JP2008089781A - 光パラメトリック増幅装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の光パラメトリック増幅装置は、EDFA等の実用的な光アンプ1を用いて増幅した励起光Epを、光アンプ1の増幅帯域外に波長を有する信号光Esとともに合波器2を介して非線形光学媒質3に供給することで、該非線形光学媒質3において、励起光Epによる光パラメトリック増幅効果により信号光Esを増幅する。
【選択図】図1
Description
上記の(1)式において、φ(L)は非線形光位相シフトを表しており、次の(2)式に示す関係を満たす。
上記の(2)式において、γは、光ファイバの3次非線形係数であって、光速c、光角周波数ω、非線形屈折率n2および有効コア断面積Aeffを用いて、下記の(3)式で表される。また、Pp(0)は、光ファイバに入力される励起光Epのパワーである。さらに、Leffは、相互作用長であり、次の(4)式で表される。
Leff=[1−exp(−α・L)]/α …(4)
上記(1)式〜(4)式の関係より、光ファイバにおける光パラメトリック増幅の利得ηsは、非線形定数γ、励起光パワーPpおよび相互作用長Leffの積の二乗に比例する形で大きくなることがわかる。ただし、FWMの発生効率は、相互作用する光波の偏光状態に強く依存し、同一の偏光状態の光波間で最も発生効率が高く、互いに直交する偏光状態の光波間ではFWMは発生しない。したがって、励起光EpのパワーPpが十分に大きい場合には、その励起光Epと同一の偏光方向の信号光成分が、選択的に光パラメトリック増幅されるようになる。
前記励起光の波長を含む増幅帯域を有し、前記励起光を増幅して出力する第1光増幅部と、
前記第1光増幅部から出力される励起光を、前記第1光増幅部の増幅帯域外に波長を有する信号光とともに前記非線形光学媒質に供給する励起光供給部と、
を備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
波長の異なる複数の信号光を含んだWDM信号光が入力され、該WDM信号光を前記第1光増幅部の増幅帯域外に波長を有する第1波長帯の信号光、および、前記第1光増幅部の増幅帯域内に波長を有する第2波長帯の信号光に分波して出力する分波部と、
前記第1波長帯の光信号、および、前記第2波長帯の光信号を合波して出力する合波部と、
前記第1光増幅部の増幅帯域に対応した増幅帯域を有し、前記分波部から出力される前記第2波長帯の信号光を増幅して前記合波部に出力する第2光増幅部と、を備え、
前記励起光供給部は、前記第1光増幅部で増幅された前記励起光を、前記分波部から出力される前記第1波長帯の信号光とともに前記非線形光学媒質に供給し、
前記非線形光学媒質は、前記励起光による光パラメトリック増幅効果により、前記第1波長帯の信号光を増幅して前記合波部に出力する、ことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記非線形光学媒質の出力光より、光パラメトリック増幅された信号光を選別する光フィルタを備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記非線形光学媒質は、前記励起光の波長と一致または略一致する平均零分散波長を有する光ファイバであることを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記非線形光学媒質は、モード・フィールド内の光パワー密度を高めた高非線形ファイバであることを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記高非線形ファイバは、モード・フィールドを狭小化した構造を有することを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記高非線形ファイバは、ゲルマニウムおよびビスマスのうちの少なくとも1つがコアにドープされた構造を有することを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記非線形光学媒質は、フォトニック結晶ファイバであることを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記非線形光学媒質は、擬似位相整合構造を有する光導波路であることを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記非線形光学媒質は、ガリウム・アルミニウム砒素(GaAlAs)素子であることを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記第1光増幅部は、C−バンドに増幅帯域を有するエルビウムドープ・ファイバ・アンプを用いて構成され、
前記励起光は、C−バンド内の短波長側の端部付近に波長を有し、
前記非線形光学媒質は、前記励起光による光パラメトリック増幅効果により、C−バンドより短波長側の領域に波長を有する信号光を増幅して出力する、ことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記第1光増幅部は、C−バンドおよびL−バンドのいずれかに増幅帯域を有するエルビウムドープ・ファイバ・アンプを用いて構成され、
前記励起光は、C−バンド内の長波長側の端部付近、または、L−バンドの短波長側の端部付近に波長を有し、
前記非線形光学媒質は、前記励起光による光パラメトリック増幅効果により、C−バンドおよびL−バンドの間の領域に波長を有する信号光を増幅して出力する、ことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記第1光増幅部は、L−バンドに増幅帯域を有するエルビウムドープ・ファイバ・アンプを用いて構成され、
前記励起光は、L−バンド内の長波長側の端部付近に波長を有し、
前記非線形光学媒質は、前記励起光による光パラメトリック増幅効果により、L−バンドより長波長側の領域に波長を有する信号光を増幅して出力する、ことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記非線形光学媒質に入力される信号光および励起光の相対的な偏光状態を制御する偏光制御器と、
前記非線形光学媒質に対して入出力される信号光および励起光のパワーをモニターするモニター部と、
前記モニター部のモニター結果を基に、前記非線形光学媒質から出力される信号光のパワーが最大になるように前記偏光制御器を制御した後、前記非線形光学媒質に入力される励起光のパワーが所定の値となるように前記第1光増幅部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記非線形光学媒質から出力される信号光のパワーを制御するパワー制御器を備え、
前記制御部は、前記非線形光学媒質から出力される信号光のパワーが所定の値になるように前記パワー制御器を制御することを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記非線形光学媒質に入力される信号光を直線偏光化する手段を備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記非線形光学媒質に入力される励起光を円偏光化する手段を備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記非線形光学媒質の出力側に配置された偏光子と、
前記非線形光学媒質に入力される信号光の偏光方向を、前記偏光子の偏光主軸と直交する方向に制御する第1偏光制御器と、
前記励起光をパルス化して前記第1光増幅部に与える励起光パルス生成回路と、
前記励起光パルス生成回路および前記第1光増幅部の間に設けられ、励起光パルスの偏光方向を前記信号光の偏光方向に対して所定の角度に設定する第2偏光制御器と、を備え、
前記非線形光学媒質は、前記励起光パルスによる光パラメトリック増幅効果により、前記信号光を前記励起光パルスの偏光方向に増幅する、ことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記非線形光学媒質の前段または後段に過飽和吸収媒質を備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
前記信号光の波長および前記励起光の波長を含む増幅帯域を有し、前記励起光を増幅して出力する第1光増幅部と、
前記信号光の波長および前記励起光の波長を含む増幅帯域を有し、前記信号光を増幅して出力する第2光増幅部と、
前記第1光増幅部から出力される励起光を、前記第2光増幅部から出力される信号光とともに前記非線形光学媒質に供給する励起光供給部と、
を備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
2,14,35,39…合波器
3…非線形光学媒質
11,24,25…分波器
12…Cバンド用EDFA
13…Lバンド用EDFA
15…光フィルタ
21,22,33,37,41,43…偏光制御器
23…パワー制御器
26…モニター回路
27…比較回路
28…偏光制御回路
29…パワー制御回路
31,44…偏光子
32,36…偏光ビームスプリッタ
34,38…時間調整用の光回路
42…励起光パルス生成回路
45…過飽和吸収媒質
Es,Es’Es(C),Es(L)…信号光
Ep,Ep1〜Ep3…励起光
Claims (10)
- 信号光および該信号光とは波長の異なる励起光が入力され、該励起光による光パラメトリック増幅効果により信号光を増幅して出力する非線形光学媒質を備えた光パラメトリック増幅装置であって、
前記励起光の波長を含む増幅帯域を有し、前記励起光を増幅して出力する第1光増幅部と、
前記第1光増幅部から出力される励起光を、前記第1光増幅部の増幅帯域外に波長を有する信号光とともに前記非線形光学媒質に供給する励起光供給部と、
を備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。 - 請求項1に記載の光パラメトリック増幅装置であって、
波長の異なる複数の信号光を含んだWDM信号光が入力され、該WDM信号光を前記第1光増幅部の増幅帯域外に波長を有する第1波長帯の信号光、および、前記第1光増幅部の増幅帯域内に波長を有する第2波長帯の信号光に分波して出力する分波部と、
前記第1波長帯の光信号、および、前記第2波長帯の光信号を合波して出力する合波部と、
前記第1光増幅部の増幅帯域に対応した増幅帯域を有し、前記分波部から出力される前記第2波長帯の信号光を増幅して前記合波部に出力する第2光増幅部と、を備え、
前記励起光供給部は、前記第1光増幅部で増幅された前記励起光を、前記分波部から出力される前記第1波長帯の信号光とともに前記非線形光学媒質に供給し、
前記非線形光学媒質は、前記励起光による光パラメトリック増幅効果により、前記第1波長帯の信号光を増幅して前記合波部に出力する、ことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。 - 請求項1に記載の光パラメトリック増幅装置であって、
前記非線形光学媒質の出力光より、光パラメトリック増幅された信号光を選別する光フィルタを備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。 - 請求項1に記載の光パラメトリック増幅装置であって、
前記非線形光学媒質は、前記励起光の波長と一致または略一致する平均零分散波長を有する光ファイバであることを特徴とする光パラメトリック増幅装置。 - 請求項1に記載の光パラメトリック増幅装置であって、
前記非線形光学媒質に入力される信号光および励起光の相対的な偏光状態を制御する偏光制御器と、
前記非線形光学媒質に対して入出力される信号光および励起光のパワーをモニターするモニター部と、
前記モニター部のモニター結果を基に、前記非線形光学媒質から出力される信号光のパワーが最大になるように前記偏光制御器を制御した後、前記非線形光学媒質に入力される励起光のパワーが所定の値となるように前記第1光増幅部を制御する制御部と、
を備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。 - 請求項1に記載の光パラメトリック増幅装置であって、
前記非線形光学媒質に入力される信号光を直線偏光化する手段を備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。 - 請求項1に記載の光パラメトリック増幅装置であって、
前記非線形光学媒質に入力される励起光を円偏光化する手段を備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。 - 請求項1に記載の光パラメトリック増幅装置であって、
前記非線形光学媒質の出力側に配置された偏光子と、
前記非線形光学媒質に入力される信号光の偏光方向を、前記偏光子の偏光主軸と直交する方向に制御する第1偏光制御器と、
前記励起光をパルス化して前記第1光増幅部に与える励起光パルス生成回路と、
前記励起光パルス生成回路および前記第1光増幅部の間に設けられ、励起光パルスの偏光方向を前記信号光の偏光方向に対して所定の角度に設定する第2偏光制御器と、を備え、
前記非線形光学媒質は、前記励起光パルスによる光パラメトリック増幅効果により、前記信号光を前記励起光パルスの偏光方向に増幅する、ことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。 - 請求項1に記載の光パラメトリック増幅装置であって、
前記非線形光学媒質の前段または後段に過飽和吸収媒質を備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。 - 信号光および該信号光とは波長の異なる励起光が入力され、該励起光による光パラメトリック増幅効果により信号光を増幅して出力する非線形光学媒質を備えた光パラメトリック増幅装置であって、
前記信号光の波長および前記励起光の波長を含む増幅帯域を有し、前記励起光を増幅して出力する第1光増幅部と、
前記信号光の波長および前記励起光の波長を含む増幅帯域を有し、前記信号光を増幅して出力する第2光増幅部と、
前記第1光増幅部から出力される励起光を、前記第2光増幅部から出力される信号光とともに前記非線形光学媒質に供給する励起光供給部と、
を備えたことを特徴とする光パラメトリック増幅装置。
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