JP2665097B2 - 光結合器 - Google Patents
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
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- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4207—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms with optical elements reducing the sensitivity to optical feedback
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光結合装置に関し、特
に光学的にアイソレートされた光結合装置に関する。
に光学的にアイソレートされた光結合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】光結合器は受動光素子の中で最も数多く
用いられるものの一つであり、実際あらゆる光通信シス
テム中で用いられているものである。光結合器の利用に
おいて最近の研究で関心を持たれていることは、ファイ
バ増幅器に関するものである。ファイバ増幅器の使用の
際には、通信信号光とポンプ光の両方が増幅媒質に結合
される必要があり、増幅媒質自身も光伝送路に結合され
ねばならない。ファイバ増幅器を効果的に利用するため
には、増幅利得媒質に最大限のポンプ光を結合し、シス
テム内で生じる多重反射光を抑制しなくてはならない。
M.Z.Iqbalらによる、IEEE Photonics Technology Lette
rs, Vol.1,No.10,October 1989, pp.334-6に掲載の、"A
n 11 Gbit/s, 151km Transmission Experiment Employi
ng a 1480nm Pumped Erbium-Doped In-Line Fiber Ampl
ifier"には、エルビウムドープファイバ増幅器を用いた
システムの性能が、信号対自然放出光ビート雑音と、増
幅媒質内での反射光誘起レーザ発振によって劣化するこ
とが示されている。Iqbalらは、一対のアイソレータを
用いた数ギガビット通信システムを提案しており、その
中では、送信機出力端に第１のアイソレータが、増幅器
入力端に第２のアイソレータが挿入されている。このよ
うなアイソレータによってシステムの性能は改善される
が、同時にシステムが大きく複雑なものになってしま
う。
用いられるものの一つであり、実際あらゆる光通信シス
テム中で用いられているものである。光結合器の利用に
おいて最近の研究で関心を持たれていることは、ファイ
バ増幅器に関するものである。ファイバ増幅器の使用の
際には、通信信号光とポンプ光の両方が増幅媒質に結合
される必要があり、増幅媒質自身も光伝送路に結合され
ねばならない。ファイバ増幅器を効果的に利用するため
には、増幅利得媒質に最大限のポンプ光を結合し、シス
テム内で生じる多重反射光を抑制しなくてはならない。
M.Z.Iqbalらによる、IEEE Photonics Technology Lette
rs, Vol.1,No.10,October 1989, pp.334-6に掲載の、"A
n 11 Gbit/s, 151km Transmission Experiment Employi
ng a 1480nm Pumped Erbium-Doped In-Line Fiber Ampl
ifier"には、エルビウムドープファイバ増幅器を用いた
システムの性能が、信号対自然放出光ビート雑音と、増
幅媒質内での反射光誘起レーザ発振によって劣化するこ
とが示されている。Iqbalらは、一対のアイソレータを
用いた数ギガビット通信システムを提案しており、その
中では、送信機出力端に第１のアイソレータが、増幅器
入力端に第２のアイソレータが挿入されている。このよ
うなアイソレータによってシステムの性能は改善される
が、同時にシステムが大きく複雑なものになってしま
う。
【０００３】J.L.Gimlettらによる、Electronics Lette
rs, Vol.25,No.20,September 1989,pp.1393-4に掲載
の、"Impact of Multiple Reflection Noise in Gbit/s
Lightwave Systems with Optical Fibre Amplifiers"
には、アイソレータを一つだけ用いた手法が示されてい
る。Gimlettらは、逆方向にポンプされたファイバ増幅
器を提案し、光アイソレータを増幅器入力端に挿入して
いる。ポンプ光をファイバ増幅器に導くために、ダイク
ロイック結合器が用いられている。前述のIqbalらの構
成と同様、Gimlettらの光アイソレータ及びポンプ光結
合器は別々の、物理的に分離したデバイスである。
rs, Vol.25,No.20,September 1989,pp.1393-4に掲載
の、"Impact of Multiple Reflection Noise in Gbit/s
Lightwave Systems with Optical Fibre Amplifiers"
には、アイソレータを一つだけ用いた手法が示されてい
る。Gimlettらは、逆方向にポンプされたファイバ増幅
器を提案し、光アイソレータを増幅器入力端に挿入して
いる。ポンプ光をファイバ増幅器に導くために、ダイク
ロイック結合器が用いられている。前述のIqbalらの構
成と同様、Gimlettらの光アイソレータ及びポンプ光結
合器は別々の、物理的に分離したデバイスである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従って、ファイバ増幅
器等の利用に際し、アイソレートされた光結合装置が必
要とされる。
器等の利用に際し、アイソレートされた光結合装置が必
要とされる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ファイバ増幅
器の利用の際に適した、光学的にアイソレートされた結
合装置に関する。
器の利用の際に適した、光学的にアイソレートされた結
合装置に関する。
【０００６】本発明によるアイソレートされた光結合器
は、第１のコリメートレンズ（第１の光信号を受け
る）、及び第２のコリメートレンズを有し、それらの間
に波長選択デバイスが配置されている。波長選択デバイ
スは、結合器に入射された光のうち、第１の光信号の波
長の光を反射し、第２の光信号の波長の光を透過させ
る。光アイソレータは結合器内に含まれ、信号路の波長
選択デバイスと第２のコリメートレンズとの間に配置さ
れる。アイソレータを用いることによって、第２の信号
の反射光が、送信デバイスへの戻り光となり、その性能
を劣化させることを防ぐ。
は、第１のコリメートレンズ（第１の光信号を受け
る）、及び第２のコリメートレンズを有し、それらの間
に波長選択デバイスが配置されている。波長選択デバイ
スは、結合器に入射された光のうち、第１の光信号の波
長の光を反射し、第２の光信号の波長の光を透過させ
る。光アイソレータは結合器内に含まれ、信号路の波長
選択デバイスと第２のコリメートレンズとの間に配置さ
れる。アイソレータを用いることによって、第２の信号
の反射光が、送信デバイスへの戻り光となり、その性能
を劣化させることを防ぐ。
【０００７】本発明の一実施例では、アイソレートされ
た結合器が、送信機とファイバ増幅器との間の伝送路に
挿入される。結合器は、送信機からの通信信号光の結合
器への伝送を妨げる事なく、ポンプ光を増幅器へ導くた
めに用いられる。この実施例では、通信信号光とポンプ
光が増幅器内を同方向に伝搬するため、”同方向”ファ
イバ増幅器と呼ばれる。
た結合器が、送信機とファイバ増幅器との間の伝送路に
挿入される。結合器は、送信機からの通信信号光の結合
器への伝送を妨げる事なく、ポンプ光を増幅器へ導くた
めに用いられる。この実施例では、通信信号光とポンプ
光が増幅器内を同方向に伝搬するため、”同方向”ファ
イバ増幅器と呼ばれる。
【０００８】本発明によるアイソレートされた結合器
を、ファイバ増幅器の後の伝送路に挿入することもでき
る。この場合、結合器で入射されたポンプ光を反射して
ファイバ増幅器に導き、通信信号光とは逆方向に伝搬さ
せる。通信信号光の増幅のためには、通信信号光とポン
プ光が同時に増幅器内に存在すれば良いので、ポンプ光
の伝搬方向は増幅器の性能には影響しない。この実施例
では、通信信号光に対してポンプ光が増幅器内を逆方向
に伝搬するため、”逆方向”ファイバ増幅器と呼ばれ
る。
を、ファイバ増幅器の後の伝送路に挿入することもでき
る。この場合、結合器で入射されたポンプ光を反射して
ファイバ増幅器に導き、通信信号光とは逆方向に伝搬さ
せる。通信信号光の増幅のためには、通信信号光とポン
プ光が同時に増幅器内に存在すれば良いので、ポンプ光
の伝搬方向は増幅器の性能には影響しない。この実施例
では、通信信号光に対してポンプ光が増幅器内を逆方向
に伝搬するため、”逆方向”ファイバ増幅器と呼ばれ
る。
【０００９】さらに双方向通信システムでは、本発明に
よるアイソレートされた結合器を、ファイバ増幅器の両
端に一対配置することができる。この実施例では、通信
信号光に対して同方向及び逆方向のポンプ光がファイバ
増幅器内を伝搬するため、”ダブルポンプ”ファイバ増
幅器と呼ばれる。このような構成では、ファイバ増幅器
に入射されるポンプ光パワーを増加させることができ
る。
よるアイソレートされた結合器を、ファイバ増幅器の両
端に一対配置することができる。この実施例では、通信
信号光に対して同方向及び逆方向のポンプ光がファイバ
増幅器内を伝搬するため、”ダブルポンプ”ファイバ増
幅器と呼ばれる。このような構成では、ファイバ増幅器
に入射されるポンプ光パワーを増加させることができ
る。
【００１０】本発明による他の実施例では、単に別々の
信号光対を一つの光信号路に多重するために、アイソレ
ートされた光結合器を用いることができる。この場合、
前述のポンプ光を、伝送させるべき第２の通信信号光に
置き換えれば良い。本発明の長所は、アイソレータを結
合器内に設けることによって、反射光が送信機に戻り光
として結合することを防止する点である。
信号光対を一つの光信号路に多重するために、アイソレ
ートされた光結合器を用いることができる。この場合、
前述のポンプ光を、伝送させるべき第２の通信信号光に
置き換えれば良い。本発明の長所は、アイソレータを結
合器内に設けることによって、反射光が送信機に戻り光
として結合することを防止する点である。
【００１１】
【実施例】本発明に関する以下の説明には、入出力ファ
イバを有する種々のアイソレートされた光結合器と共
に、ファイバ増幅器に関連する多数の実施例が含まれ
る。この種々の実施例は単なる一例であって、本発明は
さらに、例えば集積光導波路や、光基板内の光増幅利得
媒質のような集積化された構成に対して適用することが
できる。さらに、本発明によるアイソレートされた結合
器はファイバ増幅器を有する構成での利用のみに限られ
ることはない。このような結合器の他への応用は種々あ
り、高ビットレート信号対を共通の信号路に多重化する
こともでき、その際にアイソレートされた結合器によっ
て、信号光の反射光が戻り光となってレーザ送信光源に
入射することを防ぐことができる。そのようなシステム
の具体例は、図４に関連して説明される。
イバを有する種々のアイソレートされた光結合器と共
に、ファイバ増幅器に関連する多数の実施例が含まれ
る。この種々の実施例は単なる一例であって、本発明は
さらに、例えば集積光導波路や、光基板内の光増幅利得
媒質のような集積化された構成に対して適用することが
できる。さらに、本発明によるアイソレートされた結合
器はファイバ増幅器を有する構成での利用のみに限られ
ることはない。このような結合器の他への応用は種々あ
り、高ビットレート信号対を共通の信号路に多重化する
こともでき、その際にアイソレートされた結合器によっ
て、信号光の反射光が戻り光となってレーザ送信光源に
入射することを防ぐことができる。そのようなシステム
の具体例は、図４に関連して説明される。
【００１２】図１に、本発明によるアイソレートされた
結合器１０を用いたファイバ増幅器構成の一実施例を示
す。アイソレートされた結合器１０は、同方向ファイバ
増幅器、つまり通信信号光とポンプ光がファイバ増幅器
内を同方向に伝搬するファイバ増幅器に用いている。前
述のように本発明によるアイソレートされた結合器は、
詳細は図２に関連して述べられる通り、逆方向結合器と
しても用いることができる。アイソレートされた結合器
１０は図示されるように、送信デバイス３０とファイバ
増幅器３２との間の光信号路に配置される。結合器１０
には、送信機３０からの通信信号光Ｍ及びポンプ光源３
４からのポンプ光Ｐが入力される。従って結合器１０
は、通信信号光及びポンプ光の両者共に、単一の出力フ
ァイバを介してファイバ増幅器３２へ導く役割を果た
す。この同方向伝搬の実施例では、信号Ｍ及びＰはファ
イバ増幅器３２内を同方向に伝搬する。
結合器１０を用いたファイバ増幅器構成の一実施例を示
す。アイソレートされた結合器１０は、同方向ファイバ
増幅器、つまり通信信号光とポンプ光がファイバ増幅器
内を同方向に伝搬するファイバ増幅器に用いている。前
述のように本発明によるアイソレートされた結合器は、
詳細は図２に関連して述べられる通り、逆方向結合器と
しても用いることができる。アイソレートされた結合器
１０は図示されるように、送信デバイス３０とファイバ
増幅器３２との間の光信号路に配置される。結合器１０
には、送信機３０からの通信信号光Ｍ及びポンプ光源３
４からのポンプ光Ｐが入力される。従って結合器１０
は、通信信号光及びポンプ光の両者共に、単一の出力フ
ァイバを介してファイバ増幅器３２へ導く役割を果た
す。この同方向伝搬の実施例では、信号Ｍ及びＰはファ
イバ増幅器３２内を同方向に伝搬する。
【００１３】アイソレートされた結合器１０には、第１
のコリメートレンズ１２及び第２のコリメートレンズ１
４が含まれる。波長選択手段１６は、第１レンズ１２及
び第２レンズ１４との間に配置される。デバイス１６
は、第１の既定波長光λP（つまりポンプ光波長）を反
射し、第２の既定波長光λM（つまり通信信号光波長）
を透過させる。
のコリメートレンズ１２及び第２のコリメートレンズ１
４が含まれる。波長選択手段１６は、第１レンズ１２及
び第２レンズ１４との間に配置される。デバイス１６
は、第１の既定波長光λP（つまりポンプ光波長）を反
射し、第２の既定波長光λM（つまり通信信号光波長）
を透過させる。
【００１４】数多くの高ビットレート通信システムで
は、信号路に対して送信レーザがアイソレートされる必
要がある。従って、本発明による結合器１０には、第２
のレンズ１４と波長選択手段１６との間の通信信号光路
に配置された光アイソレータ２０が含まれる。アイソレ
ータ２０は図示されるように、一対の複屈折板２４、２
６間に配置されたファラデー回転子２２によって構成さ
れている。このようなアイソレータの動作は良く知られ
ており、波長選択デバイス１６を通り逆方向に伝搬する
光がレンズ１４に入射することを防ぎ、送信デバイス３
０に戻り光として結合するのを防止するようになってい
る。第２レンズ１４の適切な端面１８に、さらに反射防
止膜２８を用いて、複屈折板２４の表面２５からの反射
光を確実に防止することができる。
は、信号路に対して送信レーザがアイソレートされる必
要がある。従って、本発明による結合器１０には、第２
のレンズ１４と波長選択手段１６との間の通信信号光路
に配置された光アイソレータ２０が含まれる。アイソレ
ータ２０は図示されるように、一対の複屈折板２４、２
６間に配置されたファラデー回転子２２によって構成さ
れている。このようなアイソレータの動作は良く知られ
ており、波長選択デバイス１６を通り逆方向に伝搬する
光がレンズ１４に入射することを防ぎ、送信デバイス３
０に戻り光として結合するのを防止するようになってい
る。第２レンズ１４の適切な端面１８に、さらに反射防
止膜２８を用いて、複屈折板２４の表面２５からの反射
光を確実に防止することができる。
【００１５】通信信号光Ｍは、第１の入力ファイバ３６
から入射され、結合器１０の第２のレンズ１４に結合さ
れる。通信信号光Ｍは、第２のレンズ１４、アイソレー
タ２０、デバイス１６及び第１レンズ１２の順に通過す
る。通信信号光Ｍは、その後結合器から出射し、出力フ
ァイバ４０に結合する。ポンプ入射光Ｐは、第２の入力
ファイバ３８から入射され、第１のレンズ１２に結合さ
れる。ポンプ光Ｐはデバイス１６によって反射され、再
び第１のレンズ１２を通り、通信信号光と同様に結合器
から出射して出力ファイバ４０に結合する。従って通信
信号光Ｍとポンプ光Ｐは同時に同方向に出力ファイバを
伝搬し、ファイバ増幅器３２の入力に導かれる。ファイ
バ増幅器３２は（例えばエルビウム）適切にドープさ
れ、ポンプ光によって誘導放出が生じ、通信信号光Ｍの
増幅が行われる。本発明による実施例の長所は前述のよ
うに、波長選択デバイス１６が狭帯域バンドパスフィル
タとして働き、不要な光が結合器を介して増幅器へ入射
することを防ぐことにある。従って、増幅器３２の自然
放出光雑音を大幅に減少できる。
から入射され、結合器１０の第２のレンズ１４に結合さ
れる。通信信号光Ｍは、第２のレンズ１４、アイソレー
タ２０、デバイス１６及び第１レンズ１２の順に通過す
る。通信信号光Ｍは、その後結合器から出射し、出力フ
ァイバ４０に結合する。ポンプ入射光Ｐは、第２の入力
ファイバ３８から入射され、第１のレンズ１２に結合さ
れる。ポンプ光Ｐはデバイス１６によって反射され、再
び第１のレンズ１２を通り、通信信号光と同様に結合器
から出射して出力ファイバ４０に結合する。従って通信
信号光Ｍとポンプ光Ｐは同時に同方向に出力ファイバを
伝搬し、ファイバ増幅器３２の入力に導かれる。ファイ
バ増幅器３２は（例えばエルビウム）適切にドープさ
れ、ポンプ光によって誘導放出が生じ、通信信号光Ｍの
増幅が行われる。本発明による実施例の長所は前述のよ
うに、波長選択デバイス１６が狭帯域バンドパスフィル
タとして働き、不要な光が結合器を介して増幅器へ入射
することを防ぐことにある。従って、増幅器３２の自然
放出光雑音を大幅に減少できる。
【００１６】反射光を抑制し、各部の屈折率の整合性の
改善を図るために、反射防止（ＡＲ）手段がアイソレー
トされた結合器１０に含まれる。図１はその一例を示
し、第１のＡＲコート４２が第１のレンズ１２の適切な
端面４４に施される。図１に示されるように、第２のＡ
Ｒコート４６が第２のレンズ１４の適切な端面４８に施
される。さらに、レンズ１２の端面４７にコーティング
してもよい。あるいは、適切にコートされた透明板ある
いはウェッジ等の種々の反射防止手段を、内部反射を抑
制するためにアイソレートされた結合器１０に用いるこ
とができる。
改善を図るために、反射防止（ＡＲ）手段がアイソレー
トされた結合器１０に含まれる。図１はその一例を示
し、第１のＡＲコート４２が第１のレンズ１２の適切な
端面４４に施される。図１に示されるように、第２のＡ
Ｒコート４６が第２のレンズ１４の適切な端面４８に施
される。さらに、レンズ１２の端面４７にコーティング
してもよい。あるいは、適切にコートされた透明板ある
いはウェッジ等の種々の反射防止手段を、内部反射を抑
制するためにアイソレートされた結合器１０に用いるこ
とができる。
【００１７】ファイバ増幅器の動作は、その中を伝搬す
るポンプ光の向きには依存しないので、本発明によるア
イソレートされた結合器を逆方向伝搬の構成にすること
もできる。そのような結合器の構成を図２に示す。この
構成では、結合器５０に第１のコリメートレンズ５２及
び第２のコリメートレンズ５４が含まれ、それらの間に
波長選択デバイス５６が配置されている。図１の波長選
択デバイス１６の場合と同様に、デバイス５６は、ポン
プ光Ｐの波長λPの光を反射し、通信信号光Ｍの波長λM
の光を透過させる。図中の波長選択デバイス５６は、第
１のレンズ５２の適切な端面５３に直接コーティングさ
れている。波長選択デバイスは、図１のような別のデバ
イスあるいは図２のようなコーティングに限られること
はなく、種々の手法が考えられる。
るポンプ光の向きには依存しないので、本発明によるア
イソレートされた結合器を逆方向伝搬の構成にすること
もできる。そのような結合器の構成を図２に示す。この
構成では、結合器５０に第１のコリメートレンズ５２及
び第２のコリメートレンズ５４が含まれ、それらの間に
波長選択デバイス５６が配置されている。図１の波長選
択デバイス１６の場合と同様に、デバイス５６は、ポン
プ光Ｐの波長λPの光を反射し、通信信号光Ｍの波長λM
の光を透過させる。図中の波長選択デバイス５６は、第
１のレンズ５２の適切な端面５３に直接コーティングさ
れている。波長選択デバイスは、図１のような別のデバ
イスあるいは図２のようなコーティングに限られること
はなく、種々の手法が考えられる。
【００１８】結合器５０にはさらに、波長選択デバイス
５６と第２のコリメートレンズとの間の光信号路に配置
された、光アイソレータ５８が含まれる。結合器１０に
おけるアイソレータ２０のように、結合器５０のアイソ
レータ５８によって通信信号光の反射光を最小限に抑え
る。ここでは、アイソレータ５８は単にブロックで示さ
れ、矢印の太線の方向が伝搬可能な方向を示している。
アイソレータ５８は図１のアイソレータ２０と同様の構
成にしても良く、あるいは必要な波長の光をアイソレー
トできる他の構成にしても良い。ＡＲコート６０は図示
されるように、アイソレータ５８と第２のレンズ５４と
の間に配置され、レンズ５４の表面５５からの反射光を
防止する。
５６と第２のコリメートレンズとの間の光信号路に配置
された、光アイソレータ５８が含まれる。結合器１０に
おけるアイソレータ２０のように、結合器５０のアイソ
レータ５８によって通信信号光の反射光を最小限に抑え
る。ここでは、アイソレータ５８は単にブロックで示さ
れ、矢印の太線の方向が伝搬可能な方向を示している。
アイソレータ５８は図１のアイソレータ２０と同様の構
成にしても良く、あるいは必要な波長の光をアイソレー
トできる他の構成にしても良い。ＡＲコート６０は図示
されるように、アイソレータ５８と第２のレンズ５４と
の間に配置され、レンズ５４の表面５５からの反射光を
防止する。
【００１９】ポンプ光源６２からのポンプ光Ｐは、第１
の光ファイバを介して、結合器５０の第１のレンズ５２
に入射される。ポンプ光はその後コーティング５６で反
射され、再び第１のレンズ５２を通り結合器５０から出
射し、第２のファイバ６６に入射する。ファイバ６６は
ファイバ増幅器３２に結合される。送信機３０からの通
信信号光Ｍはファイバ６８を介してファイバ増幅器３２
に入射され、通信信号光とポンプ光の両方が同時にファ
イバ増幅器内３２を伝搬するようにする。この結合器５
０では、通信信号光Ｍとポンプ光Ｐがファイバ増幅器３
２内を逆方向に伝搬するため、逆方向結合器である。フ
ァイバ増幅器３２からファイバ６６を介して出射した、
増幅された通信信号光Ｍはその後、波長選択デバイス５
６が通信信号光の波長λMに対して透明であるため、結
合器５０をそのまま通過する。図２に示された逆方向伝
搬の構成の長所は、波長選択コーティング５６によっ
て、ポンプ光の出力信号路への伝搬を確実に防止できる
点である。
の光ファイバを介して、結合器５０の第１のレンズ５２
に入射される。ポンプ光はその後コーティング５６で反
射され、再び第１のレンズ５２を通り結合器５０から出
射し、第２のファイバ６６に入射する。ファイバ６６は
ファイバ増幅器３２に結合される。送信機３０からの通
信信号光Ｍはファイバ６８を介してファイバ増幅器３２
に入射され、通信信号光とポンプ光の両方が同時にファ
イバ増幅器内３２を伝搬するようにする。この結合器５
０では、通信信号光Ｍとポンプ光Ｐがファイバ増幅器３
２内を逆方向に伝搬するため、逆方向結合器である。フ
ァイバ増幅器３２からファイバ６６を介して出射した、
増幅された通信信号光Ｍはその後、波長選択デバイス５
６が通信信号光の波長λMに対して透明であるため、結
合器５０をそのまま通過する。図２に示された逆方向伝
搬の構成の長所は、波長選択コーティング５６によっ
て、ポンプ光の出力信号路への伝搬を確実に防止できる
点である。
【００２０】図１に示された同方向伝搬の構成のよう
に、図２の逆方向伝搬結合器５０には、結合器５０内の
内部反射を最小限に抑えるために、追加のＡＲデバイス
を含むことがある。さらに、本発明による結合効率を最
大限とするために、特に出力ファイバから結合器へのア
ライメント構成について考慮されねばならない。
に、図２の逆方向伝搬結合器５０には、結合器５０内の
内部反射を最小限に抑えるために、追加のＡＲデバイス
を含むことがある。さらに、本発明による結合効率を最
大限とするために、特に出力ファイバから結合器へのア
ライメント構成について考慮されねばならない。
【００２１】単一のポンプ光源によるパワーよりも、大
きなポンプ光パワーが増幅器に必要とされる構成もあ
る。この場合、同方向及び逆方向伝搬のポンプ光源を両
方用いるダブルポンプ光構成を用いることができる。図
３に、本発明による一対のアイソレートされた光結合器
を用いたシステムの実施例を示す。図１及び図２のシス
テムを組み合わせた構成とし、送信機３０とファイバ増
幅器３２との間の信号路に第１の同方向伝搬のアイソレ
ートされた結合器１０が配置されている。光源３４から
のポンプ光Ｐは結合器１０に入射され、通信信号光Ｍと
ポンプ光Ｐがファイバ増幅器３２内を同時に伝搬するよ
うにする。逆方向伝搬のアイソレートされた結合器５０
は、ファイバ増幅器３２の出力の信号路に配置される。
光源６２からのポンプ光Ｐは結合器５０に入射され、そ
の後反射されてファイバ増幅器に導かれる。両方向のポ
ンプ光が伝搬することによって、通信信号光はさらに増
幅される。あるいは、図３の実施例において、片方のポ
ンプ光を、ポンプ光源３４あるいは６２が故障した場合
の予備ポンプ光と考えることもできる。
きなポンプ光パワーが増幅器に必要とされる構成もあ
る。この場合、同方向及び逆方向伝搬のポンプ光源を両
方用いるダブルポンプ光構成を用いることができる。図
３に、本発明による一対のアイソレートされた光結合器
を用いたシステムの実施例を示す。図１及び図２のシス
テムを組み合わせた構成とし、送信機３０とファイバ増
幅器３２との間の信号路に第１の同方向伝搬のアイソレ
ートされた結合器１０が配置されている。光源３４から
のポンプ光Ｐは結合器１０に入射され、通信信号光Ｍと
ポンプ光Ｐがファイバ増幅器３２内を同時に伝搬するよ
うにする。逆方向伝搬のアイソレートされた結合器５０
は、ファイバ増幅器３２の出力の信号路に配置される。
光源６２からのポンプ光Ｐは結合器５０に入射され、そ
の後反射されてファイバ増幅器に導かれる。両方向のポ
ンプ光が伝搬することによって、通信信号光はさらに増
幅される。あるいは、図３の実施例において、片方のポ
ンプ光を、ポンプ光源３４あるいは６２が故障した場合
の予備ポンプ光と考えることもできる。
【００２２】本発明によるアイソレートされた結合器
は、ファイバ増幅器のポンプ光の結合以外の用途にも適
用される。図４に、別々の信号源の対を一つの出力信号
路に多重化する場合の通信構成７０である。本発明によ
るアイソレートされた結合器７２では、別々の信号源７
４及び７６の対と共に用いられる。第１の送信機７４か
らの波長λ1の第１の入力信号光Ｔ1及び第２の送信機７
６からの波長λ2の第２の入力信号光Ｔ2は、結合器７２
の別々の入力に導かれ、出力信号路７８を同時に伝搬す
るように結合される。図示されるように、第１の信号Ｔ
1は光ファイバ８０を介して第１のコリメートレンズ８
２の入力へ導かれる。第２の信号Ｔ2は光ファイバ８４
を介して結合器７２の第２のコリメートレンズ８６に結
合される。第２のレンズ８６及び第１のレンズ８２との
間には、順番に、光アイソレータ８８及び波長選択デバ
イス９０が配置される。結合器７２内の反射を抑制する
ために、第２のレンズ８６及びアイソレータ８８との間
に反射防止手段９２を挿入しても良い。本発明の手法に
よれば、波長選択デバイス９０によって、信号Ｔ1の波
長λ1が反射され、信号Ｔ2の波長λ2が透過される。従
って、図示されるように結合器７２は、両方の入力信号
光を一つの出力信号路７８に結合させることができる。
本発明においてアイソレータ８８を用いることによっ
て、第２の送信機７６への戻り光を抑制し、特に高速レ
ーザ送信機での性能劣化を防止することができる利点が
ある。
は、ファイバ増幅器のポンプ光の結合以外の用途にも適
用される。図４に、別々の信号源の対を一つの出力信号
路に多重化する場合の通信構成７０である。本発明によ
るアイソレートされた結合器７２では、別々の信号源７
４及び７６の対と共に用いられる。第１の送信機７４か
らの波長λ1の第１の入力信号光Ｔ1及び第２の送信機７
６からの波長λ2の第２の入力信号光Ｔ2は、結合器７２
の別々の入力に導かれ、出力信号路７８を同時に伝搬す
るように結合される。図示されるように、第１の信号Ｔ
1は光ファイバ８０を介して第１のコリメートレンズ８
２の入力へ導かれる。第２の信号Ｔ2は光ファイバ８４
を介して結合器７２の第２のコリメートレンズ８６に結
合される。第２のレンズ８６及び第１のレンズ８２との
間には、順番に、光アイソレータ８８及び波長選択デバ
イス９０が配置される。結合器７２内の反射を抑制する
ために、第２のレンズ８６及びアイソレータ８８との間
に反射防止手段９２を挿入しても良い。本発明の手法に
よれば、波長選択デバイス９０によって、信号Ｔ1の波
長λ1が反射され、信号Ｔ2の波長λ2が透過される。従
って、図示されるように結合器７２は、両方の入力信号
光を一つの出力信号路７８に結合させることができる。
本発明においてアイソレータ８８を用いることによっ
て、第２の送信機７６への戻り光を抑制し、特に高速レ
ーザ送信機での性能劣化を防止することができる利点が
ある。
【００２３】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明では、第１
のコリメートレンズ及び第２のコリメートレンズを有
し、それらの間に波長選択デバイスが配置させ、光アイ
ソレータを、信号路の波長選択デバイスと第２のコリメ
ートレンズとの間に配置させることによって、ファイバ
増幅器等に適用できるアイソレートされた光結合器を提
供し、アイソレータを用いることによって、不要な反射
光が、送信デバイスへの戻り光となり、その性能を劣化
させることを防ぐ等の効果がある。
のコリメートレンズ及び第２のコリメートレンズを有
し、それらの間に波長選択デバイスが配置させ、光アイ
ソレータを、信号路の波長選択デバイスと第２のコリメ
ートレンズとの間に配置させることによって、ファイバ
増幅器等に適用できるアイソレートされた光結合器を提
供し、アイソレータを用いることによって、不要な反射
光が、送信デバイスへの戻り光となり、その性能を劣化
させることを防ぐ等の効果がある。
【図１】本発明によるアイソレートされた光結合器を、
ポンプ光と信号光が同方向に伝搬するファイバ増幅器に
用いた実施例を示す図
ポンプ光と信号光が同方向に伝搬するファイバ増幅器に
用いた実施例を示す図
【図２】本発明によるアイソレートされた光結合器を、
ポンプ光と信号光が逆方向に伝搬するファイバ増幅器に
用いた実施例を示す図
ポンプ光と信号光が逆方向に伝搬するファイバ増幅器に
用いた実施例を示す図
【図３】本発明によるアイソレートされた光結合器の対
を、ダブルポンプ光によるファイバ増幅器に用いた実施
例を示す図
を、ダブルポンプ光によるファイバ増幅器に用いた実施
例を示す図
【図４】本発明によるアイソレートされた光結合器を、
一対の光入力を一つの出力伝送路に結合するためのマル
チプレクサとして用いた実施例を示す図
一対の光入力を一つの出力伝送路に結合するためのマル
チプレクサとして用いた実施例を示す図
１０ 光結合器 １２ 第１のコリメートレンズ １４ 第２のコリメートレンズ １６ 波長選択デバイス １８ 第２のレンズの端面 ２０ 光アイソレータ ２２ ファラデー回転子 ２４ 複屈折板 ２５ 表面 ２６ 複屈折板 ２８ 反射防止膜 ３０ 送信デバイス ３２ ファイバ増幅器 ３４ ポンプ光源 ３６ 第１の入力ファイバ ３８ 第２の入力ファイバ ４０ 出力ファイバ ４２ 第１の反射防止膜 ４４ 第１のレンズの端面 ４６ 第２の反射防止膜 ４８ 第２のレンズの端面 ５０ 光結合器 ５２ 第１のコリメートレンズ ５３ 第１のレンズの端面 ５４ 第２のコリメートレンズ ５５ 第２のレンズの端面 ５６ 波長選択デバイス ５８ 光アイソレータ ６０ 反射防止膜 ６２ ポンプ光源 ６４ 第１の光ファイバ ６６ 第２の光ファイバ ６８ ファイバ ７０ 通信構成 ７２ 光結合器 ７４ 信号源 ７６ 信号源 ７８ 出力信号路 ８０ 光ファイバ ８２ 第１のコリメートレンズ ８４ 光ファイバ ８６ 第２のコリメートレンズ ８８ 光アイソレータ ９０ 波長選択デバイス ９２ 反射防止手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョエル クリスチャン マスランド アメリカ合衆国 08822 ニュージャー ジー フレミントン、ボックス 600 アール ディー ナンバー５ (72)発明者 ミシェル アン ミルブロッド アメリカ合衆国 18062 ペンシルヴァ ニア マカンジー、マグノリア サーク ル 2985 (56)参考文献 特開 平２−281833（ＪＰ，Ａ)
Claims (16)
- 【請求項１】 第１の入力光信号路（３８）から入力さ
れ第１の既定波長（λP）を有する第１の光信号と、第
２の入力光信号路（３６）から入力され第２の既定波長
（λM）を有する第２の光信号とを結合して単一の出力
光信号路（４０）に出力する光結合器（１０）におい
て、 第１のコリメートレンズ（１２）と、 第１のコリメートレンズと光軸が一致するように配置さ
れた第２のコリメートレンズ（１４）と、 第１のコリメートレンズと第２のコリメートレンズの間
に配置され、第１の既定波長の光を反射し、第２の既定
波長の光を透過させる、波長選択手段（１６）と、 第２のコリメートレンズと波長選択手段の間に配置さ
れ、第２の入力光信号路から入力される第２の光信号の
戻り光を阻止する光アイソレート手段（２０）とを有す
ることを特徴とする光結合器。 - 【請求項２】 光アイソレート手段と第２のコリメート
レンズの間に第１の反射防止手段（２８）を有すること
を特徴とする、請求項１に記載の光結合器。 - 【請求項３】 第１の反射防止手段は第２のコリメート
レンズの適切な表面（１８）に設けられた反射防止膜か
らなることを特徴とする、請求項２に記載の光結合器。 - 【請求項４】 第１のコリメートレンズと出力光信号路
の間に配置された第２の反射防止手段（４２）と、 第２のコリメートレンズと第２の入力光信号路の間に配
置された第３の反射防止手段（４６）とを有することを
特徴とする、請求項２に記載の光結合器。 - 【請求項５】 第２および第３の反射防止手段は、それ
ぞれ、第１および第２のコリメートレンズの適切な表面
に設けられた反射防止膜からなることを特徴とする、請
求項４に記載の光結合器。 - 【請求項６】 第１のコリメートレンズと出力光信号路
の間に配置された第１の反射防止手段（４２）と、 第２のコリメートレンズと第２の入力光信号路の間に配
置された、第２の反射防止手段（４６）とを有すること
を特徴とする、請求項１に記載の光結合器。 - 【請求項７】 第１および第２の反射防止手段は、それ
ぞれ、第１および第２のコリメートレンズの適切な表面
に設けられた反射防止膜からなることを特徴とする、請
求項６に記載の光結合器。 - 【請求項８】 第１の入力光信号路（３８）から入力さ
れ第１の既定波長（λP）を有するポンプ光と、第２の
入力光信号路（３６）から入力され第２の既定波長（λ
M）を有する通信信号光とを結合してファイバ増幅器
（３２）に出力する、ファイバ増幅器のためのアイソレ
ートされた光結合器において、 第１のコリメートレンズ（１２）と、 第１のコリメートレンズと光軸が一致するように配置さ
れた第２のコリメートレンズ（１４）と、 第１のコリメートレンズと第２のコリメートレンズの間
に配置され、ポンプ光を反射してポンプ光が第１のコリ
メートレンズからファイバ増幅器に入力されるようにす
るとともに、通信信号光を透過させる、波長選択手段
（１６）と、 第２のコリメートレンズと波長選択手段の間に配置さ
れ、通信信号光の反射を防ぐ光アイソレート手段（２
０）とを有することを特徴とする、ファイバ増幅器用ア
イソレートされた光結合器。 - 【請求項９】 通信信号光は第２のコリメートレンズに
入射され、ポンプ光および通信信号光は第１のコリメー
トレンズから同方向に出射され、ファイバ増幅器に同方
向入力として導かれることにより、アイソレートされた
光結合器が同方向光結合器として用いられることを特徴
とする、請求項８に記載の光結合器。 - 【請求項１０】 通信信号光およびポンプ光は第１のコ
リメートレンズ（５２）に入射され、第１のコリメート
レンズに入射されたポンプ光は波長選択手段（５６）に
よって反射されてファイバ増幅器に導かれ、ポンプ光と
通信信号光はファイバ増幅器内を互いに逆方向に伝搬す
ることにより、アイソレートされた光結合器が逆方向光
結合器として用いられることを特徴とする、請求項８に
記載の光結合器。 - 【請求項１１】 光アイソレート手段と第２のコリメー
トレンズの間に第１の反射防止手段（２８）を有するこ
とを特徴とする、請求項８に記載の光結合器。 - 【請求項１２】 第１の反射防止手段は第２のコリメー
トレンズの適切な表面（１８）に設けられた反射防止膜
であることを特徴とする、請求項１１に記載の光結合
器。 - 【請求項１３】 第１のコリメートレンズとファイバ増
幅器の間に配置された第２の反射防止手段（４２）と、 第２のコリメートレンズに設けられた第３の反射防止手
段（４６）とを有することを特徴とする、請求項１１に
記載の光結合器。 - 【請求項１４】 第２および第３の反射防止手段は、そ
れぞれ、第１および第２のコリメートレンズの適切な表
面に設けられた反射防止膜からなることを特徴とする、
請求項１３に記載の光結合器。 - 【請求項１５】 第１のコリメートレンズに設けられた
第１の反射防止手段（４２）と、 第２のコリメートレンズに設けられた第２の反射防止手
段（４６）とを有することを特徴とする、請求項８に記
載の光結合器。 - 【請求項１６】 第１および第２の反射防止手段は、そ
れぞれ、第１および第２のコリメートレンズの適切な表
面に設けられた反射防止膜からなることを特徴とする、
請求項１５に記載の光結合器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/630,925 US5082343A (en) | 1990-12-20 | 1990-12-20 | Isolated optical coupler |
| US630925 | 1990-12-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04295808A JPH04295808A (ja) | 1992-10-20 |
| JP2665097B2 true JP2665097B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=24529138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3354524A Expired - Fee Related JP2665097B2 (ja) | 1990-12-20 | 1991-12-20 | 光結合器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5082343A (ja) |
| EP (1) | EP0492850B1 (ja) |
| JP (1) | JP2665097B2 (ja) |
| KR (1) | KR100243447B1 (ja) |
| DE (1) | DE69124962T2 (ja) |
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