JPH1114941A - 光増幅器用入射モジュールおよび出射モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で安価で組立が容易な光増幅器用入射モ
ジュールおよび出射モジュールを提供する。 【解決手段】 光ファイバ３６から入射した信号光はレ
ンズ３７で平行光に変換され、分波器３８で分波され、
この分波された一方の信号光はレンズ３９で集光されて
受光器４０で受光され、分波器３８で分波された他方の
信号光は偶対称モードから奇対称モードへの非相反変換
を行うファラデー回転子３１，３２、半波長板３３，３
４および磁石３５からなる偏光回転手段を通過し、光フ
ァイバ４３から出射されてレンズ４２で平行光とされた
励起光とを合波器で合波され、この合波された光をレン
ズ４４で光ファイバ４５に集光している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光計測等に用いら
れ、偏波無依存光アイソレータを内蔵する高機能な光部
品である光非相反部品モジュールに関し、詳しくは、信
号光が入射する側の一方の光導波路と信号光が出射する
側の他方の光導波路との間を光で結合する光増幅器用入
射モジュールおよび出射モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の光増幅器用入射モジュールおよ
び出射モジュールは、図１７に示すように光増幅システ
ムに使用されている。図１７において、１は入射モジュ
ール、２は出射モジュール、３は光を増幅する光ファイ
バを示す。励起光は光ファイバ６または７から入射さ
れ、信号光は光ファイバ４から入射し、光ファイバ５か
ら出射する。

【０００３】入射モジュールの従来例を図１８に示す。
まず、ファラデー回転子１２と、複屈折結晶１１，１４
と、補償板１３と、磁石１５は偏波無依存の光アイソレ
ータを構成する（文献：松本隆男，“偏光依存性のない
光ファイバー用アイソレータ”，信学論（Ｃ），J62-C,
No.7,pp.505-512（昭54-07)) 。

【０００４】光ファイバ１６から出射した信号光はレン
ズ１７で平行光となり、分波器１８を通り、偏波無依存
の光アイソレータを構成する結晶１１，１２，１３，１
４を通過し、合波器２１を通り、レンズ２４で集光さ
れ、光ファイバ２５から出射する。入射信号光の一部は
分波器１８で分けられ、レンズ１９で集光され、受光器
２０でモニタされる。光ファイバ２３から出射した励起
光はレンズ２２で平行光となり、合波器２１により信号
光と合波され、光ファイバ２５から出射する。

【０００５】従来の入射モジュールにおいて光アイソレ
ータは上述したような複屈折結晶を用いていたため長さ
が約１０ｍｍと長く、高価で、更に、これを挿入すると
光軸２６が変わるためアライメントが容易ではなかっ
た。そのため図１８の入射モジュールはサイズが大き
く、組立が容易でなく、高価となる欠点があった。

【０００６】一方、出射モジュールの従来例を図１９に
示す。光ファイバ１６から出射した信号光はレンズ１７
で平行光となり、合波器２１を通り、図１８と同様な偏
波無依存の光アイソレータを構成する結晶１１，１２，
１３，１４を通過し、分波器１８を通り、レンズ２４で
集光され、光ファイバ２５から出射する。入射信号光の
一部は分波器１８で分けられ、レンズ１９で集光され、
受光器２０でモニタされる。光ファイバ２３から出射し
た励起光はレンズ２２で平行光となり、合波器２１によ
り合波され、光ファイバ１６に入射する。

【０００７】従来の出射モジュールも前記入射モジュー
ルと同様に複屈折結晶を用いた光アイソレータを用いた
ため長さが約１０ｍｍと長く、高価で、更に、これを挿
入すると光軸２６が変わるためアライメントが容易では
なかった。そのため図１９の出射モジュールはサイズが
大きく、組立が容易でなく、高価となる欠点があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の光増幅器用入射
モジュールおよび出射モジュールは、上述したように、
複屈折結晶を用いているため、サイズが大きく、組立が
容易でなく、高価であるという問題がある。

【０００９】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、小型で安価で組立が容易な光
増幅器用入射モジュールおよび出射モジュールを提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の本発明は、信号光が入射する側の第
１の光導波路と前記信号光が出射する側の第２の光導波
路との間を光で結合する光増幅器用入射モジュールであ
って、前記第１の光導波路から入射した信号光を平行光
に変換する第１のレンズと、前記平行光を所定の比率で
分波する第１の分波器と、該第１の分波器で分波された
平行光からなる信号光の一方を集光する第２のレンズ
と、該第２のレンズで集光された信号光の一方を受光す
る第１の受光器と、前記第１の分波器で分波された平行
光からなる信号光の他方が入射し、該信号光のうち順方
向に進む光については光の半分と残りの半分の位相が同
位相となり、偶対称な導波モードとなり、逆方向に進む
光については光の半分と残りの半分の位相が逆位相とな
り、奇対称な非導波モードとなるように前記第１および
第２の光導波路間を伝搬する光の半分に非相反回転と相
反回転を順次与え、残りの半分に相反回転と非相反回転
を与える偏光回転手段と、励起光を導入する第３の光導
波路と、該第３の光導波路から出射された励起光を平行
光に変換する第３のレンズと、前記偏光回転手段を通過
した信号光と前記第３のレンズを通過した励起光とを合
波する第１の合波器と、該合波器で合波された光を前記
第２の光導波路に集光する第４のレンズとを有すること
を要旨とする。

【００１１】請求項１記載の本発明にあっては、第１の
光導波路から入射した信号光は第１のレンズで平行光に
変換され、第１の分波器で分波され、この分波された一
方の信号光は第２のレンズで集光されて第１の受光器で
受光され、前記第１の分波器で分波された他方の信号光
は偶対称モードから奇対称モードへの非相反変換を行う
偏光回転手段を通過し、第３の光導波路から出射されて
第３のレンズで平行光とされた励起光とを第１の合波器
で合波され、この合波された光を第４のレンズで第２の
光導波路に集光している。

【００１２】また、請求項２記載の本発明は、請求項１
記載の発明において、前記第１の受光器の代わりに前記
第２のレンズで集光された前記信号光の一方を導波する
第４の光導波路を有することを要旨とする。

【００１３】更に、請求項３記載の本発明は、請求項１
または２記載の発明において、前記第３の光導波路の代
わりに励起光を出射する第１の半導体レーザを有し、前
記第３のレンズは前記第１の半導体レーザの出射光を平
行光に変換することを要旨とする。

【００１４】請求項４記載の本発明は、信号光が入射す
る側の第１の光導波路と前記信号光が出射する側の第２
の光導波路との間を光で結合する光増幅器用入射モジュ
ールであって、前記第１の光導波路から入射した信号光
を平行光に変換する第１のレンズと、前記平行光を所定
の比率で分波する第１の分波器と、該第１の分波器で分
波された平行光からなる信号光の一方を集光する第２の
レンズと、該第２のレンズで集光された信号光の一方を
受光する第１の受光器と、前記第１の分波器で分波され
た平行光からなる信号光の他方が入射し、該信号光のう
ち順方向に進む光については光の半分と残りの半分の位
相が同位相となり、偶対称な導波モードとなり、逆方向
に進む光については光の半分と残りの半分の位相が逆位
相となり、奇対称な非導波モードとなるように前記第１
および第２の光導波路間を伝搬する光の半分に非相反回
転と相反回転を順次与え、残りの半分に相反回転と非相
反回転を与える偏光回転手段と、該偏光回転手段を通過
した信号光を前記第２の光導波路に集光する第４のレン
ズとを有することを要旨とする。

【００１５】請求項４記載の本発明にあっては、第１の
光導波路から入射した信号光は第１のレンズで平行光に
変換され、第１の分波器で分波され、この分波された一
方の信号光は第２のレンズで集光されて第１の受光器で
受光され、前記第１の分波器で分波された他方の信号光
は偶対称モードから奇対称モードへの非相反変換を行う
偏光回転手段を通過し、第４のレンズで第２の光導波路
に集光される。

【００１６】また、請求項５記載の本発明は、請求項１
乃至４のいずれかに記載の発明において、前記偏光回転
手段が、光の信号方向と垂直な面内に設定されたｘ−ｙ
座標について前記光の半分に対して配置され、ファラデ
ー回転角がθｆ1 である第１の非相反回転子と、前記光
の半分に対して配置され、ｘ軸からのｓｌｏｗ軸角度が
θｓ1 である半波長板からなる第１の相反回転子と、前
記残りの半分に対して配置され、ｘ軸からのｓｌｏｗ軸
角度がθｓ2 である半波長板からなる第２の相反回転子
と、前記残りの半分に対して配置され、ファラデー回転
角がθｆ2 である第２の非相反回転子とを有し、

【数３】θｓ1 −θｓ2 ＝±π／４ θｆ1 ＋θｆ2 ＝±π／２＋２ｎπ （但し、ｎは整数
である） を満足することを要旨とする。

【００１７】更に、請求項６記載の本発明は、請求項１
乃至４のいずれかに記載の発明において、前記偏光回転
手段が、光の進行方向に垂直な面内に設定されたｘ−ｙ
座標について、前記２つの光導波路間を伝搬する光をｘ
軸方向に二分したときの前記光の半分に対して前記順方
向に沿って並べられたファラデー回転子および半波長板
と、残りの半分に対して前記順方向に沿って並べられた
半波長板およびファラデー回転子とを有する第１の偏光
回転手段と、前記２つの光導波路間を伝搬する光をｙ軸
方向に二分したときの前記光の半分に対して前記順方向
に沿って並べられたファラデー回転子および半波長板
と、残りの半分に対して前記順方向に沿って並べられた
半波長板およびファラデー回転子とを有する第２の偏光
回転手段とを有することを要旨とする。

【００１８】請求項７記載の本発明は、信号光が入射す
る側の第５の光導波路と前記信号光が出射する側の第６
の光導波路との間を光で結合する光増幅器用出射モジュ
ールであって、前記第５の光導波路から入射した信号光
を平行光に変換する第５のレンズと、励起光を導入する
第７の光導波路と、該第７の光導波路から出射された励
起光を平行光に変換する第６のレンズと、前記平行光か
らなる信号光と前記第６のレンズを通過した励起光とを
合波し、前記信号光は通過させかつ前記励起光は前記第
５のレンズを介して前記第５の光導波路側に導く第２の
合波器と、前記第２の合波器を通過した平行光からなる
信号光が入射し、該信号光のうち順方向に進む光につい
ては光の半分と残りの半分の位相が同位相となり、偶対
称な導波モードとなり、逆方向に進む光については光の
半分と残りの半分の位相が逆位相となり、奇対称な非導
波モードとなるように前記第５および第６の光導波路間
を伝搬する光の半分に非相反回転と相反回転を順次与
え、残りの半分に相反回転と非相反回転を与える偏光回
転手段と、該偏光回転手段を通過した信号光を所定の比
率で分波する第２の分波器と、該第２の分波器で分波さ
れた平行光からなる信号光の一方を集光する第７のレン
ズと、該第７のレンズで集光された信号光の一方を受光
する第２の受光器と、前記第２の分波器で分波された信
号光の他方を前記第６の光導波路に集光する第８のレン
ズとを有することを要旨とする。

【００１９】請求項７記載の本発明にあっては、第５の
光導波路から入射した信号光は第５のレンズで平行光に
変換され、第７の光導波路から出射され第６のレンズで
平行光に変換された励起光と第２の合波器で合波され、
第２の合波器を通過した信号光は偶対称モードから奇対
称モードへの非相反変換を行う偏光回転手段を通過し、
第２の分波器で分波され、一方は第７のレンズで集光さ
れて第２の受光器で受光され、第２の分波器で分波され
た信号光の他方は第８のレンズで第６の光導波路に集光
する。

【００２０】また、請求項８記載の本発明は、請求項７
記載の発明において、前記第２の受光器の代わりに前記
第７のレンズで集光された信号光の一方を導波する第８
の光導波路を有することを要旨とする。

【００２１】更に、請求項９記載の本発明は、請求項７
または８記載の発明において、前記第７の光導波路の代
わりに励起光を出射する第２の半導体レーザを有し、前
記第６のレンズは前記第２の半導体レーザの出射光を平
行光に変換することを要旨とする。

【００２２】請求項１０記載の本発明は、信号光が入射
する側の第５の光導波路と前記信号光が出射する側の第
６の光導波路との間を光で結合する光増幅器用出射モジ
ュールであって、前記第５の光導波路から入射した信号
光を平行光に変換する第５のレンズと、前記平行光から
なる信号光が入射し、該信号光のうち順方向に進む光に
ついては光の半分と残りの半分の位相が同位相となり、
偶対称な導波モードとなり、逆方向に進む光については
光の半分と残りの半分の位相が逆位相となり、奇対称な
非導波モードとなるように前記第５および第６の光導波
路間を伝搬する光の半分に非相反回転と相反回転を順次
与え、残りの半分に相反回転と非相反回転を与える偏光
回転手段と、該偏光回転手段を通過した信号光を所定の
比率で分波する第２の分波器と、該第２の分波器で分波
された平行光からなる信号光の一方を集光する第７のレ
ンズと、該第７のレンズで集光された信号光の一方を受
光する第２の受光器と、前記第２の分波器で分波された
信号光の他方を前記第６の光導波路に集光する第８のレ
ンズとを有することを要旨とする。

【００２３】請求項１０記載の本発明にあっては、第５
の光導波路から入射した信号光は偶対称モードから奇対
称モードへの非相反変換を行う偏光回転手段を通過し、
第２の分波器で分波され、一方は第７のレンズで集光さ
れて第２の受光器で受光され、第２の分波器で分波され
た信号光の他方は第８のレンズで第６の光導波路に集光
する。

【００２４】また、請求項１１記載の本発明は、請求項
７乃至１０のいずれかに記載の発明において、前記偏光
回転手段が、光の信号方向と垂直な面内に設定されたｘ
−ｙ座標について前記光の半分に対して配置され、ファ
ラデー回転角がθｆ1 である第１の非相反回転子と、前
記光の半分に対して配置され、ｘ軸からのｓｌｏｗ軸角
度がθｓ1 である半波長板からなる第１の相反回転子
と、前記残りの半分に対して配置され、ｘ軸からのｓｌ
ｏｗ軸角度がθｓ2 である半波長板からなる第２の相反
回転子と、前記残りの半分に対して配置され、ファラデ
ー回転角がθｆ2である第２の非相反回転子とを有し、

【数４】θｓ1 −θｓ2 ＝±π／４ θｆ1 ＋θｆ2 ＝±π／２＋２ｎπ （但し、ｎは整数
である） を満足することを要旨とする。

【００２５】更に、請求項１２記載の本発明は、請求項
７乃至１０のいずれかに記載の発明において、前記偏光
回転手段が、光の進行方向に垂直な面内に設定されたｘ
−ｙ座標について、前記２つの光導波路間を伝搬する光
をｘ軸方向に二分したときの前記光の半分に対して前記
順方向に沿って並べられたファラデー回転子および半波
長板と、残りの半分に対して前記順方向に沿って並べら
れた半波長板およびファラデー回転子とを有する第１の
偏光回転手段と、前記２つの光導波路間を伝搬する光を
ｙ軸方向に二分したときの前記光の半分に対して前記順
方向に沿って並べられたファラデー回転子および半波長
板と、残りの半分に対して前記順方向に沿って並べられ
た半波長板およびファラデー回転子とを有する第２の偏
光回転手段とを有することを要旨とする。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について説明する。

【００２７】図１は、本発明の第１の実施形態に係る光
増幅器用入射モジュールの構成を示す図である。同図に
示す入射モジュールは、第１の光導波路を構成するシン
グルモード光ファイバ３６から出射された信号光を平行
光に変換するレンズ３７、該レンズ３７からの平行光を
分波する分波器３８、該分波器３８で分波された一方の
信号光を集光するレンズ３９、このレンズ３９で集光さ
れた光を受光する受光器４０、ファラデー回転子３１，
３２、半波長板３３，３４および磁石３５からなり、偶
対称モードから奇対称モードへの非相反変換を行う偏波
無依存の光アイソレータを構成し、前記分波器３８で分
波された他方の信号光が入射される偏光回転手段、光フ
ァイバ４３から出射されレンズ４２で平行光に変換され
た励起光と前記偏光回転手段を通過した信号光とを合波
する合波器４１、該合波器４１で合波された光を第２の
光導波路を構成するシングルモード光ファイバ４５に集
光するレンズ４４を有する。

【００２８】前記ファラデー回転子３１，３２、半波長
板３３，３４および磁石３５からなる偏光回転手段は、
複屈折結晶を用いていない光アイソレータであって、偶
対称導波モードから奇対称非導波モードへの非相反変換
を利用しているものである（特願平 9-42584号または文
献：新宅、杉本、立川、小澤口、「新構造の偏波無依存
アイソレータ」、1997年電子情報通信学会総合大会 C-3
-98 参照）。

【００２９】この偏光回転手段は、具体的には図２に示
すように構成されている。図２において、３６，４５は
シングルモード光ファイバ、３７，４４はレンズ、４８
は拡大された平行光、３１，３２はファラデー回転子、
３３，３４は半波長板、１０５はファラデー回転子３
１，３２にかける磁界を示す。

【００３０】光ファイバ３６から放射した光はレンズ３
７により平行光となり、上半分の光はファラデー回転子
３１と半波長板３３を通り、下半分の光は半波長板３４
とファラデー回転子３２を通り、それぞれはレンズ４４
で集光され、光ファイバ４５に結合する。反対に、光フ
ァイバ４５から出射した光はそれぞれの部品を逆方向に
進み、光ファイバ３６に集光する。光の右方向に進む方
向をｚ軸、ｚ軸に垂直な面内に適当なｘ軸およびｙ軸を
設定し、時計回りの回転を正とする。ファラデー回転子
３１のファラデー回転角をθｆ1 、ファラデー回転子３
２のファラデー回転角をθｆ2 、半波長板３３における
ｘ軸からのｓｌｏｗ軸の角度をθｓ1 、半波長板３４に
おけるｘ軸からのｓｌｏｗ軸の角度をθｓ2 としたと
き、θｓ1−θｓ2 ＝±π／４，θｆ1 ＋θｆ2 ＝±π
／２＋２ｎπ（ｎは整数）となるよう構成されている。

【００３１】図３（ａ），（ｂ）は、図２に示すファイ
バ出射端ＡＡ′面およびＤＤ′面における電界分布と平
行光ＢＢ′面およびＣＣ′面における偏光状態を示す。
図３（ａ）に示すように、光ファイバ３６から出射した
光の電界分布は偶対称（ＡＡ′面）であり、レンズで平
行にされた後も光の上半分と下半分は同じ偏光（ＢＢ′
面）を有している。次に上半分の光はファラデー回転子
３１と半波長板３３を通り、下半分の光は半波長板３４
とファラデー回転子３２を通ることにより、偏光方向は
変わっても、上半分と下半分は同じ偏光（ＣＣ′面）と
なる。そのため、レンズで集光された電界分布は偶対称
（ＤＤ′面）となり、光ファイバ４５に結合する。逆方
向に進む光は図３（ｂ）に示すように、光ファイバ４５
から出射した光の電界分布は偶対称（ＤＤ′面）で、レ
ンズで平行にされた後も光の上半分と下半分は同じ方向
の偏光（ＣＣ′面）を有している。上半分の光は半波長
板３３とファラデー回転子３１を通り、下半分の光はフ
ァラデー回転子３２と半波長板３４を通ることにより、
上半分と下半分では逆方向の偏光（ＢＢ′面）となる。
そのため、レンズで集光された電界分布は奇対称（Ａ
Ａ′面）となり、光ファイバ３６には結合しない。この
ように偏波無依存の光アイソレータとなる。

【００３２】このように構成される偏光回転手段を有す
る図１の光増幅器用入射モジュールの作用について説明
する。

【００３３】図１において、光ファイバ３６から出射し
た信号光は、レンズ３７で平行光となり、分波器３８を
通り、偶対称モードから奇対称モードへの非相反変換を
する偏波無依存の光アイソレータを構成する結晶３１，
３３を上半分が、結晶３４，３２を下半分が通過し、合
波器４１を通り、レンズ４４で集光され、光ファイバ４
５から出射する。入射信号光の一部は分波器３８で分け
られ、レンズ３９で集光され受光器４０でモニタされ
る。光ファイバ４３から出射した励起光はレンズ４２で
平行光となり合波器４１により信号光と合波され、シン
グルモード光ファイバ４５から出射する。光ファイバ４
５から出射し反射した光は偏波無依存の光アイソレータ
を構成する結晶３３，３２，３１，３４により奇対称モ
ードの電界分布となり、光ファイバ３６には結合しな
い。光アイソレータを構成する結晶を挿入しても光軸を
変えないため、組立が容易である。

【００３４】また、光アイソレータを構成する結晶３
３，３２，３１，３４をあわせた厚みは１ｍｍ以下と薄
いため、小型なモジュールが実現できる。更に、高価な
複屈折結晶板（ルチル等）を用いないで安価な水晶波長
板を使用しているためモジュールの低コスト化が図れ
る。ここで用いた信号光の波長は１．５５，１．３μ
ｍ、その他であってもよい。励起光の波長は０．９〜
１．１，１．４８μｍ、その他であってもよい。また、
ここで用いたレンズは、球面レンズ、非球面レンズ、Ｇ
ＲＩＮレンズ等が使用でき、レンズ３９等を省略しても
よい。ファラデー回転子材料としてはＹＩＧ、希土類添
加鉄ガーネット（Ｂｉ置換鉄ガーネット、Ｃｅ置換鉄ガ
ーネット等）、ＣｄＭｎＴｅ等が、波長板の材料として
は水晶、ポリイミド、方解石、ルチル等が使用できる。

【００３５】以上述べたように小型で、組立が容易で、
安価な入射モジュールを製造することができる。

【００３６】図４は、本発明の第２の実施形態に係る光
増幅器用出射モジュールの構成を示す図である。同図に
示す出射モジュールも図１に示す入射モジュールと同様
にファラデー回転子３１，３２、半波長板３３，３４お
よび磁石３５からなり、偶対称モードから奇対称モード
への非相反変換を行う偏波無依存の光アイソレータを構
成している偏光回転手段を有する。なお、図４におい
て、図１と同じ符号は同じ構成要素を示しているもので
あり、その説明は省略する。

【００３７】図４に示す出射モジュールにおいて、光フ
ァイバ３６から出射した信号光はレンズ３７で平行光と
なり、合波器４１を通り、偶対称モードから奇対称モー
ドへの非相反変換をする偏波無依存の光アイソレータを
構成する結晶３１，３３を上半分が、結晶３４，３２を
下半分が通過し、分波器３８を通り、レンズ４４で集光
され光ファイバ４５から出射する。入射信号光の一部は
分波器３８で分けられ、レンズ３９で集光され受光器４
０でモニタされる。光ファイバ４３から出射した励起光
はレンズ４２で平行光となり合波器４１により合波さ
れ、光ファイバ３６から出射する。

【００３８】光ファイバ４５から出射した反射光は偏波
無依存の光アイソレータを構成する結晶３３，３２，３
１，３４により奇対称モードの電界分布となり光ファイ
バ３６には結合しない。光アイソレータを構成する結晶
を挿入しても光軸を変えないため、組立が容易である。
ここで用いた信号光の波長は１．５５，１．３μｍ、そ
の他であってもよい。励起光の波長は０．９〜１．１，
１．４８μｍ、その他であってもよい。また、ここで用
いたレンズは、ＧＲＩＮレンズ、その他であってもよ
い。また、レンズ３９等を省略してもよい。

【００３９】以上述べたように小型で、組立が容易で、
安価な出射モジュールを製造することができる。

【００４０】図５は、本発明の第３の実施形態に係る光
増幅器用入射モジュールの構成を示す図である。同図に
示す入射モジュールは、図１に示す実施形態において受
光器４０の代わりに光ファイバ４６を設け、該光ファイ
バ４６によってレンズ３９で集光されたモニタ光を取り
出すように構成した点が異なるのみで、その他の構成お
よび作用は図１の実施形態のものと同じである。

【００４１】図６は、本発明の第４の実施形態に係る光
増幅器用入射モジュールの構成を示す図である。同図に
示す入射モジュールは、図１に示す実施形態において光
ファイバ４３の代わりに半導体レーザ４７を設け、該半
導体レーザ４７から励起光を直接出射するように構成し
た点が異なるのみで、その他の構成および作用は図１の
実施形態のものと同じである。

【００４２】図７は、本発明の第５の実施形態に係る光
増幅器用入射モジュールの構成を示す図である。同図に
示す入射モジュールは、図６に示す実施形態において受
光器４０の代わりに光ファイバ４６を設け、該光ファイ
バ４６によってレンズ３９で集光されたモニタ光を取り
出すように構成した点が異なるのみで、その他の構成お
よび作用は図６の実施形態のものと同じである。

【００４３】図８は、本発明の第６の実施形態に係る光
増幅器用入射モジュールの構成を示す図である。同図に
示す入射モジュールは、図１に示す実施形態において合
波器４１、レンズ４２、光ファイバ４３を取り除いて構
成した点が異なるのみで、その他の構成および作用は図
１の実施形態のものと同じである。また、逆に図１にお
いてモニタ用の分波器３８、レンズ３９、受光器４０を
取り除いてもよい。

【００４４】図９は、本発明の第７の実施形態に係る光
増幅器用出射モジュールの構成を示す図である。同図に
示す出射モジュールは、図４の実施形態において受光器
４０の代わりに光ファイバ４６を使用して、該光ファイ
バ４６によってレンズ３９で集光されたモニタ光を取り
出すように構成した点が異なるものであり、その他の構
成および作用は図４の実施形態のものと同じである。

【００４５】図１０は、本発明の第８の実施形態に係る
光増幅器用出射モジュールの構成を示す図である。同図
に示す出射モジュールは、図４の実施形態において光フ
ァイバ４３の代わりに半導体レーザ４７を使用し、該半
導体レーザ４７によって励起光を直接出射するように構
成した点が異なるものであり、その他の構成および作用
は図４の実施形態のものと同じである。

【００４６】図１１は、本発明の第９の実施形態に係る
光増幅器用出射モジュールの構成を示す図である。同図
に示す出射モジュールは、図１０の実施形態において受
光器４０の代わりに光ファイバ４３を使用し、該光ファ
イバ４３によってレンズ３９で集光されたモニタ光を取
り出すように構成した点が異なるものであり、その他の
構成および作用は図４の実施形態のものと同じである。

【００４７】図１２は、本発明の第１０の実施形態に係
る光増幅器用出射モジュールの構成を示す図である。同
図に示す出射モジュールは、図４の実施形態において合
波器４１、レンズ４２、光ファイバ４３を取り除いた点
が異なるものであり、その他の構成および作用は図４の
実施形態のものと同じである。また、逆に図４において
モニタ用の分波器３８、レンズ３９、受光器４０を取り
除いてもよい。

【００４８】図１３は、本発明の第１１の実施形態に係
る光増幅器用出射モジュールの構成を示す図である。同
図に示す出射モジュールは、図４の実施形態において合
波器４１、レンズ４２、光ファイバ４３、分波器３８、
レンズ３９、受光器４０を取り除き、代わりに励起光の
除去のための光フィルタ４９を設けた点が異なるもので
あり、その他の構成および作用は図４の実施形態のもの
と同じである。

【００４９】図１４は、図１乃至図１３に示したファラ
デー回転子３１，３２、半波長板３３，３４および磁石
３５からなり、偶対称モードから奇対称モードへの非相
反変換を行う偏波無依存光アイソレータである偏光回転
手段の他の例の構成を示す図である。図１４において、
１５１，１５３は半波長板であり、１５２はファラデー
回転子であり、１５５はファラデー回転子１５２にかけ
るための磁界を示している。図１４の偏光回転手段は、
上述した２枚のファラデー回転子３１，３２を１枚のフ
ァラデー回転子１５２で構成したものである。

【００５０】図１５は、前記偏光回転手段の別の例の構
成を示す図である。図１５において、３１，３２，１３
１，１３２はファラデー回転子、３３，３４，１３３，
１３４は半波長板、１５５はファラデー回転子３１，３
２，１３１，１３２にかける磁界を示す。図２のファラ
デー回転子・半波長板と半波長板・ファラデー回転子の
組み合わせの機能を２段にし、光の分離方向を１段目と
２段目とで垂直にしている。また、光の右方向に進む方
向をｚ軸、ｚ軸に垂直な面内に適当なｘ軸およびｙ軸を
設定し、時計回りの回転を正とする。ファラデー回転子
３１のファラデー回転角をθ1 ｆ1 、ファラデー回転子
３２のファラデー回転角をθ1 ｆ2 、半波長板３３にお
けるｘ軸からのｓｌｏｗ軸の角度をθ1 ｓ1 、半波長板
３４におけるｘ軸からのｓｌｏｗ軸の角度をθ1 ｓ2 と
したとき、θ1 ｓ1 −θ1 ｓ2 ＝±π／４，θ1 ｆ1 ＋
θ1 ｆ2 ＝±π／２＋２ｎπ（ｎは整数）となるよう構
成し、ファラデー回転子１３１のファラデー回転角をθ
2 ｆ1 、ファラデー回転子１３２のファラデー回転角を
θ2 ｆ2 、半波長板１３３におけるｘ軸からのｓｌｏｗ
軸の角度をθ2 ｓ1 、半波長板１３４におけるｘ軸から
のｓｌｏｗ軸の角度をθ2 ｓ2 としたとき、θ2 ｓ1 −
θ2 ｓ2 ＝±π／４，θ2 ｆ1 ＋θ2 ｆ2 ＝±π／２＋
２ｎπ（ｎは整数）となるよう構成する。これにより、
後進波において、１段目で奇対称になりきらなかった光
を２段目で奇対称にすることによりアイソレーションの
向上を図ることができる。

【００５１】このとき、１段目と２段目とで、光の分離
方向が垂直になっているため、後進波の１段目で奇対称
になった電界分布が偶対称に戻ることを避けることがで
きる。

【００５２】図１６は、前記偏光回転手段の更に他の例
の構成を示す図である。同図に示す偏光回転手段は、図
１５に示す偏光回転手段において２枚組のファラデー回
転子３１，３２および１３１，１３２をそれぞれ１枚の
ファラデー回転子１５２，１６２で構成した点が異なる
ものであり、その他の構成および作用は図１５のものと
同じである。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来のような長尺で、組立が容易でなく、高価な複屈折
結晶を使用した偏波無依存光アイソレータを使用する代
わりに偶対称モードから奇対称モードへの非相反変換を
行う偏波無依存光アイソレータである偏光回転手段を使
用して、光増幅器用入射モジュールおよび出射モジュー
ルを構成しているので、構造が小型となり、組立が容易
で安価な非相反部品モジュールを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る光増幅器用入射
モジュールの構成を示す図である。

【図２】図１の入射モジュールに使用されている偶対称
モードから奇対称モードへの非相反変換を行う偏波無依
存光アイソレータである偏光回転手段の構成を示す図で
ある。

【図３】図２に示す偏光回転手段の電界分布および偏光
を示す図である。

【図４】本発明の第２の実施形態に係る光増幅器用出射
モジュールの構成を示す図である。

【図５】本発明の第３の実施形態に係る光増幅器用入射
モジュールの構成を示す図である。

【図６】本発明の第４の実施形態に係る光増幅器用入射
モジュールの構成を示す図である。

【図７】本発明の第５の実施形態に係る光増幅器用入射
モジュールの構成を示す図である。

【図８】本発明の第６の実施形態に係る光増幅器用入射
モジュールの構成を示す図である。

【図９】本発明の第７の実施形態に係る光増幅器用出射
モジュールの構成を示す図である。

【図１０】本発明の第８の実施形態に係る光増幅器用出
射モジュールの構成を示す図である。

【図１１】本発明の第９の実施形態に係る光増幅器用出
射モジュールの構成を示す図である。

【図１２】本発明の第１０の実施形態に係る光増幅器用
出射モジュールの構成を示す図である。

【図１３】本発明の第１１の実施形態に係る光増幅器用
出射モジュールの構成を示す図である。

【図１４】図１乃至図１３に示した偏波無依存光アイソ
レータである偏光回転手段の他の例の構成を示す図であ
る。

【図１５】偏光回転手段の別の例の構成を示す図であ
る。

【図１６】偏光回転手段の更に他の例の構成を示す図で
ある。

【図１７】光増幅システムの構成を示す図である。

【図１８】従来の光増幅器用入射モジュールの構成を示
す図である。

【図１９】従来の光増幅器用出射モジュールの構成を示
す図である。

【符号の説明】

３１，３２ ファラデー回転子 ３３，３４ 半波長板 ３５ 磁石 ３６，４３，４５，４６ 光ファイバ ３７，３９，４２，４４ レンズ ３８ 分波器 ４０ 受光器 ４１ 合波器 ４７ 半導体レーザ ４９ 光フィルタ

フロントページの続き (72)発明者 下小園 真 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内 (72)発明者 小澤口 治樹 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日本 電信電話株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 信号光が入射する側の第１の光導波路と
   前記信号光が出射する側の第２の光導波路との間を光で
   結合する光増幅器用入射モジュールであって、 前記第１の光導波路から入射した信号光を平行光に変換
   する第１のレンズと、 前記平行光を所定の比率で分波する第１の分波器と、 該第１の分波器で分波された平行光からなる信号光の一
   方を集光する第２のレンズと、 該第２のレンズで集光された信号光の一方を受光する第
   １の受光器と、 前記第１の分波器で分波された平行光からなる信号光の
   他方が入射し、該信号光のうち順方向に進む光について
   は光の半分と残りの半分の位相が同位相となり、偶対称
   な導波モードとなり、逆方向に進む光については光の半
   分と残りの半分の位相が逆位相となり、奇対称な非導波
   モードとなるように前記第１および第２の光導波路間を
   伝搬する光の半分に非相反回転と相反回転を順次与え、
   残りの半分に相反回転と非相反回転を与える偏光回転手
   段と、 励起光を導入する第３の光導波路と、 該第３の光導波路から出射された励起光を平行光に変換
   する第３のレンズと、 前記偏光回転手段を通過した信号光と前記第３のレンズ
   を通過した励起光とを合波する第１の合波器と、 該合波器で合波された光を前記第２の光導波路に集光す
   る第４のレンズとを有することを特徴とする光増幅器用
   入射モジュール。
2. 【請求項２】 前記第１の受光器の代わりに前記第２の
   レンズで集光された前記信号光の一方を導波する第４の
   光導波路を有することを特徴とする請求項１記載の光増
   幅器用入射モジュール。
3. 【請求項３】 前記第３の光導波路の代わりに励起光を
   出射する第１の半導体レーザを有し、前記第３のレンズ
   は前記第１の半導体レーザの出射光を平行光に変換する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の光増幅器用入
   射モジュール。
4. 【請求項４】 信号光が入射する側の第１の光導波路と
   前記信号光が出射する側の第２の光導波路との間を光で
   結合する光増幅器用入射モジュールであって、 前記第１の光導波路から入射した信号光を平行光に変換
   する第１のレンズと、 前記平行光を所定の比率で分波する第１の分波器と、 該第１の分波器で分波された平行光からなる信号光の一
   方を集光する第２のレンズと、 該第２のレンズで集光された信号光の一方を受光する第
   １の受光器と、 前記第１の分波器で分波された平行光からなる信号光の
   他方が入射し、該信号光のうち順方向に進む光について
   は光の半分と残りの半分の位相が同位相となり、偶対称
   な導波モードとなり、逆方向に進む光については光の半
   分と残りの半分の位相が逆位相となり、奇対称な非導波
   モードとなるように前記第１および第２の光導波路間を
   伝搬する光の半分に非相反回転と相反回転を順次与え、
   残りの半分に相反回転と非相反回転を与える偏光回転手
   段と、 該偏光回転手段を通過した信号光を前記第２の光導波路
   に集光する第４のレンズとを有することを特徴とする光
   増幅器用入射モジュール。
5. 【請求項５】 前記偏光回転手段は、光の信号方向と垂
   直な面内に設定されたｘ−ｙ座標について前記光の半分
   に対して配置され、ファラデー回転角がθｆ1 である第
   １の非相反回転子と、前記光の半分に対して配置され、
   ｘ軸からのｓｌｏｗ軸角度がθｓ1 である半波長板から
   なる第１の相反回転子と、前記残りの半分に対して配置
   され、ｘ軸からのｓｌｏｗ軸角度がθｓ2 である半波長
   板からなる第２の相反回転子と、前記残りの半分に対し
   て配置され、ファラデー回転角がθｆ2 である第２の非
   相反回転子とを有し、 【数１】θｓ1 −θｓ2 ＝±π／４ θｆ1 ＋θｆ2 ＝±π／２＋２ｎπ （但し、ｎは整数
   である） を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
   に記載の光増幅器用入射モジュール。
6. 【請求項６】 前記偏光回転手段は、光の進行方向に垂
   直な面内に設定されたｘ−ｙ座標について、前記２つの
   光導波路間を伝搬する光をｘ軸方向に二分したときの前
   記光の半分に対して前記順方向に沿って並べられたファ
   ラデー回転子および半波長板と、残りの半分に対して前
   記順方向に沿って並べられた半波長板およびファラデー
   回転子とを有する第１の偏光回転手段と、前記２つの光
   導波路間を伝搬する光をｙ軸方向に二分したときの前記
   光の半分に対して前記順方向に沿って並べられたファラ
   デー回転子および半波長板と、残りの半分に対して前記
   順方向に沿って並べられた半波長板およびファラデー回
   転子とを有する第２の偏光回転手段とを有することを特
   徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光増幅器用
   入射モジュール。
7. 【請求項７】 信号光が入射する側の第５の光導波路と
   前記信号光が出射する側の第６の光導波路との間を光で
   結合する光増幅器用出射モジュールであって、 前記第５の光導波路から入射した信号光を平行光に変換
   する第５のレンズと、 励起光を導入する第７の光導波路と、 該第７の光導波路から出射された励起光を平行光に変換
   する第６のレンズと、 前記平行光からなる信号光と前記第６のレンズを通過し
   た励起光とを合波し、前記信号光は通過させかつ前記励
   起光は前記第５のレンズを介して前記第５の光導波路側
   に導く第２の合波器と、 前記第２の合波器を通過した平行光からなる信号光が入
   射し、該信号光のうち順方向に進む光については光の半
   分と残りの半分の位相が同位相となり、偶対称な導波モ
   ードとなり、逆方向に進む光については光の半分と残り
   の半分の位相が逆位相となり、奇対称な非導波モードと
   なるように前記第５および第６の光導波路間を伝搬する
   光の半分に非相反回転と相反回転を順次与え、残りの半
   分に相反回転と非相反回転を与える偏光回転手段と、 該偏光回転手段を通過した信号光を所定の比率で分波す
   る第２の分波器と、 該第２の分波器で分波された平行光からなる信号光の一
   方を集光する第７のレンズと、 該第７のレンズで集光された信号光の一方を受光する第
   ２の受光器と、 前記第２の分波器で分波された信号光の他方を前記第６
   の光導波路に集光する第８のレンズとを有することを特
   徴とする光増幅器用出射モジュール。
8. 【請求項８】 前記第２の受光器の代わりに前記第７の
   レンズで集光された信号光の一方を導波する第８の光導
   波路を有することを特徴とする請求項７記載の光増幅器
   用出射モジュール。
9. 【請求項９】 前記第７の光導波路の代わりに励起光を
   出射する第２の半導体レーザを有し、前記第６のレンズ
   は前記第２の半導体レーザの出射光を平行光に変換する
   ことを特徴とする請求項７または８記載の光増幅器用出
   射モジュール。
10. 【請求項１０】 信号光が入射する側の第５の光導波路
    と前記信号光が出射する側の第６の光導波路との間を光
    で結合する光増幅器用出射モジュールであって、 前記第５の光導波路から入射した信号光を平行光に変換
    する第５のレンズと、 前記平行光からなる信号光が入射し、該信号光のうち順
    方向に進む光については光の半分と残りの半分の位相が
    同位相となり、偶対称な導波モードとなり、逆方向に進
    む光については光の半分と残りの半分の位相が逆位相と
    なり、奇対称な非導波モードとなるように前記第５およ
    び第６の光導波路間を伝搬する光の半分に非相反回転と
    相反回転を順次与え、残りの半分に相反回転と非相反回
    転を与える偏光回転手段と、 該偏光回転手段を通過した信号光を所定の比率で分波す
    る第２の分波器と、 該第２の分波器で分波された平行光からなる信号光の一
    方を集光する第７のレンズと、 該第７のレンズで集光された信号光の一方を受光する第
    ２の受光器と、 前記第２の分波器で分波された信号光の他方を前記第６
    の光導波路に集光する第８のレンズとを有することを特
    徴とする光増幅器用出射モジュール。
11. 【請求項１１】 前記偏光回転手段は、光の信号方向と
    垂直な面内に設定されたｘ−ｙ座標について前記光の半
    分に対して配置され、ファラデー回転角がθｆ1 である
    第１の非相反回転子と、前記光の半分に対して配置さ
    れ、ｘ軸からのｓｌｏｗ軸角度がθｓ1 である半波長板
    からなる第１の相反回転子と、前記残りの半分に対して
    配置され、ｘ軸からのｓｌｏｗ軸角度がθｓ2 である半
    波長板からなる第２の相反回転子と、前記残りの半分に
    対して配置され、ファラデー回転角がθｆ2 である第２
    の非相反回転子とを有し、 【数２】θｓ1 −θｓ2 ＝±π／４ θｆ1 ＋θｆ2 ＝±π／２＋２ｎπ （但し、ｎは整数
    である） を満足することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれ
    かに記載の光増幅器用出射モジュール。
12. 【請求項１２】 前記偏光回転手段は、光の進行方向に
    垂直な面内に設定されたｘ−ｙ座標について、前記２つ
    の光導波路間を伝搬する光をｘ軸方向に二分したときの
    前記光の半分に対して前記順方向に沿って並べられたフ
    ァラデー回転子および半波長板と、残りの半分に対して
    前記順方向に沿って並べられた半波長板およびファラデ
    ー回転子とを有する第１の偏光回転手段と、前記２つの
    光導波路間を伝搬する光をｙ軸方向に二分したときの前
    記光の半分に対して前記順方向に沿って並べられたファ
    ラデー回転子および半波長板と、残りの半分に対して前
    記順方向に沿って並べられた半波長板およびファラデー
    回転子とを有する第２の偏光回転手段とを有することを
    特徴とする請求項７乃至１０のいずれかに記載の光増幅
    器用出射モジュール。