WO2021084938A1 - 傾斜利得等化器 - Google Patents

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年永 大久保
加藤　隆司
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湖北工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a gradient gain equalizer.
  • An optical signal transmission line (optical transmission line) in an optical fiber communication system such as an optical submarine cable system is constructed by connecting a long optical fiber cable via a number of repeaters.
  • An erbium-added optical fiber amplifier (EDFA) for amplifying an optical signal attenuated in the process of propagating the optical fiber cable is installed in the optical transmission line.
  • the optical transmission line is used to correct the wavelength dependence of the gain of the optical signal.
  • Gain equalizer is installed.
  • Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 describe an optical submarine cable system.
  • the following Non-Patent Document 3 describes a gain equalizer using a dielectric multilayer film.
  • the gain equalizer includes a shape equalizer that corrects the swell of the gain of the optical signal accumulated in the process of propagating in the optical transmission line, and a shape equalizer that corrects the inclination of the gain.
  • a tilt equalizer hereinafter referred to as a tilt gain equalizer.
  • the gain swell corrected by the shape equalizer can be specified based on the gain shape of the amplification band in the repeater. Therefore, the specifications of the shape equalizer can be determined in advance by simulation.
  • the gradient state of the gain in the optical signal (inclination direction, magnitude of inclination, etc.) can be found by measuring the characteristics of the actually manufactured repeater or optical fiber cable. Therefore, the specifications of the gradient gain equalizer will be determined after the gradient state of the gain in the optical signal (hereinafter, may be referred to as the gradient gain characteristic) is known. Alternatively, it is necessary to prepare in advance a wide variety of gradient gain equalizers having different correction characteristics in response to various gradient gain characteristics.
  • the specifications of the gradient gain equalizer are determined after the gradient gain characteristics are known, it will be difficult to construct an optical fiber communication system in a short period of time.
  • By preparing a wide variety of gradient gain equalizers in advance it is possible to save the time required to determine specifications and build an optical fiber communication system in a short period of time, while stocking gradient gain equalizers that are not actually used. Must be managed as. Therefore, inventory management of the gradient gain equalizer is costly. Further, the manufacturing cost of the unused gradient gain equalizer becomes a factor that increases the construction cost of the optical fiber communication system.
  • an object of the present invention is to provide a gradient gain equalizer that reduces the cost of inventory management and makes it possible to construct an optical fiber communication system at a lower cost.
  • One aspect of the present invention for achieving the above object is a gradient gain equalizer that corrects a gradient gain characteristic in an optical signal in a predetermined wavelength band.
  • a two-core fiber collimator holding a first optical fiber and a second optical fiber, a single-core fiber collimator holding a third optical fiber, and an interference filter.
  • the two-core fiber collimator and the one-core fiber collimator are arranged to face each other on the optical axis.
  • the interference filter is arranged on the optical axis between the two-core fiber collimator and the one-core fiber collimator.
  • the interference filter is inclined so that the insertion loss in the transmission direction and the insertion loss in the reflection direction in a predetermined wavelength region are opposite to each other from the short wavelength side to the long wavelength side.
  • the optical signal When an optical signal of a predetermined band is input from the first optical fiber or the second optical fiber, the optical signal is reflected by the interference filter and output from the second optical fiber or the first optical fiber.
  • the optical signal When the optical signal is input from the first optical fiber or the third optical fiber, the optical signal passes through the interference filter and is output from the third optical fiber or the first optical fiber.
  • the first to third optical fibers input and output the optical signal so that the inclination of the wavelength-dependent characteristic of the gain characteristic in the optical signal and the inclination of the wavelength-dependent characteristic of the insertion loss in the interference filter are opposite to each other. Connected to the path, It is a gradient gain equalizer.
  • a gradient gain equalizer that reduces the cost of inventory management and makes it possible to construct an optical fiber communication system at a lower cost.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a gradient gain equalizer 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the tilt gain equalizer 1 shown in FIG. 1 has a two-core fiber collimator 3 connected to one end side of a hollow tubular housing 2, and a two-core fiber collimator 3 connected to the other end side of the housing 2. It includes a single-core fiber collimator 4 connected coaxially with the shaft 100, and an interference filter 5 arranged on the optical axis 100 between two collimators (3, 4) in the housing 2.
  • the two-core fiber collimator 3 and the one-core fiber collimator 4 are coaxially arranged on the optical axis 100.
  • the two-core fiber collimator 3 has a structure in which a ferrule 9 in which two optical fibers (7, 8) are held in a hollow cylindrical sleeve 6a and a collimating lens 10a are held coaxially with the sleeve 6a. There is.
  • Each of the optical fibers (7, 8) has an open end (hereinafter, may be referred to as a first port P1 and a second port P2) on the housing 2 side.
  • the single-core fiber collimator 4 has a structure in which a ferrule 12 in which one optical fiber 11 is held in a hollow cylindrical sleeve 6b and a collimating lens 10b are held coaxially with the sleeve 6b.
  • the optical fiber 11 has an open end (hereinafter, may be referred to as a third port P3) on the housing 2 side. Then, in the gradient gain equalizer 1 according to the first embodiment, the first port P1 and the third port P3 are arranged on the optical axis 100.
  • the optical fiber 7 having the first port P1 as the opening end is referred to as the first optical fiber 7
  • the optical fiber 8 having the second port P2 as the opening end is referred to as the second optical fiber 8.
  • the optical fiber 11 having the port P3 as the open end is referred to as a third optical fiber 11.
  • the interference filter 5 has an interference film made of a dielectric multilayer film formed on the surface of a substrate made of quartz glass or the like.
  • the dielectric thin film constituting the dielectric multilayer film is made of Ta 2 O 5 or SiO 2 .
  • the wavelength-dependent characteristic (hereinafter, may be referred to as optical characteristic) of the insertion loss in the interference filter 5 can be appropriately set based on the simulation. .. That is, parameters related to the configuration and structure of the interference filter (for example, the refractive index and thickness of the material constituting the substrate or the dielectric multilayer film) required to obtain the interference filter 5 having the desired optical characteristics are simulated. Can be sought.
  • FIG. 2 shows an example of the optical characteristics of the interference film formed on the interference filter 5.
  • FIG. 2 shows the wavelength dependence of the insertion loss of the transmitted light and the reflected light when the light in the wavelength band of the C band used for the wavelength multiplexing optical communication is incident on the interference film.
  • the wavelength dependence of the wavelength loss characteristics of the reflected light and the incident light with respect to the light incident on the interference film complements each other.
  • the optical characteristics of the interference film are set so that the insertion loss of the reflected light linearly increases by about 3 dB as the wavelength increases, as shown by the solid line in the figure.
  • the insertion loss of the transmitted light is set to decrease linearly by about 3 dB as the wavelength increases.
  • the insertion loss of the reflected light and the insertion loss of the transmitted light due to the increase in wavelength are opposite to each other. It is set so that the magnitude (tilt angle) of the tilt is the same in the tilt direction of the direction.
  • FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the correction principle of the gradient gain characteristic of the optical signal by the gradient gain equalizer 1.
  • FIG. 3A shows an example of the gradient gain characteristic of the optical signal input to the gradient gain equalizer 1.
  • FIG. 3B is a diagram showing the gain characteristics of the corrected optical signal.
  • FIG. 4 shows an optical path of an optical signal input / output to the gradient gain equalizer 1.
  • the gain of the optical signal shown in FIG. 3A has a characteristic of being inclined to "downward to the right", which linearly decreases by about 3 dB as the wavelength increases.
  • the gradient gain equalizer 1 corrects this optical signal so that it has a flat gain characteristic having a constant intensity from a short wavelength to a long wavelength.
  • the insertion loss of the interference filter 5 has a characteristic that the reflected light linearly decreases by about 3 dB from the short wavelength side to the long wavelength side.
  • the input path of the optical signal is connected to the first optical fiber, and the optical signal input to the first optical fiber 7 is emitted from the first port P1 (s1 ⁇ s2), the optical signal is incident on the interference filter 5 via the collimating lens 10a (s3).
  • the interference filter 5 the incident surface of light is tilted at a predetermined angle with respect to the optical axis 100, and the second port P2 is an optical path (s4) in which the reflected light (s4) from the interference filter 5 is coupled by the collimating lens 10a. s5) Arranged on top.
  • the optical signal (s1) input to the first optical fiber 7 is output from the second optical fiber 8 (s6).
  • the optical signal input to the gradient gain equalizer 1 is output in a state where the intensity is flattened in a predetermined wavelength band.
  • the optical path is formed along the optical axis 100.
  • An optical signal is transmitted through the interference filter 5. That is, in FIG. 4, the optical signal input to the first optical fiber 7 is emitted from the first port P1 (s1 ⁇ s2), and the emitted light is incident on the interference filter 5 via the collimating lens 10a (s3). ). Then, the light transmitted through the interference filter 5 is coupled to the third port P3 by the collimating lens 10b (s8 ⁇ s9), and the corrected optical signal is output from the third optical fiber 11 (s10).
  • the gradient gain characteristic of the optical signal is tilted in any direction from the short wavelength side to the long wavelength side. If the magnitudes of the light signals are the same, the intensity characteristics of the optical signal can be flattened by one tilt gain equalizer 1 regardless of the tilt direction. That is, if the gradient gain equalizer 1 according to the first embodiment is adopted for the optical fiber communication system, the gradient gain equalizer 1 conventionally prepared separately for the direction of inclination and the magnitude of inclination in the optical signal. The number of can be halved. That is, the gradient gain equalizer 1 according to the first embodiment can reduce the cost required for inventory management and can construct an optical fiber communication system at a lower cost.
  • FIG. 5 shows an example of the optical characteristics of the actual interference filter 5.
  • the optical characteristics of the reflected light solid line in the figure
  • the insertion loss of transmitted light broken line in the figure
  • FIG. 5 shows an example of the optical characteristics of the actual interference filter 5.
  • the optical characteristics of the reflected light solid line in the figure
  • the insertion loss of transmitted light broken line in the figure
  • it decreases in a curved line and deviates from the straight line (dotted line in the figure). Therefore, when an optical signal having an upward-sloping gradient gain characteristic is input to the gradient gain equalizer 1 provided with the interference filter 5 having the optical characteristic shown in FIG. 5, a short wavelength is obtained as shown in FIG.
  • An optical signal having a gain characteristic curved from the side toward the long wavelength side is output.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the gradient gain equalizer 101 according to the second embodiment.
  • two interference filters (5, 105) are arranged along the optical axis 100 between the first port P1 and the third port P3. ing.
  • the interference filter 5 near the first port P1 has the optical characteristics shown in FIG.
  • the interference filter closer to the third port P3 (hereinafter, may be referred to as a compensation interference filter 105) is for flattening the insertion loss characteristic of the transmitted light in the interference filter 5.
  • FIG. 8 shows the wavelength-dependent characteristics of the insertion loss of transmitted light in the compensating interference filter 105.
  • FIG. 9 shows the gradient gain characteristic of the optical signal input to the gradient gain equalizer 101 according to the second embodiment, and is input to the gradient gain equalizer 101 as shown in FIG.
  • the optical signal has a gain fluctuation range of about 3 dB and has an upward-sloping gradient gain characteristic.
  • FIG. 10 is a diagram showing an optical path of an optical signal input / output to the gradient gain equalizer 101.
  • the operation of the gradient gain equalizer 1 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10.
  • the optical signal having the gradient gain characteristic shown in FIG. 9 when the optical signal having the gradient gain characteristic shown in FIG. 9 is input to the first optical fiber 7 as shown in FIG. 10 (s1).
  • the optical signal is emitted from the first port P1 (s2), shaped into parallel light by the collimated lens 10a, and then incident on the interference filter 5 (s3).
  • the optical signal incident on the interference filter 5 passes through the interference filter 5 and the compensation interference filter 105 (s8 ⁇ s21), and is output from the third optical fiber via the third port P3 (s22 ⁇ s23). ..
  • the optical signal first follows the above optical path (s1 ⁇ s2 ⁇ s3 ⁇ s8 ⁇ s21 ⁇ s21 ⁇ s22 ⁇ s23).
  • the gain characteristic is curved so as to be convex upward as shown in FIG.
  • the optical signal passes through the compensating interference filter 105 having a gain characteristic curved so as to be convex downward as shown in FIG.
  • the optical signal is corrected so as to have a flat gain characteristic in a predetermined wavelength band as shown in FIG. 3B.
  • the optical signal input from the first optical fiber 7 is used as an interference filter, as in the case of the gradient gain equalizer 1 according to the first embodiment. It may be reflected at 5 and output from the second optical fiber (s1 ⁇ s2 ⁇ s3 ⁇ s4). ⁇ s5 ⁇ s6).
  • the gradient gain equalizer 101 according to the second embodiment is substantially provided with an interference filter having the optical characteristics shown in FIG. That is, the gradient gain equalizer 101 according to the second embodiment is predetermined regardless of which direction the gradient gain characteristic of the input optical signal is inclined from the short wavelength side to the long wavelength side. It is possible to further improve the flatness of the signal strength in the wavelength band of.
  • the gradient gain equalizer 1 has the gradient gain characteristic of the optical signal when corrected by using the reflected light of the interference filter 5, and when corrected by using the transmitted light of the interference filter 5.
  • the gradient gain characteristics of the optical signal of were not symmetrical. Therefore, if the fluctuation of the gain in the predetermined wavelength band after correction is within the specified range, as shown in FIG.
  • Both the insertion loss (broken line in the figure) may be curved with respect to the straight line (dotted line in the figure) to make the insertion loss of the reflected light and the transmitted light symmetrical.
  • the optical signal is input from the first optical fiber 7, and the reflected light of the interference filter 5 is output from the second optical fiber for the optical signal having a downward-sloping gradient gain characteristic.
  • the transmitted light of the interference filter 5 or the transmitted light of the interference filter 5 and the compensation interference filter 105 was output from the third optical fiber 11.
  • an optical signal may be input from the second optical fiber 8 and output from the first optical fiber 7, or an optical signal may be input from the third optical fiber 11 and output from the first optical fiber 7.
  • the input path of the optical signal is always the first regardless of the tilt direction of the gradient gain characteristic of the input optical signal.
  • the gradient gain equalizers (1,101) according to the first and second embodiments can be easily installed in the optical fiber communication system, and as a result, the construction cost of the optical fiber communication system can be further reduced. It will be possible.
  • 1,101 Inclined gain equalizer 2 housings, 3,4 fiber optic collimator, 5 Interference filter, 6a, 6b sleeve, 10a, 10b collimating lens, 7,8,11 Optical fiber, 12 ferrules, 100 optical axes, 105 Compensation interference filter

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Abstract

所定の波長帯域の光信号の利得特性の傾きを補正する傾斜利得等化器１であって、光軸１００上に対向配置された二芯ファイバーコリメーター３と一芯ファイバーコリメーター４との間に所定の波長領域における挿入損失が、短波長側から長波長側に向かって透過方向と反射方向とで逆向きとなるように傾斜する干渉フィルター５が配置され、二芯ファイバーコリメーターに保持された第１または第２の光ファイバー（７，８）から入力された所定帯域の光信号が干渉フィルターによって反射されて第２または第１の光ファイバーから出力され、第１の光ファイバーまたは一芯ファイバーコリメーターに保持された第３の光ファイバー１１から入力された光信号が干渉フィルターを透過して第３または第１の光ファイバーから出力される。

Description

傾斜利得等化器
　本発明は傾斜利得等化器に関する。
　光海底ケーブルシステムなどの光ファイバー通信システムにおける光信号の伝送路(光伝送路）は、長大な光ファイバーケーブルをいくつもの中継器を介して接続させることで構築される。光伝送路には、光ファイバーケーブルを伝搬する過程で減衰した光信号を増幅するためのエルビウム添加光ファイバー増幅器（ＥＤＦＡ）が設置されている。また、光信号は、ＥＤＦＡによって増幅される際、あるいは光伝送路を伝搬する過程で利得に波長依存性が生じることから、光伝送路には、光信号の利得の波長依存性を補正するための利得等化器が設置されている。なお、以下の非特許文献１、非特許文献２には、光海底ケーブルシステムについて記載されている。また、以下の非特許文献３には、誘電体多層膜を用いた利得等化器について記載されている。
日本電気株式会社、"大洋横断有中継光海底ケーブルシステムの建設技術"、[online]、[令和１年９月２４日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://jpn.nec.com/techrep/journal/g09/n04/pdf/090410.pdf＞ 日本電気株式会社、"光海底中継装置及び関連技術"、[online]、[令和１年９月２４日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://jpn.nec.com/techrep/journal/g09/n04/pdf/090404.pdf＞ 古河電気工業株式会社、"誘電体多層膜を用いた利得等化器用フィルタチップの開発"、[online]、[令和１年９月２４日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.furukawa.co.jp/jiho/fj109/fj109_04.pdf＞
　非特許文献１にも記載されているように、利得等化器には、光伝送路を伝播する過程で累積した光信号の利得のうねりを補正するシェイプ等化器と、利得の傾きを補正するチルト等化器（以下、傾斜利得等化器と称する）とがある。シェイプ等化器によって補正する利得のうねりは、中継器における増幅帯域の利得形状に基づいて特定することができる。そのため、シェイプ等化器の仕様は、シミュレーションによって、あらかじめ決定することができる。
　しかし、光信号における利得の傾斜状態（傾斜方向、傾斜の大きさなど）は、実際に製造された中継器や光ファイバーケーブルの特性を測定することで判明する。そのため、傾斜利得等化器の仕様は、光信号における利得の傾斜状態（以下、傾斜利得特性と言うことがある）が判明してから決定されることになる。あるいは多様な傾斜利得特性に対応して、補正特性が異なる多種多様な傾斜利得等化器を事前に用意しておく必要がある。
　傾斜利得特性が判明してから傾斜利得等化器の仕様を決定すれば、光ファイバー通信システムを短期間で構築することが困難になる。多種多様な傾斜利得等化器をあらかじめ用意しておけば、仕様の決定時間を省略し、光ファイバー通信システムを短期間で構築することができる一方で、実際に使用されない傾斜利得等化器を在庫として管理する必要がある。そのため、傾斜利得等化器の在庫管理にコストが掛かる。また、使用されない傾斜利得等化器の製造コストは、光ファイバー通信システムの構築コストを増大させる要因となる。
　そこで本発明は、在庫管理に掛かるコストを低減し、光ファイバー通信システムをより安価に構築することを可能とする傾斜利得等化器を提供することを目的としている。
　上記目的を達成するための本発明の一態様は、所定の波長帯域の光信号における傾斜した利得特性を補正する傾斜利得等化器であって、
　第１の光ファイバーと第２の光ファイバーとを保持する二芯ファイバーコリメーター、第３の光ファイバーを保持する一芯ファイバーコリメーター、および干渉フィルターを備え、
　前記二芯ファイバーコリメーターと前記一芯ファイバーコリメーターとが、光軸上に対向配置され、
　前記干渉フィルターが、前記光軸上に、前記二芯ファイバーコリメーターと前記一芯ファイバーコリメーターとの間に配置され、
　前記干渉フィルターは、所定の波長領域における透過方向の挿入損失と、反射方向の挿入損失とが、短波長側から長波長側に向かって、互いに逆向きとなるように傾斜し、
　前記第１の光ファイバーまたは前記第２の光ファイバーから所定帯域の光信号が入力された際に、当該光信号が前記干渉フィルターによって反射され、前記第２の光ファイバーまたは前記第１の光ファイバーから出力され、
　前記第１の光ファイバーまたは前記第３の光ファイバーから前記光信号が入力された際に、当該光信号が前記干渉フィルターを透過し、前記第３の光ファイバーまたは前記第１の光ファイバーから出力され、
　前記光信号における利得特性の波長依存特性の傾きと、前記干渉フィルターにおける挿入損失の波長依存特性の傾きとが逆向きとなるように、前記第１～第３の光ファイバーが前記光信号の入出力経路に接続される、
　傾斜利得等化器としている。
　本発明によれば、在庫管理に掛かるコストを低減し、光ファイバー通信システムをより安価に構築することを可能とする傾斜利得等化器が提供される。なお、その他の効果については以下の記載で明らかにする。
本発明の第１の実施例に係る傾斜利得等化器の構成を示す図である。 上記第１の実施例に係る傾斜利得等化器が備える干渉フィルターに形成されている干渉膜の光学特性の一例を示す図である。 上記第１の実施例に係る傾斜利得等化器に入力される光信号の傾斜利得特性の一例を示す図である。 上記第１の実施例に係る傾斜利得等化器による補正後の光信号の利得特性を示す図である。 上記第１の実施例に係る傾斜利得等化器に入出力される光信号の光路を示す図である。 上記第１の実施例に係る傾斜利得等化器が備える干渉フィルターの光学特性の一例を示す図である。 上記第１の実施例に係る傾斜利得等化器によって補正される光信号の利得特性を示す図である。 本発明の第２の実施例に係る傾斜利得等化器の構成を示す図である。 上記第２の実施例に係る傾斜利得等化器１０１が備える補償用干渉フィルターの光学特性を示す図である。 上記第２の実施例に係る傾斜利得等化器に入力される光信号の利得特性の一例を示す図である。 上記第２の実施例に係る傾斜利得等化器に入出力される光信号の光路を示す図である。 上記第１の実施例に係る傾斜利得等化器が備える干渉フィルターの光学特性のその他の例を示す図である。
　関連出願の相互参照
　この出願は、２０１９年１０月２９日に出願された日本特許出願、特願２０１９－１９６１９７に基づく優先権を主張し、その内容を援用する。
　本発明の実施例について、以下に添付図面を参照しつつ説明する。なお以下の説明に用いた図面において、同一または類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。ある図面において符号を付した部分について、不要であれば他の図面ではその部分に符号を付さない場合もある。
＝＝＝第１の実施例＝＝＝
　図１は、本発明の第１の実施例に係る傾斜利得等化器１の構成を示す図である。図１に示した傾斜利得等化器１は、中空筒状の筐体２の一端側に接続された二芯ファイバーコリメーター３、筐体２の他端側に二芯ファイバーコリメーター３の光軸１００と同軸となるように接続された一芯ファイバーコリメーター４、および筐体２内にて二つのコリメーター（３，４）間で光軸１００上に配置された干渉フィルター５を含む。
　二芯ファイバーコリメーター３と一芯ファイバーコリメーター４とは、光軸１００上に同軸に配置されている。二芯ファイバーコリメーター３は、中空円筒状のスリーブ６ａ内に二本の光ファイバ（７，８）を保持したフェルール９とコリメートレンズ１０ａとがスリーブ６ａと同軸に保持された構造を有している。光ファイバー（７，８）は、それぞれ、筐体２側に開口端（以下、第１のポートＰ１，第２のポートＰ２と言うことがある）を有している。
　一芯ファイバーコリメーター４は、中空円筒状のスリーブ６ｂ内に一本の光ファイバー１１を保持したフェルール１２とコリメートレンズ１０ｂとがスリーブ６ｂと同軸に保持された構造を有している。光ファイバー１１は、筐体２側に開口端（以下、第３のポートＰ３と言うことがある）を有している。そして、第１の実施例に係る傾斜利得等化器１では、第１のポートＰ１と第３のポートＰ３とが光軸１００上に配置されている。
　なお、以下では、第１のポートＰ１を開口端とする光ファイバー７を第１の光ファイバー７と称し、第２のポートＰ２を開口端とする光ファイバー８を第２の光ファイバー８と称し、第３のポートＰ３を開口端とする光ファイバー１１を第３の光ファイバー１１と称することとする。
　干渉フィルター５は、石英ガラスなどからなる基板の表面に誘電体多層膜からなる干渉膜が形成されてなる。誘電体多層膜を構成する誘電体薄膜は、Ｔａ２Ｏ５やＳｉＯ２などからなる。そして、上記非特許文献３にも示されているように、干渉フィルター５における挿入損失の波長依存特性（以下、光学特性と言うことがある）は、シミュレーションに基づいて適宜に設定することができる。すなわち、目的の光学特性を有する干渉フィルター５を得るために必要な干渉フィルターの構成や構造に関するパラメーター（例えば、基板や誘電体多層膜を構成する材料の屈折率や厚さなど）を、シミュレーションにより求めることができる。
　図２は、干渉フィルター５に形成されている干渉膜の光学特性の一例を示している。図２には、干渉膜に波長多重方式の光通信に用いられるＣバンドの波長帯域の光が入射したときの透過光と反射光のそれぞれの挿入損失の波長依存性が示されている。なお、周知のごとく、干渉膜に入射した光に対する反射光と入射光の波長損失特性の波長依存性は、互いに補完し合う関係になっている。図２に示した例では、干渉膜の光学特性は、図中実線で示したように、反射光の挿入損失が波長の増加とともに、直線的に３ｄＢ程度増加するように設定されている。透過光の挿入損失は、図中破線で示したように、波長の増加とともに直線的に３ｄＢ程度減少するように設定されている。このように、第１の実施例に係る傾斜利得等化器１の干渉フィルター５に形成されている干渉膜は、波長の増加に伴う反射光の挿入損失と透過光の挿入損失とが、逆向きの傾き方向で、その傾きの大きさ（傾き角度）が同じとなるように設定されている。
　図３Ａ、図３Ｂは、傾斜利得等化器１による光信号の傾斜利得特性の補正原理を示す図である。図３Ａは、傾斜利得等化器１に入力される光信号の傾斜利得特性の一例を示している。図３Ｂは、補正後の光信号の利得特性を示す図である。図４は、傾斜利得等化器１に入出力される光信号の光路を示している。以下、図３Ａ、図３Ｂ、及び図４を参照しつつ、干渉フィルター５の光学特性が、図２に示した干渉膜の光学特性と同じであるものとして、第１の実施例に係る傾斜利得等化器１の動作を説明する。
　図３Ａに示した光信号の利得は、波長の増加に伴って直線的に３ｄＢ程度減少する「右肩下がり」に傾斜した特性を有している。傾斜利得等化器１は、この光信号を、短波長から長波長に向かって一定の強度となる平坦な利得特性となるように補正する。ここでは、干渉フィルター５の挿入損失が、図２に示したように、反射光において、短波長側から長波長側に向かって直線的に３ｄＢ程度減少していく特性を有していることから、図３Ａに示した傾斜利得特性を有する光信号を補正する場合は、光信号を干渉フィルター５で反射させて、その反射光を出力させることになる。
　例えば、図４に示したように、光信号の入力経路を第１の光ファイバーに接続し、その第１の光ファイバー７に入力された光信号を、第１のポートＰ１から出射させるとともに（ｓ１→ｓ２）、その光信号を、コリメートレンズ１０ａを介して干渉フィルター５に入射させる（ｓ３）。干渉フィルター５は、光の入射面が光軸１００に対して所定の角度で傾いており、第２のポートＰ２は、干渉フィルター５からの反射光（ｓ４）がコリメートレンズ１０ａによって結合する光路（ｓ５）上に配置されている。それによって、第１の光ファイバー７に入力された光信号（ｓ１）が、第２の光ファイバー８から出力される（ｓ６）。そして、傾斜利得等化器１に入力された光信号は、図３Ｂに示したように、強度が所定の波長帯域において平坦化された状態で出力される。
　なお、光信号の傾斜利得特性が短波長側から長波長側に向かって増加する「右肩上がり」の特性を有している場合は、光軸１００に沿って光路が形成されるように、干渉フィルター５に光信号を透過させる。すなわち、図４において、第１の光ファイバー７に入力した光信号を第１のポートＰ１から出射させ（ｓ１→ｓ２）、その出射光を、コリメートレンズ１０ａを介して干渉フィルター５に入射させる（ｓ３）。そして、干渉フィルター５を透過した光をコリメートレンズ１０ｂにより第３のポートＰ３に結合させ（ｓ８→ｓ９）、補正後の光信号を第３の光ファイバー１１から出力させる（ｓ１０）。
　このように、第１の実施例に係る傾斜利得等化器１によれば、光信号の傾斜利得特性が、短波長側から長波長側に向かってどの方向に傾斜していても、その傾斜の大きさが同じであれば、傾斜の方向を問わず、一つの傾斜利得等化器１で光信号の強度特性を平坦化することができる。すなわち、光ファイバー通信システムに第１の実施例に係る傾斜利得等化器１を採用すれば、従来、光信号における傾斜の方向と傾斜の大きさとについて個別に用意していた傾斜利得等化器１の数を、半減させることができる。すなわち、第１の実施例に係る傾斜利得等化器１は、在庫管理に掛かるコストを低減し、光ファイバー通信システムをより安価に構築することができるものとなっている。
＝＝＝第２の実施例＝＝＝
　図３Ａ、図３Ｂは、第１の実施例に係る傾斜利得等化器１の動作原理を示したものであり、干渉フィルター５の光学特性が反射光と透過光とで対称であるものとしていた。しかし、実際の干渉フィルター５の光学特性は、干渉膜と基板の双方の光学特性を反映したものであるため、反射光の挿入損失と透過光の挿入損失のいずれか一方の波長依存特性が直線的に増加あるいは減少するように設定すると、他方の波長依存特性を直線的に減少あるいは増加するように設定することが難しい。
　図５に、実際の干渉フィルター５の光学特性の一例を示した。実際の干渉フィルター５では、反射光の光学特性（図中、実線）が、波長の増減に伴って直線的に増加する場合、透過光の挿入損失（図中、破線）は、波長の増減に伴って曲線を描くように減少し、直線（図中、点線）からずれてしまう。そのため、図５に示した光学特性を有する干渉フィルター５を備えた傾斜利得等化器１に、右肩上がりの傾斜利得特性を有する光信号を入力すると、図６に示したように、短波長側から長波長側に向かって湾曲した利得特性を有する光信号が出力される。
　このように、補正後の光信号の波長に対する利得特性が湾曲したものであっても、利得の変動幅が、光ファイバー通信システムの仕様によって規定される範囲内であれば問題はない。すなわち、干渉フィルター５における反射光の挿入損失と透過光の挿入損失とが非対称であっても、実用的には問題がない。
　もちろん、光信号の傾斜利得特性が、右肩上がりと右肩下がりのどちらであっても、利得変動が少なく平坦度が高い光信号を出力することができればより好ましい。そこで、第２の実施例として、干渉フィルター５における反射光の挿入損失と、透過光の挿入損失とが非対称である場合でも、入力される光信号の傾斜利得特性における傾斜方向に依らず、より平坦度の高い光信号を出力できる傾斜利得等化器を挙げる。
　図７は、第２の実施例に係る傾斜利得等化器１０１の構成を示す図である。図７に示したように、傾斜利得等化器１０１は、第１のポートＰ１と第３のポートＰ３との間に、二つの干渉フィルター（５，１０５）が光軸１００に沿って配置されている。そして、第２の実施例に係る傾斜利得等化器１０１では、第１のポートＰ１寄りの干渉フィルター５が、図２に示した光学特性を有するものとなっている。そして、第３のポートＰ３寄りの干渉フィルター（以下、補償用干渉フィルター１０５と言うことがある）は、干渉フィルター５における透過光の挿入損失特性をより平坦にするためのものである。
　図８は、補償用干渉フィルター１０５における透過光の挿入損失の波長依存特性を示している。図９は、第２の実施例に係る傾斜利得等化器１０１に入力される光信号の傾斜利得特性を示しており、図９に示したように、傾斜利得等化器１０１に入力される光信号は、利得の変動幅が３ｄＢ程度で右肩上がりの傾斜利得特性を有するものである。図１０は、傾斜利得等化器１０１に入出力される光信号の光路を示す図である。以下、図８～図１０を参照しつつ、第２の実施例に係る傾斜利得等化器１の動作を説明する。
　第２の実施例に係る傾斜利得等化器１０１では、図９に示した傾斜利得特性を有する光信号が、図１０に示したように、第１の光ファイバー７に入力されると（ｓ１）、その光信号が第１のポートＰ１から出射するとともに（ｓ２）、コリメートレンズ１０ａによって平行光に整形された上で干渉フィルター５に入射する（ｓ３）。干渉フィルター５に入射した光信号は、干渉フィルター５と補償用干渉フィルター１０５とを透過し（ｓ８→ｓ２１）、第３のポートＰ３を介して第３の光ファイバーから出力される（ｓ２２→ｓ２３）。
　そして、第２の実施例に係る傾斜利得等化器１において、光信号は、上記の光路（ｓ１→ｓ２→ｓ３→ｓ８→ｓ２１→ｓ２１→ｓ２２→ｓ２３）を辿る過程で、まず、干渉フィルター５により、図６に示した上方に凸となるように湾曲した利得特性を有するものとなる。次に、その光信号が図８に示した下方に凸となるように湾曲した利得特性を有する補償用干渉フィルター１０５を透過する。それによって、光信号は、図３Ｂに示したような、所定の波長帯域において平坦な利得特性となるように補正される。
　なお、右肩下がりの傾斜利得特性を有する光信号を入力する場合は、第１の実施例に係る傾斜利得等化器１と同様に、第１の光ファイバー７から入力した光信号を、干渉フィルター５で反射させて第２の光ファイバーから出力させればよい（ｓ１→ｓ２→ｓ３→ｓ４
→ｓ５→ｓ６）。
　第２の実施例に係る傾斜利得等化器１０１は、実質的に、図２に示した光学特性を有する干渉フィルターを備えたものとなる。すなわち、第２の実施例に係る傾斜利得等化器１０１は、入力される光信号の傾斜利得特性が、短波長側から長波長側に向かってどちらの方向に傾斜していたとしても、所定の波長帯域における信号強度の平坦度をより高めることができるものとなっている。
＝＝＝その他の実施例＝＝＝
　図５に示したように、実際の干渉フィルター５は、反射光と、透過光のいずれか一方が直線的な光学特性であると、他方の光学特性は直線的ではない。そのため、第１の実施例に係る傾斜利得等化器１は、干渉フィルター５の反射光を用いて補正したときの光信号の傾斜利得特性と、干渉フィルター５の透過光を用いて補正したときの光信号の傾斜利得特性とが対称にならなかった。そこで、補正後の所定の波長帯域における利得の変動が、規定の範囲内であれば、図１１に示したように、干渉フィルター５における反射光の挿入損失（図中、実線）と透過光の挿入損失（図中、破線）の双方を、直線（図中、点線）に対して湾曲させ、反射光と透過光の挿入損失を対称にしてもよい。
　第１および第２の実施例では、光信号を第１の光ファイバー７から入力し、右肩下がりの傾斜利得特性を有する光信号については、干渉フィルター５の反射光を第２の光ファイバーから出力し、干渉フィルター５の透過光、あるいは干渉フィルター５と補償用干渉フィルター１０５との透過光を第３の光ファイバー１１から出力させていた。もちろん、光信号を第２の光ファイバー８から入力して第１の光ファイバー７から出力させたり、光信号を第３の光ファイバー１１から入力して第１の光ファイバー７から出力させたりしてもよい。しかし、第１および第２の実施例に係る傾斜利得等化器（１，１０１）は、入力される光信号の傾斜利得特性の傾き方向に依らず、光信号の入力経路が必ず第１の光ファイバー７に接続されることから、光ファイバー（７，８，１１）と光信号の入出経路との接続関係を間違える可能性が少なくなる。したがって、第１および第２の実施例に係る傾斜利得等化器（１，１０１）は、光ファイバー通信システムへの設置を容易にさせ、結果として、光ファイバー通信システムの建設コストをさらに低減させることができるものとなる。
 
１，１０１　傾斜利得等化器、２　筐体、３，４　光ファイバーコリメーター、
５　干渉フィルター、６ａ，６ｂ　スリーブ、１０ａ，１０ｂ　コリメートレンズ、
７，８，１１　光ファイバー、１２　フェルール、１００　光軸、
１０５　補償用干渉フィルター
 

Claims (4)

  1. 　所定の波長帯域の光信号における傾斜した利得特性を補正する傾斜利得等化器であって、
    　第１の光ファイバーと第２の光ファイバーとを保持する二芯ファイバーコリメーター、第３の光ファイバーを保持する一芯ファイバーコリメーター、および干渉フィルターを備え、
    　前記二芯ファイバーコリメーターと前記一芯ファイバーコリメーターとが、光軸上に対向配置され、
    　前記干渉フィルターが、前記光軸上に、前記二芯ファイバーコリメーターと前記一芯ファイバーコリメーターとの間に配置され、
    　前記干渉フィルターは、所定の波長領域における透過方向の挿入損失と反射方向の挿入損失とが、短波長側から長波長側に向かって、互いに逆向きとなるように傾斜し、
    　前記第１の光ファイバーまたは前記第２の光ファイバーから所定帯域の光信号が入力された際に、当該光信号が前記干渉フィルターによって反射され、前記第２の光ファイバーまたは前記第１の光ファイバーから出力され、
    　前記第１の光ファイバーまたは前記第３の光ファイバーから前記光信号が入力された際に、当該光信号が前記干渉フィルターを透過し、前記第３の光ファイバーまたは前記第１の光ファイバーから出力され、
    　前記光信号における利得特性の波長依存特性の傾きと、前記干渉フィルターにおける挿入損失の波長依存特性の傾きとが逆向きとなるように、前記第１～第３の光ファイバーが前記光信号の入出力経路に接続される、
    　傾斜利得等化器。
  2. 　請求項１に記載の傾斜利得等化器であって、
    　前記光軸上に、前記二芯ファイバーコリメーターから前記一芯ファイバーコリメーターに向かって、前記干渉フィルターと補償用干渉フィルターとがこの順に配置され、
    　前記干渉フィルターと前記補償用干渉フィルターとを透過する光の挿入損失と、前記干渉フィルターで反射する光の挿入損失とが、短波長側から長波長側に向かって、互いに反対方向に直線的に傾斜する、
    　傾斜利得等化器。
  3. 　請求項１に記載の傾斜利得等化器であって、前記第１の光ファイバーが前記光信号の入力経路に接続される傾斜利得等化器。
  4. 　請求項２に記載の傾斜利得等化器であって、前記第１の光ファイバーが前記光信号の入力経路に接続される傾斜利得等化器。
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