JPH0439632A - Light amplifier - Google Patents
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体光増幅素子を用いた光増幅装置に係り
、特に、光ネツトワーク通信、広帯域光通信等に用いら
れる光増幅装置に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an optical amplifying device using a semiconductor optical amplifying element, and particularly to an optical amplifying device used for optical network communication, broadband optical communication, etc.
C従来の技術〕
従来、光増幅装置については、シー・エル・イー・オー
1989年、エフ・エム−3,第426頁から第42
7頁(CLEo、1989.FM−3゜pp、426〜
427)において論じられているように、光増幅素子の
光信号入カ側、出力側の両方に先球ファイバを用いた光
結合方式が用いられている。C. Prior Art] Conventional optical amplification devices are described in C.L.E.O., 1989, F.M.-3, pp. 426 to 42.
7 pages (CLEo, 1989.FM-3゜pp, 426~
As discussed in 427), an optical coupling system using a bulbous fiber is used on both the optical signal input side and the output side of an optical amplification element.
上記従来技術は先球ファイバによる光結合方式を用いて
いたが、先球ファイバの有する収差のため光結合効率は
40%程度に制限されていた。The above-mentioned conventional technology uses an optical coupling method using a spherical fiber, but the optical coupling efficiency is limited to about 40% due to aberrations of the spherical fiber.
光結合効率を高めるためには、2レンズ系による光結合
方式を採用すれば良いが、この場合、光学素子の点数が
多くなるため、光軸のずれが生じやすくなり、これが光
結合効率を劣化させる原因となるという問題点がある。In order to increase the optical coupling efficiency, it is possible to adopt an optical coupling method using a two-lens system, but in this case, the number of optical elements increases, making it easy for the optical axis to shift, which deteriorates the optical coupling efficiency. There is a problem in that it can cause
本発明の目的は、2レンズ系による光結合方式を用いて
、しかも光結合効率を高めることのできる光増幅装置を
提供することにある。An object of the present invention is to provide an optical amplification device that uses an optical coupling method using a two-lens system and can increase the optical coupling efficiency.
本発明の他の目的は、光結合の熱的9機械的安定性を高
めることができ、所定の波長の光のみを選択的に通過さ
せることができ、光強度をモニタする機能を有する。構
成簡易な光増幅装置を提供することにある。Other objects of the present invention are to improve the thermal and mechanical stability of optical coupling, to selectively pass only light of a predetermined wavelength, and to have a function of monitoring light intensity. An object of the present invention is to provide an optical amplification device with a simple configuration.
上記目的を達成するために9本発明においては。 In order to achieve the above object, the present invention has the following features.
光結合用2レンズ系の第1レンズと第2レンズとの間に
光路を補正する光学素子を配置する構成とする。この光
学素子としては9例えば、平行ガラス板、2個のくさび
形ガラス板等を用いることができ、その厚さ、屈折率、
入射角等を調整することにより光路を補正するように構
成する。An optical element for correcting the optical path is arranged between the first lens and the second lens of the two-lens system for optical coupling. For example, a parallel glass plate, two wedge-shaped glass plates, etc. can be used as this optical element, and its thickness, refractive index,
The configuration is such that the optical path is corrected by adjusting the incident angle and the like.
また、光増幅装置の雑音の低減を図るために。Also, to reduce noise in optical amplification equipment.
上記光学素子を光フィルタ作用を有するものとして、所
定の波長光のみを通過させる構成とする。The above-mentioned optical element has an optical filter function and is configured to allow only light of a predetermined wavelength to pass through.
さらに、上記光学素子からの反射光強度を検知する受光
素子を配置し、光強度をモニタする機能のある構成とす
る。Furthermore, a light-receiving element for detecting the intensity of reflected light from the optical element is arranged, and the structure has a function of monitoring the light intensity.
また、熱的2機械的安定性を高めるため、光増幅素子と
、六カ側及び畠カ側の第1レンズとをサブキャリア上に
一体化した構成とし、また、このサブキャリアを電子冷
却素子上に固定配置して。In addition, in order to improve thermal and mechanical stability, the optical amplification element and the first lenses on the Rokka side and Hatakeka side are integrated on a subcarrier, and this subcarrier is used as an electronic cooling element. Place it fixedly on top.
サブキャリア全体を冷却できる構成とする。The configuration is such that the entire subcarrier can be cooled.
光学素子は、予め決められた寸法、屈折率、入射角に応
じた量だけ光路を変え、光路ずれを補正する。The optical element corrects the optical path deviation by changing the optical path by an amount corresponding to a predetermined size, refractive index, and angle of incidence.
また、熱的変動2機械的ストレスに対しては。Also, for thermal fluctuation 2 mechanical stress.
光増幅素子と2つの第1レンズとがサブキャリア上で一
体となって変動するので、光増幅素子と第1レンズの相
対的位置の変動が小さくなり、その結果、光軸ずれ、焦
点ずれが小さくなる。また。Since the optical amplification element and the two first lenses move together on the subcarrier, fluctuations in the relative position of the optical amplification element and the first lens are reduced, and as a result, optical axis deviation and focal deviation are reduced. becomes smaller. Also.
サブキャリアの下に配設されている電子冷却素子を動作
させることにより、サブキャリアを一定温度に保ち、熱
的変動に起因する上記各ずれを−そう減少させることが
できる。By operating the electronic cooling element arranged under the subcarrier, it is possible to maintain the subcarrier at a constant temperature and to reduce the above-mentioned deviations due to thermal fluctuations.
さらに、所定の波長をもつ光のみを通過させる光フィル
タ作用を、第1と第2の2つのレンズの間に配置した光
学素子に持たせることにより、光増幅装置の雑音を低下
させることができる。さらに、上記光学素子からの反射
光強度を検知する受光素子を設ける構成とすることによ
り、この受光素子で検知した電気的信号を観測すること
によって、光強度をモニタすることが可能となる。Furthermore, by providing an optical element placed between the first and second lenses with an optical filter function that allows only light with a predetermined wavelength to pass through, the noise of the optical amplification device can be reduced. . Furthermore, by providing a light receiving element that detects the intensity of reflected light from the optical element, it becomes possible to monitor the light intensity by observing the electrical signal detected by the light receiving element.
本発明の第1の実施例を第1図(a)、(b)。 A first embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1(a) and 1(b).
(c)により説明する。(a)は本実施例装置の上面図
(一部を展開断面図で示す)、 (b7)はそのサブ
キャリア付近の拡大図、(C)は側面図である。第1図
において、1は半導体光増幅素子。This will be explained using (c). (a) is a top view (partially shown as a developed sectional view) of the device of this embodiment, (b7) is an enlarged view of the vicinity of the subcarrier, and (c) is a side view. In FIG. 1, 1 is a semiconductor optical amplification element.
2はその導波路、3は温度測定用のサーミスタ。2 is the waveguide, and 3 is the thermistor for temperature measurement.
4a、4bは単一モード光ファイバである。フェルール
18a付きの光ファイバ4aがらの光入力は第2レンズ
16aにより平行光に変換され、光学素子17aを経て
第1レンズllaで集光し。4a and 4b are single mode optical fibers. Light input through the optical fiber 4a with the ferrule 18a is converted into parallel light by the second lens 16a, passes through the optical element 17a, and is focused by the first lens lla.
光増幅素子1に結合する。光増幅素子1により増幅され
た光出力は第1レンズllbにより平行光に変換され、
光学素子17bを経て第2レンズ16bで集光し、フェ
ルール18b付きの光ファイハ4bに結合する。It is coupled to the optical amplification element 1. The optical output amplified by the optical amplification element 1 is converted into parallel light by the first lens llb,
The light passes through the optical element 17b, is focused by the second lens 16b, and is coupled to the optical fiber 4b with the ferrule 18b.
本装置の組立て手順について述べる。まず、サブキャリ
ア9上に、サブマウント6付きの光増幅素子1.サーミ
スタ3.スタッド7を取り付けた後、レンズホルダ10
a、10bと共に第1レンズlla、llbを取り付け
る。第1レンズ11a、llbは、光増幅素子1を自然
発光させて。The procedure for assembling this device will be described below. First, an optical amplifying element 1 with a submount 6 is mounted on a subcarrier 9. Thermistor 3. After attaching the stud 7, attach the lens holder 10.
First lenses lla and llb are attached together with a and 10b. The first lenses 11a and llb cause the optical amplification element 1 to spontaneously emit light.
その出力光が平行光となるよう位置調整してその位置に
固定する。ケース12内の底面に電子冷却素子14を取
り付け、この電子冷却素子14上しこサブキャリア9を
固定状に取り付ける。ケース12の側壁に第2レンズボ
ルダ15a、15bを取り付け、この第2レンズボルダ
15a、15b内に第2レンズ16a、16bを挿入し
た後、光学素子17a、17bを取り付けるが、その際
。The position is adjusted so that the output light becomes parallel light and fixed at that position. The electronic cooling element 14 is attached to the bottom of the case 12, and the subcarrier 9 is fixedly attached to the electronic cooling element 14. After attaching the second lens boulders 15a, 15b to the side wall of the case 12 and inserting the second lenses 16a, 16b into the second lens boulders 15a, 15b, the optical elements 17a, 17b are attached.
光増幅素子1からの出力光が第2レンズ16a。The output light from the optical amplification element 1 is transmitted to the second lens 16a.
16bの光軸中心に一致すよう光学素子17a。The optical element 17a is aligned with the center of the optical axis of the optical element 16b.
17bの屈折率9寸法、配置を調整する。光学素子17
a、17bのそれぞれの両面には反射防止膜が施されて
いる。フェルール18a、18b付きの光ファイバ4a
、4bを挿入したフェルールホルダ5a、5bを第2レ
ンズボルダ15a。Adjust the refractive index 9 dimensions and arrangement of 17b. Optical element 17
An antireflection film is applied to both surfaces of each of a and 17b. Optical fiber 4a with ferrules 18a and 18b
, 4b inserted into the ferrule holders 5a, 5b are attached to the second lens boulder 15a.
15bに取り付ける。この時、光増幅素子1を自然発光
させて、光ファイバ4a、4bからの出力光が最大とな
るよに位置調整し、フェルール付きの光ファイバ4a、
4bをフェルールホルダ5 a +5bにソルダ固定し
、さらbこ、フェル−lレホルダ5a、5bを第2レン
ズボルダ1.5a、15bにYAGレーザ溶接する。Attach to 15b. At this time, the optical amplification element 1 is caused to emit light spontaneously, and the position is adjusted so that the output light from the optical fibers 4a and 4b is maximized, and the optical fiber 4a with the ferrule,
4b is soldered to the ferrule holder 5a + 5b, and the ferrule holders 5a and 5b are further welded to the second lens boulders 1.5a and 15b using a YAG laser.
光増幅素子1のN電極には、リード線13e。A lead wire 13e is connected to the N electrode of the optical amplification element 1.
ワイヤボンディング8.スタッド7、サブマウント6を
通して、P電極には、リード線13f、ワイヤボンディ
ング8.サブキャリア9を通して電源が供給される。ま
た、リード線13a、13bを介してサーミスタ3の抵
抗値を測定し、リード線13c、13dにより電子冷却
素子14Lこ電流を流し、サブキャリア9全体を冷却で
きる。冷却能力は一り0℃/アンペアであった。Wire bonding8. A lead wire 13f and wire bonding 8. are connected to the P electrode through the stud 7 and the submount 6. Power is supplied through the subcarrier 9. Further, the resistance value of the thermistor 3 is measured through the lead wires 13a and 13b, and a current is passed through the electronic cooling element 14L through the lead wires 13c and 13d, so that the entire subcarrier 9 can be cooled. The cooling capacity was 0°C/ampere.
このような構成を備えた実施例装置の結合効率は、入力
側、出力側者々、−2dB、温度0℃−定の条件で光増
幅素子の内部利得30dB、光増幅装置の増幅度は26
dBであった。また、上記実施例装置を3段用いること
により、1.8Gb/s、180kmの伝送が可能とな
った。The coupling efficiency of the embodiment device with such a configuration is -2 dB for both the input and output sides, and the internal gain of the optical amplifying element is 30 dB at a constant temperature of 0°C, and the amplification degree of the optical amplifying device is 26.
It was dB. Furthermore, by using three stages of the above-mentioned embodiment apparatus, transmission at 1.8 Gb/s and 180 km became possible.
第3図は本発明の第2の実施例を示し、(a)は上面図
、(b)はそのザブキャリア付近の拡大図である。本実
施例で用いた光増幅素子は、臂開面における反射率を低
下させるため、導波路2が臂開面の垂線に対して6度傾
いた斜め導波路型素子である。この導波路2と光学的に
結合する光線は15度をなすため、導波路の全長が80
0μmでは、上記光線は入力側と出力側で約160μm
ずれる。このため、入力側の第1レンズホルダ10a、
第1レンズllaと、出力側の第1レンズホルダ10b
、第1レンズllbとは各中心線の間が約160μm離
れるように配置する。第1レンズlla、llbと第2
レンズ16a、16bの間に厚さ0.6m+a、屈折率
1,5の平行ガラス板19a、19bを、その法線が光
路に対し23.5度をなすよう固定することにより9人
出力側の第2レンズ16a、16bの光軸中心を一致さ
せることが可能となり、高精度の光軸出し力1できた。FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, in which (a) is a top view and (b) is an enlarged view of the vicinity of the subcarrier. The optical amplifying element used in this example is an oblique waveguide type element in which the waveguide 2 is inclined by 6 degrees with respect to the perpendicular to the arm opening plane in order to reduce the reflectance at the arm opening plane. Since the light beam optically couples with this waveguide 2 at an angle of 15 degrees, the total length of the waveguide is 80 degrees.
At 0 μm, the above beam is approximately 160 μm on the input and output sides.
It shifts. For this reason, the first lens holder 10a on the input side,
The first lens lla and the first lens holder 10b on the output side
, and the first lens llb are arranged so that the distance between their respective center lines is about 160 μm. The first lens lla, llb and the second lens
By fixing parallel glass plates 19a and 19b with a thickness of 0.6 m+a and a refractive index of 1.5 between the lenses 16a and 16b so that their normals form an angle of 23.5 degrees with respect to the optical path, the nine output side It became possible to match the centers of the optical axes of the second lenses 16a and 16b, and a highly accurate optical axis alignment force 1 was achieved.
この結果、斜め導波路型の半導体光増幅器を用いた場合
にも、第1の実施例の場合と同様な高効率の光結合が可
能であった。As a result, even when a diagonal waveguide type semiconductor optical amplifier was used, highly efficient optical coupling similar to that of the first embodiment was possible.
第3図は本発明の第3の実施例の上面図である。FIG. 3 is a top view of a third embodiment of the invention.
出力側の第1レンズ1.1 bと第2レンズ16bの間
に、光学フィルタ付ガラス板20を配置してしする。こ
の光学フィルタは所定の波長光のみを透過させる帯域通
過フィルタである。帯域通過フィルタの中心波長を1.
55 μm、 3dB帯域幅を3nmとすることにより
光増幅装置の雑音指数を5dB以下にすることができた
。本実施例素子をPIN受光器の前段に設置したところ
、受信感度が10dBmから一20dBmに改善でき、
10Gb/s、1100k無中継伝送が可能となった。A glass plate 20 with an optical filter is disposed between the first lens 1.1b and the second lens 16b on the output side. This optical filter is a bandpass filter that transmits only light of a predetermined wavelength. Set the center wavelength of the bandpass filter to 1.
By setting the width to 55 μm and the 3 dB bandwidth to 3 nm, it was possible to reduce the noise figure of the optical amplifier to 5 dB or less. When this example element was installed before the PIN receiver, the receiving sensitivity could be improved from 10 dBm to -20 dBm.
10Gb/s, 1100k non-relay transmission is now possible.
第4図は本発明の第4の実施例の上面図である。FIG. 4 is a top view of a fourth embodiment of the present invention.
出力側に配置したガラス板21は、第2レンズ16bに
対向する面にのみ反射防止膜を形成した。The glass plate 21 placed on the output side had an antireflection film formed only on the surface facing the second lens 16b.
このガラス板21の他面からの反射光に検知するよう受
光素子22を配置した。この受光素子22の出力電気信
号を観測することで光強度をモニタし、光強度が一定と
なるよう光増幅素子1の駆動電流を制御した。本実施例
装置を光伝送路における中継器として使用したところ、
上記した素子駆動電流の制御を行わない場合は入射光の
波長変動。A light receiving element 22 was arranged to detect the reflected light from the other surface of the glass plate 21. The light intensity was monitored by observing the output electrical signal of the light receiving element 22, and the drive current of the optical amplification element 1 was controlled so that the light intensity was constant. When this example device was used as a repeater in an optical transmission line,
If the element drive current described above is not controlled, the wavelength of the incident light will fluctuate.
偏波面変動に伴って出力光強度が1〜2dB変動し、受
信感度の1〜2dBの劣化が生じたが、上記制御を行っ
た場合は、変動幅を0.1dB以下に低下させることが
できた。The output light intensity fluctuated by 1 to 2 dB due to the polarization plane fluctuation, and the receiving sensitivity deteriorated by 1 to 2 dB, but if the above control was performed, the fluctuation range could be reduced to 0.1 dB or less. Ta.
本発明によれば、高効率の光結合が安定して得られるの
で、20dB以上の光増幅が可能となり。According to the present invention, since highly efficient optical coupling can be stably obtained, optical amplification of 20 dB or more is possible.
光中継増幅器、光プリアンプ等へのシステム応用が可能
となり、また、光フィルタ、光モニタ等が内蔵されてい
るので、これらを光素子と別ケースに収納する場合に比
して、光損失が無く、光学的な安定性を高め、さらに、
構成を単純化できるという効果がある。The system can be applied to optical repeater amplifiers, optical preamplifiers, etc. Also, since optical filters, optical monitors, etc. are built-in, there is no optical loss compared to when these are housed in a separate case from the optical element. , improves optical stability, and furthermore,
This has the effect of simplifying the configuration.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の構成図で(a)は上面図、
(b)はその一部拡大図、(C)は側面図、第2図は本
発明の他の実施例構成図で(a)は上面図、(b)はそ
の一部拡大図、第3図、第4図はそれぞれ本発明の他の
実施例の上面図である。
〈符号の説明〉
1・・・半導体光増幅素子 2・・・導波路3・・・サ
ーミスタ 4・・・単一モード光ファイバ9・・・
サブキャリア 10・・・レンズホルダ11a、1
lb−第1レンズ
12・・・ケース 14・・・電子冷却素子1
6a、16b−第2レンズ
17・・・光学素子
18a、18b−フェルール
19a、19b・・・平行ガラス板
20・・・光学フィルタ付ガラス板
22・・・受光素子
代理人弁理士 中 村 純之助
充I学フィルタ付力゛ラス板
第3
図
平を丁力゛ラスオ反
第2
図
22−・−変り童子
第4
図[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention, and (a) is a top view;
(b) is a partially enlarged view, (C) is a side view, FIG. 2 is a configuration diagram of another embodiment of the present invention, (a) is a top view, (b) is a partially enlarged view, and FIG. 4 are top views of other embodiments of the present invention, respectively. <Explanation of symbols> 1...Semiconductor optical amplification element 2...Waveguide 3...Thermistor 4...Single mode optical fiber 9...
Subcarrier 10... Lens holder 11a, 1
lb-first lens 12...case 14...electronic cooling element 1
6a, 16b - Second lens 17... Optical elements 18a, 18b - Ferrules 19a, 19b... Parallel glass plate 20... Glass plate with optical filter 22... Light receiving element Patent attorney Mitsuru Nakamura Junnosuke I-school filter attaching power glass plate 3 Figure 2 - Powering the flat plate 2 Figure 22
Claims (1)
信号の出力側、入力側の少なくとも一方に、出力光を平
行光に変換する第1レンズとこの平行光を集光して出力
側光ファイバに結合する第2レンズ、入力側光ファイバ
からの光信号を平行光に変換する第2レンズとこの平行
光を集光して光増幅素子に結合する第1レンズ、からな
る2レンズ光結合系を備え、かつ、少なくとも一方の第
1レンズと第2レンズの間に光路を補正する光学素子を
設けたことを特徴とする光増幅装置。 2、請求項1記載の光学素子が平行ガラス板であること
を特徴とする光増幅装置。 3、請求項1記載の光学素子が少なくとも2個のくさび
形ガラス板で構成された光学素子であることを特徴とす
る光増幅装置。 4、請求項1記載の光学素子が所定の波長の光のみを通
過させる光フィルタ作用を有する光学素子であることを
特徴とする光増幅装置。 5、請求項1記載の光学素子からの反射光強度を検知す
る受光素子を配置し、その検知出力により光強度をモニ
タする構成としたことを特徴とする光増幅装置。 6、請求項1記載の2レンズ光結合系を光増幅素子の光
信号入力側、出力側の両方に備え、光増幅素子と、上記
光信号入力側と出力側の第1レンズとをサブキャリア上
に一体化したことを特徴とする光増幅装置。 7、請求項6記載のサブキャリアが電子冷却素子上にあ
ることを特徴とする光増幅装置。[Claims] 1. In an optical amplification device using a semiconductor optical amplification element, a first lens for converting output light into parallel light and a first lens for concentrating the parallel light on at least one of the output side and the input side of the optical signal. a second lens that converts the optical signal from the input optical fiber into parallel light; and a first lens that collects the parallel light and couples it to the optical amplification element. What is claimed is: 1. An optical amplification device comprising a two-lens optical coupling system consisting of a two-lens optical coupling system, and further comprising an optical element for correcting an optical path between at least one of the first lens and the second lens. 2. An optical amplification device, wherein the optical element according to claim 1 is a parallel glass plate. 3. An optical amplification device, wherein the optical element according to claim 1 is an optical element constituted by at least two wedge-shaped glass plates. 4. An optical amplification device, characterized in that the optical element according to claim 1 is an optical element having an optical filtering effect that allows only light of a predetermined wavelength to pass through. 5. An optical amplification device characterized by having a configuration in which a light receiving element is arranged to detect the intensity of reflected light from the optical element according to claim 1, and the light intensity is monitored by the detection output thereof. 6. The two-lens optical coupling system according to claim 1 is provided on both the optical signal input side and the output side of the optical amplification element, and the optical amplification element and the first lens on the optical signal input side and the output side are connected to a subcarrier. An optical amplification device characterized by being integrated into the top. 7. An optical amplification device characterized in that the subcarrier according to claim 6 is located on a thermoelectric cooling element.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2146134A JPH0439632A (en) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | Light amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2146134A JPH0439632A (en) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | Light amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0439632A true JPH0439632A (en) | 1992-02-10 |
Family
ID=15400913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2146134A Pending JPH0439632A (en) | 1990-06-06 | 1990-06-06 | Light amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0439632A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014090097A (en) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical semiconductor device |
-
1990
- 1990-06-06 JP JP2146134A patent/JPH0439632A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014090097A (en) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Optical semiconductor device |
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