JP3657772B2 - 利得平坦化器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は利得平坦化器にかかり，特に，波長多重通信に用いられる光増幅器の利得特性を平坦化する利得平坦化器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
異なる波長を持つ多数の光信号を同時に扱い，大容量の光伝送や波長ルーティングを実現しようとする波長多重（以下「ＷＤＭ（Ｗａｖｅ−ｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）」と称する。）光通信においては，増幅波長特性が平坦で広帯域な光増幅器が求められる。この光増幅器で最も有望視されているのが光ファイバ増幅器である。光ファイバ増幅器は，希土類イオン，例えば，エルビウム（Ｅｒ）を添加した光ファイバを光増幅媒体として使用し，信号光と励起光とを入射し，光励起された希土類イオンに信号光を作用させて，誘導放出を起こし，信号光を増幅するものである。
【０００３】
波長多重用の光ファイバ増幅器として，エルビウム添加ファイバ増幅器（以下「ＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）」と称する。）が多用されているが，希土類イオンの発光スペクトルがエネルギー順位の微細構造を反映して平坦でないために，増幅波長特性は大きくうねり，その平坦化には技術的改良が必要である。
【０００４】
そこで，ＥＤＦＡの利得を平坦化するために，ＥＤＦＡの利得波長特性と逆特性を持つ光フィルタ（利得透過器）を用いて利得を平坦化する方法が検討されている。光フィルタを用いた利得平坦化器では，利得平坦化器に要求される平坦化特性や製造コスト等の関係から，光フィルタとして３つのガウス分布光フィルタ（Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｆｉｌｔｅｒ）を直線状に接続した光フィルタの集合体を用いることが行われており，そのガウス分布光フィルタとして，長周期ファイバグレーティング（以下，「ＬＰＧ（Ｌｏｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ Ｇｒａｔｉｎｇ）」と称する。）を用いる手法が，特開平９−１４５９４１に開示されている。ＬＰＧは，光感受性を有する光ファイバ中に紫外線を選択的に照射することにより数１０〜数１００μｍのピッチで屈折率変化を起こさせるものであり，クラッディングモードによる損失を誘起するデバイスである。
【０００５】
上記文献に示されたＬＰＧを用いた利得平坦化器４００について，図７を参照しながら説明する。利得平坦化器４００は，直方体形状のパッケージ２０の相対向する側面にそれぞれ光ファイバ２１，２２が接続されている。パッケージ２０内部において，光ファイバ２１は後述するＬＰＧの集合体３０の一端に接続され，光ファイバ２２はＬＰＧの集合体３０の他端に接続されている。また，光ファイバ２１，２２は，パッケージ２０の両端において，固定スリーブ１２により固定されており，ＬＰＧの集合体３０は空中に保持された状態で固定されている。
【０００６】
ＬＰＧの集合体３０は，パッケージ２０の長手方向と平行に配されており，光波長に対する透過率の異なる３種類のＬＰＧを直線状に接続した構成となっている。３種類のＬＰＧを直線状に接続するのは，光損失等の理由により，ＬＰＧ自体の形状を変化させることができないからである。
【０００７】
利得平坦化器４００の外部から光ファイバ２１を介してパッケージ２０の内部に伝搬された光は，ＬＰＧの集合体３０により，利得平坦化器４００の前または後に接続される不図示の光増幅器による利得特性が平坦化された後，光ファイバ２２を介してパッケージ２０の外部に伝搬される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，上述したように，利得平坦化器には，光波長に対する透過率特性の異なる３種類のガウス分布光フィルタを直線状に接続する構造が一般的に用いられているが，この場合，パッケージ寸法が問題となる。特に，ガウス分布光フィルタとしてＬＰＧを用いた場合には，個々のＬＰＧの長さが数１０ｍｍ程度必要であり，図７に示した従来の平坦化利得器４００のように，３種類のＬＰＧを直線状に接続したパッケージ構造とした場合，最終的なパッケージ寸法Ｌが大きくなるという問題点があった。
【０００９】
パッケージ寸法Ｌが大きくなると以下の問題が生じる。すなわち，光ファイバ２１，２２がパッケージ２０の両側の固定スリーブ１２で固定されることにより，ＬＰＧの集合３０が保持される構成となっており，ＬＰＧの集合体３０自体は空中に保持される形となるので，ＬＰＧの集合体３０の長さが長く，パッケージ寸法Ｌが大きいほど，外部からの振動による光学特性及び機械的信頼性に対する影響を無視できなくなるという問題点があった。
【００１０】
さらに，ＬＰＧはＦＢＧに比べ反射波長の温度依存性が大きい。特開平５−５０３１７０には，光ファイバに歪みを与え，ＬＰＧの形状を調節することにより温度補償を図る方法が開示されている。しかし，ＬＰＧ製造時に紫外放射を行う必要があるが，この紫外線によるダメージのためＬＰＧを形成した部分の光ファイバがもろくなり，光ファイバに対して十分な歪みを与えることができず，補償温度範囲が狭くなるという問題点があった。
【００１１】
本発明は，従来の利得平坦化器が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，最終的なパッケージ寸法を小さくし，振動による光学特性及び機械的信頼性に対する影響を少なくすることが可能な，新規かつ改良された利得平坦化器を提供することである。
【００１２】
さらに，本発明の別の目的は，補償温度範囲を広くすることが可能な，新規かつ改良された利得平坦化器を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明によれば，光増幅器の利得を平坦化する利得平坦化器であって，利得平坦化器の前段および／または後段に接続された光増幅器の利得波長特性に応じた波長特性を有するｎ（ｎは２以上の整数）の光フィルタと，少なくとも２の光フィルタが実質的に並列をなすようにｎの光フィルタを収容するパッケージと，並列をなす光フィルタ同士を直列に接続するべく光の進行方向を折り返す光学系とを備えたことを特徴とする利得平坦化器が提供される。なお，光フィルタは，長周期構造のファイバグレーティング（ｌｏｎｇ−ｐｅｒｉｏｄ ｇｒａｔｉｎｇ）であってもよく，また，光学系の少なくとも１は光反射部材であってもよい。
【００１４】
また，光反射部材は，基板上に形成された２の溝からなり，光フィルタと接続される光ファイバを埋設するためのガイド部と，基板上で所定の形状に形成された光導波路と，光導波路面に形成された光反射部とを備えていてもよい。
【００１５】
かかる構成によれば，導波構造による曲げではなく，反射を利用した導波構造としたので，光反射部材を面積的に小さくすることが可能になり，最終的なパッケージの幅を小さくすることが可能である。また，光反射部材を用いた光フィルタの折り返し構造としたため，光フィルタを直線的に配列してパッケージする場合に比べてパッケージ長さを短くすることが可能である。
【００１６】
さらに，光学系の少なくとも１は光ファイバであり，該光ファイバを略半円上に湾曲させるようにしてもよく，さらに好ましくは，光ファイバは，高ＮＡファイバであるように構成される。かかる構成によれば，光フィルタ同士がすべて光ファイバで接続されているため他の光学系に比較して低損失である。
【００１７】
さらに，パッケージ内に固定部材が設けられ，光フィルタは，該固定部材によりパッケージに固定されていてもよい。かかる構成によれば，すべての光フィルタが固定部材により固定されるため，耐振動性を向上させることが可能である。
【００１８】
さらに好ましくは，固定部材とパッケージとの間に光フィルタの温度を制御する温度補償装置を備え，温度補償装置は，少なくとも光フィルタ近傍の温度を検出する温度検出器と，ペルチェ素子とを含むように構成される。かかる構成によれば，光フィルタの温度を制御するペルチェ素子を配置したので，補償温度範囲を広くすることが可能である。また，光フィルタの折り返し構造としているので直線構造に比べて固定部材を介した熱の均一化が図り易い。さらに，パッケージが放熱器として作用することによりパッケージサイズの増加を抑制することが可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる利得平坦化器の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
以下では，第１の実施の形態にかかる利得平坦化器１００の構成を，図１〜図３を参照しながら説明する。本実施の形態において特徴的なのは以下の点である。すなわち，ＬＰＧを直列に接続した場合におけるパッケージサイズの問題を解決するために，光導波路構造による反射機能を有する反射部材と組み合わせて，ＬＰＧ毎の折り返し構造とした点に特徴がある。
【００２１】
利得平坦化器１００は，図１に示すように，金属あるいはセラミック等からなる略直方体形状のパッケージ１０の相対向する側面のそれぞれに光伝搬経路としての光ファイバ２１，２２が接続されている。なお，光伝搬経路としての光ファイバ２１，２２は，簡単な設計変更により，パッケージ１０の任意の場所に接続することが可能であるが，本実施の形態では，パッケージ１０の相対向する側面に接続するものとする。さらにパッケージ１０の形状についても略直方体形状に限定されるものではない。
【００２２】
パッケージ１０の内部において，光ファイバ２１は，光フィルタとして用いる後述のＬＰＧ３１の一端に接続され，光ファイバ２２はＬＰＧ３３の他端に接続されている。また，光ファイバ２１，２２は，パッケージ１０との接続部分に設けられた補強部材１１により固定されている。
【００２３】
光波長に対する透過率特性の異なる３種類のＬＰＧ３１，３２，３３は，図２に示したように，パッケージ１０の長手方向と略平行に配されており，後述する光反射部材４０−１，４０−２を介して直列に接続した構成となっている。ＬＰＧ３１，３２，３３については，利得平坦化器に要求される平坦化特性等を考慮して所定の組み合わせを用いる。従って，本実施の形態においては，図４に示したように，光波長に対する透過率特性の異なる３種類のＬＰＧ３１，３２，３３を用いた利得平坦化器１００の一例について説明するが，本発明はこれに限定されない。
【００２４】
光ファイバ２１と接続されたＬＰＧ３１の他端には，光反射部材４０−１が接続されており，光反射部材４０−１の他端には，ＬＰＧ３２が接続されている。ＬＰＧ３２の他端には光反射部材４０−２が接続されており，光反射部材４０−２の他端には，光ファイバ２２と接続されたＬＰＧ３３が接続されている。すなわち，パッケージ１０の内部では，ＬＰＧ３１，光反射部材４０−１，ＬＰＧ３２，光反射部材４０−２，ＬＰＧ３３が直列に接続されており，さらに，パッケージ１０は，光ファイバ２１，２２と直列に接続されている。
【００２５】
金属あるいはセラミック等からなるベース板５０は，パッケージ１０内部に固定されている。上述のＬＰＧ３１，３２，３３及び光反射部材４０−１，４０−２は，ベース板５０に形成された不図示の溝にはめ込まれることでパッケージ１０に固定されている。
【００２６】
以下では，利得平坦化器１００に特徴的な光反射部材４０−１，４０−２について説明する。
【００２７】
光反射部材４０−１（４０−２）は，図３（Ａ）に示したように，光導波路４６及び反射ミラー４７からなる光反射部４２と，ＬＰＧの端部を固定するためのＶ溝４４，４５が形成され，ＬＰＧの端部から出射される光を光導波路４６に導くためのガイド部４１とから構成されている。ガイド部４１は，例えばシリコン等からなる基板４３上に２つのＶ溝４４，４５が形成されている。光反射部４２には，Ｖ字型の光導波路４６と，光導波路４７の端面に金属薄膜を形成した反射ミラー４７が形成されている。
【００２８】
ガイド部４１のＶ溝４４，４５と光導波路４６との位置関係は，図３（Ｂ）に示したように，Ｖ溝４４に被覆を除去したＬＰＧ３１の端部３１ａを配置したときに，ＬＰＧ３１のコアと光導波路４６の一端とが光結合し，さらに，Ｖ溝４５に被覆を除去したＬＰＧ３２の端部３２ａを配置したときに，ＬＰＧ３２のコアと光導波路４６の他端とが光結合するよう位置合わせされている。
【００２９】
従って，光反射部材４０−１において，Ｖ溝４４内に配置されたＬＰＧ３１の端部３１ａから出射した光は光導波路４６へ入射し，端面の反射ミラー４７で反射されて光導波路４６の他端へ導かれ，Ｖ溝４５内に配置されたＬＰＧ３２の端部３２ａに導かれる。なお，上記作用は双方向的であり，ＬＰＧ３２の端部３２ａから出射した光は，ＬＰＧ３１の端部３１ａに導かれる。
【００３０】
同様に，光反射部材４０−２において，Ｖ溝４４内に配置されたＬＰＧ３２の端部３２ａから出射した光は光導波路４６へ入射し，端面の反射ミラー４７で反射されて光導波路４６の他端へ導かれ，Ｖ溝４５内に配置されたＬＰＧ３３の端部３３ａに導かれる。なお，上記作用は双方向的であり，ＬＰＧ３３の端部３３ａから出射した光は，ＬＰＧ３２の端部３２ａに導かれる。
【００３１】
上述のように，パッケージ１０の内部は，ＬＰＧ３１，３２，３３が折り返し構造を形成し，光反射部材４０−１，４０−２により光信号がＬＰＧ３１，３２，３３を直列に伝搬するように構成されている。すなわち，光ファイバ２１により伝搬された光信号は，パッケージ１０の内部において，まずＬＰＧ３１を介し，光反射部材４０−１により反射され，ＬＰＧ３２に伝搬される。次いで，ＬＰＧ３２を介した光信号は，光反射部材４０−２により反射され，ＬＰＧ３３に伝搬され，さらに，光ファイバ２２を介して，パッケージ１０の外部に伝搬される。
【００３２】
以下では，上述のように構成される利得平坦化器１００の製造方法を説明する。まず，３種類のＬＰＧのうち，ＬＰＧ３１と３３の一端に光ファイバ２１，２２を融着接続する。なお，すべてのＬＰＧ３１，３２，３３において光反射部材４０−１，４０−２のＶ溝４４，４５に配置される端部の被覆は除去してある。
【００３３】
次いで，ベース板５０上に光反射部材４０−１，４０−２を所定の位置，すなわち，ＬＰＧ３２が配置されるＶ溝が一直線上に並ぶような位置に配置，固定する。このように配置された光反射部材４０−１，４０−２のＶ溝４４，４５にＬＰＧ３１，３２，３３の被覆を除去した端部を光導波路４６に突き合わせるように配置し，紫外線（ＵＶ）接着剤を塗布，その上からガラス板で押さえた状態で紫外線を照射してＵＶ接着剤を硬化させる。このとき，端部と光導波路４６を突き合わせた部分に屈折率調節材を塗布すれば，より結合損失を低下させることが可能である。以上の工程により利得平坦化器としてのＬＰＧの折り返し構造が達成される。
【００３４】
ＬＰＧ３１，３２，３３，光反射部材４０−１，４０−２が取り付けられたベース板５０をパッケージ１０内に固定した後，ＬＰＧ３１，３３に接続した光ファイバ２１，２２を，パッケージ１０の補強部材１１を通してパッケージ外に引き出し接着剤により固定する。最後に，ハーメチツクシールによりパッケージに蓋をして利得平坦化器１００が完成する。
【００３５】
以上のように本実施の形態においては導波構造による曲げではなく，反射を利用した導波構造したので，光反射部材４０−１，４０−２を面積的に小さくすることが可能になり，最終的なパッケージ１０の幅を小さくすることが可能である。また，光反射部材４０−１，４０−２を用いてＬＰＧ３１，３２，３３の折り返し構造を採ることが可能になったため，ＬＰＧを直線的に配列してパッケージする場合に比べてパッケージ１０の長さを短くすることが可能である。さらに，すべてのＬＰＧ３１，３２，３３がベース板５０により固定されるため耐振動性を向上させることが可能である。
【００３６】
（第２の実施の形態）
以下では，第２の実施の形態にかかる利得平坦化器２００について，図５を参照しながら説明する。本実施の形態において特徴的なのは以下の点である。すなわち，上述したパッケージサイズの問題を解決するために，第１の実施の形態においては，光反射部材を用いて折り返し構造を実現したが，本実施の形態においては，ＬＰＧ間の接続を高ＮＡ型の光ファイバで行い，曲げ損失を抑制することによりＬＰＧ毎の折り返し構造を達成した点に特徴がある。
【００３７】
利得平坦化器２００は，図５に示したように，金属あるいはセラミック等からなる略直方体形状のパッケージ１０の相対向する側面のそれぞれに光伝搬経路としての光ファイバ２１，２２が接続されている。パッケージ１０の内部において，光ファイバ２１は，光フィルタとして用いる後述のＬＰＧ３１の一端に接続され，光ファイバ２２はＬＰＧ３３の他端に接続されている。また，光ファイバ２１，２２は，パッケージ１０との接続部分に設けられた補強部材１１により固定されている。
【００３８】
光波長に対する透過率特性の異なる３種類のＬＰＧ３１，３２，３３は，図５に示したように，パッケージ１０の長手方向と略平行に配されており，後述する高ＮＡファイバ６０を介して直列に接続した構成となっている。ＬＰＧの構成については，利得平坦化器に要求される平坦化特性等を考慮して所定の組み合わせを用いる。従って，本実施の形態においては，３種類のＬＰＧ３１，３２，３３を用いた利得平坦化器２００の一例について説明するが，本発明はこれに限定されない。
【００３９】
光ファイバ２１と接続されているＬＰＧ３１の他端には，後述の高ＮＡファイバ６０−１が接続されており，高ＮＡファイバ６０−１は略半円形状を成し，その他端には，ＬＰＧ３２が接続されている。ＬＰＧ３２の他端には，高ＮＡファイバ６０−２が接続されており，高ＮＡファイバ６０−２は略半円形状を成し，その他端には，ＬＰＧ３３が接続されている。ＬＧＰ３３の他端には，上述のように，光ファイバ２２が接続されている。このように，高ＮＡファイバ６０−１，６０−２を介してＬＰＧの折り返し構造を実現したのは，光損失等の理由により，ＬＰＧ自体を変形させることができないためである。なお，高ＮＡファイバ６０−１，６０−２を略半円形状とすることによる光損失については後述する。
【００４０】
なお，両端にそれぞれ高ＮＡファイバ６０−１，６０−２が接続されているＬＰＧ３２は，図５に示したように，他のＬＰＧ３１，３３に対して対角線上に配置することが望ましい。高ＮＡファイバ６０−１，６０−２の曲げ直径Ｒを大きくとることができ，光損失をより低減化することが可能である。
【００４１】
金属あるいはセラミック等からなるベース板５０は，パッケージ１０内部に固定されている。上述のＬＰＧ３１，３２，３３及び高ＮＡファイバ６０−１，６０−２は，ベース板５０に形成された不図示の溝にはめ込まれることでパッケージ１０に固定されている。
【００４２】
以下では，本実施の形態に特徴的な高ＮＡファイバ６０−１，６０−２を説明する。
【００４３】
高ＮＡファイバ６０−１（６０−２）としては，コーニング社製ＰＡＹＯＵＴ（以下，「ＰＡＹＯＵＴ」と称する。）を使用した。ＰＡＹＯＵＴは本来ファイバセンサ用として多く用いられるファイバである。一般に用いられるシングルモードファイバであるコーニング社製ＳＭＦ−２８は，曲げ直径が３２ｍｍで１巻き当たりの曲げ損失が０．５ｄＢ以下であるのに対し，ＰＡＹＯＵＴは，曲げ直径が２５ｍｍで１００巻き当たりの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下と小さいものである。また，ＰＡＹＯＵＴは，ファイバ表面に酸化チタンコーティングがなされ機械的な信頼性も高い。そこで，本実施の形態においては，ＰＡＹＯＵＴを用い，曲げ直径Ｒを１０ｍｍとし，曲げ損失が０．０２ｄＢ以下であることを確認した。
【００４４】
上述のように，パッケージ１０の内部は，ＬＰＧ３１，３２，３３が折り返し構造を形成し，高ＮＡファイバ６０−１，６０−２により光信号がＬＰＧ３１，３２，３３を直列に伝搬するように構成されている。すなわち，光ファイバ２１により伝搬された光信号は，パッケージ１０の内部において，まずＬＰＧ３１を介し，さらに，高ＮＡファイバ６０−１を介して，ＬＰＧ３２に伝搬される。次いで，ＬＰＧ３２を介した光信号は，高ＮＡファイバ６０−２を介して，ＬＰＧ３３に伝搬され，さらに，光ファイバ２２を介して，パッケージ１０の外部に伝搬される。
【００４５】
以下では，上述のように構成される利得平坦化器２００の製造方法を説明する。
【００４６】
まず，所定の長さの高ＮＡ光ファイバ６０−１，６０−２を略半円形状に湾曲させておく。次いで，３種類のＬＰＧ３１，３２，３３をＬＰＧ３１，高ＮＡファイバ６０−１，ＬＰＧ３２，高ＮＡファイバ６０−２，ＬＰＧ３３の配列でコア拡大法による融着接続を行う。さらにその両端に光ファイバ２１，２２を融着接続する。
【００４７】
次いで，図５に示すように，融着されたＬＰＧ３１，３２，３３を収める溝が形成された金属あるいはセラミックからなるベース板５０にＬＰＧ３１，３２，３３をはめ込み，ＵＶ接着剤を塗布，その上からガラス板で押さえた状態で紫外線を照射してＵＶ接着剤を硬化させる。以上の工程により利得平坦化器２００としてのＬＰＧの折り返し構造が達成される。
【００４８】
ＬＰＧ３１，３２，３３が取り付けられたベース板５０をパッケージ１０内に固定した後，ＬＰＧ３１，３３にそれぞれ接続した２つの光ファイバ２１，２２をパッケージ１０の補強部材１１を通してパッケージ１０の外に引き出し，接着剤により固定する。最後に，ハーメチックシールによりパッケージに蓋をして利得平坦化器２００が完成する。
【００４９】
以上のように利得平坦化器２００においては，ＬＰＧ同士がすべて高ＮＡファイバ６０−１，６０−２で接続されているため他の光接続手段に比較して低損失である。また，ＬＰＧを直線的に配列してパッケージする場合に比べてパッケージ１０の長さを短くすることが可能である。さらに，すべてのＬＰＧ３１，３２，３３がベース板５０により固定されるため，耐振動性を向上させることが可能である。
【００５０】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態における利得平坦化器３００は，第２の実施の形態にかかる利得平坦化器２００を改良したものであり，以下の点に特徴がある。すなわち，利得平坦化器３００は，利得平坦化器２００と構造を同様のものとし，さらに，ＬＰＧ３１，３２，３３とパッケージ１０との間にＬＰＧの温度を制御するぺルチェ素子７０をさらに備え，ペルチェ素子による温度補償機能を付加するものである。なお，本実施の形態においては，利得平坦化器２００に改良を加えた場合の一例につき説明するが，本発明はこれに限定されず，利得平坦化器１００に同様の改良を加えることによっても，本発明は適用可能である。
【００５１】
利得平坦化器３００は，上述のように温度補償機能部以外は，第２の実施の形態にかかる利得平坦化器２００と同様であり，図６に示したように，金属あるいはセラミック等からなるパッケージ１０に光ファイバ２１，２２が接続され，パッケージ１０の内部には，ＬＰＧ３１，３２，３３が高ＮＡファイバ６０−１，６０−２を介して接続され，ベース板５０に固定されている。
【００５２】
さらに，利得平坦化器３００においては，ベース板５０とパッケージ１０との間に後述のぺルチェ素子７０を備えており，ペルチェ素子７０からは電源線７１がパッケージ１０の外部に引き出されている。さらに，ベース板５０には，少なくともＬＰＧ３１，３２，３３近傍の温度を検出する温度センサ（図示せず）に接続されるリード線８１が接続されている。以下では，利得平坦化器２００と同様の構成部材については説明を省略し，利得平坦化器３００に特徴的なぺルチェ素子７０について説明する。
【００５３】
ぺルチェ素子７０としては，小松エレクトロニクス社製のＫＳＭＬ０１０１１Ｇが知られている。まず，ぺルチェ素子７０をパッケージ１０の底面に配置し，電源線７１をパッケージ１０の外へ引き出す。次いで，ＬＰＧ３１，３２，３３を固設したベース板５０をぺルチェ素子７０上に配置して，パッケージ１０に固定する。この時，ぺルチェ素子７０はベース板５０とパッケージ１０に挾み込まれることにより固定される。かかる構成によりパッケージ１０は，ぺルチェ素子７０の放熱器として機能する。最後にパッケージ１０内を窒素パージし，ハーメチックシールによりパッケージ１０に蓋をして利得平坦化器３００が完成する。
【００５４】
利得平坦化器３００によれば，利得平坦化器１００または利得平坦化器２００により奏される効果に加えて，ＬＰＧ３１，３２，３３の温度を制御するぺルチェ素子７０を配置したので，温度補償範囲を広くすることが可能である。また，ＬＰＧ３１，３２，３３の折り返し構造としているので直線構造に比べてベース板５０を介した熱の均一化が図り易い。さらに，パッケージ１０が放熱器として作用することによりパッケージサイズの増加を抑制することが可能である。
【００５５】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる利得平坦化器の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明にかかる利得平坦化器によれば，以下のような優れた効果を奏する。
【００５７】
請求項１，２，３または４に記載の利得平坦化器によれば，導波構造による曲げではなく，反射を利用した導波構造としたので，光反射部材を面積的に小さくすることが可能になり，最終的なパッケージの幅を小さくすることが可能になる。また，光反射部材を用いて光フィルタの折り返し構造を採ることが可能になったため，光フィルタを直線的に配列してパッケージする場合に比べてパッケージ長さを短くすることが可能である。
【００５８】
さらに，請求項５，６に記載の利得平坦化器によれば，曲げ損失が小さい高ＮＡファイバを用いて光フィルタの折り返し構造を採ることが可能になったため，光フィルタ同士がすべて光ファイバで接続されているため他の光学系に比較して低損失である。
【００５９】
本発明の利得平坦化器によれば，導波構造による曲げではなく，反射を利用した導波構造としたので，光反射部材を面積的に小さくすることが可能になり，最終的なパッケージの幅を小さくすることが可能になる。また，光反射部材を用いて光フィルタの折り返し構造を採ることが可能になったため，光フィルタを直線的に配列してパッケージする場合に比べてパッケージ長さを短くすることが可能である。
【００６０】
さらに，本発明の利得平坦化器によれば，曲げ損失が小さい高ＮＡファイバを用いて光フィルタの折り返し構造を採ることが可能になったため，光フィルタ同士がすべて光ファイバで接続されているため他の光学系に比較して低損失である。
【００６１】
さらに，本発明の利得平坦化器によれば，すべての光フィルタが固定部材で固定されるため耐振動性を向上させることが可能である。
【００６２】
さらに，本発明の利得平坦化器によれば，ぺルチェ素子による温度補償機能が付加される。また，光フィルタを折り返し構造としているので直線構造に比べて固定部材を介した熱の均一化が図り易い。さらにはパッケージが放熱器として作用することによりパッケージサイズの増加を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる利得平坦化器のパッケージ外観を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる利得平坦化器のパッケージ内部の各構成要素の配置を示す説明図である。
【図３】光反射部材を示す説明図であり，図３（Ａ）は斜視図であり，図３（Ｂ）は上面図である。
【図４】ＬＰＧの光波長に対する透過率特性を示す説明図である。
【図５】本発明の別の実施の形態にかかる利得平坦化器のパッケージ内部の各構成要素の配置を示す説明図である。
【図６】本発明の別の実施の形態にかかる利得平坦化器のパッケージ内部の各構成要素の配置を示す説明図である。
【図７】従来の利得平坦化器のパッケージ内部の各構成要素の配置を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ パッケージ
１１ 補強スリーブ
２１，２２ 光ファイバ
３１，３２，３３ ＬＰＧ
３１ａ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ ＬＰＧの端部
４０−１，４０−２ 光反射部材
４１ ガイド部
４２ 光反射部
４３ 基板
４４，４５ Ｖ溝
４６ 光導波路
４７ 反射ミラー
５０ ベース板
６０−１，６０−２ 高ＮＡファイバ
７０ ペルチェ素子
７１ 電源線
８１ リード線
【発明の属する技術分野】
本発明は利得平坦化器にかかり，特に，波長多重通信に用いられる光増幅器の利得特性を平坦化する利得平坦化器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
異なる波長を持つ多数の光信号を同時に扱い，大容量の光伝送や波長ルーティングを実現しようとする波長多重（以下「ＷＤＭ（Ｗａｖｅ−ｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）」と称する。）光通信においては，増幅波長特性が平坦で広帯域な光増幅器が求められる。この光増幅器で最も有望視されているのが光ファイバ増幅器である。光ファイバ増幅器は，希土類イオン，例えば，エルビウム（Ｅｒ）を添加した光ファイバを光増幅媒体として使用し，信号光と励起光とを入射し，光励起された希土類イオンに信号光を作用させて，誘導放出を起こし，信号光を増幅するものである。
【０００３】
波長多重用の光ファイバ増幅器として，エルビウム添加ファイバ増幅器（以下「ＥＤＦＡ（Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）」と称する。）が多用されているが，希土類イオンの発光スペクトルがエネルギー順位の微細構造を反映して平坦でないために，増幅波長特性は大きくうねり，その平坦化には技術的改良が必要である。
【０００４】
そこで，ＥＤＦＡの利得を平坦化するために，ＥＤＦＡの利得波長特性と逆特性を持つ光フィルタ（利得透過器）を用いて利得を平坦化する方法が検討されている。光フィルタを用いた利得平坦化器では，利得平坦化器に要求される平坦化特性や製造コスト等の関係から，光フィルタとして３つのガウス分布光フィルタ（Ｇａｕｓｓｉａｎ Ｆｉｌｔｅｒ）を直線状に接続した光フィルタの集合体を用いることが行われており，そのガウス分布光フィルタとして，長周期ファイバグレーティング（以下，「ＬＰＧ（Ｌｏｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ Ｇｒａｔｉｎｇ）」と称する。）を用いる手法が，特開平９−１４５９４１に開示されている。ＬＰＧは，光感受性を有する光ファイバ中に紫外線を選択的に照射することにより数１０〜数１００μｍのピッチで屈折率変化を起こさせるものであり，クラッディングモードによる損失を誘起するデバイスである。
【０００５】
上記文献に示されたＬＰＧを用いた利得平坦化器４００について，図７を参照しながら説明する。利得平坦化器４００は，直方体形状のパッケージ２０の相対向する側面にそれぞれ光ファイバ２１，２２が接続されている。パッケージ２０内部において，光ファイバ２１は後述するＬＰＧの集合体３０の一端に接続され，光ファイバ２２はＬＰＧの集合体３０の他端に接続されている。また，光ファイバ２１，２２は，パッケージ２０の両端において，固定スリーブ１２により固定されており，ＬＰＧの集合体３０は空中に保持された状態で固定されている。
【０００６】
ＬＰＧの集合体３０は，パッケージ２０の長手方向と平行に配されており，光波長に対する透過率の異なる３種類のＬＰＧを直線状に接続した構成となっている。３種類のＬＰＧを直線状に接続するのは，光損失等の理由により，ＬＰＧ自体の形状を変化させることができないからである。
【０００７】
利得平坦化器４００の外部から光ファイバ２１を介してパッケージ２０の内部に伝搬された光は，ＬＰＧの集合体３０により，利得平坦化器４００の前または後に接続される不図示の光増幅器による利得特性が平坦化された後，光ファイバ２２を介してパッケージ２０の外部に伝搬される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，上述したように，利得平坦化器には，光波長に対する透過率特性の異なる３種類のガウス分布光フィルタを直線状に接続する構造が一般的に用いられているが，この場合，パッケージ寸法が問題となる。特に，ガウス分布光フィルタとしてＬＰＧを用いた場合には，個々のＬＰＧの長さが数１０ｍｍ程度必要であり，図７に示した従来の平坦化利得器４００のように，３種類のＬＰＧを直線状に接続したパッケージ構造とした場合，最終的なパッケージ寸法Ｌが大きくなるという問題点があった。
【０００９】
パッケージ寸法Ｌが大きくなると以下の問題が生じる。すなわち，光ファイバ２１，２２がパッケージ２０の両側の固定スリーブ１２で固定されることにより，ＬＰＧの集合３０が保持される構成となっており，ＬＰＧの集合体３０自体は空中に保持される形となるので，ＬＰＧの集合体３０の長さが長く，パッケージ寸法Ｌが大きいほど，外部からの振動による光学特性及び機械的信頼性に対する影響を無視できなくなるという問題点があった。
【００１０】
さらに，ＬＰＧはＦＢＧに比べ反射波長の温度依存性が大きい。特開平５−５０３１７０には，光ファイバに歪みを与え，ＬＰＧの形状を調節することにより温度補償を図る方法が開示されている。しかし，ＬＰＧ製造時に紫外放射を行う必要があるが，この紫外線によるダメージのためＬＰＧを形成した部分の光ファイバがもろくなり，光ファイバに対して十分な歪みを与えることができず，補償温度範囲が狭くなるという問題点があった。
【００１１】
本発明は，従来の利得平坦化器が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，最終的なパッケージ寸法を小さくし，振動による光学特性及び機械的信頼性に対する影響を少なくすることが可能な，新規かつ改良された利得平坦化器を提供することである。
【００１２】
さらに，本発明の別の目的は，補償温度範囲を広くすることが可能な，新規かつ改良された利得平坦化器を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明によれば，光増幅器の利得を平坦化する利得平坦化器であって，利得平坦化器の前段および／または後段に接続された光増幅器の利得波長特性に応じた波長特性を有するｎ（ｎは２以上の整数）の光フィルタと，少なくとも２の光フィルタが実質的に並列をなすようにｎの光フィルタを収容するパッケージと，並列をなす光フィルタ同士を直列に接続するべく光の進行方向を折り返す光学系とを備えたことを特徴とする利得平坦化器が提供される。なお，光フィルタは，長周期構造のファイバグレーティング（ｌｏｎｇ−ｐｅｒｉｏｄ ｇｒａｔｉｎｇ）であってもよく，また，光学系の少なくとも１は光反射部材であってもよい。
【００１４】
また，光反射部材は，基板上に形成された２の溝からなり，光フィルタと接続される光ファイバを埋設するためのガイド部と，基板上で所定の形状に形成された光導波路と，光導波路面に形成された光反射部とを備えていてもよい。
【００１５】
かかる構成によれば，導波構造による曲げではなく，反射を利用した導波構造としたので，光反射部材を面積的に小さくすることが可能になり，最終的なパッケージの幅を小さくすることが可能である。また，光反射部材を用いた光フィルタの折り返し構造としたため，光フィルタを直線的に配列してパッケージする場合に比べてパッケージ長さを短くすることが可能である。
【００１６】
さらに，光学系の少なくとも１は光ファイバであり，該光ファイバを略半円上に湾曲させるようにしてもよく，さらに好ましくは，光ファイバは，高ＮＡファイバであるように構成される。かかる構成によれば，光フィルタ同士がすべて光ファイバで接続されているため他の光学系に比較して低損失である。
【００１７】
さらに，パッケージ内に固定部材が設けられ，光フィルタは，該固定部材によりパッケージに固定されていてもよい。かかる構成によれば，すべての光フィルタが固定部材により固定されるため，耐振動性を向上させることが可能である。
【００１８】
さらに好ましくは，固定部材とパッケージとの間に光フィルタの温度を制御する温度補償装置を備え，温度補償装置は，少なくとも光フィルタ近傍の温度を検出する温度検出器と，ペルチェ素子とを含むように構成される。かかる構成によれば，光フィルタの温度を制御するペルチェ素子を配置したので，補償温度範囲を広くすることが可能である。また，光フィルタの折り返し構造としているので直線構造に比べて固定部材を介した熱の均一化が図り易い。さらに，パッケージが放熱器として作用することによりパッケージサイズの増加を抑制することが可能である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる利得平坦化器の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
以下では，第１の実施の形態にかかる利得平坦化器１００の構成を，図１〜図３を参照しながら説明する。本実施の形態において特徴的なのは以下の点である。すなわち，ＬＰＧを直列に接続した場合におけるパッケージサイズの問題を解決するために，光導波路構造による反射機能を有する反射部材と組み合わせて，ＬＰＧ毎の折り返し構造とした点に特徴がある。
【００２１】
利得平坦化器１００は，図１に示すように，金属あるいはセラミック等からなる略直方体形状のパッケージ１０の相対向する側面のそれぞれに光伝搬経路としての光ファイバ２１，２２が接続されている。なお，光伝搬経路としての光ファイバ２１，２２は，簡単な設計変更により，パッケージ１０の任意の場所に接続することが可能であるが，本実施の形態では，パッケージ１０の相対向する側面に接続するものとする。さらにパッケージ１０の形状についても略直方体形状に限定されるものではない。
【００２２】
パッケージ１０の内部において，光ファイバ２１は，光フィルタとして用いる後述のＬＰＧ３１の一端に接続され，光ファイバ２２はＬＰＧ３３の他端に接続されている。また，光ファイバ２１，２２は，パッケージ１０との接続部分に設けられた補強部材１１により固定されている。
【００２３】
光波長に対する透過率特性の異なる３種類のＬＰＧ３１，３２，３３は，図２に示したように，パッケージ１０の長手方向と略平行に配されており，後述する光反射部材４０−１，４０−２を介して直列に接続した構成となっている。ＬＰＧ３１，３２，３３については，利得平坦化器に要求される平坦化特性等を考慮して所定の組み合わせを用いる。従って，本実施の形態においては，図４に示したように，光波長に対する透過率特性の異なる３種類のＬＰＧ３１，３２，３３を用いた利得平坦化器１００の一例について説明するが，本発明はこれに限定されない。
【００２４】
光ファイバ２１と接続されたＬＰＧ３１の他端には，光反射部材４０−１が接続されており，光反射部材４０−１の他端には，ＬＰＧ３２が接続されている。ＬＰＧ３２の他端には光反射部材４０−２が接続されており，光反射部材４０−２の他端には，光ファイバ２２と接続されたＬＰＧ３３が接続されている。すなわち，パッケージ１０の内部では，ＬＰＧ３１，光反射部材４０−１，ＬＰＧ３２，光反射部材４０−２，ＬＰＧ３３が直列に接続されており，さらに，パッケージ１０は，光ファイバ２１，２２と直列に接続されている。
【００２５】
金属あるいはセラミック等からなるベース板５０は，パッケージ１０内部に固定されている。上述のＬＰＧ３１，３２，３３及び光反射部材４０−１，４０−２は，ベース板５０に形成された不図示の溝にはめ込まれることでパッケージ１０に固定されている。
【００２６】
以下では，利得平坦化器１００に特徴的な光反射部材４０−１，４０−２について説明する。
【００２７】
光反射部材４０−１（４０−２）は，図３（Ａ）に示したように，光導波路４６及び反射ミラー４７からなる光反射部４２と，ＬＰＧの端部を固定するためのＶ溝４４，４５が形成され，ＬＰＧの端部から出射される光を光導波路４６に導くためのガイド部４１とから構成されている。ガイド部４１は，例えばシリコン等からなる基板４３上に２つのＶ溝４４，４５が形成されている。光反射部４２には，Ｖ字型の光導波路４６と，光導波路４７の端面に金属薄膜を形成した反射ミラー４７が形成されている。
【００２８】
ガイド部４１のＶ溝４４，４５と光導波路４６との位置関係は，図３（Ｂ）に示したように，Ｖ溝４４に被覆を除去したＬＰＧ３１の端部３１ａを配置したときに，ＬＰＧ３１のコアと光導波路４６の一端とが光結合し，さらに，Ｖ溝４５に被覆を除去したＬＰＧ３２の端部３２ａを配置したときに，ＬＰＧ３２のコアと光導波路４６の他端とが光結合するよう位置合わせされている。
【００２９】
従って，光反射部材４０−１において，Ｖ溝４４内に配置されたＬＰＧ３１の端部３１ａから出射した光は光導波路４６へ入射し，端面の反射ミラー４７で反射されて光導波路４６の他端へ導かれ，Ｖ溝４５内に配置されたＬＰＧ３２の端部３２ａに導かれる。なお，上記作用は双方向的であり，ＬＰＧ３２の端部３２ａから出射した光は，ＬＰＧ３１の端部３１ａに導かれる。
【００３０】
同様に，光反射部材４０−２において，Ｖ溝４４内に配置されたＬＰＧ３２の端部３２ａから出射した光は光導波路４６へ入射し，端面の反射ミラー４７で反射されて光導波路４６の他端へ導かれ，Ｖ溝４５内に配置されたＬＰＧ３３の端部３３ａに導かれる。なお，上記作用は双方向的であり，ＬＰＧ３３の端部３３ａから出射した光は，ＬＰＧ３２の端部３２ａに導かれる。
【００３１】
上述のように，パッケージ１０の内部は，ＬＰＧ３１，３２，３３が折り返し構造を形成し，光反射部材４０−１，４０−２により光信号がＬＰＧ３１，３２，３３を直列に伝搬するように構成されている。すなわち，光ファイバ２１により伝搬された光信号は，パッケージ１０の内部において，まずＬＰＧ３１を介し，光反射部材４０−１により反射され，ＬＰＧ３２に伝搬される。次いで，ＬＰＧ３２を介した光信号は，光反射部材４０−２により反射され，ＬＰＧ３３に伝搬され，さらに，光ファイバ２２を介して，パッケージ１０の外部に伝搬される。
【００３２】
以下では，上述のように構成される利得平坦化器１００の製造方法を説明する。まず，３種類のＬＰＧのうち，ＬＰＧ３１と３３の一端に光ファイバ２１，２２を融着接続する。なお，すべてのＬＰＧ３１，３２，３３において光反射部材４０−１，４０−２のＶ溝４４，４５に配置される端部の被覆は除去してある。
【００３３】
次いで，ベース板５０上に光反射部材４０−１，４０−２を所定の位置，すなわち，ＬＰＧ３２が配置されるＶ溝が一直線上に並ぶような位置に配置，固定する。このように配置された光反射部材４０−１，４０−２のＶ溝４４，４５にＬＰＧ３１，３２，３３の被覆を除去した端部を光導波路４６に突き合わせるように配置し，紫外線（ＵＶ）接着剤を塗布，その上からガラス板で押さえた状態で紫外線を照射してＵＶ接着剤を硬化させる。このとき，端部と光導波路４６を突き合わせた部分に屈折率調節材を塗布すれば，より結合損失を低下させることが可能である。以上の工程により利得平坦化器としてのＬＰＧの折り返し構造が達成される。
【００３４】
ＬＰＧ３１，３２，３３，光反射部材４０−１，４０−２が取り付けられたベース板５０をパッケージ１０内に固定した後，ＬＰＧ３１，３３に接続した光ファイバ２１，２２を，パッケージ１０の補強部材１１を通してパッケージ外に引き出し接着剤により固定する。最後に，ハーメチツクシールによりパッケージに蓋をして利得平坦化器１００が完成する。
【００３５】
以上のように本実施の形態においては導波構造による曲げではなく，反射を利用した導波構造したので，光反射部材４０−１，４０−２を面積的に小さくすることが可能になり，最終的なパッケージ１０の幅を小さくすることが可能である。また，光反射部材４０−１，４０−２を用いてＬＰＧ３１，３２，３３の折り返し構造を採ることが可能になったため，ＬＰＧを直線的に配列してパッケージする場合に比べてパッケージ１０の長さを短くすることが可能である。さらに，すべてのＬＰＧ３１，３２，３３がベース板５０により固定されるため耐振動性を向上させることが可能である。
【００３６】
（第２の実施の形態）
以下では，第２の実施の形態にかかる利得平坦化器２００について，図５を参照しながら説明する。本実施の形態において特徴的なのは以下の点である。すなわち，上述したパッケージサイズの問題を解決するために，第１の実施の形態においては，光反射部材を用いて折り返し構造を実現したが，本実施の形態においては，ＬＰＧ間の接続を高ＮＡ型の光ファイバで行い，曲げ損失を抑制することによりＬＰＧ毎の折り返し構造を達成した点に特徴がある。
【００３７】
利得平坦化器２００は，図５に示したように，金属あるいはセラミック等からなる略直方体形状のパッケージ１０の相対向する側面のそれぞれに光伝搬経路としての光ファイバ２１，２２が接続されている。パッケージ１０の内部において，光ファイバ２１は，光フィルタとして用いる後述のＬＰＧ３１の一端に接続され，光ファイバ２２はＬＰＧ３３の他端に接続されている。また，光ファイバ２１，２２は，パッケージ１０との接続部分に設けられた補強部材１１により固定されている。
【００３８】
光波長に対する透過率特性の異なる３種類のＬＰＧ３１，３２，３３は，図５に示したように，パッケージ１０の長手方向と略平行に配されており，後述する高ＮＡファイバ６０を介して直列に接続した構成となっている。ＬＰＧの構成については，利得平坦化器に要求される平坦化特性等を考慮して所定の組み合わせを用いる。従って，本実施の形態においては，３種類のＬＰＧ３１，３２，３３を用いた利得平坦化器２００の一例について説明するが，本発明はこれに限定されない。
【００３９】
光ファイバ２１と接続されているＬＰＧ３１の他端には，後述の高ＮＡファイバ６０−１が接続されており，高ＮＡファイバ６０−１は略半円形状を成し，その他端には，ＬＰＧ３２が接続されている。ＬＰＧ３２の他端には，高ＮＡファイバ６０−２が接続されており，高ＮＡファイバ６０−２は略半円形状を成し，その他端には，ＬＰＧ３３が接続されている。ＬＧＰ３３の他端には，上述のように，光ファイバ２２が接続されている。このように，高ＮＡファイバ６０−１，６０−２を介してＬＰＧの折り返し構造を実現したのは，光損失等の理由により，ＬＰＧ自体を変形させることができないためである。なお，高ＮＡファイバ６０−１，６０−２を略半円形状とすることによる光損失については後述する。
【００４０】
なお，両端にそれぞれ高ＮＡファイバ６０−１，６０−２が接続されているＬＰＧ３２は，図５に示したように，他のＬＰＧ３１，３３に対して対角線上に配置することが望ましい。高ＮＡファイバ６０−１，６０−２の曲げ直径Ｒを大きくとることができ，光損失をより低減化することが可能である。
【００４１】
金属あるいはセラミック等からなるベース板５０は，パッケージ１０内部に固定されている。上述のＬＰＧ３１，３２，３３及び高ＮＡファイバ６０−１，６０−２は，ベース板５０に形成された不図示の溝にはめ込まれることでパッケージ１０に固定されている。
【００４２】
以下では，本実施の形態に特徴的な高ＮＡファイバ６０−１，６０−２を説明する。
【００４３】
高ＮＡファイバ６０−１（６０−２）としては，コーニング社製ＰＡＹＯＵＴ（以下，「ＰＡＹＯＵＴ」と称する。）を使用した。ＰＡＹＯＵＴは本来ファイバセンサ用として多く用いられるファイバである。一般に用いられるシングルモードファイバであるコーニング社製ＳＭＦ−２８は，曲げ直径が３２ｍｍで１巻き当たりの曲げ損失が０．５ｄＢ以下であるのに対し，ＰＡＹＯＵＴは，曲げ直径が２５ｍｍで１００巻き当たりの曲げ損失が０．０５ｄＢ以下と小さいものである。また，ＰＡＹＯＵＴは，ファイバ表面に酸化チタンコーティングがなされ機械的な信頼性も高い。そこで，本実施の形態においては，ＰＡＹＯＵＴを用い，曲げ直径Ｒを１０ｍｍとし，曲げ損失が０．０２ｄＢ以下であることを確認した。
【００４４】
上述のように，パッケージ１０の内部は，ＬＰＧ３１，３２，３３が折り返し構造を形成し，高ＮＡファイバ６０−１，６０−２により光信号がＬＰＧ３１，３２，３３を直列に伝搬するように構成されている。すなわち，光ファイバ２１により伝搬された光信号は，パッケージ１０の内部において，まずＬＰＧ３１を介し，さらに，高ＮＡファイバ６０−１を介して，ＬＰＧ３２に伝搬される。次いで，ＬＰＧ３２を介した光信号は，高ＮＡファイバ６０−２を介して，ＬＰＧ３３に伝搬され，さらに，光ファイバ２２を介して，パッケージ１０の外部に伝搬される。
【００４５】
以下では，上述のように構成される利得平坦化器２００の製造方法を説明する。
【００４６】
まず，所定の長さの高ＮＡ光ファイバ６０−１，６０−２を略半円形状に湾曲させておく。次いで，３種類のＬＰＧ３１，３２，３３をＬＰＧ３１，高ＮＡファイバ６０−１，ＬＰＧ３２，高ＮＡファイバ６０−２，ＬＰＧ３３の配列でコア拡大法による融着接続を行う。さらにその両端に光ファイバ２１，２２を融着接続する。
【００４７】
次いで，図５に示すように，融着されたＬＰＧ３１，３２，３３を収める溝が形成された金属あるいはセラミックからなるベース板５０にＬＰＧ３１，３２，３３をはめ込み，ＵＶ接着剤を塗布，その上からガラス板で押さえた状態で紫外線を照射してＵＶ接着剤を硬化させる。以上の工程により利得平坦化器２００としてのＬＰＧの折り返し構造が達成される。
【００４８】
ＬＰＧ３１，３２，３３が取り付けられたベース板５０をパッケージ１０内に固定した後，ＬＰＧ３１，３３にそれぞれ接続した２つの光ファイバ２１，２２をパッケージ１０の補強部材１１を通してパッケージ１０の外に引き出し，接着剤により固定する。最後に，ハーメチックシールによりパッケージに蓋をして利得平坦化器２００が完成する。
【００４９】
以上のように利得平坦化器２００においては，ＬＰＧ同士がすべて高ＮＡファイバ６０−１，６０−２で接続されているため他の光接続手段に比較して低損失である。また，ＬＰＧを直線的に配列してパッケージする場合に比べてパッケージ１０の長さを短くすることが可能である。さらに，すべてのＬＰＧ３１，３２，３３がベース板５０により固定されるため，耐振動性を向上させることが可能である。
【００５０】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態における利得平坦化器３００は，第２の実施の形態にかかる利得平坦化器２００を改良したものであり，以下の点に特徴がある。すなわち，利得平坦化器３００は，利得平坦化器２００と構造を同様のものとし，さらに，ＬＰＧ３１，３２，３３とパッケージ１０との間にＬＰＧの温度を制御するぺルチェ素子７０をさらに備え，ペルチェ素子による温度補償機能を付加するものである。なお，本実施の形態においては，利得平坦化器２００に改良を加えた場合の一例につき説明するが，本発明はこれに限定されず，利得平坦化器１００に同様の改良を加えることによっても，本発明は適用可能である。
【００５１】
利得平坦化器３００は，上述のように温度補償機能部以外は，第２の実施の形態にかかる利得平坦化器２００と同様であり，図６に示したように，金属あるいはセラミック等からなるパッケージ１０に光ファイバ２１，２２が接続され，パッケージ１０の内部には，ＬＰＧ３１，３２，３３が高ＮＡファイバ６０−１，６０−２を介して接続され，ベース板５０に固定されている。
【００５２】
さらに，利得平坦化器３００においては，ベース板５０とパッケージ１０との間に後述のぺルチェ素子７０を備えており，ペルチェ素子７０からは電源線７１がパッケージ１０の外部に引き出されている。さらに，ベース板５０には，少なくともＬＰＧ３１，３２，３３近傍の温度を検出する温度センサ（図示せず）に接続されるリード線８１が接続されている。以下では，利得平坦化器２００と同様の構成部材については説明を省略し，利得平坦化器３００に特徴的なぺルチェ素子７０について説明する。
【００５３】
ぺルチェ素子７０としては，小松エレクトロニクス社製のＫＳＭＬ０１０１１Ｇが知られている。まず，ぺルチェ素子７０をパッケージ１０の底面に配置し，電源線７１をパッケージ１０の外へ引き出す。次いで，ＬＰＧ３１，３２，３３を固設したベース板５０をぺルチェ素子７０上に配置して，パッケージ１０に固定する。この時，ぺルチェ素子７０はベース板５０とパッケージ１０に挾み込まれることにより固定される。かかる構成によりパッケージ１０は，ぺルチェ素子７０の放熱器として機能する。最後にパッケージ１０内を窒素パージし，ハーメチックシールによりパッケージ１０に蓋をして利得平坦化器３００が完成する。
【００５４】
利得平坦化器３００によれば，利得平坦化器１００または利得平坦化器２００により奏される効果に加えて，ＬＰＧ３１，３２，３３の温度を制御するぺルチェ素子７０を配置したので，温度補償範囲を広くすることが可能である。また，ＬＰＧ３１，３２，３３の折り返し構造としているので直線構造に比べてベース板５０を介した熱の均一化が図り易い。さらに，パッケージ１０が放熱器として作用することによりパッケージサイズの増加を抑制することが可能である。
【００５５】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる利得平坦化器の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明にかかる利得平坦化器によれば，以下のような優れた効果を奏する。
【００５７】
請求項１，２，３または４に記載の利得平坦化器によれば，導波構造による曲げではなく，反射を利用した導波構造としたので，光反射部材を面積的に小さくすることが可能になり，最終的なパッケージの幅を小さくすることが可能になる。また，光反射部材を用いて光フィルタの折り返し構造を採ることが可能になったため，光フィルタを直線的に配列してパッケージする場合に比べてパッケージ長さを短くすることが可能である。
【００５８】
さらに，請求項５，６に記載の利得平坦化器によれば，曲げ損失が小さい高ＮＡファイバを用いて光フィルタの折り返し構造を採ることが可能になったため，光フィルタ同士がすべて光ファイバで接続されているため他の光学系に比較して低損失である。
【００５９】
本発明の利得平坦化器によれば，導波構造による曲げではなく，反射を利用した導波構造としたので，光反射部材を面積的に小さくすることが可能になり，最終的なパッケージの幅を小さくすることが可能になる。また，光反射部材を用いて光フィルタの折り返し構造を採ることが可能になったため，光フィルタを直線的に配列してパッケージする場合に比べてパッケージ長さを短くすることが可能である。
【００６０】
さらに，本発明の利得平坦化器によれば，曲げ損失が小さい高ＮＡファイバを用いて光フィルタの折り返し構造を採ることが可能になったため，光フィルタ同士がすべて光ファイバで接続されているため他の光学系に比較して低損失である。
【００６１】
さらに，本発明の利得平坦化器によれば，すべての光フィルタが固定部材で固定されるため耐振動性を向上させることが可能である。
【００６２】
さらに，本発明の利得平坦化器によれば，ぺルチェ素子による温度補償機能が付加される。また，光フィルタを折り返し構造としているので直線構造に比べて固定部材を介した熱の均一化が図り易い。さらにはパッケージが放熱器として作用することによりパッケージサイズの増加を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる利得平坦化器のパッケージ外観を示す説明図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる利得平坦化器のパッケージ内部の各構成要素の配置を示す説明図である。
【図３】光反射部材を示す説明図であり，図３（Ａ）は斜視図であり，図３（Ｂ）は上面図である。
【図４】ＬＰＧの光波長に対する透過率特性を示す説明図である。
【図５】本発明の別の実施の形態にかかる利得平坦化器のパッケージ内部の各構成要素の配置を示す説明図である。
【図６】本発明の別の実施の形態にかかる利得平坦化器のパッケージ内部の各構成要素の配置を示す説明図である。
【図７】従来の利得平坦化器のパッケージ内部の各構成要素の配置を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ パッケージ
１１ 補強スリーブ
２１，２２ 光ファイバ
３１，３２，３３ ＬＰＧ
３１ａ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ ＬＰＧの端部
４０−１，４０−２ 光反射部材
４１ ガイド部
４２ 光反射部
４３ 基板
４４，４５ Ｖ溝
４６ 光導波路
４７ 反射ミラー
５０ ベース板
６０−１，６０−２ 高ＮＡファイバ
７０ ペルチェ素子
７１ 電源線
８１ リード線
Claims (6)
- 光増幅器の利得を平坦化する利得平坦化器であって：
利得平坦化器の前段および／または後段に接続された光増幅器の利得波長特性に応じた波長特性を有するｎ（ｎは２以上の整数）の光フィルタと，
少なくとも２つの光フィルタが実質的に並列をなすように前記ｎの光フィルタを収容するパッケージと，
前記並列をなす光フィルタ同士を直列に接続するべく光の進行方向を折り返す光学系と，
を備え，
前記光フィルタは，長周期構造のファイバグレーティング（ｌｏｎｇ−ｐｅｒｉｏｄ ｇｒａｔｉｎｇ）であり，
前記パッケージ内に固定部材が設けられ，前記光フィルタは，該固定部材により前記パッケージに固定されており，
前記固定部材と前記パッケージとの間に前記光フィルタの温度を制御する温度補償装置を備えたことを特徴とする，利得平坦化器。 - 前記光学系の少なくとも１つは光反射部材であることを特徴とする，請求項１に記載の利得平坦化器。
- 前記光反射部材は，
基板上に形成された２つの溝からなり，前記光フィルタと接続される光ファイバを埋設するためのガイド部と，
前記基板上で所定の形状に形成された光導波路と，
前記光導波路面に形成された光反射部と，
を備えたことを特徴とする，請求項２に記載の利得平坦化器。 - 前記光学系の少なくとも１つは光ファイバであり，該光ファイバを略半円上に湾曲させることを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の利得平坦化器。
- 前記光ファイバは，高ＮＡファイバであることを特徴とする，請求項４に記載の利得平坦化器。
- 前記温度補償装置は，少なくとも前記光フィルタ近傍の温度を検出する温度検出器と，ペルチェ素子とを含むことを特徴とする，請求項１〜５のいずれかに記載の利得平坦化器。
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