JP4062024B2 - 光部品、光増幅器モジュールおよび光伝送システム。 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に光増幅器における信号光の光増幅の利得を等化する利得等化器等として好適に用いられる光部品、その光部品を含む光増幅器モジュールおよびその光部品を含む光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光増幅器は、励起光により励起可能な蛍光物質が添加され信号光を光増幅する光導波路と、この光導波路に励起光を供給する励起手段とを含み、光伝送視システムにおける中継局などに設けられる。特に、多波長の信号光を伝送する波長多重伝送システムに用いられる光増幅器は、多波長の信号光それぞれを互いに等しい利得で一括光増幅するとともに、多波長の信号光それぞれのパワーを一定の目標値として出力することが重要である。そこで、このような光増幅器において信号光の光増幅の利得を等化するために、光導波路における利得スペクトルと同様の形状の損失スペクトルを有する光フィルタといった光部品が利得等化器として用いられる。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、マッハツェンダ干渉計を用いた光フィルタにより光増幅器の利得平坦化を図る技術が記載されている。また、非特許文献２には、上記非特許文献１に記載された光フィルタが２つ縦続接続された構成の光フィルタが記載されている。
【０００４】
上記非特許文献１に記載された技術では、例えば光増幅器の前段の光伝送路の損失が何等かの原因により変動して、光増幅器に入力する信号光のパワーが変動したときに、光増幅器から出力される信号光のパワーを一定に保とうとすると、光増幅器における信号光の光増幅の利得を変化させる必要がある。そして、利得を変化させると、利得の波長依存性すなわち利得傾斜が変動し、その結果、光増幅器の利得平坦性が損なわれ、光増幅器から出力される多波長の信号光それぞれのパワーが偏差を有することになる。
【０００５】
このような技術課題に対処するため、上記非特許文献２に記載された技術は、光フィルタを構成する各マッハツェンダ干渉計における各光カプラおよび各分岐光路それぞれの温度を入力信号光パワーに応じて調整することにより、光フィルタの損失傾斜を調整して、入力信号光パワーの変動に伴う利得傾斜の変動を補償するものである。しかし、入力信号光パワーに応じて光フィルタの損失傾斜を変更すると、信号光波長帯域における損失レベルが変動し、光増幅器から光増幅されて出力される信号光のＳ／Ｎ比が変動し劣化する。また、この光フィルタは、損失傾斜を調整するために設けられたヒータの数が６個と多く、損失傾斜の制御が複雑である。
【０００６】
更に、このような技術課題に対処すべく、光増幅器における利得等化器等として好適に用いられ、構成が簡易であって損失傾斜の制御が容易な光フィルタが特許文献１において提案されている。
【０００７】
【非特許文献１】
K. Inoue, et al., "Tunable Gain Equalization Using a Mach-Zehnder Optical Filter in Multistage Fiber Amplifiers", IEEE Photonics Technology Letters, Vol.3, No.8, pp.718-720 (1991)
【非特許文献２】
H. Toba, et al., "Demonstration of Optical FDM Based Self-Healing Ring Network Employing Arrayed-Waveguide-Grating ADM Filters and EDFAs", Proceedings of ECOC '94, pp.263-266 (1994)
【特許文献１】
国際公開第０１／０５００５号パンフレット
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは上記特許文献１に記載の光フィルタを用いて種々の実験を行った。その実験の中で本発明者らは、上記特許文献１に記載のフィルタのみでは利得傾斜の補償が完全にできない場合があることを発見した。
【０００９】
そこで本発明では、より高度に利得傾斜の補償が可能な、光部品、光増幅器モジュールおよび光伝送システムを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、光増幅器への入射光のパワーが変化したときに、その入射光の波長に依存した利得変化が生じることに着目した。その利得変化の例を図７（ａ）に示す。図７（ａ）の例は、入射光のパワーを変化させた場合の、ＥＤＦＡ（エルビウム添加ファイバ増幅器）のＥＤＦ部分の利得変化を示した図である。図７（ａ）に示すように、利得変化は入射光の波長に依存し、波長が１５５５ｎｍから１５６５ｎｍでは略単調に短波長側ほど利得が大きくなるような直線形状の利得傾斜を取る。一方、波長が１５２５ｎｍ以上の広帯域信号波長域では、直線近似をすることは困難である。
【００１１】
上記特許文献１に記載の光フィルタを用いて、図７（ｂ）に示す直線傾斜で補償した結果を図８に示す。なお、図７（ｂ）のＧ１の直線傾斜は、図７（ａ）のＰｉｎ＝−２３ｄＢｍの利得傾斜に対応し、同様に、Ｇ２はＰｉｎ＝−２０ｄＢｍに、Ｇ３はＰｉｎ＝−１７ｄＢｍに、Ｇ４はＰｉｎ＝−１４ｄＢｍに、Ｇ５はＰｉｎ＝−１１ｄＢｍにそれぞれ対応している。また、図８では、補償後に残留する利得偏差をＰｉｎ＝−１１ｄＢｍの状態を基準として示したものである。
【００１２】
図８に示されるように、波長帯域が１５３８ｎｍよりも長波長側の場合には利得偏差の小さい補償ができるものの、広帯域信号波長域の場合には比較的大きな利得偏差を持つこととなる。本発明はこれらの知見に基づき、利得傾斜の波長特性に着目してなされたものである。
【００１３】
本発明の光部品は、光入力端から光出力端へ光を導波させる主光路と、第１光カプラおよび第２光カプラとともに第１マッハツェンダ干渉計を構成する第１副光路と、第３光カプラおよび第４光カプラとともに第２マッハツェンダ干渉計を構成する第２副光路と、第２光カプラと第３光カプラとの間における第３副光路と、第１光カプラと第２光カプラとの間における主光路および第１副光路の少なくとも一方の温度を調整する第１温度調整手段と、第３光カプラと第４光カプラとの間における主光路および第２副光路の少なくとも一方の温度を調整する第２温度調整手段と、波長依存性のある挿入損失を有し、第２光カプラと第３光カプラとの間における主光路および第３副光路の少なくとも一方に配置される濾波器と、を含み、濾波器は、第２光カプラと第３光カプラとの間における主光路に配置される第１フィルタ回路部と、第３副光路に配置される第２フィルタ回路部と、を含み、第１フィルタ回路部および第２フィルタ回路部の挿入損失スペクトルがそれぞれ異なり、濾波器の挿入損失に基づいた第１温度調整手段および第２温度調整手段による温度調整により、所定の波長帯域中の所定波長における光入力端と光出力端との間の光の損失を設定することが可能である。
【００１４】
本発明の光部品によれば、第１温度調整手段および第２温度調整手段による温度調整により、第１マッハツェンダ干渉計および第２マッハツェンダ干渉計それぞれの透過特性が調整される。この調整を濾波器の挿入損失に基づいて行えば、濾波器に伝搬する入射光の全入射光に対する割合を適切に調整することが可能になる。従って、濾波器の挿入損失に基づいた第１温度調整手段および第２温度調整手段による温度調整を行えば、所定波長に応じた損失形状の設定が可能となる。また、第１マッハツェンダ干渉計および第２マッハツェンダ干渉計それぞれの透過特性の調整を、第１フィルタ回路部および第２フィルタ回路部の挿入損失スペクトルに基づいて行えば、第１フィルタ回路部および第２フィルタ回路部それぞれに伝搬する入射光の全入射光に対する割合を適切に調整することが可能になる。従って、２つの異なるフィルタ回路部の損失スペクトルの振幅比率を変えることが可能となる。
【００１６】
また本発明の光部品では、濾波器は、第２光カプラと第３光カプラとの間における主光路または第３副光路に形成されるグレーティングを含むことが好ましい。グレーティングによって濾波器の挿入損失を設定できるので、より高精度の挿入損失の設定が可能となる。
【００１８】
また本発明の光部品では、第１フィルタ回路部および第２フィルタ回路部は、グレーティングによって構成されていることが好ましい。グレーティングによって第１フィルタ回路部および第２フィルタ回路部の挿入損失スペクトルを設定できるので、より高精度の挿入損失スペクトルの設定が可能となる。
【００１９】
また上述の光部品を含む光増幅器モジュールにおいては、上述の光部品の作用を奏することができるので、より好適な光増幅器として機能する。
【００２０】
また上述の光部品を含む光増幅器モジュールにおいては、可変損失傾斜補償器を含むことが好ましい。
【００２１】
また上述の光部品を含む光伝送システムにおいては、上述の光部品の作用を奏することができるので、より好適な光伝送システムとして機能する。
【００２２】
また上述の光部品を含む光伝送システムにおいては、可変損失傾斜補償器を含むことが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における光フィルタ（光部品）について説明する。図１は、第１実施形態における光フィルタ１の構成を示した図である。光フィルタ１は、基板１０上に形成された平面光導波路回路であって、主光路２０と、第１副光路２１と、第２副光路２３と、ヒータ５１（第１温度調整手段）と、ヒータ５３（第２温度調整手段）と、濾波器４３と、第３副光路２２と、ヒータ５２と、を含む。
【００２５】
主光路２０は、基板１０の一方の端面にある光入力端１１と他方の端面にある光出力端１２との間に設けられた光路である。光入力端１１から光出力端１２へ順に、第１光カプラ３１、第２光カプラ３２、第３光カプラ３３および第４光カプラ３４が設けられている。主光路２０と第１副光路２１とは、第１光カプラ３１および第２光カプラ３２それぞれを介して互いに光結合されている。そして、主光路２０、第１副光路２１、第１光カプラ３１および第２光カプラ３２は第１マッハツェンダ干渉計４１を構成している。
【００２６】
主光路２０と第２副光路２３とは、第３光カプラ３３および第４光カプラ３４それぞれを介して互いに光結合されている。そして、主光路２０、第２副光路２３、第３光カプラ３３および第４光カプラ３４は第２マッハツェンダ干渉計４２を構成している。第１マッハツェンダ干渉計４１および第２マッハツェンダ干渉計４２は、主光路２０および第３副光路２２を共有して互いに縦続接続されている。主光路２０と第３副光路２２とは、第２光カプラ３２および第３光カプラ３３それぞれを介して互いに光結合されている。
【００２７】
第２光カプラ３２および第３光カプラ３３の間の主光路２０には、濾波器４３が配置されている。濾波器４３は、主光路２０の第１マッハツェンダ干渉計４１側から順に設けられている第５光カプラ３５と、第６光カプラ３６と、第７光カプラ３７と、第４副光路２４と、第５副光路２５とを含む。
【００２８】
主光路２０と第４副光路２４とは、第５光カプラ３５および第６光カプラ３６それぞれを介して互いに光結合されている。従って、第４副光路２４、第５光カプラ３５および第６光カプラ３６、第５光カプラ３５および第６光カプラ３６間の主光路２０は、第３マッハツェンダ干渉計を構成していることとなる。主光路２０と第５副光路２５とは、第６光カプラ３６および第７光カプラ３７それぞれを介して互いに光結合されている。従って、第５副光路２５、第６光カプラ３６および第７光カプラ３７、第６光カプラ３６および第７光カプラ３７間の主光路２０は、第４マッハツェンダ干渉計を構成していることとなる。
【００２９】
ヒータ５１は、第１光カプラ３１と第２光カプラ３２との間における主光路２０上に設けられている。このヒータ５１は、主光路２０の温度を調整することにより、第１マッハツェンダ干渉計４１における主光路２０と第１副光路２１との光路長差を調整して、第１マッハツェンダ干渉計４１の透過特性を調整する。また、ヒータ５３は、第３光カプラ３３と第４光カプラ３４との間における第２副光路２３上に設けられている。このヒータ５３は、第２副光路２３の温度を調整することにより、第２マッハツェンダ干渉計４２における主光路２０と第２副光路２３との光路長差を調整して、第２マッハツェンダ干渉計４２の透過特性を調整する。ヒータ５２は、第３副光路２２上に設けられており、濾波器４３と第３副光路２２との間の位相ずれを補正するために用いられる。
【００３０】
本実施形態に係る光フィルタ１の実施例について説明する。この実施例においては、第１光カプラ３１、第２光カプラ３２、第３光カプラ３３および第４光カプラ３４の結合率はそれぞれ０．５となっている。また、第１光カプラ３１および第２光カプラ３２間の、主光路２０および第１副光路の光路長差は０μｍであり、第３光カプラ３３および第４光カプラ３４間の、主光路２０および第２副光路２３の光路長差も０μｍである。
【００３１】
濾波器４３の第５光カプラ３５の結合率は０．０５、第６光カプラ３６の結合率は０．１３、第７光カプラ３７の結合率は０．０５となっている。第５光カプラ３５および第６光カプラ３６間の、主光路２０および第４副光路２４の光路長差は３６．０μｍであり、第６光カプラ３６および第７光カプラ３７間の、主光路２０および第５副光路２５の光路長差は３７．８μｍである。
【００３２】
一般にヒータ付マッハツェンダ干渉計の光透過率Ｔは、
【数１】
Ｔ＝Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ＝１−２Ｃ（１−２Ｃ）（１＋ｃｏｓΔφ）
なる式で表される。ここで、Ｐｏｕｔは入射光パワー、Ｐｉｎは出射光パワー、Ｃは光カプラの結合率、Δφはヒータ熱による位相シフト量を示している。結合率Ｃを０．５とした場合に、Δφの調整により光透過率Ｔを０から１の範囲で任意に調整できる。
【００３３】
例えば、ヒータ５１の位相シフト量Δφ１、ヒータ５３の位相シフト量Δφ３をそれぞれ０とすると、光透過率Ｔは０となり、光入力端１１から入射した光は全て第３副光路２２を伝搬して光出力端１２から出力される。一方、ヒータ５１の位相シフト量Δφ１、ヒータ５３の位相シフト量Δφ３をそれぞれ１８０°とすると、光透過率Ｔは１となり、光入力端１１から入射した光は全て濾波器４３を通過して光出力端１２から出力される。このように、ヒータ５１の位相シフト量Δφ１およびヒータ５３の位相シフト量Δφ３を、０から１８０°の範囲で調整することにより、マッハツェンダ干渉計の分岐比を任意に調整できる。従って、濾波器４３により生じる波長依存性をもった損失の振幅を任意に調整できる。
【００３４】
図２に、ヒータ５１の位相シフト量Δφ１、ヒータ５３の位相シフト量Δφ３をそれぞれ調整した場合の損失−波長特性を示す。例えば、図８におけるＰｉｎ＝−２３ｄＢｍの入射光パワーの場合には、Δφ１＝Δφ３＝０°とすれば、特に広帯域信号波長域の場合において利得偏差の変化を補償できる。本実施形態においては、濾波器４３として２段のマッハツェンダ干渉計を設けたが、３段以上のマッハツェンダ干渉計を設けるようにしてもよい。３段以上の多段のマッハツェンダ干渉計を設ければ、より高精度の利得補償が可能となる。
【００３５】
図３は、本実施形態の光フィルタの変形例を示したものである。図２に示す光フィルタ２は、図１に示す光フィルタ１の濾波器４３を濾波器４４と置換し、ヒータ５２を除去したものである。濾波器４４は、主光路２０にグレーティング２０ａを設けることによって構成されている。このグレーティング２０ａは、光フィルタ２に要求される波長特性に応じて設けられ、高精度な利得補償が可能となる。
【００３６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態における光フィルタ（光部品）について説明する。図４は、第２実施形態における光フィルタ３の構成を示した図である。光フィルタ３は、基板１０上に形成された平面光導波路回路であって、主光路２０と、第１副光路２１と、第２副光路２３と、ヒータ５１（第１温度調整手段）と、ヒータ５３（第２温度調整手段）と、濾波器（第１フィルタ回路部）４５、濾波器（第２フィルタ回路部）４６と、第３副光路２２と、を含む。第１マッハツェンダ干渉計４１および第２マッハツェンダ干渉計４２の構成は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３７】
濾波器４５および濾波器４６は、それぞれ異なる損失スペクトルを持つ光フィルタ回路として構成されている。濾波器４５は、グレーティング４５ａを含んでいる。図５（ａ）にグレーティング４５ａの損失スペクトルを示す。図５（ａ）に示すように、グレーティング４５ａは、１５３４ｎｍから１５５８ｎｍの波長帯域に対応する挿入損失を有しており、１５４０ｎｍの波長付近において挿入損失がピークを有している。
【００３８】
濾波器４６は、グレーティング４６ａを含んでいる。図５（ｂ）にグレーティング４６ａの損失スペクトルを示す。図５（ｂ）に示すように、グレーティング４６ａは、１５３４ｎｍよりも短波長側と、１５５８ｎｍよりも長波長側とに対応する挿入損失を有しており、グレーティング４５ａと相互に補完する関係になっている。
【００３９】
ヒータ５１の位相シフト量Δφ１、ヒータ５３の位相シフト量Δφ３をそれぞれ調整した場合には、濾波器４５および濾波器４６へ分岐される光の割合が変化する。例えば、Δφ１＝Δφ３＝０°とすれば、濾波器４６にのみ光が分岐されるので、光フィルタ３の損失−波長特性は、図５（ｂ）の損失−波長特性と同じくなる。逆に、Δφ１＝Δφ３＝１８０°とすれば、濾波器４５にのみ光が分岐されるので、光フィルタ３の損失−波長特性は、図５（ａ）の損失−波長特性と同じくなる。
【００４０】
図６（ａ）には、Δφ１＝Δφ３＝４５°の場合の光フィルタ３の損失−波長特性を示す。図６（ｂ）には、Δφ１＝Δφ３＝９０°の場合の光フィルタ３の損失−波長特性を示す。図６（ｃ）には、Δφ１＝Δφ３＝１３５°の場合の光フィルタ３の損失−波長特性を示す。図６（ａ）から図６（ｂ）に示すように、ヒータ５１の位相シフト量Δφ１、ヒータ５３の位相シフト量Δφ３をそれぞれ調整することで、光フィルタ３の挿入−損失特性を変化させることができる。この二つの異なる濾波器のもつ損失スペクトルの振幅比率を変える方法は、ピークロスが低く、雑音特性および励起効率の観点から望ましいものである。
【００４１】
第１実施形態の光フィルタ１および光フィルタ２、第２実施形態の光フィルタ３は、光伝送システムを構成する光増幅器モジュールに適用することができる。図９に光増幅器モジュール１００の構成を示す。光増幅器モジュール１００は、伝送路上に可変利得等化器２００と直列に配置されている。光増幅器モジュール１００は、光入力端１１０から光出力端１１１に向かって順に、アイソレータ１０３ａ、光カプラ１０８ａ、増幅用光ファイバ１０１ａ、アイソレータ１０３ｂ、光フィルタ１０６、光カプラ１０８ｂ、増幅用光ファイバ１０１ｂ、光カプラ１０３ｃ、アイソレータ１０３ｃ、固定利得等化器１０４、波長分散補償光ファイバ１０５、アイソレータ１０３ｄ、光カプラ１０８ｄ、増幅用光ファイバ１０１ｃ、光カプラ１０８ｅ、アイソレータ１０３ｅが設けられている。また、適宜受光素子１０７ａから１０７ｅが、光モニタ用として設けられている。
【００４２】
アイソレータ１０３ａから１０３ｅのそれぞれは、順方向に光を通過させるが、逆方向には光を遮断する。増幅用光ファイバ１０１ａから１０１ｃは、希土類元素としてＥｒ元素がコア領域に添加された光ファイバが好適に用いられる。
【００４３】
光カプラ１０８ａから１０８ｅには、励起光源１０２ａから１０２ｆが接続されている。励起光源１０２ａから１０２ｆは、増幅用光ファイバ１０１ａから１０１ｃといった部分に励起光を供給するための光源である。本実施形態の場合には、励起光源１０２ａは、励起光の波長が０．９８μｍであり、励起光源１０２ｂから１０２ｆは、励起光の波長が１．４８μｍである。
【００４４】
光フィルタ１０６としては、上述の実施形態の光フィルタ１から３が用いられる。図９に示す例においては、伝送路に設けられる光増幅器モジュール１００を含む各光増幅器モジュールの直線的動的利得傾斜は、複数の中継区間ごとに設けられた可変利得等化器２００で集中して補償する。また、光増幅器モジュール１００の内部では、固定利得等化器１０４と光フィルタ１０６（光フィルタ１から３）とを用いて利得平坦化を果たすことができる。このような光増幅器モジュール１００は、スパンロス変動の少ない伝送線路を使ったシステムに適する。
【００４５】
図１０に光フィルタ１から３を適用した別の例である、光増幅器モジュール３００の構成を示す。光増幅器モジュール３００と光増幅器モジュール１００との相違点は、アイソレータ１０３ｂと光カプラ１０８との間に可変利得等化器１０９を配置し、増幅用光ファイバ１０１ｃを増幅用光ファイバ１０１ｄおよび増幅用光ファイバ１０１ｅに分割し、増幅用光ファイバ１０１ｃと増幅用光ファイバ１０１ｄとの間に光フィルタ１０６を配置している点である。このように光フィルタ１０６を配置したのは、可変利得等化器１０９を光増幅器モジュール３００内に設けることにより挿入損が増加することに対応するためである。このような光増幅器モジュール３００は、スパンロス変動の比較的大きい伝送線路を使ったシステムに適する。
【００４６】
第１実施形態の光フィルタ１および光フィルタ２、第２実施形態の光フィルタ３は、光伝送システム４００に適用することもできる。図１１に光伝送システム４００の構成を示す。光伝送システム４００は、光送信器４０１と光受信器４０２とを終端に備え、伝送路中には光増幅器４０３ａから４０３ｅを備える。更に、光増幅器４０３ａと光増幅器４０３ｂとの間には可変利得等化器４０４ａを、光増幅器４０３ｃと光増幅器４０３ｄとの間には可変利得等化器４０４ｂをそれぞれ備える。また、光増幅器４０３ｂと光増幅器４０３ｃとの間には、上述の実施形態の光フィルタ１から３が適用される光フィルタ４０５を備える。
【００４７】
図１１に示すように、光増幅器４０３ａから４０３ｅ間の伝送路上に光フィルタ４０５を配置する場合には、スパンロスが比較的軽微であることが好ましい。また、可変利得等化器４０４ａおよび４０４ｂと、光フィルタ４０５とを隣接させて配置すると、一箇所に挿入損失が集中することとなり雑音特性上望ましくないので、図１１の例のように分散して配置する構成が好ましい。
【００４８】
上述の実施形態においては、ヒータ５１およびヒータ５３による温度調整により、第１マッハツェンダ干渉計４１および第２マッハツェンダ干渉計４２それぞれの透過特性が調整される。この調整を濾波器４３から４６のそれぞれの挿入損失に基づいて行えば、濾波器４３から４６に伝搬する入射光の全入射光に対する割合を適切に調整することが可能になる。従って、濾波器４３から４６の挿入損失に基づいたヒータ５１およびヒータ５３による温度調整を行えば、所定波長に応じた損失形状の設定が可能となる。
【００４９】
光フィルタ１においては、第４副光路２４と、第５光カプラ３５および第６光カプラ３６の間の主光路２０とにおける光路長がそれぞれ異なり、第５副光路２５と、第６光カプラ３６および第７光カプラ３７の間の主光路とにおける光路長がそれぞれ異なるように構成されているので、挿入損失を簡便に設定することができる。
【００５０】
光フィルタ２においては、濾波器４４はグレーティング２０ａを含むので、そのグレーティング２０ａによって濾波器４４の挿入損失を設定でき、より高精度の挿入損失の設定が可能となる。
【００５１】
光フィルタ３においては、第１マッハツェンダ干渉計４１および第２マッハツェンダ干渉計４２それぞれの透過特性の調整を、濾波器４５および濾波器４６の挿入損失スペクトルに基づいて行うので、濾波器４５および濾波器４６それぞれに伝搬する入射光の全入射光に対する割合を適切に調整することが可能になる。従って、２つの異なる損失スペクトルの振幅比率を変えることが可能となる。
【００５２】
光フィルタ３においては、濾波器４５はグレーティング４５ａを含み、濾波器４６はグレーティング４６ａを含むので、グレーティングによって挿入損失スペクトルを設定できるので、より高精度の挿入損失スペクトルの設定が可能となる。
【００５３】
また、上述の図３に示す濾波器４４、図４に示す濾波器４５、４６に代えて、ファブリペローエタロンや、光格子型素子といった干渉型デバイスを濾波器として用いてもよい。ファブリペローエタロンとしては、光軸に対して傾きを調整可能なものが用いられる。より具体的には、光軸と交わる両面に反射率Ｒのコーティングを施してあるガラス膜で構成されるファブリペローエタロンを、光軸に対して傾けることが可能なように配置することで実現される。このファブリペローエタロンは、透過スペクトル関数Ｔ（λ）が、
【数２】
となる。なお、Ｒは反射率、ｎは屈折率、ｄはファブリペローエタロンの厚み、θはファブリペローエタロンの光軸に対する傾きである。従って、このファブリペローエタロンは、光軸に対して傾けることで波長方向にシフト可能な正弦波スペクトルを容易に実現できる。ファブリペローエタロンを濾波器として用いた場合には、構成が簡単で安価に光フィルタを作成できる。
【００５４】
光格子型素子としては、偏波分離カプラと分離後の一方の光経路に複屈折率板、楔形素子を複数段組み合わせたものが用いられる。このような光格子型素子の例は、M. Fukutoku, et al., “OAA1996, Tech. Dig, FA4”に記載されている。この光格子型素子によれば、波長方向にシフト可能な正弦波関数的ロススペクトルを実現することができ、更にそのロスの振幅も可変にできる。更に、光格子型素子で、複屈折率板を液晶に置き換えても同等の効果が得られる。光格子型素子を濾波器として用いた場合には、全長が７０ｍｍから８０ｍｍ程度になるように濾波器を小型化できる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、第１温度調整手段および第２温度調整手段による温度調整により、第１マッハツェンダ干渉計および第２マッハツェンダ干渉計それぞれの透過特性が調整される。この調整を濾波器の挿入損失に基づいて行えば、濾波器に伝搬する入射光の全入射光に対する割合を適切に調整することが可能になる。従って、濾波器の挿入損失に基づいた第１温度調整手段および第２温度調整手段による温度調整を行えば、所定波長に応じた損失形状の設定が可能となる。従って本発明の目的とする、より高度に利得傾斜の補償が可能な、光部品、光増幅器モジュールおよび光伝送システムを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である光フィルタの構成を示した図である。
【図２】本発明の実施形態である光フィルタの損失−波長特性を示した図である。
【図３】本発明の実施形態である光フィルタの構成を示した図である。
【図４】本発明の実施形態である光フィルタの構成を示した図である。
【図５】本発明の実施形態である光フィルタの損失−波長特性を示した図である。
【図６】本発明の実施形態である光フィルタの損失−波長特性を示した図である。
【図７】入射光パワーに依存した利得変化と、直線補償を示した図である。
【図８】直線補償後の利得偏差を示した図である。
【図９】本発明の実施形態である光フィルタを適用した光増幅器モジュールを示した図である。
【図１０】本発明の実施形態である光フィルタを適用した光増幅器モジュールを示した図である。
【図１１】本発明の実施形態である光フィルタを適用した光伝送システムを示した図である。
【符号の説明】
１…光フィルタ、１０…基板、１１…光入力端、１２…光出力端、２０…主光路、２１…第１副光路、２２…第３副光路、２３…第２副光路、２４…第４副光路、２５…第５副光路、３１…第１光カプラ、３２…第２光カプラ、３３…第３光カプラ、３４…第４光カプラ、３５…第５光カプラ、３６…第６光カプラ、３７…第７光カプラ、４１…第１マッハツェンダ干渉計、４２…第２マッハツェンダ干渉計、４３…濾波器。
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に光増幅器における信号光の光増幅の利得を等化する利得等化器等として好適に用いられる光部品、その光部品を含む光増幅器モジュールおよびその光部品を含む光伝送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光増幅器は、励起光により励起可能な蛍光物質が添加され信号光を光増幅する光導波路と、この光導波路に励起光を供給する励起手段とを含み、光伝送視システムにおける中継局などに設けられる。特に、多波長の信号光を伝送する波長多重伝送システムに用いられる光増幅器は、多波長の信号光それぞれを互いに等しい利得で一括光増幅するとともに、多波長の信号光それぞれのパワーを一定の目標値として出力することが重要である。そこで、このような光増幅器において信号光の光増幅の利得を等化するために、光導波路における利得スペクトルと同様の形状の損失スペクトルを有する光フィルタといった光部品が利得等化器として用いられる。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、マッハツェンダ干渉計を用いた光フィルタにより光増幅器の利得平坦化を図る技術が記載されている。また、非特許文献２には、上記非特許文献１に記載された光フィルタが２つ縦続接続された構成の光フィルタが記載されている。
【０００４】
上記非特許文献１に記載された技術では、例えば光増幅器の前段の光伝送路の損失が何等かの原因により変動して、光増幅器に入力する信号光のパワーが変動したときに、光増幅器から出力される信号光のパワーを一定に保とうとすると、光増幅器における信号光の光増幅の利得を変化させる必要がある。そして、利得を変化させると、利得の波長依存性すなわち利得傾斜が変動し、その結果、光増幅器の利得平坦性が損なわれ、光増幅器から出力される多波長の信号光それぞれのパワーが偏差を有することになる。
【０００５】
このような技術課題に対処するため、上記非特許文献２に記載された技術は、光フィルタを構成する各マッハツェンダ干渉計における各光カプラおよび各分岐光路それぞれの温度を入力信号光パワーに応じて調整することにより、光フィルタの損失傾斜を調整して、入力信号光パワーの変動に伴う利得傾斜の変動を補償するものである。しかし、入力信号光パワーに応じて光フィルタの損失傾斜を変更すると、信号光波長帯域における損失レベルが変動し、光増幅器から光増幅されて出力される信号光のＳ／Ｎ比が変動し劣化する。また、この光フィルタは、損失傾斜を調整するために設けられたヒータの数が６個と多く、損失傾斜の制御が複雑である。
【０００６】
更に、このような技術課題に対処すべく、光増幅器における利得等化器等として好適に用いられ、構成が簡易であって損失傾斜の制御が容易な光フィルタが特許文献１において提案されている。
【０００７】
【非特許文献１】
K. Inoue, et al., "Tunable Gain Equalization Using a Mach-Zehnder Optical Filter in Multistage Fiber Amplifiers", IEEE Photonics Technology Letters, Vol.3, No.8, pp.718-720 (1991)
【非特許文献２】
H. Toba, et al., "Demonstration of Optical FDM Based Self-Healing Ring Network Employing Arrayed-Waveguide-Grating ADM Filters and EDFAs", Proceedings of ECOC '94, pp.263-266 (1994)
【特許文献１】
国際公開第０１／０５００５号パンフレット
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは上記特許文献１に記載の光フィルタを用いて種々の実験を行った。その実験の中で本発明者らは、上記特許文献１に記載のフィルタのみでは利得傾斜の補償が完全にできない場合があることを発見した。
【０００９】
そこで本発明では、より高度に利得傾斜の補償が可能な、光部品、光増幅器モジュールおよび光伝送システムを提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、光増幅器への入射光のパワーが変化したときに、その入射光の波長に依存した利得変化が生じることに着目した。その利得変化の例を図７（ａ）に示す。図７（ａ）の例は、入射光のパワーを変化させた場合の、ＥＤＦＡ（エルビウム添加ファイバ増幅器）のＥＤＦ部分の利得変化を示した図である。図７（ａ）に示すように、利得変化は入射光の波長に依存し、波長が１５５５ｎｍから１５６５ｎｍでは略単調に短波長側ほど利得が大きくなるような直線形状の利得傾斜を取る。一方、波長が１５２５ｎｍ以上の広帯域信号波長域では、直線近似をすることは困難である。
【００１１】
上記特許文献１に記載の光フィルタを用いて、図７（ｂ）に示す直線傾斜で補償した結果を図８に示す。なお、図７（ｂ）のＧ１の直線傾斜は、図７（ａ）のＰｉｎ＝−２３ｄＢｍの利得傾斜に対応し、同様に、Ｇ２はＰｉｎ＝−２０ｄＢｍに、Ｇ３はＰｉｎ＝−１７ｄＢｍに、Ｇ４はＰｉｎ＝−１４ｄＢｍに、Ｇ５はＰｉｎ＝−１１ｄＢｍにそれぞれ対応している。また、図８では、補償後に残留する利得偏差をＰｉｎ＝−１１ｄＢｍの状態を基準として示したものである。
【００１２】
図８に示されるように、波長帯域が１５３８ｎｍよりも長波長側の場合には利得偏差の小さい補償ができるものの、広帯域信号波長域の場合には比較的大きな利得偏差を持つこととなる。本発明はこれらの知見に基づき、利得傾斜の波長特性に着目してなされたものである。
【００１３】
本発明の光部品は、光入力端から光出力端へ光を導波させる主光路と、第１光カプラおよび第２光カプラとともに第１マッハツェンダ干渉計を構成する第１副光路と、第３光カプラおよび第４光カプラとともに第２マッハツェンダ干渉計を構成する第２副光路と、第２光カプラと第３光カプラとの間における第３副光路と、第１光カプラと第２光カプラとの間における主光路および第１副光路の少なくとも一方の温度を調整する第１温度調整手段と、第３光カプラと第４光カプラとの間における主光路および第２副光路の少なくとも一方の温度を調整する第２温度調整手段と、波長依存性のある挿入損失を有し、第２光カプラと第３光カプラとの間における主光路および第３副光路の少なくとも一方に配置される濾波器と、を含み、濾波器は、第２光カプラと第３光カプラとの間における主光路に配置される第１フィルタ回路部と、第３副光路に配置される第２フィルタ回路部と、を含み、第１フィルタ回路部および第２フィルタ回路部の挿入損失スペクトルがそれぞれ異なり、濾波器の挿入損失に基づいた第１温度調整手段および第２温度調整手段による温度調整により、所定の波長帯域中の所定波長における光入力端と光出力端との間の光の損失を設定することが可能である。
【００１４】
本発明の光部品によれば、第１温度調整手段および第２温度調整手段による温度調整により、第１マッハツェンダ干渉計および第２マッハツェンダ干渉計それぞれの透過特性が調整される。この調整を濾波器の挿入損失に基づいて行えば、濾波器に伝搬する入射光の全入射光に対する割合を適切に調整することが可能になる。従って、濾波器の挿入損失に基づいた第１温度調整手段および第２温度調整手段による温度調整を行えば、所定波長に応じた損失形状の設定が可能となる。また、第１マッハツェンダ干渉計および第２マッハツェンダ干渉計それぞれの透過特性の調整を、第１フィルタ回路部および第２フィルタ回路部の挿入損失スペクトルに基づいて行えば、第１フィルタ回路部および第２フィルタ回路部それぞれに伝搬する入射光の全入射光に対する割合を適切に調整することが可能になる。従って、２つの異なるフィルタ回路部の損失スペクトルの振幅比率を変えることが可能となる。
【００１６】
また本発明の光部品では、濾波器は、第２光カプラと第３光カプラとの間における主光路または第３副光路に形成されるグレーティングを含むことが好ましい。グレーティングによって濾波器の挿入損失を設定できるので、より高精度の挿入損失の設定が可能となる。
【００１８】
また本発明の光部品では、第１フィルタ回路部および第２フィルタ回路部は、グレーティングによって構成されていることが好ましい。グレーティングによって第１フィルタ回路部および第２フィルタ回路部の挿入損失スペクトルを設定できるので、より高精度の挿入損失スペクトルの設定が可能となる。
【００１９】
また上述の光部品を含む光増幅器モジュールにおいては、上述の光部品の作用を奏することができるので、より好適な光増幅器として機能する。
【００２０】
また上述の光部品を含む光増幅器モジュールにおいては、可変損失傾斜補償器を含むことが好ましい。
【００２１】
また上述の光部品を含む光伝送システムにおいては、上述の光部品の作用を奏することができるので、より好適な光伝送システムとして機能する。
【００２２】
また上述の光部品を含む光伝送システムにおいては、可変損失傾斜補償器を含むことが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００２４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態における光フィルタ（光部品）について説明する。図１は、第１実施形態における光フィルタ１の構成を示した図である。光フィルタ１は、基板１０上に形成された平面光導波路回路であって、主光路２０と、第１副光路２１と、第２副光路２３と、ヒータ５１（第１温度調整手段）と、ヒータ５３（第２温度調整手段）と、濾波器４３と、第３副光路２２と、ヒータ５２と、を含む。
【００２５】
主光路２０は、基板１０の一方の端面にある光入力端１１と他方の端面にある光出力端１２との間に設けられた光路である。光入力端１１から光出力端１２へ順に、第１光カプラ３１、第２光カプラ３２、第３光カプラ３３および第４光カプラ３４が設けられている。主光路２０と第１副光路２１とは、第１光カプラ３１および第２光カプラ３２それぞれを介して互いに光結合されている。そして、主光路２０、第１副光路２１、第１光カプラ３１および第２光カプラ３２は第１マッハツェンダ干渉計４１を構成している。
【００２６】
主光路２０と第２副光路２３とは、第３光カプラ３３および第４光カプラ３４それぞれを介して互いに光結合されている。そして、主光路２０、第２副光路２３、第３光カプラ３３および第４光カプラ３４は第２マッハツェンダ干渉計４２を構成している。第１マッハツェンダ干渉計４１および第２マッハツェンダ干渉計４２は、主光路２０および第３副光路２２を共有して互いに縦続接続されている。主光路２０と第３副光路２２とは、第２光カプラ３２および第３光カプラ３３それぞれを介して互いに光結合されている。
【００２７】
第２光カプラ３２および第３光カプラ３３の間の主光路２０には、濾波器４３が配置されている。濾波器４３は、主光路２０の第１マッハツェンダ干渉計４１側から順に設けられている第５光カプラ３５と、第６光カプラ３６と、第７光カプラ３７と、第４副光路２４と、第５副光路２５とを含む。
【００２８】
主光路２０と第４副光路２４とは、第５光カプラ３５および第６光カプラ３６それぞれを介して互いに光結合されている。従って、第４副光路２４、第５光カプラ３５および第６光カプラ３６、第５光カプラ３５および第６光カプラ３６間の主光路２０は、第３マッハツェンダ干渉計を構成していることとなる。主光路２０と第５副光路２５とは、第６光カプラ３６および第７光カプラ３７それぞれを介して互いに光結合されている。従って、第５副光路２５、第６光カプラ３６および第７光カプラ３７、第６光カプラ３６および第７光カプラ３７間の主光路２０は、第４マッハツェンダ干渉計を構成していることとなる。
【００２９】
ヒータ５１は、第１光カプラ３１と第２光カプラ３２との間における主光路２０上に設けられている。このヒータ５１は、主光路２０の温度を調整することにより、第１マッハツェンダ干渉計４１における主光路２０と第１副光路２１との光路長差を調整して、第１マッハツェンダ干渉計４１の透過特性を調整する。また、ヒータ５３は、第３光カプラ３３と第４光カプラ３４との間における第２副光路２３上に設けられている。このヒータ５３は、第２副光路２３の温度を調整することにより、第２マッハツェンダ干渉計４２における主光路２０と第２副光路２３との光路長差を調整して、第２マッハツェンダ干渉計４２の透過特性を調整する。ヒータ５２は、第３副光路２２上に設けられており、濾波器４３と第３副光路２２との間の位相ずれを補正するために用いられる。
【００３０】
本実施形態に係る光フィルタ１の実施例について説明する。この実施例においては、第１光カプラ３１、第２光カプラ３２、第３光カプラ３３および第４光カプラ３４の結合率はそれぞれ０．５となっている。また、第１光カプラ３１および第２光カプラ３２間の、主光路２０および第１副光路の光路長差は０μｍであり、第３光カプラ３３および第４光カプラ３４間の、主光路２０および第２副光路２３の光路長差も０μｍである。
【００３１】
濾波器４３の第５光カプラ３５の結合率は０．０５、第６光カプラ３６の結合率は０．１３、第７光カプラ３７の結合率は０．０５となっている。第５光カプラ３５および第６光カプラ３６間の、主光路２０および第４副光路２４の光路長差は３６．０μｍであり、第６光カプラ３６および第７光カプラ３７間の、主光路２０および第５副光路２５の光路長差は３７．８μｍである。
【００３２】
一般にヒータ付マッハツェンダ干渉計の光透過率Ｔは、
【数１】
Ｔ＝Ｐｏｕｔ／Ｐｉｎ＝１−２Ｃ（１−２Ｃ）（１＋ｃｏｓΔφ）
なる式で表される。ここで、Ｐｏｕｔは入射光パワー、Ｐｉｎは出射光パワー、Ｃは光カプラの結合率、Δφはヒータ熱による位相シフト量を示している。結合率Ｃを０．５とした場合に、Δφの調整により光透過率Ｔを０から１の範囲で任意に調整できる。
【００３３】
例えば、ヒータ５１の位相シフト量Δφ１、ヒータ５３の位相シフト量Δφ３をそれぞれ０とすると、光透過率Ｔは０となり、光入力端１１から入射した光は全て第３副光路２２を伝搬して光出力端１２から出力される。一方、ヒータ５１の位相シフト量Δφ１、ヒータ５３の位相シフト量Δφ３をそれぞれ１８０°とすると、光透過率Ｔは１となり、光入力端１１から入射した光は全て濾波器４３を通過して光出力端１２から出力される。このように、ヒータ５１の位相シフト量Δφ１およびヒータ５３の位相シフト量Δφ３を、０から１８０°の範囲で調整することにより、マッハツェンダ干渉計の分岐比を任意に調整できる。従って、濾波器４３により生じる波長依存性をもった損失の振幅を任意に調整できる。
【００３４】
図２に、ヒータ５１の位相シフト量Δφ１、ヒータ５３の位相シフト量Δφ３をそれぞれ調整した場合の損失−波長特性を示す。例えば、図８におけるＰｉｎ＝−２３ｄＢｍの入射光パワーの場合には、Δφ１＝Δφ３＝０°とすれば、特に広帯域信号波長域の場合において利得偏差の変化を補償できる。本実施形態においては、濾波器４３として２段のマッハツェンダ干渉計を設けたが、３段以上のマッハツェンダ干渉計を設けるようにしてもよい。３段以上の多段のマッハツェンダ干渉計を設ければ、より高精度の利得補償が可能となる。
【００３５】
図３は、本実施形態の光フィルタの変形例を示したものである。図２に示す光フィルタ２は、図１に示す光フィルタ１の濾波器４３を濾波器４４と置換し、ヒータ５２を除去したものである。濾波器４４は、主光路２０にグレーティング２０ａを設けることによって構成されている。このグレーティング２０ａは、光フィルタ２に要求される波長特性に応じて設けられ、高精度な利得補償が可能となる。
【００３６】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態における光フィルタ（光部品）について説明する。図４は、第２実施形態における光フィルタ３の構成を示した図である。光フィルタ３は、基板１０上に形成された平面光導波路回路であって、主光路２０と、第１副光路２１と、第２副光路２３と、ヒータ５１（第１温度調整手段）と、ヒータ５３（第２温度調整手段）と、濾波器（第１フィルタ回路部）４５、濾波器（第２フィルタ回路部）４６と、第３副光路２２と、を含む。第１マッハツェンダ干渉計４１および第２マッハツェンダ干渉計４２の構成は第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００３７】
濾波器４５および濾波器４６は、それぞれ異なる損失スペクトルを持つ光フィルタ回路として構成されている。濾波器４５は、グレーティング４５ａを含んでいる。図５（ａ）にグレーティング４５ａの損失スペクトルを示す。図５（ａ）に示すように、グレーティング４５ａは、１５３４ｎｍから１５５８ｎｍの波長帯域に対応する挿入損失を有しており、１５４０ｎｍの波長付近において挿入損失がピークを有している。
【００３８】
濾波器４６は、グレーティング４６ａを含んでいる。図５（ｂ）にグレーティング４６ａの損失スペクトルを示す。図５（ｂ）に示すように、グレーティング４６ａは、１５３４ｎｍよりも短波長側と、１５５８ｎｍよりも長波長側とに対応する挿入損失を有しており、グレーティング４５ａと相互に補完する関係になっている。
【００３９】
ヒータ５１の位相シフト量Δφ１、ヒータ５３の位相シフト量Δφ３をそれぞれ調整した場合には、濾波器４５および濾波器４６へ分岐される光の割合が変化する。例えば、Δφ１＝Δφ３＝０°とすれば、濾波器４６にのみ光が分岐されるので、光フィルタ３の損失−波長特性は、図５（ｂ）の損失−波長特性と同じくなる。逆に、Δφ１＝Δφ３＝１８０°とすれば、濾波器４５にのみ光が分岐されるので、光フィルタ３の損失−波長特性は、図５（ａ）の損失−波長特性と同じくなる。
【００４０】
図６（ａ）には、Δφ１＝Δφ３＝４５°の場合の光フィルタ３の損失−波長特性を示す。図６（ｂ）には、Δφ１＝Δφ３＝９０°の場合の光フィルタ３の損失−波長特性を示す。図６（ｃ）には、Δφ１＝Δφ３＝１３５°の場合の光フィルタ３の損失−波長特性を示す。図６（ａ）から図６（ｂ）に示すように、ヒータ５１の位相シフト量Δφ１、ヒータ５３の位相シフト量Δφ３をそれぞれ調整することで、光フィルタ３の挿入−損失特性を変化させることができる。この二つの異なる濾波器のもつ損失スペクトルの振幅比率を変える方法は、ピークロスが低く、雑音特性および励起効率の観点から望ましいものである。
【００４１】
第１実施形態の光フィルタ１および光フィルタ２、第２実施形態の光フィルタ３は、光伝送システムを構成する光増幅器モジュールに適用することができる。図９に光増幅器モジュール１００の構成を示す。光増幅器モジュール１００は、伝送路上に可変利得等化器２００と直列に配置されている。光増幅器モジュール１００は、光入力端１１０から光出力端１１１に向かって順に、アイソレータ１０３ａ、光カプラ１０８ａ、増幅用光ファイバ１０１ａ、アイソレータ１０３ｂ、光フィルタ１０６、光カプラ１０８ｂ、増幅用光ファイバ１０１ｂ、光カプラ１０３ｃ、アイソレータ１０３ｃ、固定利得等化器１０４、波長分散補償光ファイバ１０５、アイソレータ１０３ｄ、光カプラ１０８ｄ、増幅用光ファイバ１０１ｃ、光カプラ１０８ｅ、アイソレータ１０３ｅが設けられている。また、適宜受光素子１０７ａから１０７ｅが、光モニタ用として設けられている。
【００４２】
アイソレータ１０３ａから１０３ｅのそれぞれは、順方向に光を通過させるが、逆方向には光を遮断する。増幅用光ファイバ１０１ａから１０１ｃは、希土類元素としてＥｒ元素がコア領域に添加された光ファイバが好適に用いられる。
【００４３】
光カプラ１０８ａから１０８ｅには、励起光源１０２ａから１０２ｆが接続されている。励起光源１０２ａから１０２ｆは、増幅用光ファイバ１０１ａから１０１ｃといった部分に励起光を供給するための光源である。本実施形態の場合には、励起光源１０２ａは、励起光の波長が０．９８μｍであり、励起光源１０２ｂから１０２ｆは、励起光の波長が１．４８μｍである。
【００４４】
光フィルタ１０６としては、上述の実施形態の光フィルタ１から３が用いられる。図９に示す例においては、伝送路に設けられる光増幅器モジュール１００を含む各光増幅器モジュールの直線的動的利得傾斜は、複数の中継区間ごとに設けられた可変利得等化器２００で集中して補償する。また、光増幅器モジュール１００の内部では、固定利得等化器１０４と光フィルタ１０６（光フィルタ１から３）とを用いて利得平坦化を果たすことができる。このような光増幅器モジュール１００は、スパンロス変動の少ない伝送線路を使ったシステムに適する。
【００４５】
図１０に光フィルタ１から３を適用した別の例である、光増幅器モジュール３００の構成を示す。光増幅器モジュール３００と光増幅器モジュール１００との相違点は、アイソレータ１０３ｂと光カプラ１０８との間に可変利得等化器１０９を配置し、増幅用光ファイバ１０１ｃを増幅用光ファイバ１０１ｄおよび増幅用光ファイバ１０１ｅに分割し、増幅用光ファイバ１０１ｃと増幅用光ファイバ１０１ｄとの間に光フィルタ１０６を配置している点である。このように光フィルタ１０６を配置したのは、可変利得等化器１０９を光増幅器モジュール３００内に設けることにより挿入損が増加することに対応するためである。このような光増幅器モジュール３００は、スパンロス変動の比較的大きい伝送線路を使ったシステムに適する。
【００４６】
第１実施形態の光フィルタ１および光フィルタ２、第２実施形態の光フィルタ３は、光伝送システム４００に適用することもできる。図１１に光伝送システム４００の構成を示す。光伝送システム４００は、光送信器４０１と光受信器４０２とを終端に備え、伝送路中には光増幅器４０３ａから４０３ｅを備える。更に、光増幅器４０３ａと光増幅器４０３ｂとの間には可変利得等化器４０４ａを、光増幅器４０３ｃと光増幅器４０３ｄとの間には可変利得等化器４０４ｂをそれぞれ備える。また、光増幅器４０３ｂと光増幅器４０３ｃとの間には、上述の実施形態の光フィルタ１から３が適用される光フィルタ４０５を備える。
【００４７】
図１１に示すように、光増幅器４０３ａから４０３ｅ間の伝送路上に光フィルタ４０５を配置する場合には、スパンロスが比較的軽微であることが好ましい。また、可変利得等化器４０４ａおよび４０４ｂと、光フィルタ４０５とを隣接させて配置すると、一箇所に挿入損失が集中することとなり雑音特性上望ましくないので、図１１の例のように分散して配置する構成が好ましい。
【００４８】
上述の実施形態においては、ヒータ５１およびヒータ５３による温度調整により、第１マッハツェンダ干渉計４１および第２マッハツェンダ干渉計４２それぞれの透過特性が調整される。この調整を濾波器４３から４６のそれぞれの挿入損失に基づいて行えば、濾波器４３から４６に伝搬する入射光の全入射光に対する割合を適切に調整することが可能になる。従って、濾波器４３から４６の挿入損失に基づいたヒータ５１およびヒータ５３による温度調整を行えば、所定波長に応じた損失形状の設定が可能となる。
【００４９】
光フィルタ１においては、第４副光路２４と、第５光カプラ３５および第６光カプラ３６の間の主光路２０とにおける光路長がそれぞれ異なり、第５副光路２５と、第６光カプラ３６および第７光カプラ３７の間の主光路とにおける光路長がそれぞれ異なるように構成されているので、挿入損失を簡便に設定することができる。
【００５０】
光フィルタ２においては、濾波器４４はグレーティング２０ａを含むので、そのグレーティング２０ａによって濾波器４４の挿入損失を設定でき、より高精度の挿入損失の設定が可能となる。
【００５１】
光フィルタ３においては、第１マッハツェンダ干渉計４１および第２マッハツェンダ干渉計４２それぞれの透過特性の調整を、濾波器４５および濾波器４６の挿入損失スペクトルに基づいて行うので、濾波器４５および濾波器４６それぞれに伝搬する入射光の全入射光に対する割合を適切に調整することが可能になる。従って、２つの異なる損失スペクトルの振幅比率を変えることが可能となる。
【００５２】
光フィルタ３においては、濾波器４５はグレーティング４５ａを含み、濾波器４６はグレーティング４６ａを含むので、グレーティングによって挿入損失スペクトルを設定できるので、より高精度の挿入損失スペクトルの設定が可能となる。
【００５３】
また、上述の図３に示す濾波器４４、図４に示す濾波器４５、４６に代えて、ファブリペローエタロンや、光格子型素子といった干渉型デバイスを濾波器として用いてもよい。ファブリペローエタロンとしては、光軸に対して傾きを調整可能なものが用いられる。より具体的には、光軸と交わる両面に反射率Ｒのコーティングを施してあるガラス膜で構成されるファブリペローエタロンを、光軸に対して傾けることが可能なように配置することで実現される。このファブリペローエタロンは、透過スペクトル関数Ｔ（λ）が、
【数２】
【００５４】
光格子型素子としては、偏波分離カプラと分離後の一方の光経路に複屈折率板、楔形素子を複数段組み合わせたものが用いられる。このような光格子型素子の例は、M. Fukutoku, et al., “OAA1996, Tech. Dig, FA4”に記載されている。この光格子型素子によれば、波長方向にシフト可能な正弦波関数的ロススペクトルを実現することができ、更にそのロスの振幅も可変にできる。更に、光格子型素子で、複屈折率板を液晶に置き換えても同等の効果が得られる。光格子型素子を濾波器として用いた場合には、全長が７０ｍｍから８０ｍｍ程度になるように濾波器を小型化できる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、第１温度調整手段および第２温度調整手段による温度調整により、第１マッハツェンダ干渉計および第２マッハツェンダ干渉計それぞれの透過特性が調整される。この調整を濾波器の挿入損失に基づいて行えば、濾波器に伝搬する入射光の全入射光に対する割合を適切に調整することが可能になる。従って、濾波器の挿入損失に基づいた第１温度調整手段および第２温度調整手段による温度調整を行えば、所定波長に応じた損失形状の設定が可能となる。従って本発明の目的とする、より高度に利得傾斜の補償が可能な、光部品、光増幅器モジュールおよび光伝送システムを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である光フィルタの構成を示した図である。
【図２】本発明の実施形態である光フィルタの損失−波長特性を示した図である。
【図３】本発明の実施形態である光フィルタの構成を示した図である。
【図４】本発明の実施形態である光フィルタの構成を示した図である。
【図５】本発明の実施形態である光フィルタの損失−波長特性を示した図である。
【図６】本発明の実施形態である光フィルタの損失−波長特性を示した図である。
【図７】入射光パワーに依存した利得変化と、直線補償を示した図である。
【図８】直線補償後の利得偏差を示した図である。
【図９】本発明の実施形態である光フィルタを適用した光増幅器モジュールを示した図である。
【図１０】本発明の実施形態である光フィルタを適用した光増幅器モジュールを示した図である。
【図１１】本発明の実施形態である光フィルタを適用した光伝送システムを示した図である。
【符号の説明】
１…光フィルタ、１０…基板、１１…光入力端、１２…光出力端、２０…主光路、２１…第１副光路、２２…第３副光路、２３…第２副光路、２４…第４副光路、２５…第５副光路、３１…第１光カプラ、３２…第２光カプラ、３３…第３光カプラ、３４…第４光カプラ、３５…第５光カプラ、３６…第６光カプラ、３７…第７光カプラ、４１…第１マッハツェンダ干渉計、４２…第２マッハツェンダ干渉計、４３…濾波器。
Claims (7)
- 光入力端から光出力端へ光を導波させる主光路と、
第１光カプラおよび第２光カプラとともに第１マッハツェンダ干渉計を構成する第１副光路と、
第３光カプラおよび第４光カプラとともに第２マッハツェンダ干渉計を構成する第２副光路と、
前記第２光カプラと前記第３光カプラとの間における第３副光路と、
前記第１光カプラと前記第２光カプラとの間における前記主光路および前記第１副光路の少なくとも一方の温度を調整する第１温度調整手段と、
前記第３光カプラと前記第４光カプラとの間における前記主光路および前記第２副光路の少なくとも一方の温度を調整する第２温度調整手段と、
波長依存性のある挿入損失を有し、前記第２光カプラと前記第３光カプラとの間における前記主光路および前記第３副光路の少なくとも一方に配置される濾波器と、
を含み、
前記濾波器は、
前記第２光カプラと前記第３光カプラとの間における前記主光路に配置される第１フィルタ回路部と、
前記第３副光路に配置される第２フィルタ回路部と、を含み、
前記第１フィルタ回路部および前記第２フィルタ回路部の挿入損失スペクトルがそれぞれ異なり、
前記濾波器の挿入損失に基づいた前記第１温度調整手段および前記第２温度調整手段による温度調整により、所定の波長帯域中の所定波長における前記光入力端と前記光出力端との間の光の損失を設定することが可能な光部品。 - 前記第１フィルタ回路部および前記第２フィルタ回路部は、グレーティングによって構成されている、請求項１に記載の光部品。
- 前記濾波器は、前記第２光カプラと前記第３光カプラとの間における前記主光路または前記第３副光路に形成されるグレーティングを含む、請求項１に記載の光部品。
- 請求項１から３のいずれか１項に記載の光部品を含む光増幅器モジュール。
- 可変損失傾斜補償器を含む、請求項４に記載の光増幅器モジュール。
- 請求項１から３のいずれか１項に記載の光部品を含む光伝送システム。
- 可変損失傾斜補償器を含む、請求項６に記載の光伝送システム。
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