JPH11242116A - 波長可変光フィルタ及びこれを組合わせた光増幅器 - Google Patents

波長可変光フィルタ及びこれを組合わせた光増幅器

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JPH11242116A
JPH11242116A JP10043156A JP4315698A JPH11242116A JP H11242116 A JPH11242116 A JP H11242116A JP 10043156 A JP10043156 A JP 10043156A JP 4315698 A JP4315698 A JP 4315698A JP H11242116 A JPH11242116 A JP H11242116A
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JP
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optical
filter
interference
wavelength
light
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JP10043156A
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Kazuhide Okawara
一秀 大川原
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NEC Engineering Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光増幅器から出力される増幅された自然放出
光を効率良く除去できる波長可変光フィルタを提供する
こと。 【解決手段】 透明基板1の片面に、光増幅媒体の利得
波長特性を平坦化するような光減衰特性を有する第1の
干渉フィルタ3と、光の干渉を利用して透過光の波長帯
が順次変化するように膜厚が連続的に変化させられた第
2の干渉フィルタ2とを積層形成して成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は波長可変光フィルタ
に関し、特に光増幅器に適した波長可変光フィルタに関
する。
【0002】
【従来の技術】光ファイバ通信用光増幅器としては、増
幅媒体として希土類元素を添加した光ファイバを用いる
ものと、光半導体を用いるものとがある。特に、増幅媒
体として希土類元素(例えば、エルビウムErやプラセ
オジウムPr)を添加した光ファイバを用いる光ファイ
バ増幅器は、増幅される光波長帯が光ファイバ通信に利
用される1550nm帯や1310nm帯のため急速に
実用化が進んでいる。
【0003】一般的な光ファイバ増幅器の構成を図3に
示す。図3において、入力光は、光アイソレータ31を
通して光合波器32に導入される。光合波器32におい
ては、励起光源33からの励起光が合波される。励起光
を合波された信号光は、希土類元素添加による光ファイ
バ34で増幅される。増幅された信号光は、光フィルタ
35を通して増幅出力光として出力される。
【0004】このような光ファイバ増幅器を用いた光フ
ァイバ通信では、信号光が光ファイバ増幅器により増幅
されて出力される際に、増幅された信号光とともに増幅
された自然放出光が光雑音となって発生する。この自然
放出光を除去するため、信号光の波長だけを効率良く透
過させる半値全幅数nmの干渉膜型バンドパスフィルタ
が用いられている。
【0005】しかし、光ファイバ増幅器に入力される信
号光の波長が変化する場合は、入力信号光の波長に応じ
て最適なフィルタ特性となるようにする必要がある。こ
れは、干渉膜型バンドパスフィルタへの入射角を変化さ
せたり、膜厚が連続的に変化する干渉膜型バンドパスフ
ィルタを膜厚が変化する方向に移動させたりして実現し
ている。
【0006】具体例をあげて説明すると、特開昭64−
24202号には、入力光を比較的狭帯域の光に分解し
て検出し、入力光に含まれる波長をそれぞれ検出する色
分解装置が示されている。その構成は、透過光の波長帯
が順次異なるように膜厚が連続的に変化させられた干渉
膜を備えた干渉フィルタと、この干渉フィルタの透過光
の波長帯を順次変化させる駆動手段と、干渉フィルタを
透過した透過光を検出する光センサからなっている。な
お、干渉フィルタは環状の透過面を有し、周方向に干渉
膜厚が連続的に変化させられていて軸芯のまわりに回転
駆動させられるようになっていても良い。
【0007】一方、特開平3−126024号には露光
制御装置が示されている。この露光制御装置は、原画か
らの光を膜厚に応じた中心波長の光に分光する干渉フィ
ルタと、分光された光を測光するセンサと、測光された
スペクトル測光値から求めた合成値に基づき決定される
基本露光量により露光量を制御する制御手段と、原画を
多数個に分割して赤、緑、青の光を測光するセンサとか
ら構成されている。
【0008】上記の特開昭64−24202号に示され
た色分解装置では、光の干渉を利用して特定波長の透過
光を通過させ、かつその透過光の波長帯域が順次変化す
るように膜厚が連続的に変化させられた干渉フィルタ
が、駆動手段によって入力光に対して移動させられる
と、光センサによって検出される透過光の波長帯がその
干渉フィルタの移動に伴って変化させられる。このよう
にして干渉フィルタの移動により順次得られる透過光
は、入力光が干渉フィルタの移動位置と関連した波長帯
に分解された色光であるので、干渉フィルタの透過面全
長にわたる透過光を検出することにより、入力光を狭帯
域の色に分解することができる。ここで、干渉フィルタ
は環状の透過面を有する円筒状または円板状であり、そ
の環状の透過面の周方向に干渉膜厚が連続的に変化させ
られたものであり、軸芯まわりに回転させることができ
る。
【0009】一方、上記の特開平3−126024号に
示された露光制御装置では、異なる位置に異なる膜厚の
干渉膜を有する干渉フィルタにより、原画からの光が膜
厚に応じた中心波長の光に分光され、センサにより測光
される。測光されたスペクトル測光値には複写感光材の
相対分光感度分布に応じて定まる重みが付加されること
により、センサの分光感度分布と複写感光材の分光感度
分布とを一致させることができる。そこで、制御手段
は、センサの測光値から基本露光量を決定し、この基本
露光量で露光量を制御できる。また、原画を多数個に分
割して赤、緑、青の光を測光するもうひとつのセンサの
測光値により濃度制御値を決定することができるので、
この値を用いて基本露光量を決定することができる。
【0010】上述した色分解装置や、露光制御装置に用
いられる光の干渉を利用した干渉フィルタは、透過光の
波長帯が順次異なるように、膜厚が連続的に、あるいは
位置により膜厚が異なるように形成されているので、膜
厚が変化する方向に入射光の入射位置を移動させること
により、透過光の波長を選択することができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
干渉フィルタを光増幅器の後に配置して、光増幅器から
出力される増幅された自然放出光を除去した場合、増幅
媒体が利得の波長特性を有するため、干渉フィルタの透
過率が一定であっても、光増幅器に入力される信号光の
波長によって増幅信号光の強度が異なる状態が生じる。
このため、光増幅器を用いて波長多重伝送を行う場合
は、増幅媒体の利得波長特性が比較的平坦な波長領域を
利用しないと、入力波長によって信号光強度が異なって
しまい、伝送品質に差異が生じてしまうことになる。
【0012】そこで、本発明の課題は、光増幅器から出
力される増幅された自然放出光を効率良く除去できる波
長可変光フィルタを提供することにある。
【0013】本発明の他の課題は、増幅された信号光強
度が光増幅器における増幅媒体の利得波長特性に依存す
ることなく得られるような波長可変光フィルタを提供す
ることにある。
【0014】本発明の更に他の課題は、上記の波長可変
光フィルタを組合わせた光増幅器を提供することにあ
る。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、透明基
板の片面に、光増幅媒体の利得波長特性を平坦化するよ
うな光減衰特性を有する第1の干渉フィルタと、光の干
渉を利用して透過光の波長帯が順次変化するように膜厚
が連続的に変化させられた第2の干渉フィルタとを積層
形成して成ることを特徴とする波長可変光フィルタが提
供される。
【0016】本発明によればまた、透明基板の片面に、
光増幅媒体の利得波長特性を平坦化するような光減衰特
性を有する第1の干渉フィルタを形成し、反対面には光
の干渉を利用して透過光の波長帯が順次変化するように
膜厚が連続的に変化させられた第2の干渉フィルタを形
成して成ることを特徴とする波長可変光フィルタが提供
される。
【0017】尚、いずれの波長可変光フィルタにおいて
も、前記第2の干渉フィルタの膜厚は、該波長可変光フ
ィルタを移動させる方向に連続的に変化するように形成
される。
【0018】また、前記第1、第2の干渉フィルタは、
TiO2 −SiO2 あるいはTa2O5 −SiO2 の誘
電体の多層膜からなる干渉膜で構成されている。
【0019】上記の波長可変光フィルタは、光増幅媒体
を有する光増幅器の後段に組み合わせて適用される。
【0020】
【作用】本発明では、透過光の波長帯が順次変化するよ
うに膜厚が連続的に変化させられた干渉膜と光増幅媒体
の利得波長特性を平坦化するような光減衰機能を有する
光フィルタを光増幅器の後に配置することで、光増幅器
から出力される増幅された自然放出光を効率良く除去す
るとともに、増幅された信号光強度が増幅媒体の利得波
長特性に依存することなく得られるようにしている。
【0021】光増幅媒体の利得波長特性を平坦化するよ
うな光減衰機能は、干渉膜を利用することで実現でき
る。すなわち、光増幅媒体の利得波長特性は光増幅媒体
固有の特性を示すので、あらかじめ光増幅媒体がわかっ
ていれば、干渉膜を利用して光増幅媒体の利得波長特性
を平坦化するような光減衰特性を有する光フィルタを設
計できる。例えば、ガラスのような透明基板の片面に増
幅された自然放出光を効率良く除去する光フィルタを形
成し、他の面に光増幅媒体の利得波長特性を平坦化する
ような光フィルタを形成すれば良い。もちろん、増幅さ
れた自然放出光を効率良く除去する光フィルタと光増幅
媒体の利得波長特性を平坦化するような光フィルタの特
性を同時に満たす光フィルタを設計して透明基板の片面
に形成することも可能である。
【0022】これにより、光増幅器に入力される信号光
の波長によらず、一定の増幅強度の増幅信号光が得られ
ることになる。そして、多波長の入力光に対しても波長
に依存せずに一定の増幅信号光が得られるため、このよ
うな構成の光増幅器を波長多重伝送に用いても一定の増
幅強度が得られる波長範囲内であれば増幅信号光強度が
波長によって異なるようなことはない。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施の形態
を図1に基づいて詳細に説明する。図1において、光フ
ァイバ増幅器の後に配置される本発明の波長可変光フィ
ルタは、ガラスのような透明基板1を有すると共に、そ
の片面に光の干渉を利用して透過光の波長帯が順次変化
するように膜厚が連続的に変化させられた干渉フィルタ
2(第2の干渉フィルタ)と、光増幅媒体の利得波長特
性を平坦化するように光減衰特性を有する干渉フィルタ
3(第1の干渉フィルタ)とを形成して構成されてい
る。干渉フィルタ2は干渉フィルタ3の上に形成され
る。
【0024】干渉フィルタ2の膜厚は、波長可変光フィ
ルタを移動させる方向に連続的に変化させられている。
また、干渉フィルタ2及び干渉フィルタ3は誘電体の多
層膜、たとえばTiO2 −SiO2 の多層膜、Ta2 O
5 −SiO2 の多層膜などからなる干渉膜で構成され、
透明基板1への形成は真空蒸着等の方法によっている。
干渉フィルタ3の特性は、図4に示すような光増幅媒体
の利得波長特性をあらかじめ知ることにより、その利得
波長特性を平坦化するように設計されている。
【0025】このように構成された本発明による波長可
変光フィルタを図3に示す光ファイバ増幅器の後に配置
することにより、光ファイバ増幅器から出力される増幅
された自然放出光を効率良く除去するとともに、増幅さ
れた信号光強度が光増幅媒体の利得波長特性に依存する
ことなく得られるようになる。
【0026】得られる増幅出力信号波長特性例を図5に
示す。これにより、光ファイバ増幅器に入力される信号
光の波長によらず一定の増幅強度(利得)の増幅出力信
号光が得られる。多波長の入力光に対しても波長に依存
せずに一定の増幅出力信号光が得られるため、光ファイ
バ増幅器を用いて波長多重伝送を行っても一定の増幅強
度(利得)が得られる波長範囲内であれば入力信号光波
長によって増幅出力信号光の強度が異なることはないの
で、良好な伝送品質が得られることになる。
【0027】図2を参照して、本発明の第2の実施の形
態を説明する。図2では、ガラスのような透明基板1の
片面、すなわち光の入力側に光の干渉を利用して透過光
の波長帯が順次変化するように膜厚が連続的に変化させ
られた干渉フィルタ2が形成され、反対面には光増幅媒
体の利得波長特性を平坦化するように光減衰特性を有す
る干渉フィルタ3が形成されている。干渉フィルタ2の
膜厚の変化方向、干渉フィルタ2と干渉フィルタ3の構
造や形成方法は図1に示す形態と同じものである。した
がって、本形態においても図1の形態と同じ効果が得ら
れることになる。
【0028】なお、図3には光増幅器の一例として、光
ファイバ増幅器を示したが、光半導体を用いた光増幅器
に本発明による波長可変光フィルタを用いても同様な効
果が得られることは明らかである。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、透過光の波長帯が順次
変化するように膜厚が連続的に変化させられた干渉フィ
ルタ機能と光増幅媒体の利得波長特性を平坦化するよう
な光減衰機能を有する光フィルタ機能とを持つフィルタ
を光増幅器の後に配置することで、光増幅器から出力さ
れる増幅された自然放出光を効率良く除去するととも
に、増幅された信号光強度が増幅媒体の利得波長特性に
依存することなく得られる。
【0030】その結果、光増幅器に入力される信号光の
波長によらず、一定の増幅強度の増幅信号光が得られ
る。そして、多波長の入力光に対しても波長に依存せず
に一定の増幅信号光が得られるため、このような構成の
光増幅器を波長多重伝送に用いても一定の増幅強度が得
られる波長範囲内であれば増幅信号光強度が波長によっ
て異なるようなことはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示した図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態を示した図である。
【図3】光ファイバ増幅器の構成例を説明するための図
である。
【図4】光増幅器における光増幅媒体の利得波長特性例
を示した図である。
【図5】本発明による増幅出力信号波長特性例を示した
図である。
【符号の説明】
1 透明基板 2、3 干渉フィルタ

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明基板の片面に、光増幅媒体の利得波
    長特性を平坦化するような光減衰特性を有する第1の干
    渉フィルタと、光の干渉を利用して透過光の波長帯が順
    次変化するように膜厚が連続的に変化させられた第2の
    干渉フィルタとを積層形成して成ることを特徴とする波
    長可変光フィルタ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の波長可変光フィルタにお
    いて、前記第2の干渉フィルタの膜厚は、該波長可変光
    フィルタを移動させる方向に連続的に変化するように形
    成されていることを特徴とする波長可変光フィルタ。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の波長可変光フィルタにお
    いて、前記第1、第2の干渉フィルタは、TiO2 −S
    iO2 あるいはTa2 O5 −SiO2 の誘電体の多層膜
    からなる干渉膜で構成されていることを特徴とする波長
    可変光フィルタ。
  4. 【請求項4】 光増幅媒体を有する光増幅器において、
    該光増幅器の後段に請求項1記載の波長可変光フィルタ
    を組み合わせて成る光増幅器。
  5. 【請求項5】 透明基板の片面に、光増幅媒体の利得波
    長特性を平坦化するような光減衰特性を有する第1の干
    渉フィルタを形成し、反対面には光の干渉を利用して透
    過光の波長帯が順次変化するように膜厚が連続的に変化
    させられた第2の干渉フィルタを形成して成ることを特
    徴とする波長可変光フィルタ。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の波長可変光フィルタにお
    いて、前記第2の干渉フィルタの膜厚は、該波長可変光
    フィルタを移動させる方向に連続的に変化するように形
    成されていることを特徴とする波長可変光フィルタ。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の波長可変光フィルタにお
    いて、前記第1、第2の干渉フィルタは、TiO2 −S
    iO2 あるいはTa2 O5 −SiO2 の誘電体の多層膜
    からなる干渉膜で構成されていることを特徴とする波長
    可変光フィルタ。
  8. 【請求項8】 光増幅媒体を有する光増幅器において、
    該光増幅器の後段に請求項5記載の波長可変光フィルタ
    を組み合わせて成る光増幅器。
JP10043156A 1998-02-25 1998-02-25 波長可変光フィルタ及びこれを組合わせた光増幅器 Pending JPH11242116A (ja)

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