JP6220313B2 - 光信号増幅装置 - Google Patents
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Description
Δφ=1/2φ2ωs−φωs=nπ(ただし、nは整数) (1)
Δφ=φωp−φωs=nπ(ただし、nは整数) (2)
2ωs=ωp1+ωp2 (3)
Δφ=1/2(φωp1+φωp2)−φωs=nπ(ただし、nは整数) (4)
図5に、本発明の第1の実施形態に係る二次非線形光学効果を利用した光信号増幅装置の構成を示す。本実施形態では、光通信に用いられる微弱なレーザ光である信号光550から非線形光学効果を得るのに十分なパワーを得るために、信号光550を光カプラ503−1で分岐し、一方を位相変調器505、PZTを用いたファイバ伸長器506を通過してマルチコア光増幅器501に入射して増幅し、他方を直接マルチコア光増幅器501に入射する。
第1の実施形態では、パラメトリック媒質として、二次の非線形媒質であるPPLNを用いたが、高非線形ファイバ等、三次の非線形媒質を用いた光信号増幅装置でも同様の効果が得られる。
500、800 光信号増幅装置
101 位相感応光増幅部
102 励起光源
103 励起光位相制御部
104、203、420、503、607、820 光カプラ
110、250、410、550 入力信号光
111 励起光
112、253、412、553、812 出力信号光
201、402 エルビウム添加光ファイバ増幅器(EDFA)
202、502 第1の二次非線形光学素子
204、504 第2の二次非線形光学素子
205、505 位相変調器
206、506 光ファイバ伸長器
207、507 偏波保持ファイバ
208、508、806 光検出器
209、509、807 位相同期ループ(PLL)回路
219、419 遅延ファイバ
211、213、215、217、511、513、515、517 レンズ
214、218、220、514、518、519 ダイクロイックミラー
251、551 励起基本波光
252、552 第二高調波
401、801 励起光位相同期手段
402、802 半導体レーザ
404、804 高非線形性光ファイバ
405、805 バンドパスフィルタ
411、811 励起光
501、803 マルチコア光増幅器
Claims (9)
- 非線形光学効果を用いた光混合によって信号光を増幅する光信号増幅装置であって、
入力された信号光の一部を励起基本波光として分岐する光分岐器と、
前記信号光が入射される遅延ファイバのコア部と、前記励起基本波光が入射される増幅ファイバのコア部とが同一のクラッド内に配置されたマルチコアファイバを有するマルチコア光増幅器と、
前記マルチコア光増幅器で増幅された前記励起基本波光が入射され、第二高調波を発生する第1の二次非線形光学素子と、
前記第1の二次非線形光学素子から出力される前記励起基本波光および前記第二高調波から、前記第二高調波を分離する第1のフィルタと、
前記遅延ファイバのコア部を透過して遅延された前記信号光と、前記第二高調波とを合波する合波器と、
前記合波器で合波された合波光が入射され、前記第二高調波を励起光として前記信号光に対しパラメトリック増幅を行う第2の二次非線形光学素子と、
前記第2の二次非線形光学素子から出力される増幅された前記合波光から、増幅された前記信号光を分離する第2のフィルタと、
前記増幅された信号光に基づき、前記信号光の位相と前記励起基本波光の位相とを同期する位相同期手段と、
を備えたことを特徴とする光信号増幅装置。 - 非線形光学効果を用いた光混合によって信号光を増幅する光信号増幅装置であって、
励起基本波光を発生させる半導体レーザと、
前記信号光が入射される遅延ファイバのコア部と、前記励起基本波光が入射される増幅ファイバのコア部とが同一のクラッド内に配置されたマルチコアファイバを有するマルチコア光増幅器と、
前記マルチコア光増幅器で増幅された前記励起基本波光が入射され、第二高調波を発生する第1の二次非線形光学素子と、
前記第1の二次非線形光学素子から出力される前記励起基本波光および前記第二高調波から、前記第二高調波を分離する第1のフィルタと、
前記遅延ファイバのコア部を透過して遅延された前記信号光と、前記第二高調波とを合波する合波器と、
前記合波器で合波された合波光が入射され、前記第二高調波を励起光として前記信号光に対しパラメトリック増幅を行う第2の二次非線形光学素子と、
前記第2の二次非線形光学素子から出力される増幅された前記合波光から、増幅された前記信号光を分離する第2のフィルタと、
前記増幅された信号光に基づき、前記信号光の位相と前記励起基本波光の位相とを同期する位相同期手段と、
を備えたことを特徴とする光信号増幅装置。 - 前記位相同期手段は、
前記増幅された信号光の一部を分岐する第2の光分岐器と、
前記第2の光分岐器で分岐された前記増幅された信号光の一部を受光して光電変換する光検出器と、
出力の変動を検出して、前記半導体レーザの駆動電流に帰還を行う位相同期ループ回路と、
前記励起基本波光の位相を、印加されたバイアス電圧に基づき変調する位相変調器と、
前記光検出器からの出力された電気信号を検出して、前記電気信号に基づき出力電気前記位相変調器のバイアス電圧および前記半導体レーザの駆動電流を調節する位相同期ループ回路と、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載の光信号増幅装置。 - 非線形光学効果を用いた光混合によって信号光を増幅する光信号増幅装置であって、
入力された信号光の一部を励起基本波光として分岐する光分岐器と、
前記励起基本波光から、第1の励起光と第2の励起光とを生成する第1および第2の半導体レーザと、
前記第1および第2の励起光の位相を信号光の位相と一定の関係に調整する位相同期手段と、
前記第1および第2の励起光を合波する第1の合波器と、
前記信号光が入射される遅延ファイバのコア部と、前記第1の合波器で合波された合波光が入射される増幅ファイバのコア部とが同一のクラッド内に配置されたマルチコアファイバを有するマルチコア光増幅器と、
前記遅延ファイバのコア部を透過して遅延された前記信号光と、前記増幅ファイバのコア部を透過して増幅された前記合波光とを合波する第2の合波器と、
前記第2の合波器で合波された合波光が入射され、前記第1および第2の励起光により前記信号光に対してパラメトリック増幅を行う三次非線形光学素子と、
前記三次非線形光学素子から出力される増幅された前記合波光から、増幅された前記信号光を分離するフィルタと、
を備えたことを特徴とする光信号増幅装置。 - 前記位相同期手段は、
前記増幅された信号光の一部を分岐する第2の光分岐器と、
前記第2の光分岐器で分岐された前記増幅された信号光の一部を受光して光電変換する光検出器と、
出力の変動を検出して、前記第1および第2の半導体レーザの少なくとも一方の駆動電流に帰還を行う位相同期ループ回路と、
を備えたことを特徴とする請求項4に記載の光信号増幅装置。 - 前記マルチコアファイバの増幅ファイバのコア部は、希土類元素を添加物として含むことを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の光信号増幅装置。
- 前記マルチコア光増幅器は、
前記増幅ファイバのコア部に入射され、前記増幅ファイバのコア部に入射された光を増幅するための励起光を発生させる励起光源と、
前記増幅ファイバのコア部を透過した、前記励起光源から出射された励起光を遮る光アイソレータと、
を含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の光信号増幅装置。 - 前記マルチコアファイバは、前記増幅ファイバのコア部と、前記遅延ファイバのコア部との双方に対して偏波保持型であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の光信号増幅装置。
- 前記位相同期手段は、
前記増幅された信号光の一部を分岐する第2の光分岐器と、
前記第2の光分岐器で分岐された前記増幅された信号光の一部を受光して光電変換する光検出器と、
前記励起基本波光の位相を、印加されたバイアス電圧に基づき変調する位相変調器と、
前記位相変調器と前記マルチコア光増幅器との光路長を、印加されたバイアス電圧に基づき調節する光学長伸長器と、
前記光検出器からの出力された電気信号を検出して、前記電気信号に基づき出力電気前記位相変調器および前記光学長伸長器のバイアス電圧を調節する位相同期ループ回路と、
を備えたことを特徴とする請求項1、2、4のいずれかに記載の光信号増幅装置。
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JP2014097134A JP6220313B2 (ja) | 2014-05-08 | 2014-05-08 | 光信号増幅装置 |
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