下の説明に用いる図面において各部の寸法比等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例の光信号増幅装置１０の構成を示す図である。図１において、光信号増幅装置１０は、第１入力用光ファイバ１２、第１半導体光増幅器１４、第２半導体光増幅器１６、第１光カプラ１８、第１ブラッグ反射格子２０、出力用光ファイバ２２、第２ブラッグ反射格子２４等を備え、第１波長λ１の入力信号光Ｉinを制御光Ｉc を用いて変調した出力光Ｉout を出力する。図４は、第１波長λ1 が１５５１nmである場合の出力光Ｉout のパワー( 強度) を例示するスペクトルである。

上記第１半導体光増幅器１４は、たとえば図２に示すチップ状の素子から構成されており、化合物半導体たとえばインジウム燐ＩｎＰから構成される半導体基板１４a と、その上にエピタキシャル成長させられたIII-V 族混晶半導体から成り、ホトリソグラフィーにより所定幅に形成された相対的に屈折率の高い多層膜から成る光導波路１４b と、その光導波路１４b 内の多層膜の一部を構成するｐｎ接合であって、バルク、多重量子井戸、歪み超格子、量子ドットのいずれかから構成された活性層１４c と、光導波路１４b の上面に固着された上部電極１４e と、半導体基板１４a の下面に固着された下部電極１４f とを、備えている。上部電極１４e と下部電極１４f との間に注入電流が流される状態では、所定波長λ１の入力信号光Ｉinが入射されて上記光導波路１４b 内を伝播させられる過程で活性層１４c を通過させられるとき、誘導放射作用による光増幅を受け、出力される。同時に、所謂相互利得変調作用により、波長λ１を中心とするその波長λ１以外の周囲波長を有してその入力信号光Ｌ１の強度変調に反比例して強度が増減( 強度反転) する第１周囲光( 自然発生光) が発生させられて、これも出力される。

上記第２半導体光増幅器１６は、図２に示す第１半導体光増幅器１４と同様に、化合物半導体たとえばインジウム燐（ＩｎＰ）から構成される半導体基板１６a と、その上にエピタキシャル成長させられたIII-V 族混晶半導体から成り、ホトリソグラフィーにより所定幅に形成された相対的に屈折率の高い多層膜から成る光導波路１６b と、その光導波路１６b 内の多層膜の一部を構成するｐｎ接合であって、バルク、多重量子井戸、歪み超格子、量子ドットのいずれかから構成された活性層１６c と、光導波路１６b の上面に固着された上部電極１６e と、半導体基板１６a の下面に固着された下部電極１６f とを、備えている。上部電極１６e と下部電極１６f との間に注入電流が流される状態では、所定波長λ１の制御光Ｉc および上記第１周囲光が入射されて上記光導波路１６b 内を伝播させられる過程で活性層１６c を通過させられるとき、誘導放射作用による光増幅を受け、所謂相互利得変調作用により、入力信号光Ｉinが制御光Ｉc の変調を受けた波長λ１の出力光Ｉout と、第１波長λ１を中心とするその第１波長λ１以外の周囲波長を有してその出力光Ｉout の強度変調に反比例して強度が増減( 強度反転) する第２周囲光( 自然発生光) とが発生させられて、これも出力される。

第１入力用光ファイバ１２は、光の偏波面を保存して光を伝送する偏波無依存性を有する良く知られたクラッド型、セルホック型等の光ファイバであり、図示しない信号源から出力された第１波長λ１の入力信号光Ｉinを導いて第１半導体光増幅器１４へ入射させる。この第１入力用光ファイバ１２の第１半導体光増幅器１４側の端面には先球レンズ１２z が形成されており、第１半導体光増幅器１４の入力側と光学的に結合されている。

第１光カプラ１８は、偏波無依存性の光ファイバから構成されており、共通ファイバ部１８c と、その共通ファイバ部１８c の一端から分岐する一対の第１半導体光増幅器１４へ向かう分岐ファイバ部１８a と第２半導体光増幅器１６へ向かう分岐ファイバ部１８b とを有し、共通ファイバ部１８c からの第１波長λ1 の制御光Ｉc や第１ブラッグ反射格子２０により反射された第１周囲光をたとえば１対５の分岐比で、第２半導体光増幅器１６側へ多く分配する。この第１光カプラ１８は、たとえば一対の光ファイバの端部が溶融延伸されることにより構成される。上記一対の分岐ファイバ部１８a および分岐ファイバ部１８b の先端面にはそれぞれ先球レンズ１８azおよび１８bzが形成されており、第１半導体光増幅器１４の出力側および第２半導体光増幅器１６の入力側と光学的に結合されている。

第１ブラッグ反射格子２０は、上記第１光カプラ１８の分岐点から所定距離離れた共通ファイバ部１８c またはそれに結合された光ファイバに設けられている。この第１ブラッグ反射格子２０は、たとえば図３に示すように、たとえば、ゲルマニウムＧｅを添加した石英ＳｉＯ_２から成る略円柱形状のコア３０と、そのコア３０よりも屈折率が低く且つそれの外周面を覆う略円筒形状の石英ＳｉＯ_２であるクラッド３２とによって構成された光ファイバ( 共通ファイバ部１８c ) において、コア２０に対して位相マスクなどを利用した紫外線照射による光誘起屈折率変化による、代表的には１００００層乃至２００００層程度の周期的な屈折率変化が、そのコア２０の伝搬方向に１群または複数群で光伝播方向に形成された光ファイバグレーティングから構成されている。上記屈折率変化は等周期とされる場合もあるが、チャープ状に周期が順次変化させられるものであってもよい。この第１ブラッグ反射格子２０は、その屈折率の周期と実効屈折率に対応した波長の光を選択的に反射する特性を有し、たとえば第１波長λ1 が１５５１ｎｍであるとすると、その１５５１ｎｍを中心とする第１波長λ１を含まない前記第１周囲光のうちの第１波長λ１に対して一方の側を反射し且つ他方の側を透過させるために、その第１周囲光の波長帯のうち、第１波長λ１に対して片側の波長帯、たとえば第１波長λ１よりも短波長側の光を反射する、少なくとも５ｎｍ以上たとえば８．５ｎｍ程度の反射波長帯域幅を有する反射特性を有しており、波長選択性フィルタとして機能している。図５の実線は、上記ブラッグ反射格子２０の反射波長帯域を例示する図である。第１ブラッグ反射格子２０の反射波長帯域幅は広いほど、反転した入力信号を第２半導体光増幅器１６に確実に伝達する効果が得られる。

出力用光ファイバ２２は、偏波無依存性光ファイバから構成されており、第２半導体光増幅器１６から出力された出力光Ｉout を受けて図示しない所定位置へ導く。この出力用光ファイバ２２の第２半導体光増幅器１６側の端面にも先球レンズ２２z が形成されており、第２半導体光増幅器１６の出力側と光学的に結合されている。

第２ブラッグ反射格子２４は、上記出力用光ファイバ２２の第２半導体光増幅器１６側の端部に設けられている。この第２ブラッグ反射格子２４は、第１ブラッグ反射格子２０と同様に、光伝播方向において多数層の屈折率変化を設けることにより形成された光ファイバグレーティングから構成されている。この第２ブラッグ反射格子２４は、第２半導体光増幅器１６から出力された、第１波長λ１を中心とするその第１波長λ１以外の周囲波長を有する第２周囲光を第２半導体光増幅器１６へ再入射させることにより、その第２半導体光増幅器１６において負帰還増幅を発生させて変調度およびＳ／Ｎ比を高めるためのものである。この第２ブラッグ反射格子２４は、上記第２周囲光を反射するとともに、第１ブラッグ反射格子２０との間で共振( 発振) を発生することを防止するために、その第１ブラッグ反射格子２０の反射波長帯とは周波数帯が重ならないように相互に相違する反射波長帯を備えている。たとえば、図５の実線に示すように第１ブラッグ反射格子２０の反射波長帯が第１波長λ1 に対して短波長側の光を反射する反射波長帯を有する場合には、第２ブラッグ反射格子２４は、図５の破線に示すように、第１波長λ1 に対して長波長側の光を反射する反射波長帯を有する。この第２ブラッグ反射格子２４の反射波長帯域は、５ｎｍ程度が好適である。広すぎると負帰還増幅効果が大きくなって出力光Ｉout の強度が低下し、狭すぎると負帰還増幅効果が小さくなって変調度が十分に得られない。

本発明者が行った上記光信号増幅装置１０の光信号増幅作動の実験結果を、図６、図７、図８を用いて説明する。図６に示す第１波長λ１の入力信号光Ｉinが第１入力用光ファイバ１２を経て第１半導体光増幅器１４へ入力されると、この第１半導体光増幅器１４では、その第１波長λ１の入力信号光Ｉin が増幅されるとともに、それに強度反転した第１波長λ1 以外の第１周囲光が発生させられて、それぞれが合波されて出力される。第１光カプラ１８の共通ファイバ部１８c に設けられた第１ブラッグ反射格子２０において、その出力された光のうちの第１波長λ１の増幅光は通過するが第１周囲光のうちの第１波長λ１よりも短波長側の部分周囲光が反射される。このため、その短波長側の部分周囲光は、図７に示す第１光カプラ１８の共通ファイバ部１８c に入力された第１波長λ1 の制御光Ｉc と共に、第２半導体光増幅器１６に入射される。

この第２半導体光増幅器１６においては、上記第１波長λ１の制御光Ｉc および第１波長λ１以外の光である短波長側の部分周囲光が入力されると、第１波長λ1の制御光Ｉc は増幅されつつ相互利得変調による上記部分周囲光の変調を受けた第１波長λ１の出力光Ｉout が出力されると同時に、自然発生光すなわち出力光Ｉout と強度反転した第１波長λ１以外の第２周囲光も出力される。図８は、上記出力光Ｉout を示している。図８において、出力光Ｉout の破線、１点鎖線、２点鎖線、３点鎖線に示す波形は、制御光Ｉc の破線、１点鎖線、２点鎖線、３点鎖線に示す波形に対応している。このことから、入力信号光Ｉinは制御光Ｉc により変調されて出力光Ｉout が出力用光ファイバ２２を介して出力されるので、光信号増幅装置１０は、光のみを用いてトランジスタと同様の３端子制御特性を持つこと、すなわち光３端子制御装置として機能している。

上記出力用光ファイバ２２の第２半導体光増幅器１６側に設けられた第２ブラッグ反射格子２４は、図５の破線に示す反射波長帯域を有することから、上記第１波長λ１の出力光Ｉout を通過させるが、上記第２周囲光のうちの第１波長λ１よりも長波長側の部分第２周囲光を反射して第２半導体光増幅器１６へ再入力させ、第２半導体光増幅器１６に負帰還増幅作動させる。この負帰還増幅作動により、上記出力光Ｉout の変調度が高められるとともに、低雑音化されてＳ／Ｎ比が高められる。図８において、出力光Ｉout の下ピーク値すなわち最小極値( ローカルミニマム) の強度が零値( 基線) に近い値を示していることは、そのような効果を示している。

上述のように、本実施例において、第１波長λ1 の入力信号光Ｉinが入力されると、その入力信号光Ｉinの強度に応じてその第１波長λ1 の周囲光の光強度増幅特性を変調し、その入力信号光Ｉinを増幅した光とその入力信号光Ｉinの強度に対して強度反転したその第１波長λ1 を含まない第１周囲光とを出力する第１半導体光増幅器１４と、その第１波長λ1 を含まない第１周囲光が入力されると、その第１周囲光の強度に応じて該第１周囲光の波長以外の光の光強度増幅特性が変調され、その第１周囲光が増幅され且つ制御光Ｉc の波長λ1 に波長変換された出力光Ｉout と該出力光Ｉout の強度に対して強度反転した該制御光Ｉc の波長λ1 を含まない第２周囲光とを出力する第２半導体光増幅器１６と、制御光入力用光ファイバ( 共通ファイバ部１８c ) を通して入力された第１波長λ1 の制御光Ｉc を分岐して、第１半導体光増幅器１４および第２半導体光増幅器１６へそれぞれ入力させる第１光カプラ１８と、第１半導体光増幅器１４から出力された第１周囲光を反射し、その第１周囲光を第２半導体光増幅器１６へ入力させる第１ブラッグ反射格子２０と、前記第２半導体光増幅器１６から出力される光を導く出力用光ファイバ２２と、第２半導体光増幅器１６から出力された第２周囲光を反射し、その第２周囲光を第２半導体光増幅器１６へ再入力して負帰還増幅させる第２ブラッグ反射格子２４とを、含み、第２ブラッグ反射格子２４を透過した第１波長λ1 の出力光Ｉout を出力する光信号増幅装置１０によれば、第１ブラッグ反射格子２０および第２ブラッグ反射格子２４は、実質的に相互に重複しない反射波長帯を有することから、それらの間の発振或いは光共振が抑制されるので、安定した光信号増幅動作が得られる。

また、本実施例によれば、第１ブラッグ反射格子２０は、制御光入力用光ファイバ( 共通ファイバ部１８c ) に設けられ、第１半導体光増幅器１４から出力された第１周囲光のうち第１波長λ1 を挟む一対の波長帯のうちの一方の波長帯に属する第１部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、その第１部分周囲光を第２半導体光増幅器１６へ入力させるものであり、第２ブラッグ反射格子２４は、出力用光ファイバ２２に設けられ、第２半導体光増幅器１６から出力された第２周囲光のうち第１波長λ1 を挟む波長帯のうちの他方の波長帯に属する第２部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、その第２部分周囲光を第２半導体光増幅器１６へ再入力させるものであることから、第１ブラッグ反射格子２０と第２ブラッグ反射格子２４との間の発振或いは光共振が抑制されるので、安定した光信号増幅動作が得られる。また、第１ブラッグ反射格子２０は制御光入力用光ファイバ( 共通ファイバ部１８c ) に設けられ、第２ブラッグ反射格子１６は出力用光ファイバ２２に設けられていることから、光カプラ１８の分岐部に設けられる場合に比較して容易且つ安定に形成されるので、安定した精度の高い反射波長帯が得られる。

また、本実施例によれば、第１ブラッグ反射格子２０は、第２ブラッグ反射格子２４の反射波長帯よりも広い反射波長帯を有するものであることから、第１半導体光増幅器１４から出力される周囲光のうち第２半導体光増幅器１６へ供給される割合が高められ、反転した入力信号が確実に第２半導体光増幅器１６に伝達される利点がある。

また、本実施例によれば、入力信号光および制御光入力用光ファイバ( 共通ファイバ部１８c ) および出力用光ファイバ２２は、偏波面無依存性光ファイバから構成されていることから、振動や温度に安定な光信号増幅出力が得られる。

次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において、実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。

図９に示す実施例の光信号増幅装置４０は、光信号増幅装置１０に対して、第１入力用光ファイバ１２の第１半導体光増幅器１４側の端部に、その第１半導体光増幅器１４から出力された第１周囲光のうち前記第１波長λ1 を挟む一対の波長帯のうちの一方の波長帯に属する第１部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、その第１部分周囲光を第１半導体光増幅器１４へ再入力して負帰還増幅させる第３ブラッグ反射格子４２を備えている点で相違し、他の部分は同様に構成されている。上記第３ブラッグ反射格子４２は、たとえば図５の破線に示す反射波長帯を有している。この反射波長帯の帯域は５ｎｍ程度が好適である。広すぎると負帰還増幅効果が大きくなって出力光Ｉout の強度が低下し、狭すぎると負帰還増幅効果が小さくなって変調度が十分に得られない。

本実施例の光信号増幅装置４０によれば、第１半導体光増幅器１４から出力された第１周囲光のうち前記第１波長λ1 を挟む一対の波長帯のうちの一方の波長帯に属する第１部分周囲光を反射する反射波長帯を有する第３ブラッグ反射格子４２が備えられていることから、その第３ブラッグ反射格子４２に反射されることによって第１部分周囲光が第１半導体光増幅器１４へ再入力されてその第１半導体光増幅器１４が負帰還増幅させられるので、Ｓ／Ｎ比の高い安定した第１半導体光増幅器１４の光信号増幅が得られる。また、上記第３ブラッグ反射格子４２は、第１ブラッグ反射格子２０の反射波長帯とは周波数上で重ならないような反射波長帯を備えているので、それらの間で光信号の共振或いは発振が好適に防止される利点がある。

図１０に示す実施例の光信号増幅装置５０は、光信号増幅装置１０に対して、第２入力用光ファイバ５１を介して第１波長λ1 の入力信号光Ｉinが入力されると、その入力信号光Ｉinの強度に応じてその第１波長λ1 の周囲光の光強度増幅特性を変調し、その入力信号光Ｉinを増幅した光とその入力信号光Ｉinの強度に対して強度反転した第１波長λ1 の周囲の第３周囲光とを出力する第３半導体光増幅器５２と、その第３半導体光増幅器５２からの入力信号光Ｉinの増幅光である第１波長λ1 の出力光Ｉin’を第１半導体光増幅器１４へ入力させる導波器５４とを含む点で、相違し、他の部分は同様に構成されている。

上記導波器５４は、第３半導体光増幅器５２からの第１波長λ1 の出力光Ｉin’を反射するための第４ブラッグ反射格子５６が設けられた共通ファイバ部５８c と、その共通ファイバ部５８c の一端から分岐する一対の第１分岐ファイバ部５８a および第２分岐ファイバ部５８b とを有し、その第１分岐ファイバ部５８a に第３半導体光増幅器５２からの第１波長λ1 の出力光Ｉin’が入力され、第４ブラッグ反射格子５６により反射されたその第１波長λ1 の出力光Ｉin’が第２分岐ファイバ部５８b を介して第１半導体光増幅器１４に入力される第２光カプラ５８から構成される。上記第２入力用光ファイバ５１、一対の第１分岐ファイバ部５８a および第２分岐ファイバ部５８b の先端面には、先球レンズ５１z 、先球レンズ５８azおよび先球レンズ５８bzがそれぞれ設けられており、第３半導体光増幅器５２および第１半導体光増幅器１４と光学的にそれぞれ結合されている。

図１１は、その第４ブラッグ反射格子５６の反射波長帯を示している。第４ブラッグ反射格子５６は、第３半導体光増幅器５２からの第１波長λ1 の出力光Ｉin’を反射するためのものであって、周囲光を反射させないようにするものであるから、その反射波長帯は第１波長λ1 を中心とした比較的狭い帯域たとえば１ｎｍ程度に設定されている。

本実施例の光信号増幅装置５０によれば、第３半導体光増幅器５２からの第１波長λ1 の入力信号光Ｉinが増幅されて第１半導体光増幅器１４へ入力されるものであるから、入力信号光Ｉinの強度が低くても高強度の出力信号Ｉout を得ることができる。一般に、相互利得変調を発生させるためにはｍＷオーダの入力信号強度が必要である一方で、半導体光増幅器の出力は最大で１〜数ｍＷ程度しか得られないことから、強度比( 増幅率) Ｉout ／Ｉinは１〜数倍程度以下しか得られなかったので、出力光Ｉout を次段の半導体光増幅器の入力信号として使用しがたい場合があった。しかし、本実施例によれば、入力光Ｉinの強度を小さく設定してそれを増幅することにより、上記の問題が解決される。たとえば、Ｉinの強度を１／１０とすることが可能であるとすれば、少なくとも１０個の光信号増幅装置を駆動することが可能となる。また、本実施例によれば、第４ブラッグ反射格子５６は共通ファイバ部５８c に設けられることから、光カプラ５８の分岐部に設けられる場合に比較して容易且つ安定に形成されるので、安定した精度の高い反射波長帯が得られる。

また、本実施例の光信号増幅装置５０は、光信号増幅装置１０に対して、入力信号光および制御光入力用光ファイバ( 共通ファイバ部１８c ) および出力用光ファイバ２２以外の光ファイバすなわち、第２入力用光ファイバ５１および第２光カプラ５８も偏波面無依存性光ファイバから構成されている。

図１２に示す実施例の光信号増幅装置６０は、光信号増幅装置５０に対して、入力信号光Ｉinを第３半導体光増幅器５２へ導く第２入力用光ファイバ５１の第３半導体光増幅器５２側端部に設けられ、その第３半導体光増幅器５２から出力された第３周囲光のうち第１波長λ1 を挟む一対の波長帯のうちの一方の波長帯に属する第５部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、その第５部分周囲光を該第３半導体光増幅素子５２へ再入力して負帰還増幅させる第５ブラッグ反射格子６２を、備えている。第５ブラッグ反射格子６２は、たとえば図１３に示す反射波長帯を備え、第４ブラッグ反射格子５６に対して、周波数が相互に重ならないように反射波長帯が設定されている。フィルタ６４は、第１波長λ1 付近の比較的狭い帯域のみの光を透過させるものであり、出力光Ｉout に含まれる第１波長λ1 以外のノイズ光を除去するために設けられている。

本実施例によれば、第３半導体光増幅器５２の負帰還増幅作用によって安定した入力信号光Ｉinの増幅が得られ、増幅後の入力信号光Ｉin’の変調度が高められる。

図１４に示す実施例の光信号増幅装置７０は、光信号増幅装置６０に対して、第２光カプラ５８の第２分岐ファイバ部５８b の第１半導体光増幅器１４側の端部に、第６ブラッグ反射格子５９を備えている点で相違し、他の部分は同様に構成されている。第６ブラッグ反射格子５９は、実施例２の第３ブラッグ反射格子４２と同様に構成され、第１半導体光増幅器１４から出力された第１周囲光のうち前記第１波長λ1 を挟む一対の波長帯のうちの一方の波長帯に属する第１部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、その第１部分周囲光を第１半導体光増幅器１４へ再入力して負帰還増幅させる。

図１５に示す実施例の光信号増幅装置８０は、光信号増幅装置５０に対して、第２光カプラ５８の共通ファイバ部５８c によって、図示しないレーザ光源からの第３波長λ3 のバイアス光( 連続光) Ｉb が第４ブラッグ反射格子５６を通過して第１半導体光増幅器１４へ供給される点で相違し、他の部分は同様に構成されている。第１ブラッグ反射格子２０は、図５の実線に示す反射波長帯を備えていることから、第２光カプラ５８の共通ファイバ部５８c の他端部から入力され且つ第１半導体光増幅器１４により増幅された第１波長λ1 とは異なる第３波長λ3 のバイアス光Ｉb を、その第１半導体光増幅器１４から出力された第１周囲光のうち前記第１波長λ1 を挟む他方の波長帯に属する第１部分周囲光と共に反射し、第２半導体光増幅器１６に入力させる。これにより、第２半導体光増幅器１６において相互利得変調された波長λ3 の光強度が増強される。これにより、一層高い強度の光信号増幅された出力光Ｉout が得られる。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例において、制御光Ｉｃは入力信号光Ｉinと同じ第１波長λ1を有するものであったが、必ずしも第１波長λ1 でなくてもよく、その第１波長λ1 と異なる第２波長λ2 を有するものであってもよい。この場合には、第２波長λ2 の出力光Ｉout が出力される。

また、前述の実施例において、第１ブラッグ反射格子２０は図５の実線に示すように第１波長λ1 に対して短波長側の反射波長帯を有し、第２ブラッグ反射格子２４は図５の破線に示すように第１波長λ1 に対して長波長側の反射波長帯を有することにより、相互の反射波長帯が重ならないように設定されていたが、反対に、第１ブラッグ反射格子２０の反射波長帯が第１波長λ1 に対して長波長側に設定され、第２ブラッグ反射格子２４の反射波長帯が第１波長λ1 に対して短波長側に設定されてもよい。また、第１ブラッグ反射格子２０の反射波長帯と第２ブラッグ反射格子２４の反射波長帯とは、第１波長λ1 に対して同じ側の波長帯に設定されてもよい。要するに、周波数帯が相互に重ならないように設定されていればよい。この周波数帯の重なりは、発振が発生しない範囲で実質的に重ならない状態であればよく、周波数帯のうちのたとえば−３ｄＢの範囲が重ならなければよいのである。

また、前述の図１２、図１４、図１５の実施例では、出力光Ｉout を透過させるために第１波長λ1を中心とした比較的狭帯域の透過波長特性を備えたフィルタ６４が出力用光ファイバ２２に設けられていたが、必ずしも設けられていなくてもよい。また、図１、図９、図１０の実施例において必要に応じて設けられてもよい。

前述の実施例に設けられた、第１光カプラ１８、第２光カプラ５８の一部または全部は、それと同じ機能であれば、他の光学素子またはその光学素子の結合体により置き換えらえてもよい。

また、前述の実施例の第１ブラッグ反射格子２０および第２ブラッグ反射格子２４は、多層膜フィルタ、波長選択ミラーなど、同様の機能を有する他の光学素子により置換されてもよい。

その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０、４０、５０、６０、７０、８０：光信号増幅装置
１２：第１入力用光ファイバ
１４：第１半導体光増幅器
１６：第２半導体光増幅器
１８：第１光カプラ
１８c ：共通ファイバ部( 制御光入力用光ファイバ)
２０：第１ブラッグ反射格子
２２：出力用光ファイバ
２４：第２ブラッグ反射格子
４２：第３ブラッグ反射格子
５１：第２入力用光ファイバ
５６：第４ブラッグ反射格子
５８：第２光カプラ
５９：第６ブラッグ反射格子
６２：第５ブラッグ反射格子

Claims (12)

1. 第１波長の入力信号光が入力されると、該入力信号光の強度に応じて該第１波長の周囲光の光強度増幅特性を変調し、該入力信号光を増幅した光と該入力信号光の強度に対して強度反転した該第１波長を含まない第１周囲光とを出力する第１半導体光増幅器と、第２波長の第２入力信号光が入力されると、該第２入力信号光の強度に応じて該第２波長以外の光の光強度増幅特性が変調され、該第２入力信号光を増幅した出力光と該第２入力信号光の強度に対して強度反転した該第２波長を含まない第２周囲光とを出力する第２半導体光増幅器と、前記第１半導体光増幅器から出力された光のうち前記第１周囲光を選択して前記第２半導体光増幅器へ入力させる第１波長選択素子と、前記第２半導体光増幅器から出力された光のうち前記第２周囲光を反射し、該第２周囲光を該第２半導体光増幅器へ再入力して負帰還増幅させる第２波長選択素子とを、含み、前記第１周囲光とは異なる波長の制御光が前記第２入力信号光として前記第２半導体光増幅器へ入力させられることにより該制御光と同じ波長の前記出力光を出力する光信号増幅装置であって、
   前記第１波長選択素子および第２波長選択素子は、相互に重複しない反射波長帯を有することを特徴とする光信号増幅装置。
2. 共通ファイバ部と、該共通ファイバ部の一端から分岐された一対の第１分岐ファイバ部および第２分岐ファイバ部とを備え、該第１分岐ファイバ部に前記第１半導体光増幅器から出力される光が入力され、該共通ファイバ部に前記制御光が入力され、該第２分岐ファイバ部から前記第２半導体光増幅器へ入力される第１光カプラと、
   前記第２半導体光増幅器から出力される光を導く出力用光ファイバと
   を、含み、
   前記第１波長選択素子は、前記共通ファイバ部に設けられ、前記第１半導体光増幅器から出力された第１周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの一方の波長帯に属する第１部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第１部分周囲光を前記第２半導体光増幅器へ入力させる第１ブラッグ反射格子から構成されたものであり、
   前記第２波長選択素子は、前記出力用光ファイバに設けられ、前記第２半導体光増幅器から出力された第２周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの他方の波長帯に属する第２部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第２部分周囲光を該第２半導体光増幅器へ再入力させる第２ブラッグ反射格子から構成されたものであることを特徴とする請求項１の光信号増幅装置。
3. 前記入力信号光を前記第１半導体光増幅器へ導く第１入力用光ファイバと、
   該第１入力用光ファイバに設けられ、該第１半導体光増幅器から出力された前記第１周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの一方の波長帯に属する前記第１部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第１部分周囲光を該第１半導体光増幅器へ再入力して負帰還増幅させる第３ブラッグ反射格子と
   を、含むことを特徴とする請求項１または２の光信号増幅装置。
4. 前記第１波長の入力信号光が入力されると、該入力信号光の強度に応じて該第１波長の周囲光の光強度増幅特性を変調し、該入力信号光を増幅した光と該入力信号光の強度に対して強度反転した該第１波長の周囲の第３周囲光とを、前記第１半導体光増幅器へ出力する第３半導体光増幅器を、含むことを特徴とする請求項１または２の光信号増幅装置。
5. 前記第３半導体光増幅器からの前記入力信号光の増幅光である前記第１波長の出力光を反射するための第４ブラッグ反射格子が設けられた共通ファイバ部と、該共通ファイバ部の一端から分岐する一対の前記第１分岐ファイバ部および第２分岐ファイバ部とを有し、該第１分岐ファイバ部に該第３半導体光増幅器からの該第１波長の出力光が入力され、該第４ブラッグ反射格子により反射された該第１波長の出力光が該第２分岐ファイバ部を介して前記第１半導体光増幅器に入力される第２光カプラを、含むことを特徴とする請求項４の光信号増幅装置。
6. 前記入力信号光を前記第３半導体光増幅器へ導く第２入力用光ファイバと、
   該第２入力用光ファイバに設けられ、前記第３半導体光増幅器から出力された前記第３周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの一方の波長帯に属する第５部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第５部分周囲光を該第３半導体光増幅器へ再入力して負帰還増幅させる第５ブラッグ反射格子と
   を、含むことを特徴とする請求項４または５の光信号増幅装置。
7. 前記第２光カプラの第２分岐部の第１半導体光増幅器側の端部に、該第１半導体光増幅器からの第１周囲光のうち前記第１波長を挟む一対の波長帯の一方の波長帯に属する第１部分周囲光を該第１半導体光増幅器へ反射する反射波長帯を有する第６ブラッグ反射格子を備えることを特徴とする請求項５の光信号増幅装置。
8. 前記第１波長の入力信号光が入力されると、該入力信号光の強度に応じて該第１波長の周囲光の光強度増幅特性を変調し、該入力信号光を増幅した光と該入力信号光の強度に対して強度反転した該第１波長の周囲の第３周囲光とを、前記第１半導体光増幅器へ出力する第３半導体光増幅器と、
   前記第３半導体光増幅器からの前記入力信号光の増幅光である前記第１波長の出力光を反射するための第４ブラッグ反射格子が設けられた共通ファイバ部と、該共通ファイバ部の一端から分岐する一対の前記第１分岐ファイバ部および第２分岐ファイバ部とを有し、該第１分岐ファイバ部に該第３半導体光増幅器からの該第１波長の出力光が入力され、該第４ブラッグ反射格子により反射された該第１波長の出力光が該第２分岐ファイバ部を介して前記第１半導体光増幅器に入力される第２光カプラとを、含み、
   前記第１ブラッグ反射格子は、前記第２光カプラの共通ファイバ部の他端部から入力され且つ前記第１半導体光増幅器により増幅された前記第１波長とは異なる第３波長のバイアス光を、該第１半導体光増幅器から出力された第１周囲光のうち前記第１波長を挟む波長帯のうちの他方の波長帯に属する第１部分周囲光と共に、前記第２半導体光増幅器へ反射するものであることを特徴とする請求項２の光信号増幅装置。
9. 前記第１ブラッグ反射格子は、前記第２ブラッグ反射格子の反射波長帯よりも広い反射波長帯を有するものであることを特徴とする請求項２の光信号増幅装置。
10. 前記第１光カプラを構成する光ファイバおよび前記出力用光ファイバは、偏波面無依存性光ファイバから構成されていることを特徴とする請求項２の光信号増幅装置。
11. 前記第２光カプラを構成する光ファイバは、偏波面無依存性光ファイバから構成されていることを特徴とする請求項５の光信号増幅装置。
12. 前記制御光の波長は前記第１波長であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１の光信号増幅装置。

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