JPH0743489B2 - 偏光面独立型光増幅装置 - Google Patents
偏光面独立型光増幅装置Info
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- JPH0743489B2 JPH0743489B2 JP1166509A JP16650989A JPH0743489B2 JP H0743489 B2 JPH0743489 B2 JP H0743489B2 JP 1166509 A JP1166509 A JP 1166509A JP 16650989 A JP16650989 A JP 16650989A JP H0743489 B2 JPH0743489 B2 JP H0743489B2
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- Y10S372/00—Coherent light generators
- Y10S372/703—Optical isolater
Description
射線の電磁気モード(即ち偏光状態)がTEモードである
かTMモードであるかに応じてその利得が変化する増幅器
に関する。この種の増幅器に含まれるものとしては、非
対象な横断面を有する導波管に放射線が導入される形式
の半導体光増幅器がある。
障害となるのは光利得が偏光状態に依存することであ
る。特に、TEおよびTMモード間の利得差は数dBである。
研究室などにおいては、増幅器に一つのモード(TE)し
か入らないように光路にあるバルク形の光ファイバー・
ループを捻ることにより、偏光状態を容易に制御するこ
とができる。しかし、実際の状況では、光波システムは
長期間にわたり無人で動作しなければならず、光ファイ
バー・ループを捻るというのは現実的ではない。従っ
て、能動的な偏光制御素子かまたは偏光状態に影響され
ない増幅器の何れかが必要である。能動偏光制御素子で
はそれ自身に掛かる費用および複雑さがかさむので、偏
光面独立型増幅器に取り組む方が望ましい。
各偏光状態に対し1個ずつ並列に使用するというのが一
つの提案である。「Electron Lett.」の第23巻1387ペー
ジ(1987)にあるG.Grobkopfらによる説明のように、TE
とTMの両モードから成る入力放射線を、2つの光路に分
離し、別々に増幅した後、再結合するのである。しかし
ながら、光増幅器とカプラーとをそれぞれ2個ずつ持つ
という複雑さが加わるため、増幅器とカプラーを1個ず
つしか必要としない案が有れば好都合である。
on Independent Configuration Optical、以下PICOと言
う)増幅装置と呼ばれる物であるが、これによれば、1
個の偏光面依存型増幅器を往復通過構成で使用し、如何
なる入力放射線もTEおよびTMモードに対する利得の平均
にほぼ等しい量だけ増幅されるようになっている。一実
施例においては、偏光面依存型増幅器の放射線出力はそ
の偏光面が本質的に90度回転させられて、その同一の増
幅器に再び増幅される前にTEモードとTMモードとが入れ
替わるようになっている。これによって、2モード間の
利得差は大幅に(例えば、4dBから0.2dBへと、dBで20分
の1に)減少し、実質的に偏光面独立型増幅器が実現す
る。
段12を含んでいる、即ち被増幅放射線の振動がTEモード
かTMモードかに依って利得に変動を示す光増幅器を少な
くとも1個含む。例えば、手段12は最低1個は偏光面依
存性の利得を有する数個の増幅器を直列に含むものでも
よい。
経て増幅手段12の一方の端部12.1に加えられる。手段14
は入力光信号を加えるための入力ポート14.1および装置
10から出力光信号を取り出すための出力ポート14.2を含
む。
通過)構成の偏光面依存型光増幅手段12の動作であり、
この増幅器を前方に向かって通過するTEおよびTMモード
が復路において入れ替わることである。その結果、TEお
よびTMモードは、増幅手段12を偶数回(例えば、2回)
通過した後は、平均すれば本質的に等しい利得を得る。
めに、増幅手段12のもう一方の端部12.2から出る放射線
は再び増幅手段12を通過する前に、偏光面回転手段16を
通すことによりその偏光面を90度(またはその奇数倍)
回転させる。本発明を実証する一実施例では、偏光面回
転手段16は(バルク型または薄膜型の)ファラデー回転
子16.1および反射子即ち鏡16.2を含んでいる。増幅手段
12の端部12.2から出る放射線は、レンズ手段18により回
転子16.1上に集光され、その偏光面は回転子16.1により
往路において45度の回転を受ける。その後、45度回転さ
れた放射線は、鏡16.2で反射されて回転子16.1に戻さ
れ、その2度目の通過時にその放射線の偏光面に更に45
度の回転を受ける。TEおよびTMの両モードの偏光面の総
回転量は90度となり、これはこれらのモードが入れ替わ
ったことを意味する。
路ではTMモードとなっているので、TEモードの放射線に
対する総利得Gtot(TE)は、往路におけるTEモード利得
GTEと復路におけるTMモード利得GTMの積である。よっ
て、 Gtot(TE)=GTE・GTM (1) 同様に、TMモードの放射線の総利得Gtot(TM)は、 Gtot(TM)=GTM・GTE (2) 動作範囲内において増幅器が線形であるとすれば(事
実、多くの半導体光増幅器はそうである)、 GTM・GTE=GTE・GTM (3) 即ち、Gtot(TE)=Gtot(TM) (4) となり、また、偏光面依存型増幅手段12においてはGTE
とGTMとは等しくないという事実に関わりなく、TEおよ
びTMの両モードは装置10において等しい利得を得ること
になる。実際には、僅かながら偏光面依存性が残ること
もあるが、十分な改善が達成されているので、本装置を
本質的に偏光面独立的であると特徴付けることができ
る。
でなけばならない、つまり両端部12.1および12.2は反射
性が高くてはならない。このため、増幅手段12が半導体
光増幅器であることから、この半導体チップの端面には
当技術分野で良く知られている適当な坑反射性塗料を施
す必要がある。この塗料の反射率Rは非常に低く(例え
ば、10-3以下)、片道通過増幅器の利得Gとは次のよう
な関係にあるのが望ましい。
率およびTM反射率の両方に対して、この条件を満足する
必要がある。
する。但し、特定の部品、材料、素子、動作パラメータ
の一部または全部を示すのは単に実例としてであり、格
別の指定が無い限り本発明の範囲を制限するものではな
い。
め込みヘテロ接合(CSBH)レーザー・チップで作り、そ
の両端面(12.1および12.2)には4分の1波長のSiOx坑
反射性塗料を塗布した。端面の平均TE反射率は10-4未満
であった。入力放射線は、レンズ状ファイバー20および
カプラー手段14により増幅チップ12に結合させた。手段
14は一個のファイバー・カプラーから成り、これは入力
および出力の信号をポート14.1および14.2に等しく分離
した。このため、この型のカプラーは50/50(五分五
分)ファイバー・カプラーと言われている。増幅チップ
のもう一方の端部12.2からの出力は、開口数0.85の顕微
鏡対物レンズ(レンズ手段18)により並行にされ、45度
の回転角を有するファラデー回転子16.1に送り込まれ
た。このファラデー回転子は公知の1.5μm光アイソレ
ータ(YIG強磁性単結晶、但し偏光子は除いたもの)で
形成した。高反射率鏡16.2で反射した後、偏光は更に45
度回転させられて増幅チップに再び入ったが、但しこの
時、偏光は入力信号に対し直行していた。入力偏光は、
カプラー手段14および増幅チップの間に挿入された周知
のファイバー型の偏光制御素子(図示せず)によって調
節した。
還型)レーザーからの振幅変調された出力をカプラー入
力14.1を経由して増幅チップに連結し、カプラー出力1
4.2において高速受信機およびRFスペクトラム・アナラ
イザを用いて増幅出力信号を測定することにより行なっ
た。DFBレーザーは01010・・・というビット列により1.
7Gbit/sで変調し、基本周波数850MHzにおけるRF電力は
光利得の自乗に比例した。ポート14.1における入力信号
の偏光は、各測定点に対し最高利得および最低利得を与
えるように調整を行なった。最初は、これらの測定を光
路にファラデー回転子を置かずに行なって、第2図(実
線による曲線IおよびII)に示すような増幅チップ固有
の偏光面依存性を測定するようにした。TEモードに対す
る利得(曲線I)はTMモードに対する利得(曲線II)よ
り約4dB高く示されている。しかし、ファラデー回転子
を挿入して同じ測定を繰り返した場合、波線(曲線III
およびIV)に対応するデータ値を得た。TEおよびTMモー
ド間の利得差は約0.2dBに減少した。また、ファラデー
回転子を置いた場合の利得はファラデー回転子が無い場
合の「最善」および「最悪」の利得の平均である(dBで
見た場合)。増幅器の電流が40mAのとき、(カプラー14
における損失を考慮しない)ファイバ直結の純増幅利得
は9dBであり、片道通過利得は約13dBと見積られた。
増幅手段12と回転手段16間で共通の光路を共有するの
で、入力および出力の信号を分離する必要がある。この
実験においては、カプラー手段14は6dBという過剰なカ
ップリング損失を与える五分五分ファイバ・カプラーで
あった。しかし、この過剰な損失は軽減することが可能
である。カプラー手段14が周知の偏光面独立性の光サー
キュレータを含む場合、二つの信号は実質的な過剰損失
がなく分離することができる。このようなサーキュレー
タは、「IEEE J.Lightwave Technology」の第LT−1巻
(1983)、466から469ページでW.L.Emkeyによって説明
されている。
れ得る多くの可能な実施例を単に説明するものであるこ
とは言うまでもない。当業者は、本発明の意図および範
囲から逸脱することなく、多数の異なった他の実施例を
考案することが可能である。
ロック図であり、 第2図はPICO増幅装置(曲線IIIおよびIV)および往復
通過構成の従来の増幅器(曲線IおよびII)において最
高利得(曲線IおよびIII)および最低利得(曲線IIお
よびIV)を与える入力偏光に対する光利得のグラフであ
る。
Claims (7)
- 【請求項1】光放射線を増幅する装置において、 該光放射線のTEモードおよびTMモードに対し異なる利得
を有する光増幅器と、 該放射線の両偏光を該増幅手段を経て伝送する手段と、 該放射線が該増幅器より出た後に該放射線の該偏光の両
方をnを奇数としてnx90度回転させ、更に、該TEおよび
TMモードが該増幅器を偶数回通過することにより該TEお
よびTMモードの利得が本質的に等しくなるように、偏光
面の回転を受けた該放射線を該増幅器に再伝送する、共
振体の外部に置かれた手段とからなることを特徴とす
る、偏光面独立型光増幅装置。 - 【請求項2】前記回転手段は前記増幅器と直列な配置で
回転子および鏡を含み、該回転子が前記放射線の偏光面
に1回の通過に付き45度の回転を起こさせ、該鏡が偏光
面の回転を受けた放射線を該増幅器に再び送り込むべく
反射するように配置され、それにより更に45度の偏光面
の回転を得ることを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項3】前記増幅器が半導体光増幅器から成ること
を特徴とする請求項1または2記載の装置。 - 【請求項4】前記増幅器が非共振形半導体光増幅器であ
ることを特徴とする請求項3記載の装置。 - 【請求項5】前記回転手段がファラデー光回転子を含む
ことを特徴とする請求項3記載の装置。 - 【請求項6】前記伝送手段が、前記放射線を前記増幅器
に連結するための光カプラーから成ることを特徴とする
請求項3記載の装置。 - 【請求項7】前記伝送手段が、前記放射線を前記増幅器
に連結する偏光独立型光サーキュレーターから成ること
を特徴とする請求項3記載の装置。
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