JP6119394B2 - 光増幅装置及び光増幅方法 - Google Patents
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Description
図1及び図2を参照して、この発明の第1の実施の形態による光増幅装置(以下、第1の光増幅装置)について説明する。図1は、第1の光増幅装置を模式的に示した概略構成図である。図1では、各構成要素が線で結ばれているが、これは信号が伝播する伝送路を模式的に示したものである。各構成要素間は、例えば光ファイバや光導波路で接続されていても良いし、いわゆる空間結合で接続されていても良い。
第1の光増幅装置10において、雑音指数が低減される原理について説明する。
図3を参照して、この発明の第2の実施の形態による光増幅装置(以下、第2の光増幅装置)について説明する。図3は、第2の光増幅装置を模式的に示した概略構成図である。図3では、各構成要素が線で結ばれているが、これは信号が伝播する伝送路を模式的に示したものである。各構成要素間は、例えば光ファイバや光導波路で接続されていても良いし、いわゆる空間結合で接続されていても良い。
図4を参照して、この発明による光増幅装置の変形例について説明する。この変形例では、上述した第1の光増幅装置10及び第2の光増幅装置20の第1光増幅部100及び第2光増幅部300を、非線形光学素子としてPPLN(Periodically Poled Lithium Niobate)を備える構成としている。その他の構成については、上述した第1の光増幅装置10及び第2の光増幅装置20と同様であるため、共通する構成要素及び信号については、重複する説明を省略する。
20:第2の光増幅装置
100:第1光増幅部
101、301:入力側偏波面調整部
103、303、409:非線形光学素子
105、305:出力側偏波面調整部
150:ポンプ光源
151:レーザダイオード
153、205:光増幅器
155、207:バンドパスフィルタ
170、211:合波部
190:ポンプ光分波部
200:中間部
201、330:分波部
203:光位相シフタ(位相調整部)
209:偏波面調整部
231、237、405:偏光ビームスプリッタ
233、235:半波長板
250:分散補償器
300:第2光増幅部
370:位相シフタ制御装置
400:光増幅部
401:サーキュレータ
403:第1偏波面調整部
407:第2偏波面調整部
411:ループ光路
Claims (12)
- 入力光に含まれるシグナル光とポンプ光との波長に基づく波長変換光としてアイドラー光を生成して、シグナル光、ポンプ光及びアイドラー光を含む第1出力光を出力する第1光増幅部と、
前記第1出力光に含まれるアイドラー光の、互いに直交する偏波成分を交換した第2出力光を生成する中間部と、
前記第2出力光に含まれるシグナル光の強度を、該第2出力光に含まれるシグナル光、ポンプ光、及びアイドラー光の相対位相に基づいて増幅する第2光増幅部と
を備えることを特徴とする光増幅装置。 - 前記第2光増幅部に入力されるシグナル光、ポンプ光、及びアイドラー光の相対位相を変更可能な位相調整部をさらに備える
ことを特徴とする請求項1に記載の光増幅装置。 - 前記中間部は、分波部、偏波面調整部及び合波部を備え、
前記分波部は、前記第1出力光を、シグナル光、ポンプ光及びアイドラー光に分波して、シグナル光を前記合波部に送り、アイドラー光を前記偏波面調整部に送り、及びポンプ光を、前記位相調整部を経て前記合波部に送り、
前記偏波面調整部は、前記分波部及び前記合波部の間に設けられていて、アイドラー光の、互いに直交する偏波成分を交換して、前記合波部に送り、
前記合波部は、シグナル光、ポンプ光及びアイドラー光を合波して、前記第2出力光を生成する
ことを特徴とする請求項2に記載の光増幅装置。 - 前記第1光増幅部の前段に、ポンプ光分波部をさらに備え、
前記中間部は、分波部、偏波面調整部及び合波部を備え、
前記分波部は、前記第1出力光を、シグナル光、ポンプ光及びアイドラー光に分波して、シグナル光を前記合波部に送り、アイドラー光を前記偏波面調整部に送り、及びポンプ光を遮断し、
前記偏波面調整部は、前記分波部及び前記合波部の間に設けられていて、アイドラー光の、互いに直交する偏波成分を交換して、前記合波部に送り、
前記合波部は、シグナル光、ポンプ光及びアイドラー光を合波して、前記第2出力光を生成し、
前記ポンプ光分波部は、ポンプ光を2分岐して、一方を前記第1光増幅部に送り、他方を前記位相調整部に送る
ことを特徴とする請求項2に記載の光増幅装置。 - 前記偏波面調整部は、第1偏光ビームスプリッタ、第1半波長板、第2半波長板及び第2偏光ビームスプリッタを備え、
前記第1偏光ビームスプリッタは、アイドラー光の互いに直交する偏波成分に分波して、一方の偏波成分光を第1半波長板に送り、及び他方の偏波成分光を第2半波長板に送り、
前記第1半波長板は、一方の偏波成分光の偏波面を90°回転させて、前記第2偏光ビームスプリッタに送り、
前記第2半波長板は、他方の偏波成分光の偏波面を−90°回転させて、前記第2偏光ビームスプリッタに送り、
前記第2偏光ビームスプリッタは、前記第1半波長板から送られる一方の偏波成分光、及び前記第2半波長板から送られる他方の偏波成分光を合波する
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の光増幅装置。 - 前記第1光増幅部及び第2光増幅部は、入力側偏波面調整部と非線形光学素子とを備え、
前記入力側偏波面調整部は、入力された光の偏波面を、前記非線形光学素子の遅相軸に平行な成分と進相軸に平行な成分との強度比が1:1となるように調整し、偏波面が調整された光を前記非線形光学素子に送る
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光増幅装置。 - 前記第1光増幅部及び前記第2光増幅部は、第1偏波面調整部と、偏光ビームスプリッタ、第2偏波面調整部及び非線形光学素子を含むループ光路を備え、
前記第1偏波面調整部は、入力された光を前記非線形光学素子の遅相軸に平行な成分と進相軸に平行な成分との強度比が1:1となるように調整し、偏波面が調整された光を前記偏光ビームスプリッタに送り、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第1偏波面調整部から送られた光を、互いに直交する偏波成分に分波し、一方の偏波成分光を時計回りでループ光路を伝播させ、他方の偏波成分を反時計回りで前記ループ光路を伝播させ、及び前記ループ光路を伝播した一方の偏波成分光及び他方の偏波成分光を合波し、
前記第2偏波面調整部は、前記ループ光路を伝播する一方の偏波成分光及び他方の偏波成分光の偏波面を90°回転させ、
前記非線形光学素子はPPLN(Periodically Poled Lithium Niobate)である
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の光増幅装置。 - 入力光に含まれるシグナル光及びポンプ光の波長に基づく波長変換光としてアイドラー光を生成して、シグナル光、ポンプ光及びアイドラー光を含む第1出力光を生成する過程と、
前記第1出力光に含まれるアイドラー光の、互いに直交する偏波成分を交換した第2出力光を生成する過程と、
前記第2出力光に含まれるシグナル光の強度を、該第2出力光に含まれるシグナル光、ポンプ光、及びアイドラー光の相対位相に基づいて増幅する過程と
を含むことを特徴とする光増幅方法。 - 前記第1出力光を生成した後であって、前記第2出力光を生成する前に、シグナル光、ポンプ光及びアイドラー光の相対位相を調整する
ことを特徴とする請求項8に記載の光増幅方法。 - 前記第1出力光を、シグナル光、ポンプ光及びアイドラー光に分波する過程と、
前記分波されたポンプ光の位相を調整する過程と、
前記分波されたアイドラー光の互いに直交する偏波成分を交換する過程と、
前記分波されたシグナル光、位相が調整されたポンプ光、及び偏波成分が交換されたアイドラー光を合波する過程と
を備える
ことを特徴とする請求項9に記載の光増幅方法。 - 前記第1出力光を生成する過程の前に行われる、ポンプ光を2分岐する過程と、
前記第1出力光を、シグナル光及びアイドラー光に分波する過程と、
ポンプ光の位相を調整する過程と、
前記分波されたアイドラー光の互いに直交する偏波成分を交換する過程と、
前記分波されたシグナル光、位相が調整されたポンプ光、及び偏波成分が交換されたアイドラー光を合波する過程と
を備え、
前記第1出力光を生成する過程では、2分岐された一方のポンプ光が用いられ、
前記ポンプ光の位相を調整する過程では、2分岐された他方のポンプ光が用いられる
ことを特徴とする請求項9に記載の光増幅方法。 - 第2出力光を生成する過程において行われる、
アイドラー光を、互いに直交する偏波成分光に分波する過程と、
一方の偏波成分光の偏波面を90°回転させる過程と、
他方の偏波成分光の偏波面を−90°回転させる過程と、
偏波面を90°回転させた一方の偏波成分光、及び偏波面を−90°回転させた他方の偏波成分光を合波する過程と
を備えることを特徴とする請求項8〜11に記載の光増幅方法。
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