JP2006120958A - 光増幅装置並びにその製造方法及び修理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率的な製造を行うことができ、修理の作業性も良好である光増幅装置を提供する。
【解決手段】光増幅装置１００は、信号光を増幅するプリアンプユニット１１０が基板上に設けられた第１基板２１０と、プリアンプユニット１１０で増幅された信号光をさらに増幅するブースターユニット１２０が基板上に設けられた第２基板２２０と、を備える。第１及び第２基板２１０，２２０は、ユニット設置面同士が対峙するように設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、信号光を増幅するプリアンプユニットが基板上に設けられた第１基板と、プリアンプユニットで増幅された信号光をさらに増幅するブースターユニットが基板上に設けられた第２基板と、を備えた光増幅装置並びにその製造方法及び修理方法に関する。

光通信において、信号光を長距離伝送するためには、所定距離毎に光増幅装置を設けることが必要である。そして、かかる光増幅装置について種々の技術開発が行われている（特許文献１及び２参照）。
特開２００４−１７９３９４号公報 特開２００４−１１１７７８号公報

光増幅装置としては、エルビウムドープファイバ（以下「ＥＤＦ」という。）を用いたものが広く用いられている。また、高利得を得ることを目的として、多段にＥＤＦが設けられたものや、ＥＤＦとダブルクラッドファイバが連続して設けられたものように、プリアンプとブースターとが連設されたものがある。

ところで、上記のようにプリアンプとブースターとが連設された光増幅装置において、単一基板上に、プリアンプ及びブースターが設けられていたのでは、同じような構成のものを別々の工程で作製しなければならず、生産性の面で効率的でないという問題がある。また、光増幅装置を修理するときに、基板上のプリアンプ及びブースターから故障部分を特定して修理を行わなければならず、修理の作業性が悪いという問題もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、効率的な製造を行うことができ、修理の作業性も良好である光増幅装置並びにその製造方法及び修理方法を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明の光増幅装置は、信号光を増幅するプリアンプユニットが基板上に設けられた第１基板と、該プリアンプユニットで増幅された信号光をさらに増幅するブースターユニットが基板上に設けられた第２基板と、を備え、
上記第１及び第２基板は、ユニット設置面同士が対峙するように設けられていることを特徴とする。

上記の構成によれば、プリアンプユニットを基板上に設けた第１基板及びブースターユニットを基板上に設けた第２基板をそれぞれ別々に作製し、それらをユニット設置面同士が対峙するように配設することで製造することができる。従って、プリアンプユニットを第１基板上に設ける工程とブースターユニットを第２基板上に設ける工程とを並行して行い、後の工程でそれらを組み合わせて製造することができるので、装置の効率的な製造を行うことができる。

また、プリアンプユニットが設けられたままの第１基板とブースターユニットが設けられたままの第２基板とを別々に分離して修理を行うことができる。従って、故障個所がプリアンプユニットなのか、ブースターユニットなのかの特定を容易に行うことができ、必要があれば、ユニットごと、或いは、基板ごと取り替えることもできるので、修理の作業性も良好なものとなる。

さらに、第１及び第２基板のユニット設置面同士が対峙した構造なので、単一基板上にプリアンプ及びブースターの両方が設けられたものに比べ、装置のコンパクト化を図ることができる。

本発明の光増幅装置では、上記第１及び第２基板は、前者が蓋で且つ後者が筐体本体である筐体を構成しているものであってもよい。

上記の構成によれば、第１及び第２基板自体が筐体を構成しているので、第１及び第２基板を収容するための筐体が必要でなく、そのため部品点数の低減を図ることができる。

また、光増幅で用いられる光の波長は人体への悪影響が懸念されるものであるが、上記の構成によれば、故障時等に光増幅動作中の光が漏れても、外部にその光が出射するを抑えることができ、漏れ光による人体への悪影響を回避することができる。

この場合、上記蓋である第１基板が上記筐体本体である第２基板に開閉可能に取り付けられているものであってもよい。

本発明の光増幅装置では、上記第１基板に設けられた第１巻回部と、上記第２基板に設けられた第２巻回部と、該第１及び第２基板間を渡って該第１巻回部と該第２巻回部とを連結する連結部と、からなる光ファイバ部材を有しており、上記第１基板の正面視での上記第１巻回部の巻回方向と上記第２基板の正面視での上記第２巻回部の巻回方向とが逆方向であるものであってもよい。

上記の構成によれば、第１基板と第２基板とを対峙させたときに、第１巻回部と第２巻回部とが同じ巻回方向となるので、それらを連結する連結部に無理な曲げ変形が加えられて断線等の故障が生じるのを抑えることができる。

本発明の光増幅装置では、上記ブースターユニットは光増幅素子を有しており、上記第２基板には、上記光増幅素子を冷却するための冷却手段が設けられているものであってもよい。

上記の構成によれば、高温に昇温するブースターユニットの光増幅素子の冷却が行われるので、光増幅素子の熱による故障が発生するのを抑えることができる。ここで、上記冷却手段は、例えば、ヒートシンクやヒートパイプである。

本発明の光増幅装置では、上記第１及び第２基板は、少なくとも一方が金属で形成されているものであってもよい。

上記の構成によれば、第１及び第２基板の少なくとも一方が金属で形成されているので、プリアンプユニット、或いは、ブースターユニットが昇温しても、その熱を基板を介して効率的に放熱することができ、それによってそれらの熱による故障の発生を抑制することができる。

本発明の光増幅装置では、上記ブースターユニットは、光増幅素子としてダブルクラッドファイバを有しているものであってもよい。

本発明によれば、プリアンプユニットを基板上に設けた第１基板及びブースターユニットを基板上に設けた第２基板をそれぞれ別々に作製し、それらをユニット設置面同士が対峙するように配設することで製造することができるので、装置の効率的な製造を行うことができる。

また、プリアンプユニットが設けられたままの第１基板とブースターユニットが設けられたままの第２基板とを別々に分離して修理を行うことができるので、修理の作業性も良好なものとなる。

さらに、第１及び第２基板のユニット設置面同士が対峙した構造なので、装置のコンパクト化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１〜４は、本発明の実施形態に係る光増幅装置１００の構成を示す。

この光増幅装置１００は、入力される信号光を増幅するプリアンプユニット１１０と、プリアンプユニット１１０で増幅された信号光をさらに増幅するブースターユニット１２０と、ブースターユニット１２０で増幅された信号光を分配する分岐ユニット１３０と、を備えている。

プリアンプユニット１１０は、前方側から後方側に向かって、信号光入力部ＩＮに接続された第１アイソレータ１１１、第１励起光源（ＬＤ）１１２が接続されたＷＤＭカプラ１１３、エルビウム（Ｅｒ）ドープファイバ（以下「ＥＤＦ」という。）１１４及び第２アイソレータ１１５が順に直列に接続された構成となっている。なお、ＥＤＦ１１４は、コアにエルビウムがドープされたファイバ長が約１０ｍの光ファイバの光増幅素子である。また、ＥＤＦ１１４の代わりにネオジム（Ｎｄ）ドープファイバ（ＮＤＦ）やイッテリビウム（Ｙｂ）ドープファイバ（ＹＤＦ）の他の希土類元素ドープファイバを用いてもよい。

プリアンプユニット１１０において、信号光入力部ＩＮに信号光が入力されると、信号光が第１アイソレータ１１１を介してＷＤＭカプラ１１３に入力される。一方、第１励起光源１１２からの励起光もＷＤＭカプラ１１３に入力される。そして、ＷＤＭカプラ１１３に入力された信号光及び励起光が合波されて出力され、それがＥＤＦ１１４に入力される。ＥＤＦ１１４では、励起光がエルビウムを励起状態にし、その誘導放出によって信号光を増幅する。増幅された信号光は第２アイソレータ１１５を介してブースターユニット１２０に出力される。

ブースターユニット１２０は、前方側から後方側に向かって、ダブルクラッドファイバ１２１、多数の第２励起光源（ＬＤ）１２２が接続されたバンドル１２３及び第３アイソレータ１２４が順に直列に接続された構成となっている。なお、ダブルクラッドファイバ１２１は、エルビウム（Ｅｒ）等の希土類元素がドープされたファイバ中心のコアと、コアを被覆する第１クラッドと、第１クラッドを被覆する第２クラッドと、を備えたファイバ長が約１０ｍの光ファイバの光増幅素子である。そして、コアは、プリアンプユニット１１０からの信号光が入力されるように前方端がプリアンプユニット１１０の後方端に接続されており、後方端がバンドル１２３の中心の光ファイバに接続されている。第１クラッドは、後方端が励起光入力部となっており、その励起光入力部に複数の第２励起光源１２２が接続されたバンドル１２３の光ファイバが接続されている。

ブースターユニット１２０において、プリアンプユニット１１０から出力された増幅された信号光がダブルクラッドファイバ１２１のコアに入力される。一方、複数の第２励起光源１２２からの励起光がダブルクラッドファイバ１２１の第１クラッドに入力される。ダブルクラッドファイバ１２１では、励起光が第１クラッドと第２クラッドとの界面で反射を繰り返しながらコア及び第１クラッド内を進行し、コアを通過するときに希土類元素を励起状態にし、その誘導放出によって信号光をさらに増幅する。さらに増幅された信号光は第３アイソレータ１２４を介して分岐ユニット１３０に出力される。

分岐ユニット１３０は、前方側から後方側に向かって、各々が入力部１ポート及び出力部２ポートを有する複数のカプラ１３１により鳥趾状に分岐してそれぞれが信号光出力部ＯＵＴに接続された構成となっている。

分岐ユニット１３０において、ブースターユニット１２０から出力されたさらに増幅された信号光がカプラ１３１によって複数の信号光出力部ＯＵＴに分配されてそれぞれから出力される。

この光増幅装置１００では、以上のプリアンプユニット１１０、ブースターユニット１２０及び分岐ユニット１３０が筐体２００に収容された構成となっている。

次に、筐体２００へのプリアンプユニット１１０、ブースターユニット１２０及び分岐ユニット１３０の収容形態について図４に基づいて説明する。なお、図４の正面視を基準として上下方向を特定する。

筐体２００は、ステンレス等の金属製であって、底面が長方形の浅底の直方体形状に形成されており、上面部分が蓋（第１基板）２１０に且つその他の上方に開口した容器部分が筐体本体（第２基板）２２０にそれぞれ構成され、蓋２１０が一方の長辺を軸として筐体本体２２０に開閉可能に蝶番で取り付けられたものとなっている。また、蓋２１０は、ネジ留め等により筐体本体２２０に開閉不能に固定できるようにもなっている。さらに、筐体本体２２０の下側の側面の一方には、蓋取付側と逆側にＵ字状の欠損部が形成されており、蓋２１０を閉じたときに信号光入力部ＩＮ及び信号光出力部ＯＵＴにそれぞれ接続されたリード光ファイバを外部に引き出すためのファイバ挿通孔２２１が形成されるようになっている。

この筐体２００には、プリアンプユニット１１０が蓋２１０の裏面上、つまり、内側に設けられており、ブースターユニット１２０及び分岐ユニット１３０が筐体本体２２０の底面上に設けられており、蓋２１０を閉じたときに、ユニット設置面同士が対峙するようになっている。

蓋２１０の裏面上に設けられたプリアンプユニット１１０は、一端が信号光入力部ＩＮに接続されたリード光ファイバがファイバ挿通孔２２１に対応して下側から蓋２１０の裏面上に載って真っ直ぐに延び、他端が蓋２１０の長辺に沿って設けられたロッド状の第１アイソレータ１１１の入力ポートに接続されている。第１アイソレータ１１１の出力ポートにはリード光ファイバの一端が接続されており、そのリード光ファイバは、蓋２１０の裏面の上側約３分の２の部分を占めて、競技場トラック状の軌跡を形成するように正面視で反時計回りに一周敷設され、他端がＷＤＭカプラ１１３の入力ポートに接続されている。ＷＤＭカプラ１１３の出力ポートにはＥＤＦ１１４の一端が接続されており、そのＥＤＦ１１４は、上記競技場トラック状の軌跡を形成するように正面視で反時計回りに複数周敷設され（ファイバ長約１０ｍ）、他端が第１アイソレータ１１１と並んで設けられたロッド状の第２アイソレータ１１５の入力ポートに接続されている。第２アイソレータ１１５の出力ポートにはＥＤＦ製リード光ファイバＯ１の一端が接続されており、そのＥＤＦ製リード光ファイバＯ１は、上記競技場トラック状の軌跡を形成するように正面視で反時計回りに半周敷設され、蓋２１０の筐体本体２２０への取付部を渡って筐体本体２２０へと延びている。また、第１励起光源１１２は、蓋２１０の裏面の下側部分に、第１励起光源１１２から真っ直ぐに延びるリード光ファイバが上記競技場トラック状の軌跡の接線を形成するように蓋２１０の側辺に対して傾いて設けられている。なお、リード光ファイバ（含ＥＤＦ製リードファイバＯ１）は、所定間隔毎に、光ファイバ単体、或いは、光ファイバ束を単位として蓋２１０の裏面上に取付具で取付固定され、また、第１アイソレータ１１１、ＷＤＭカプラ１１３、第２アイソレータ１１５及び第１励起光源１１２も取付具で蓋２１０の裏面上に取付固定されている。

筐体本体２２０へと延びたＥＤＦ製リード光ファイバＯ２，Ｏ３は、筐体本体２２０のほぼ中央の蓋取付部側の部分に、正面視で時計回りに円形状を形成するように複数周敷設され、他端がブースターユニット１２０に接続されている。ここで、競技場トラック状の軌跡を形成するように正面視で反時計回りに半周敷設されたＥＤＦ製リード光ファイバＯ１、それに連続して蓋２１０から筐体本体２２０に延びたＥＤＦ製リード光ファイバＯ２、及び、それに連続して正面視で時計回りに円形状を形成するように複数周敷設されたＥＤＦ製リード光ファイバＯ３からなるＥＤＦ製リード光ファイバは、それぞれが第１巻回部、連結部、及び、第２巻回部に相当した光ファイバ部材と捉えることができる。そして、ＥＤＦ製リード光ファイバの第１巻回部に相当する部分の巻回方向と第２巻回部に相当する部分の巻回方向とが逆方向である。従って、蓋２１０を閉めたときに、ＥＤＦ製リード光ファイバの第１巻回部に相当する部分の巻回方向と第２巻回部に相当する部分の巻回方向とが同じになるので、それらを連結する連結部に相当する部分に無理な曲げ変形が加えられて断線等の故障が生じるのを抑えることができる。

筐体本体２２０に収容されたブースターユニット１２０は、ＥＤＦ製リード光ファイバの他端がダブルクラッドファイバ１２１の一端に融着接続されている。ダブルクラッドファイバ１２１もまた、ＥＤＦ製リード光ファイバと同様、筐体本体２２０のほぼ中央の蓋取付部側とは反対側の部分に、正面視で時計回りに円形状を形成するように複数周巻かれて設けられ（ファイバ長約１０ｍ）、他端が円形状に巻かれたダブルクラッドファイバ１２１の上側に筐体本体２２０の短辺に沿って設けられたバンドル１２３の中心のリード光ファイバの一端に接続されている。そのリード光ファイバは、筐体本体２２０内を周回し、他端がバンドル１２３の上側に設けられた第３アイソレータ１２４の入力ポートに接続されている。第３アイソレータ１２４の出力ポートにはリード光ファイバが接続されており、そのリード光ファイバは分岐ユニット１３０（図４に示さず）に接続されている。各第２励起光源１２２は、筐体本体２２０の下側部分に、第２励起光源１２２から延びるリード光ファイバが接続されるバンドル１２３の光ファイバに対して曲率半径の小さい曲げ形状を形成しないように筐体本体２２０の側辺に対して傾いて設けられている。なお、ダブルクラッドファイバ１２１、バンドル１２３、第３アイソレータ１２４及び第２励起光源１２２は筐体本体２２０の底面上に取付具で取付固定されている。

筐体本体２２０に収容された分岐ユニット１３０は、カプラ１３１で分岐された複数のリード光ファイバが筐体本体２２０内を周回して設けられ、ファイバ挿通孔２２１から引き出されてそれぞれ信号光出力部ＯＵＴに接続されている。

また、筐体本体２２０の底には、ダブルクラッドファイバ１２１を冷却するためのヒートシンク或いはヒートパイプの冷却手段２３０が設けられている。これにより、高温に昇温するブースターユニット１２０のダブルクラッドファイバ１２１の冷却が行われるので、その熱による故障が発生するのを抑えることができる。しかも、筐体２００を構成する蓋２１０及び筐体本体２２０が金属で形成されているので、熱伝導率が高く、プリアンプユニット１１０、或いは、ブースターユニット１２０が昇温しても、その熱を筐体２００を介して効率的に放熱することができ、それによってもそれらの熱による故障の発生を抑制することができる。

以上の構成の光増幅装置１００によれば、プリアンプユニット１１０を裏面上に設けた蓋２１０及びブースターユニット１２０を底面上に設けた筐体本体２２０をそれぞれ別々に作製し、それらをユニット設置面同士が対峙するように配設することで製造することができる。従って、プリアンプユニット１１０を蓋２１０の裏面上に設ける工程とブースターユニット１２０を筐体本体２２０の底面上に設ける工程とを並行して行い、後の工程でそれらを組み合わせて製造することができるので、装置の効率的な製造を行うことができる。

また、プリアンプユニット１１０が設けられたままの蓋２１０とブースターユニット１２０が設けられたままの筐体本体２２０とを別々に分離して修理を行うことができる。従って、故障個所がプリアンプユニット１１０なのか、ブースターユニット１２０なのかの特定を容易に行うことができ、必要があれば、ユニットごと、或いは、蓋２１０又は筐体本体２２０ごと取り替えることもできるので、修理の作業性も良好なものとなる。

さらに、蓋２１０及び筐体本体２２０のユニット設置面同士が対峙した構造なので、単一基板上にプリアンプ及びブースターの両方が設けられたものに比べ、装置のコンパクト化を図ることができる。

また、プリアンプユニット１１０が設けられた蓋２１０とブースターユニット１２０が設けられた筐体本体２２０が筐体２００を構成しているので、筐体単体が必要でなく、そのため部品点数の低減を図ることができる。加えて、光増幅で用いられる光の波長は人体への悪影響が懸念されるものであるが、筐体２００があるので、故障時等に光増幅動作中の光が漏れても、外部にその光が出射するを抑えることができ、漏れ光による人体への悪影響を回避することができる。

なお、上記実施形態では、ブースターユニット１２０にダブルクラッドファイバ１２１が設けられた構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、プリアンプユニット１１０のＥＤＦ１１４よりもファイバ長の長いＥＤＦが設けられた構成等であってもよい。

本発明は、信号光を増幅するプリアンプユニットが基板上に設けられた第１基板と、プリアンプユニットで増幅された信号光をさらに増幅するブースターユニットが基板上に設けられた第２基板と、を備えた光増幅装置並びにその製造方法及び修理方法について有用である。

本発明の実施形態に係る光増幅装置のブロック図である。 本発明の実施形態に係る光増幅装置の外観の斜視図である。 本発明の実施形態に係る光増幅装置の蓋を開けた状態の斜視図である。 本発明の実施形態に係る光増幅装置の蓋を開けた状態の平面図である。

符号の説明

１００ 光増幅装置
１１０ プリアンプユニット
１１１ 第１アイソレータ
１１２ 第１励起光源
１１３ ＷＤＭカプラ
１１４ エルビウム（Ｅｒ）ドープファイバ（ＥＤＦ）
１１５ 第２アイソレータ
１２０ ブースターユニット
１２１ ダブルクラッドファイバ
１２２ 第２励起光源
１２３ バンドル
１２４ 第３アイソレータ
１３０ 分岐ユニット
１３１ カプラ
２００ 筐体
２１０ 蓋
２２０ 筐体本体
２２１ ファイバ挿通孔
２３０ 冷却手段
ＩＮ 信号光入力部
ＯＵＴ 信号光出力部
Ｏ１〜Ｏ３ ＥＤＦ製リード光ファイバ

Claims (10)

1. 信号光を増幅するプリアンプユニットが基板上に設けられた第１基板と、該プリアンプユニットで増幅された信号光をさらに増幅するブースターユニットが基板上に設けられた第２基板と、を備え、
   上記第１及び第２基板は、ユニット設置面同士が対峙するように設けられていることを特徴とする光増幅装置。
2. 請求項１に記載された光増幅装置において、
   上記第１及び第２基板は、前者が蓋で且つ後者が筐体本体である筐体を構成していることを特徴とする光増幅装置。
3. 請求項２に記載された光増幅装置において、
   上記蓋である第１基板が上記筐体本体である第２基板に開閉可能に取り付けられていることを特徴とする光増幅装置。
4. 請求項１に記載された光増幅装置において、
   上記第１基板に設けられた第１巻回部と、上記第２基板に設けられた第２巻回部と、該第１及び第２基板間を渡って該第１巻回部と該第２巻回部とを連結する連結部と、からなる光ファイバ部材を有しており、
   上記第１基板の正面視での上記第１巻回部の巻回方向と上記第２基板の正面視での上記第２巻回部の巻回方向とが逆方向であることを特徴とする光増幅装置。
5. 請求項１に記載された光増幅装置において、
   上記ブースターユニットは、光増幅素子を有しており、
   上記第２基板には、上記光増幅素子を冷却するための冷却手段が設けられていることを特徴とする光増幅装置。
6. 請求項５に記載された光増幅装置において、
   上記冷却手段は、ヒートシンク又はヒートパイプであることを特徴とする光増幅装置。
7. 請求項１に記載された光増幅装置において、
   上記第１及び第２基板は、少なくとも一方が金属で形成されていることを特徴とする光増幅装置。
8. 請求項１に記載された光増幅装置において、
   上記ブースターユニットは、光増幅素子としてダブルクラッドファイバを有していることを特徴とする光増幅装置。
9. 信号光を増幅するプリアンプユニットが基板上に設けられた第１基板と、該プリアンプユニットで増幅された信号光をさらに増幅するブースターユニットが基板上に設けられた第２基板と、を備えた光増幅装置の製造方法であって、
   プリアンプユニットを基板上に設けた第１基板及びブースターユニットを基板上に設けた第２基板をそれぞれ別々に作製し、該第１及び第２基板をユニット設置面同士が対峙するように配設することを特徴とする光増幅装置の製造方法。
10. 信号光を増幅するプリアンプユニットが基板上に設けられた第１基板と、該プリアンプユニットで増幅された信号光をさらに増幅するブースターユニットが基板上に設けられた第２基板とが、ユニット設置面同士が対峙するように設けられた光増幅装置の修理方法であって、
    上記プリアンプユニットが設けられたままの上記第１基板と上記ブースターユニットが設けられたままの上記第２基板とを別々に分離して修理を行うことを特徴とする光増幅装置の修理方法。

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