JP7097212B2 - Optical parametric amplifiers, optical amplification systems, wavelength transducers and optical communication systems - Google Patents

Optical parametric amplifiers, optical amplification systems, wavelength transducers and optical communication systems Download PDF

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本発明は、光パラメトリック増幅器、光増幅システム、波長変換器および光通信システムに関するものである。 The present invention relates to optical parametric amplifiers, optical amplification systems, wavelength transducers and optical communication systems.

光通信において、光増幅器は欠かせないものとなっている。現在の光通信システムにおいて、光通信波長帯域に対応する光増幅器または光増幅システムとして、ＥＤＦＡ（Erbium-Doped Fiber Amplifier）、Ｒａｍａｎ増幅器、またＲａｍａｎ増幅システムが実用化されている。 Optical amplifiers have become indispensable in optical communication. In the current optical communication system, an EDFA (Erbium-Doped Fiber Amplifier), a Raman amplifier, and a Raman amplification system have been put into practical use as an optical amplifier or an optical amplification system corresponding to an optical communication wavelength band.

一方、光ファイバ中の非線形効果を利用した光パラメトリック増幅器（ＯＰＡ：Optical Parametric Amplifier）は、ＥＤＦＡよりも低雑音化できることが知られている。 On the other hand, it is known that an optical parametric amplifier (OPA) utilizing a non-linear effect in an optical fiber can reduce noise as compared with EDFA.

光通信システムの通信容量の拡大などの高性能化のために、低雑音での光増幅の要求は高い。また、光ファイバ中の非線形効果を利用した波長変換器への要求も高い。たとえば、国内通信幹線、メトロ通信網、海底通信線が相互に接続される際のように、異なる波長帯域を用いたシステムを接続する場合や、データセンタ間通信において帯域を拡大する場合などに、波長変換器が好適に利用できる。 There is a high demand for optical amplification with low noise in order to improve performance such as expanding the communication capacity of optical communication systems. In addition, there is a high demand for wavelength converters that utilize non-linear effects in optical fibers. For example, when connecting systems using different wavelength bands, such as when domestic communication trunk lines, metro communication networks, and submarine communication lines are connected to each other, or when expanding the band in communication between data centers. A wavelength converter can be preferably used.

本発明者は、２本以上の光増幅ファイバと、これらの光増幅ファイバの間に挿入され、ポンプ光の波長およびその近傍の波長を有する光の位相をシフトさせる１つ以上の相対位相シフタと、を備えるＯＰＡを開示してきた。このようなＯＰＡによれば、疑似位相整合(ＱＰＭ：Quasi-Phase-Matching)が実現され、利得スペクトルの平坦性と広帯域性とを実現できる（特許文献１～４、非特許文献１～５参照）。 The present inventor has two or more optical amplification fibers and one or more relative phase shifters inserted between these optical amplification fibers to shift the phase of light having a wavelength of pump light and a wavelength in the vicinity thereof. Have disclosed OPAs with. According to such OPA, pseudo phase matching (QPM: Quasi-Phase-Matching) can be realized, and flatness and wide bandwidth of the gain spectrum can be realized (see Patent Documents 1 to 4 and Non-Patent Documents 1 to 5). ).

特許第６１３３２０６号公報Japanese Patent No. 6133206 米国特許第９２７００７６号明細書US Pat. No. 9270076 特許第５８７７２８０号公報Japanese Patent No. 5877280 特開２０１７－７６００８号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-7608

Shigehiro Takasaka; Yu Mimura; Masanori Takahashi; Ryuichi Sugizaki; Haruki Ogoshi, “Flat and broad amplification by quasi-phase-matched fiber optical parametric amplifier,” OFC/NFOEC2012, OTh1C.4.Shigehiro Takasaka; Yu Mimura; Masanori Takahashi; Ryuichi Sugizaki; Haruki Ogoshi, “Flat and broad amplification by quasi-phase-matched fiber optical parametric amplifier,” OFC / NFOEC2012, OTh1C.4. Shigehiro Takasaka; Yu Mimura; Hiroshi Matsuura; Masahito Morimoto; Masanori Takahashi; Ryuichi Sugizaki, “FOPA with flat 21-dB gain and NF less than 4-dB using alternately concatenated pump-phase shifters and HNLFs,” 2013 Optical Fiber Communication Conference and Exposition and the National Fiber Optic Engineers Conference (OFC/NFOEC2013), JTh2A.13.Shigehiro Takasaka; Yu Mimura; Hiroshi Matsuura; Masahito Morimoto; Masanori Takahashi; Ryuichi Sugizaki, “FOPA with flat 21-dB gain and NF less than 4-dB using concatenated pump-phase shifters and HNLFs,” 2013 Optical Fiber Communication Conference and Exposition and the National Fiber Optic Engineers Conference (OFC / NFOEC2013), JTh2A.13. Shigehiro Takasaka; Yuki Taniguchi; Masanori Takahashi; Jiro Hiroshi; Masateru Tadakuma; Hiroshi Matsuura; Kohei Doi; Ryuichi Sugizaki, “Quasi phase-matched FOPA with 50 nm gain bandwidth using dispersion stable highly nonlinear fiber,” OFC 2014, W3E.2.Shigehiro Takasaka; Yuki Taniguchi; Masanori Takahashi; Jiro Hiroshi; Masateru Tadakuma; Hiroshi Matsuura; Kohei Doi; Ryuichi Sugizaki, “Quasi phase-matched FOPA with 50 nm gain bandwidth using dispersion stable highly nonlinear fiber,” OFC 2014, W3E.2. Shigehiro Takasaka; Yuki Taniguchi; Masanori Takahashi; Jiro Hiroishi; Masateru Tadakuma; Ryuichi Sugizaki, “Wideband parametric processing with 1-dB bandwidth of 40nm using dispersion stable PM-HNLF,” 2014 The European Conference on Optical Communication (ECOC2014), P.1.13.Shigehiro Takasaka; Yuki Taniguchi; Masanori Takahashi; Jiro Hiroishi; Masateru Tadakuma; Ryuichi Sugizaki, “Wideband parametric processing with 1-dB bandwidth of 40nm using dispersion stable PM-HNLF,” 2014 The European Conference on Optical Communication (ECOC2014), P. 1.13. Shigehiro Takasaka; Ryuichi Sugizaki, “Polarization insensitive fiber optical parametric amplifier using a SBS suppressed diversity loop,” 2016 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC2016), M3D.4.Shigehiro Takasaka; Ryuichi Sugizaki, “Polarization insensitive fiber optical parametric amplifier using a SBS suppressed diversity loop,” 2016 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC2016), M3D.4.

本発明者は、特許文献１などにおいて、相対位相シフタとして、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating)を用いることを開示している。ＦＢＧは、ブラッグ波長を中心とする所定の波長帯域において、入力された光の一部を反射し、一部を透過する特性を有する。そこで、ＦＢＧを位相シフタとして用いる場合は、ポンプ光の波長における反射率が小さいが、透過したポンプ光を位相シフトする波長領域にブラッグ波長を設定したＦＢＧを用いることが好ましい。このような波長領域は、たとえばブラッグ波長を中心波長とするＦＢＧの透過または反射スペクトルの３ｄＢ帯域の外側の領域に設定される。 The present inventor discloses in Patent Document 1 and the like that a fiber bragg grating (FBG) is used as a relative phase shifter. The FBG has a characteristic of reflecting a part of the input light and transmitting a part of the input light in a predetermined wavelength band centered on the Bragg wavelength. Therefore, when the FBG is used as the phase shifter, it is preferable to use the FBG in which the Bragg wavelength is set in the wavelength region in which the transmitted pump light is phase-shifted, although the reflectance at the wavelength of the pump light is small. Such a wavelength region is set, for example, in a region outside the 3 dB band of the transmission or reflection spectrum of the FBG having the Bragg wavelength as the center wavelength.

ところが、ポンプ光は、光増幅ファイバ内でＳＢＳ(Stimulated Brillouin Scattering)が発生させることを抑制するために、スペクトル幅が広い状態で使用される場合がある。スペクトル幅が広い状態にするために、たとえばポンプ光を位相変調してスペクトル幅を広げている。この場合、ポンプ光のスペクトルの裾の一部が、ＦＢＧの反射率が比較的高い波長と重なってしまうことがある。その結果、ポンプ光の一部がＦＢＧによって反射され、その反射光に起因してＳＢＳやＯＰＯ（Optical Parametric Oscillation）が発生してしまい、これによって、増幅されたシグナル光の強度が時間的に変動するなどして、雑音特性などの品質が劣化する場合がある。 However, the pump light may be used in a state where the spectrum width is wide in order to suppress the generation of SBS (Stimulated Brillouin Scattering) in the optical amplification fiber. In order to widen the spectrum width, for example, the pump light is phase-modulated to widen the spectrum width. In this case, a part of the tail of the spectrum of the pump light may overlap with a wavelength having a relatively high reflectance of the FBG. As a result, a part of the pump light is reflected by the FBG, and SBS and OPO (Optical Parametric Oscillation) are generated due to the reflected light, whereby the intensity of the amplified signal light fluctuates with time. In some cases, the quality such as noise characteristics may deteriorate.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、増幅されたシグナル光の品質の劣化を抑制できる光パラメトリック増幅器、光増幅システム、波長変換器および光通信システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an optical parametric amplifier, an optical amplification system, a wavelength converter, and an optical communication system capable of suppressing deterioration of the quality of amplified signal light. ..

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光パラメトリック増幅器は、２本以上の光増幅ファイバと、前記２本以上の光増幅ファイバの間に挿入され、ポンプ光の波長およびその近傍の波長を有する光の位相をシフトさせる１つ以上の相対位相シフタと、を備え、前記相対位相シフタは、複数の高屈折率層を有してブラッグ波長を規定するグレーティング部を備えたファイバブラッググレーティングであり、前記ファイバブラッググレーティングのブラッグ波長における反射率が６０［％］以下であることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the optical parametric amplifier according to one aspect of the present invention is inserted between two or more optical amplification fibers and the two or more optical amplification fibers and pumped. A grating having one or more relative phase shifters for shifting the phase of light having a wavelength of light and a wavelength in the vicinity thereof, the relative phase shifter having a plurality of high refractive index layers and defining a Bragg wavelength. It is a fiber brag grating provided with a portion, and is characterized in that the refractive index at the brag wavelength of the fiber brag grating is 60 [%] or less.

本発明の一態様に係る光パラメトリック増幅器は、前記ファイバブラッググレーティングを構成する光ファイバのゼロ分散波長は、前記光増幅ファイバのゼロ分散波長の±２０［ｎｍ］の範囲内にあることを特徴とする。 The optical parametric amplifier according to one aspect of the present invention is characterized in that the zero dispersion wavelength of the optical fiber constituting the fiber Bragg grating is within ± 20 [nm] of the zero dispersion wavelength of the optical amplification fiber. do.

本発明の一態様に係る光パラメトリック増幅器は、前記光増幅ファイバは、非線形定数が１０［１／Ｗ／ｋｍ］以上であり、前記ファイバブラッググレーティングを構成する光ファイバは、非線形定数が５［１／Ｗ／ｋｍ］以上であることを特徴とする。 In the optical parametric amplifier according to one aspect of the present invention, the optical amplification fiber has a non-linear constant of 10 [1 / W / km] or more, and the optical fiber constituting the fiber Bragg grating has a non-linear constant of 5 [1]. / W / km] or more.

本発明の一態様に係る光パラメトリック増幅器は、前記ファイバブラッググレーティングを構成する光ファイバは、分散シフト光ファイバであることを特徴とする。 The optical parametric amplifier according to one aspect of the present invention is characterized in that the optical fiber constituting the fiber Bragg grating is a dispersion-shifted optical fiber.

本発明の一態様に係る光パラメトリック増幅器は、前記ファイバブラッググレーティングの温度を調整する温度調整機構および前記ファイバブラッググレーティングに掛かる張力を調整する張力調整機構の少なくとも一つを備えることを特徴とする。 The optical parametric amplifier according to one aspect of the present invention is characterized by comprising at least one of a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the fiber Bragg grating and a tension adjusting mechanism for adjusting the tension applied to the fiber Bragg grating.

本発明の一態様に係る光パラメトリック増幅器は、前記光増幅ファイバの各々の長手方向で相対位相が－０．４π以上で０．５πを含む０．９π以下の範囲に収まるように前記相対位相シフタが挿入されていることを特徴とする。 The optical parametric amplifier according to one aspect of the present invention has the relative phase shifter having a relative phase of −0.4π or more in the longitudinal direction of each of the optical amplification fibers and falling within the range of 0.9π or less including 0.5π. Is inserted.

本発明の一態様に係る光パラメトリック増幅器は、位相変調されたポンプ光を、前記光増幅ファイバに出力するポンプ光源部をさらに備えることを特徴とする。 The optical parametric amplifier according to one aspect of the present invention is further provided with a pump light source unit that outputs phase-modulated pump light to the optical amplification fiber.

本発明の一態様に係る光パラメトリック増幅器は、位相変調されたポンプ光を出力するポンプ光源部と、第一ポート、偏波依存型光ファイバからなる第ニポートおよび第三ポートを有し、第一ポートから入力された光を互いに直交する偏波成分に分離して第ニポートおよび第三ポートのそれぞれから出力する偏波合分波器と、前記偏波合分波器の第二ポートに接続された第一偏波依存型光増幅ファイバ部と、前記偏波合分波器の第三ポートに接続された第二偏波依存型光増幅ファイバ部と、前記ポンプ光を前記第一偏波依存型光増幅ファイバ部と前記第二偏波依存型光増幅ファイバ部とにそれぞれ入力させるように接続された光合分波器と、前記第一偏波依存型光増幅ファイバ部と前記第二偏波依存型光増幅ファイバ部との間に接続されて前記第一偏波依存型光増幅ファイバ部と前記第二偏波依存型光増幅ファイバ部とともに光ループを構成するとともに、前記第一偏波依存型光増幅ファイバ部と前記第二偏波依存型光増幅ファイバ部のそれぞれを伝搬してきた前記ポンプ光を前記光ループの外部に排出する光排出部と、光ファイバからなる第一ポート、第ニポートおよび第三ポートを有し、第一ポートから入力された、所定の波長帯域に含まれるシグナル光を、第二ポートから、該第二ポートに接続された前記偏波合分波器の第一ポートに出力するとともに、前記偏波合分波器により偏波分離され、前記光ループにおいて前記ポンプ光による前記第一偏波依存型光増幅ファイバ部と前記第二偏波依存型光増幅ファイバ部とにおける非線形光学効果によってパラメトリック増幅されて前記偏波合分波器により偏波合成されて前記偏波合分波器の第一ポートから第二ポートに出力されたシグナル光を、第三ポートから出力する光サーキュレータと、を備え、前記第一偏波依存型光増幅ファイバ部および前記第二偏波依存型光増幅ファイバ部の各々が、偏波保持型の前記２本以上の光増幅ファイバと、偏波保持型の前記１つ以上の相対位相シフタとを含んでいることを特徴とする。 The optical parametric amplifier according to one aspect of the present invention has a pump light source unit that outputs phase-modulated pump light, a first port, a second port and a third port composed of a polarization-dependent optical fiber, and is the first. It is connected to a polarization duplexer that separates the light input from the port into polarization components that are orthogonal to each other and outputs them from each of the second port and the third port, and to the second port of the polarization duplexer. The first polarization-dependent optical amplifier fiber unit, the second polarization-dependent optical amplification fiber unit connected to the third port of the polarization duplexer, and the pump light are first polarization-dependent. An optical amplifier / demultiplexer connected so as to input to the type optical amplification fiber unit and the second polarization-dependent optical amplification fiber unit, the first polarization-dependent optical amplification fiber unit, and the second polarization. It is connected to the dependent optical amplifier fiber section to form an optical loop together with the first polarization-dependent optical amplification fiber section and the second polarization-dependent optical amplification fiber section, and is dependent on the first polarization. An optical discharge section that discharges the pump light propagating through each of the type optical amplification fiber section and the second polarization-dependent optical amplification fiber section to the outside of the optical loop, and a first port and a second port composed of an optical fiber. And a signal light input from the first port and included in a predetermined wavelength band having a third port, the first of the polarization amplifiers connected to the second port from the second port. While outputting to the port, the polarization is separated by the polarization duplexer, and in the optical loop, the first polarization-dependent optical amplification fiber portion and the second polarization-dependent optical amplification fiber portion by the pump light are used. The signal light that is parametrically amplified by the nonlinear optical effect in and is polarized and synthesized by the polarization duplexer and output from the first port to the second port of the polarization amplifier is transmitted from the third port. An optical circulator for outputting is provided, and each of the first polarization-dependent optical amplification fiber portion and the second polarization-dependent optical amplification fiber portion includes the two or more polarization-holding optical amplification fibers. It is characterized by including the one or more relative phase shifters of the polarization holding type.

本発明の一態様に係る光パラメトリック増幅器は、前記ファイバブラッググレーティングにおいて、前記グレーティング部を構成する高屈折率層が、前記ファイバブラッググレーティングを構成する光ファイバの光軸に対して傾斜していることを特徴とする。 In the optical parametric amplifier according to one aspect of the present invention, in the fiber Bragg grating, the high refractive index layer constituting the grating portion is inclined with respect to the optical axis of the optical fiber constituting the fiber Bragg grating. It is characterized by.

本発明の一態様に係る光増幅システムは、前記光パラメトリック増幅器を備えたことを特徴とする。 The optical amplification system according to one aspect of the present invention is characterized by including the optical parametric amplifier.

本発明の一態様に係る波長変換器は、前記光パラメトリック増幅器を備えたことを特徴とする。 The wavelength converter according to one aspect of the present invention is characterized by including the optical parametric amplifier.

本発明の一態様に係る光通信システムは、前記光パラメトリック増幅器を備えたことを特徴とする。 The optical communication system according to one aspect of the present invention is characterized by including the optical parametric amplifier.

本発明によれば、増幅されたシグナル光の品質の劣化を抑制できるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that deterioration of the quality of the amplified signal light can be suppressed.

図１は、実施形態１に係る光増幅器の模式的な構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical amplifier according to the first embodiment. 図２は、相対位相シフタであるＦＢＧの模式的な構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an FBG which is a relative phase shifter. 図３は、作製例１のＦＢＧの反射スペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a reflection spectrum of the FBG of Production Example 1. 図４は、作製例１のＦＢＧの透過スペクトルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a transmission spectrum of FBG of Production Example 1. 図５は、作製例１のＦＢＧの群遅延スペクトルを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a group delay spectrum of FBG of Production Example 1. 図６は、作製例１のＦＢＧの位相遅延スペクトルを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a phase delay spectrum of the FBG of Production Example 1. 図７は、作製例２のＦＢＧの反射スペクトルを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a reflection spectrum of the FBG of Production Example 2. 図８は、作製例２のＦＢＧの透過スペクトルを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a transmission spectrum of FBG of Production Example 2. 図９は、作製例２のＦＢＧの群遅延スペクトルを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a group delay spectrum of FBG of Production Example 2. 図１０は、作製例２のＦＢＧの位相遅延スペクトルを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a phase delay spectrum of the FBG of Production Example 2. 図１１は、作製例３のＦＢＧの反射スペクトルを示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a reflection spectrum of the FBG of Production Example 3. 図１２は、作製例３のＦＢＧの透過スペクトルを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a transmission spectrum of FBG of Production Example 3. 図１３は、作製例３のＦＢＧの群遅延スペクトルを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a group delay spectrum of FBG of Production Example 3. 図１４は、作製例３のＦＢＧの位相遅延スペクトルを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a phase delay spectrum of the FBG of Production Example 3. 図１５は、相対位相シフタであるスラントＦＢＧの模式的な構成図である。FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a slant FBG which is a relative phase shifter. 図１６は、作製例４のスラントＦＢＧの反射スペクトルを示す図である。FIG. 16 is a diagram showing a reflection spectrum of the slant FBG of Production Example 4. 図１７は、作製例４のスラントＦＢＧの透過スペクトルを示す図である。FIG. 17 is a diagram showing a transmission spectrum of the slant FBG of Production Example 4. 図１８は、作製例４のスラントＦＢＧの群遅延スペクトルを示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a group delay spectrum of the slant FBG of Production Example 4. 図１９は、作製例４のスラントＦＢＧの位相遅延スペクトルを示す図である。FIG. 19 is a diagram showing a phase delay spectrum of the slant FBG of Fabrication Example 4. 図２０は、実施形態２に係る光増幅器の模式的な構成図である。FIG. 20 is a schematic configuration diagram of the optical amplifier according to the second embodiment. 図２１は、実施形態３に係る光増幅器の模式的な構成図である。FIG. 21 is a schematic configuration diagram of the optical amplifier according to the third embodiment. 図２２は、実施形態４に係る光通信システムの模式的な構成図である。FIG. 22 is a schematic configuration diagram of the optical communication system according to the fourth embodiment.

以下に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment. Further, in each drawing, the same or corresponding components are appropriately designated by the same reference numerals.

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る光増幅器の模式的な構成図である。光パラメトリック増幅器である光増幅器１００は、２本以上（本実施形態１では４本）の光増幅ファイバ１１０と、１つ以上（本実施形態１では３つ）の相対位相シフタ１２０と、ポンプ光源部１３０と、光合分波器１４０、１５０と、を備えている。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an optical amplifier according to the first embodiment. The optical amplifier 100, which is an optical parametric amplifier, includes two or more (four in the first embodiment) optical amplification fibers 110, one or more (three in the first embodiment) relative phase shifters 120, and a pump light source. A unit 130 and optical duplexers 140 and 150 are provided.

各々の相対位相シフタ１２０は、４本の光増幅ファイバ１１０の各々の間に挿入されている。ポンプ光源部１３０は、ポンプ光Ｐを出力する。光合分波器１４０は、被増幅光であるシグナル光Ｓ１と、ポンプ光Ｐとを合波し、紙面右側の光増幅ファイバ１１０に出力する。４本の光増幅ファイバ１１０は、各々の相対位相シフタ１２０を介して直列接続されており、シグナル光Ｓ１とポンプ光Ｐとを伝搬し、シグナル光Ｓ１を光パラメトリック増幅する。光合分波器１５０は、シグナル光Ｓ１が増幅されたものであるシグナル光Ｓ２と、光パラメトリック増幅に使用されなかった分のポンプ光である残留ポンプ光ＲＰおよび後述するアイドラ光とを分波して出力する。光合分波器１４０、１５０は、たとえばＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）カプラなどの公知の光カプラで構成されている。 Each relative phase shifter 120 is inserted between each of the four optical amplification fibers 110. The pump light source unit 130 outputs the pump light P. The optical duplexer 140 combines the signal light S1 which is the amplified light and the pump light P and outputs the light to the optical amplification fiber 110 on the right side of the paper. The four optical amplification fibers 110 are connected in series via their respective relative phase shifters 120, propagate through the signal light S1 and the pump light P, and optically parametrically amplify the signal light S1. The optical duplexer 150 demultiplexes the signal light S2, which is the amplified signal light S1, the residual pump light RP, which is the pump light that was not used for optical parametric amplification, and the idler light, which will be described later. And output. The optical duplexers 140 and 150 are composed of known optical couplers such as WDM (Wavelength Division Multiplexing) couplers.

各光増幅ファイバ１１０中では、ポンプ光Ｐとシグナル光Ｓ１との非線形効果によりアイドラ光が発生する。このアイドラ光の波長λidler［ｎｍ］は、ポンプ光Ｐの波長λpump［ｎｍ］とシグナル光Ｓ１の波長λsignal［ｎｍ］と次の式（１）で示される関係を有する。
１／λidler=２／λpump-１／λsignal ・・・ （１） In each optical amplification fiber 110, idler light is generated due to the non-linear effect of the pump light P and the signal light S1. The wavelength λidler [nm] of the idler light has a relationship represented by the following equation (1) with the wavelength λpump [nm] of the pump light P and the wavelength λsignal [nm] of the signal light S1.
1 / λidler = 2 / λpump-1 / λsignal ・ ・ ・ (1)

なお、本発明に係る光パラメトリック増幅器は、位相感応光増幅器（ＰＳＡ：Phase Sensitive Amplifier）としても機能する。この場合、光増幅ファイバには、ポンプ光とシグナル光とともに、たとえばシグナル光に対して１／１０倍～１０倍のパワーを持つアイドラ光を入力する。直列接続された光増幅ファイバからは、増幅されたシグナル光と増幅されたアイドラ光とが出力される。このアイドラ光の波長も（１）で示される関係を有する。 The optical parametric amplifier according to the present invention also functions as a phase sensitive optical amplifier (PSA: Phase Sensitive Amplifier). In this case, idler light having, for example, 1/10 to 10 times the power of the signal light is input to the optical amplification fiber together with the pump light and the signal light. Amplified signal light and amplified idler light are output from the optical amplifier fibers connected in series. The wavelength of this idler light also has the relationship shown in (1).

各々の相対位相シフタ１２０は、ポンプ光Ｐの波長およびその近傍の波長を有する光の位相をシフトさせ、光増幅器１００の利得スペクトル波形を波長領域で平坦かつ広帯域にする機能を有する。相対位相φrelは、シグナル光の位相φsignal[ｒａｄｉａｎ]、アイドラ光の位相φidler[ｒａｄｉａｎ]、ポンプ光の位相φpump[ｒａｄｉａｎ]、各光の波数であるｋsignal、ｋidler、ｋpumpによって定義されるΔｋ=ｋsignal+ｋidler－２ｋpump、光増幅ファイバ１１０における各光の伝搬距離ｚを用いて、以下の式（２）で記述される量である。
φrel＝Δkｚ+φsignal+φidler-２φpump[radian] ・・・ （２） Each relative phase shifter 120 has a function of shifting the phase of light having a wavelength of the pump light P and a wavelength in the vicinity thereof, and flattening and widening the gain spectrum waveform of the optical amplifier 100 in the wavelength region. The relative phase φrel is defined by the signal light phase φsignal [radian], the idler light phase φidler [radian], the pump light phase φpump [radian], and the wavenumbers of each light, ksignal, kidneyr, and kpump. + Kidler-2kpump, the amount described by the following equation (2) using the propagation distance z of each light in the optical amplification fiber 110.
φrel ＝ Δkz + φsignal + φidler-2 φpump [radian] ・ ・ ・ (2)

各々の相対位相シフタ１２０は、相対位相φrelを、入力するポンプ光Ｐのパワーや光増幅ファイバ１１０などの波長分散特性などに応じて、適切な量だけシフトさせる。光増幅ファイバ１１０の長さや波長分散は、必要とされる利得スペクトル波形に応じて適切に設定する。 Each relative phase shifter 120 shifts the relative phase φrel by an appropriate amount according to the power of the input pump light P, the wavelength dispersion characteristics of the optical amplification fiber 110, and the like. The length and wavelength dispersion of the optical amplification fiber 110 are appropriately set according to the required gain spectrum waveform.

各々の相対位相シフタ１２０の挿入により、挿入しない場合では得られない利得スペクトルの平坦性が実現する。また、同時に各々の相対位相シフタ１２０を挿入しない場合より低い雑音指数(ＮＦ:Noise Figure)が得られる。 By inserting each relative phase shifter 120, the flatness of the gain spectrum that cannot be obtained without the insertion is realized. In addition, a noise figure (NF) lower than that when each relative phase shifter 120 is not inserted at the same time can be obtained.

ここで、相対位相シフタ１２０は、図２で示されるように、ファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）である。すなわち、相対位相シフタ１２０は、コア部１２１と、コア部１２１の外周に形成されたクラッド部１２２とを備える光ファイバで構成されている。コア部１２１は、グレーティング部Ｇ１を備えている。グレーティング部Ｇ１は、複数の高屈折率層ＨＲで構成されている。各々の高屈折率層ＨＲは、光ファイバの光軸であるコア部１２１の中心軸に対して直交する平面状の形状を有しており、中心軸方向において互いに離間して周期的に配置されている。高屈折率層ＨＲは、たとえば公知のＦＢＧと同様に、コア部１２１に紫外光を照射して照射した部分の屈折率を高め、高屈折率層ＨＲのパターンを書き込むことで形成することができる。 Here, the relative phase shifter 120 is a fiber bragg grating (FBG), as shown in FIG. That is, the relative phase shifter 120 is composed of an optical fiber including a core portion 121 and a clad portion 122 formed on the outer periphery of the core portion 121. The core portion 121 includes a grating portion G1. The grating section G1 is composed of a plurality of high refractive index layers HR. Each high refractive index layer HR has a planar shape orthogonal to the central axis of the core portion 121, which is the optical axis of the optical fiber, and is periodically arranged apart from each other in the central axis direction. ing. The high-refractive index layer HR can be formed by irradiating the core portion 121 with ultraviolet light to increase the refractive index of the irradiated portion and writing a pattern of the high-refractive index layer HR, as in the case of a known FBG, for example. ..

グレーティング部Ｇ１はブラッグ波長λg[ｎｍ]を規定する。高屈折率層ＨＲの配置の周期をΛ[ｎｍ]とすると、λg＝２ｎΛが成り立つ。ここで、ｎは相対位相シフタ１２０を構成する光ファイバの実効屈折率である。グレーティング部Ｇ１は、ブラッグ波長λgを中心とする所定の波長帯域において、コア部１２１に入力された入力光ＩＬの一部を、入力光ＩＬの波長における反射率で反射し、入力光ＩＬの波長における透過率で透過する。透過光ＴＬは入力光ＩＬの進行方向と同じ方向に進行してコア部１２１を伝搬し、反射光ＲＬは入力光ＩＬの進行方向とは反対方向に戻るようにコア部１２１を伝搬する。 The grating unit G1 defines the Bragg wavelength λg [nm]. Assuming that the period of arrangement of the high refractive index layer HR is Λ [nm], λg = 2nΛ holds. Here, n is the effective refractive index of the optical fiber constituting the relative phase shifter 120. The grating unit G1 reflects a part of the input light IL input to the core unit 121 at a reflectance at the wavelength of the input light IL in a predetermined wavelength band centered on the Bragg wavelength λg, and the wavelength of the input light IL. It is transmitted by the transmittance in. The transmitted light TL travels in the same direction as the traveling direction of the input light IL and propagates in the core portion 121, and the reflected light RL propagates in the core portion 121 so as to return in the direction opposite to the traveling direction of the input light IL.

相対位相シフタ１２０のブラッグ波長λgは、ポンプ光Ｐの波長とは異なる波長であり、かつ相対位相シフタ１２０がポンプ光Ｐの位相を所定量だけシフトさせるように設定される。たとえば、ブラッグ波長λgは、ブラッグ波長λgを中心とする反射スペクトルの３ｄＢ波長帯域の外側の波長領域にポンプ光Ｐの波長が含まれるように設定される。 The Bragg wavelength λg of the relative phase shifter 120 is a wavelength different from the wavelength of the pump light P, and the relative phase shifter 120 is set so as to shift the phase of the pump light P by a predetermined amount. For example, the Bragg wavelength λg is set so that the wavelength of the pump light P is included in the wavelength region outside the 3 dB wavelength band of the reflection spectrum centered on the Bragg wavelength λg.

本実施形態１に係る光増幅器１００では、相対位相シフタ１２０のλgにおける反射率が、６０［％］以下という、ＦＢＧとしては低い反射率である。これにより、ポンプ光Ｐのスペクトル幅が広く、そのスペクトルの裾の一部が相対位相シフタ１２０の反射波長帯域と重なってしまった場合でも、発生する反射光のパワーは比較的小さいので、増幅されたシグナル光Ｓ２の品質の劣化が抑制される。λgにおける反射率は、所望の光増幅特性を実現するために必要なポンプ光の位相シフト量が得られ、かつ発生する反射光が実用上問題にならない程度に設定することが好ましい。たとえば、λgにおける反射率は、３０［％］以下としてよく、１５［％］以下としてもよいが、５［％］以上とすることが好ましい。 In the optical amplifier 100 according to the first embodiment, the reflectance of the relative phase shifter 120 at λg is 60 [%] or less, which is a low reflectance for an FBG. As a result, even if the spectrum width of the pump light P is wide and a part of the tail of the spectrum overlaps with the reflected wavelength band of the relative phase shifter 120, the generated power of the reflected light is relatively small and is amplified. Deterioration of the quality of the signal light S2 is suppressed. It is preferable that the reflectance at λg is set so that the phase shift amount of the pump light required to realize the desired optical amplification characteristic can be obtained and the generated reflected light does not pose a practical problem. For example, the reflectance in λg may be 30 [%] or less, may be 15 [%] or less, but is preferably 5 [%] or more.

以下、光増幅器１００の各構成要素について説明する。 Hereinafter, each component of the optical amplifier 100 will be described.

ポンプ光源部１３０は、たとえば、レーザ光源と、位相変調器と、ＥＤＦＡなどの光ファイバ増幅器とを備えている。レーザ光源は、ＴＬＳ（Tunable Light Source)、ＤＦＢ－ＬＤ(Distributed FeedBack-Laser Diode)、外部共振器型半導体ＬＤなどであり、連続光(ＣＷ:Continuous Wave)のレーザ光を発生する。位相変調器は、レーザ光源から出力されたレーザ光を位相変調し、そのスペクトル幅を広げる。光ファイバ増幅器は、スペクトル幅を広げられたレーザ光を光増幅してポンプ光Ｐとして出力する。 The pump light source unit 130 includes, for example, a laser light source, a phase modulator, and an optical fiber amplifier such as an EDFA. The laser light source is a TLS (Tunable Light Source), a DFB-LD (Distributed FeedBack-Laser Diode), an external resonator type semiconductor LD, or the like, and generates continuous light (CW: Continuous Wave) laser light. The phase modulator phase-modulates the laser light output from the laser light source and widens its spectral width. The optical fiber amplifier photoamplifies the laser light having a wide spectrum width and outputs it as pump light P.

光増幅ファイバ１１０は、非線形定数が、ＸＰＭ法(Cross Phase Modulation Method)により測定された値で１０［１／Ｗ／ｋｍ］以上である高非線形光ファイバであると、所望の利得を得るための各々の光増幅ファイバ１１０の長さが短くなり、実装が容易となる。光増幅ファイバ１１０の波長分散特性については、ゼロ分散波長がポンプ光波長λpump[ｎｍ]の±１０［ｎｍ］の範囲内にあり、分散スロープの絶対値が０．０５［ｐｓ／ｎｍ２／ｋｍ］以下であると、増幅帯域が広帯域になり、増幅器としての機能が高まる。または、光増幅ファイバ１１０の波長分散が、シグナル光Ｓ１が含まれる波長帯域（たとえばＣバンド）において、０．０［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］±１．０［ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ］の範囲にある場合も、光増幅ファイバ１１０が前記波長分散特性の場合と同様に、増幅帯域が広帯域になり、光増幅器としての機能が高まる。シグナル光の波長がＣバンドの波長帯域内にある場合、ポンプ光波長λpumpは、その帯域端に近い波長、たとえば１５６５［ｎｍ］に設定される。この場合、光増幅ファイバ１１０のゼロ分散波長は、１５５５［ｎｍ］～１５７５［ｎｍ］の範囲内にあることが好ましく、１５６５［ｎｍ］であることがより好ましい。 The optical amplification fiber 110 is a highly non-linear optical fiber having a non-linear constant of 10 [1 / W / km] or more as measured by the XPM method (Cross Phase Modulation Method), in order to obtain a desired gain. The length of each optical amplification fiber 110 is shortened, which facilitates mounting. Regarding the wavelength dispersion characteristics of the optical amplification fiber 110, the zero dispersion wavelength is within the range of ± 10 [nm] of the pump optical wavelength λpump [nm], and the absolute value of the dispersion slope is 0.05 [ps / nm 2 / km]. ] When it is less than or equal to, the amplification band becomes wide and the function as an amplifier is enhanced. Alternatively, the wavelength dispersion of the optical amplification fiber 110 is in the range of 0.0 [ps / nm / km] ± 1.0 [ps / nm / km] in the wavelength band (for example, C band) including the signal light S1. In some cases, as in the case where the optical amplification fiber 110 has the wavelength dispersion characteristic, the amplification band becomes wide and the function as an optical amplifier is enhanced. When the wavelength of the signal light is within the wavelength band of the C band, the pump light wavelength λpump is set to a wavelength near the end of the band, for example, 1565 [nm]. In this case, the zero dispersion wavelength of the optical amplification fiber 110 is preferably in the range of 1555 [nm] to 1575 [nm], and more preferably 1565 [nm].

相対位相シフタ１２０は、光増幅ファイバ１１０の各々の長手方向で相対位相が－０．４π以上で０．５πを含む０．９π以下の範囲に収まるように挿入されることが、平坦な利得スペクトルを得る上で好ましい（特許文献１）。 The relative phase shifter 120 is inserted so that the relative phase is −0.4π or more and within the range of 0.9π or less including 0.5π in each longitudinal direction of the optical amplification fiber 110, so that the flat gain spectrum is obtained. (Patent Document 1).

また、相対位相シフタ１２０を構成する光ファイバのゼロ分散波長が、光増幅ファイバ１１０のゼロ分散波長の±２０［ｎｍ］の範囲内にあることが好ましく、光増幅ファイバ１１０のゼロ分散波長と一致することがより好ましい。相対位相シフタ１２０を構成する光ファイバのゼロ分散波長が、光増幅ファイバ１１０のゼロ分散波長と近いことによって、相対位相シフタ１２０を構成する光ファイバの波長分散が、光増幅器１００の増幅特性に与える影響を抑制できる。たとえば、光増幅ファイバ１１０が、非線形定数が１０［１／Ｗ／ｋｍ］以上の高非線形光ファイバであり、相対位相シフタ１２０を構成する光ファイバが、非線形定数が５［１／Ｗ／ｋｍ］以上の高非線形光ファイバであれば、両者のゼロ分散波長は近くなるので好ましい。 Further, it is preferable that the zero dispersion wavelength of the optical fiber constituting the relative phase shifter 120 is within ± 20 [nm] of the zero dispersion wavelength of the optical amplification fiber 110, which coincides with the zero dispersion wavelength of the optical amplification fiber 110. It is more preferable to do so. Since the zero dispersion wavelength of the optical fiber constituting the relative phase shifter 120 is close to the zero dispersion wavelength of the optical amplification fiber 110, the wavelength dispersion of the optical fiber constituting the relative phase shifter 120 gives the amplification characteristics of the optical amplifier 100. The effect can be suppressed. For example, the optical amplification fiber 110 is a highly non-linear optical fiber having a non-linear constant of 10 [1 / W / km] or more, and the optical fiber constituting the relative phase shifter 120 has a non-linear constant of 5 [1 / W / km]. The above-mentioned highly non-linear optical fiber is preferable because the zero dispersion wavelengths of both are close to each other.

また、相対位相シフタ１２０を構成する光ファイバは、分散シフト光ファイバ（Dispersion Shifted fiber：ＤＳＦ）でもよい。ＤＳＦとは、ＩＴＵ－Ｔ（国際電気通信連合）Ｇ．６５３規格に準拠する、ゼロ分散波長が１５００［ｎｍ］～１６００［ｎｍ］の範囲にある光ファイバであり、ゼロ分散波長は典型的には１５５０［ｎｍ］の近傍の波長である。したがって、相対位相シフタ１２０を構成する光ファイバをＤＳＦとすれば、そのゼロ分散波長を光増幅ファイバ１１０のゼロ分散波長の±２０［ｎｍ］の範囲内にすることが容易である。この場合、相対位相シフタ１２０を構成するＤＳＦの長さが数メートル程度の長さであっても、その波長分散が光増幅器１００の増幅特性に与える影響を抑制できる。 Further, the optical fiber constituting the relative phase shifter 120 may be a dispersion shifted optical fiber (DSF). DSF is ITU-T (International Telecommunication Union) G.M. An optical fiber having a zero dispersion wavelength in the range of 1500 [nm] to 1600 [nm] according to the 653 standard, and the zero dispersion wavelength is typically a wavelength in the vicinity of 1550 [nm]. Therefore, if the optical fiber constituting the relative phase shifter 120 is a DSF, it is easy to set the zero dispersion wavelength within the range of ± 20 [nm] of the zero dispersion wavelength of the optical amplification fiber 110. In this case, even if the length of the DSF constituting the relative phase shifter 120 is about several meters, the influence of the wavelength dispersion on the amplification characteristics of the optical amplifier 100 can be suppressed.

つぎに、相対位相シフタとして作製したＦＢＧの例について説明する。作製例１、２、３のＦＢＧは、高非線形光ファイバを用いて作製されたものである。この高非線形光ファイバは、非線形定数が１０［１／Ｗ／ｋｍ］程度であり、ゼロ分散波長が１５６５［ｎｍ］であり、長さが２ｍである。 Next, an example of the FBG manufactured as a relative phase shifter will be described. The FBGs of Production Examples 1, 2 and 3 are produced using a highly non-linear optical fiber. This highly non-linear optical fiber has a non-linear constant of about 10 [1 / W / km], a zero dispersion wavelength of 1565 [nm], and a length of 2 m.

図３は、作製例１のＦＢＧの反射スペクトルを示す図であり、図４は、作製例１のＦＢＧの透過スペクトルを示す図である。図３、４に示すように、作製例１のＦＢＧは、反射率のピーク波長（ブラッグ波長に相当）が１５６４．９［ｎｍ］、ピーク波長における反射率が約５［％］、反射スペクトルの３ｄＢ帯域が４．１［ｎｍ］であった。 FIG. 3 is a diagram showing a reflection spectrum of the FBG of Production Example 1, and FIG. 4 is a diagram showing a transmission spectrum of the FBG of Production Example 1. As shown in FIGS. 3 and 4, the FBG of Production Example 1 has a peak wavelength (corresponding to a Bragg wavelength) of 1564.9 [nm], a reflectance of about 5 [%] at the peak wavelength, and a reflection spectrum. The 3 dB band was 4.1 [nm].

作製例１のＦＢＧの群遅延を、市販の分散測定装置を用い、変調位相シフト法を用いて測定した。図５は、作製例１のＦＢＧの群遅延スペクトルを示す図である。なお、図５は、測定によって得られたスペクトルデータに対して、適正量のオフセットを加算するとともに、フロア値の変動を補正したスペクトルを示す。図５に示すように、反射率のピーク波長において、約１００［ｆｓ］の群遅延が確認された。 The group delay of the FBG of Production Example 1 was measured using a commercially available dispersion measuring device and a modulation phase shift method. FIG. 5 is a diagram showing a group delay spectrum of FBG of Production Example 1. Note that FIG. 5 shows a spectrum in which an appropriate amount of offset is added to the spectrum data obtained by the measurement and the fluctuation of the floor value is corrected. As shown in FIG. 5, a group delay of about 100 [fs] was confirmed at the peak wavelength of the reflectance.

つづいて、図５に示す群遅延スペクトルのデータから、位相遅延スペクトルを算出した。位相遅延をτp、群遅延をτgとすると、それぞれは、以下の式（３）、（４）で表される。ここで、φは光の位相であり、ωは光の角周波数である。

Figure 0007097212000001
Subsequently, the phase delay spectrum was calculated from the data of the group delay spectrum shown in FIG. Assuming that the phase delay is τp and the group delay is τg, they are represented by the following equations (3) and (4), respectively. Here, φ is the phase of light and ω is the angular frequency of light.
Figure 0007097212000001

τpはτgから以下の式（５）を用いて表される。なお、λは光の波長であり、ｃは光速度である。

Figure 0007097212000002
τp is expressed from τg using the following equation (5). Note that λ is the wavelength of light and c is the speed of light.
Figure 0007097212000002

図６は、作製例１のＦＢＧの位相遅延スペクトルを示す図である。図６に示すように、作製例１のＦＢＧでは、変化点ＰＯ１と変化点ＰＯ２との間で位相が大きく変化しており、その位相差は約０．３［ｒａｄｉａｎ］である。変化点ＰＯ１の波長と変化点ＰＯ２の波長の中間の波長は１５６４．９［ｎｍ］であり、反射率のピーク波長に相当する。 FIG. 6 is a diagram showing a phase delay spectrum of the FBG of Production Example 1. As shown in FIG. 6, in the FBG of Production Example 1, the phase changes significantly between the change point PO1 and the change point PO2, and the phase difference is about 0.3 [radian]. The wavelength between the wavelength of the change point PO1 and the wavelength of the change point PO2 is 1564.9 [nm], which corresponds to the peak wavelength of the reflectance.

このような作製例１のＦＢＧを相対位相シフタとして用いる場合は、変化点ＰＯ１の波長と変化点ＰＯ２の波長の間の波長であって、かつ変化点ＰＯ１または変化点ＰＯ２に近い波長をポンプ光の波長に設定することによって、ポンプ光の位相シフト量を大きくすることができる。 When the FBG of Production Example 1 is used as a relative phase shifter, the pump light is a wavelength between the wavelength of the change point PO1 and the wavelength of the change point PO2 and close to the change point PO1 or the change point PO2. By setting the wavelength to, the phase shift amount of the pump light can be increased.

図７は、作製例２のＦＢＧの反射スペクトルを示す図であり、図８は、作製例２のＦＢＧの透過スペクトルを示す図である。図７、８に示すように、作製例２のＦＢＧは、反射率のピーク波長が１５６５．０［ｎｍ］、ピーク波長における反射率が約１０［％］、反射スペクトルの３ｄＢ帯域が４．９［ｎｍ］であった。 FIG. 7 is a diagram showing the reflection spectrum of the FBG of Production Example 2, and FIG. 8 is a diagram showing the transmission spectrum of the FBG of Production Example 2. As shown in FIGS. 7 and 8, the FBG of Production Example 2 has a peak reflectance of 1565.0 [nm], a reflectance of about 10 [%] at the peak wavelength, and a 3 dB band of the reflection spectrum of 4.9. It was [nm].

図９は、作製例２のＦＢＧの群遅延スペクトルを示す図である。なお、図９も、測定によって得られたスペクトルデータに対して、加算や補正を行ったものである。図９に示すように、反射率のピーク波長において、約２００［ｆｓ］の群遅延が確認された。 FIG. 9 is a diagram showing a group delay spectrum of FBG of Production Example 2. It should be noted that FIG. 9 also shows that the spectrum data obtained by the measurement is added or corrected. As shown in FIG. 9, a group delay of about 200 [fs] was confirmed at the peak wavelength of the reflectance.

つづいて、図９に示す群遅延スペクトルのデータから、位相遅延スペクトルを算出した。図１０は、作製例２のＦＢＧの位相遅延スペクトルを示す図である。図１０に示すように、作製例２のＦＢＧでは、変化点ＰＯ３と変化点ＰＯ４との間で位相が大きく変化しており、その位相差は約０．６［ｒａｄｉａｎ］である。変化点ＰＯ１の波長と変化点ＰＯ２の波長の中間の波長は１５６５［ｎｍ］であり、反射率のピーク波長に相当する。 Subsequently, the phase delay spectrum was calculated from the data of the group delay spectrum shown in FIG. FIG. 10 is a diagram showing a phase delay spectrum of the FBG of Production Example 2. As shown in FIG. 10, in the FBG of Production Example 2, the phase changes significantly between the change point PO3 and the change point PO4, and the phase difference is about 0.6 [radian]. The wavelength between the wavelength of the change point PO1 and the wavelength of the change point PO2 is 1565 [nm], which corresponds to the peak wavelength of the reflectance.

このような作製例２のＦＢＧを相対位相シフタとして用いる場合は、変化点ＰＯ３の波長と変化点ＰＯ４の波長の間の波長であって、かつ変化点ＰＯ３または変化点ＰＯ４に近い波長をポンプ光の波長に設定することによって、ポンプ光の位相シフト量を大きくすることができる。 When the FBG of Production Example 2 is used as a relative phase shifter, the pump light is a wavelength between the wavelength of the change point PO3 and the wavelength of the change point PO4 and close to the change point PO3 or the change point PO4. By setting the wavelength to, the phase shift amount of the pump light can be increased.

図１１は、作製例３のＦＢＧの反射スペクトルを示す図であり、図１２は、作製例３のＦＢＧの透過スペクトルを示す図である。図１１、１２に示すように、作製例３のＦＢＧは、反射率のピーク波長が１５６５．０［ｎｍ］、ピーク波長における反射率が約１５［％］、反射スペクトルの３ｄＢ帯域が４．３［ｎｍ］であった。 FIG. 11 is a diagram showing the reflection spectrum of the FBG of Production Example 3, and FIG. 12 is a diagram showing the transmission spectrum of the FBG of Production Example 3. As shown in FIGS. 11 and 12, in the FBG of Production Example 3, the peak wavelength of the reflectance is 1565.0 [nm], the reflectance at the peak wavelength is about 15 [%], and the 3 dB band of the reflection spectrum is 4.3. It was [nm].

図１３は、作製例２のＦＢＧの群遅延スペクトルを示す図である。なお、図１３も、測定によって得られたスペクトルデータに対して、加算や補正を行ったものである。図１３に示すように、反射率のピーク波長において、約３００［ｆｓ］の群遅延が確認された。 FIG. 13 is a diagram showing a group delay spectrum of FBG of Production Example 2. It should be noted that FIG. 13 also shows that the spectrum data obtained by the measurement is added or corrected. As shown in FIG. 13, a group delay of about 300 [fs] was confirmed at the peak wavelength of the reflectance.

つづいて、図１３に示す群遅延スペクトルのデータから、位相遅延スペクトルを算出した。図１４は、作製例３のＦＢＧの位相遅延スペクトルを示す図である。図１４に示すように、作製例３のＦＢＧでは、変化点ＰＯ５と変化点ＰＯ６との間で位相が大きく変化しており、その位相差は約１［ｒａｄｉａｎ］である。変化点ＰＯ５の波長と変化点ＰＯ６の波長の中間の波長は１５６５［ｎｍ］であり、反射率のピーク波長に相当する。 Subsequently, the phase delay spectrum was calculated from the data of the group delay spectrum shown in FIG. FIG. 14 is a diagram showing a phase delay spectrum of the FBG of Production Example 3. As shown in FIG. 14, in the FBG of Production Example 3, the phase changes significantly between the change point PO5 and the change point PO6, and the phase difference is about 1 [radian]. The wavelength between the wavelength of the change point PO5 and the wavelength of the change point PO6 is 1565 [nm], which corresponds to the peak wavelength of the reflectance.

このような作製例３のＦＢＧを相対位相シフタとして用いる場合は、変化点ＰＯ５の波長と変化点ＰＯ６の波長の間の波長であって、かつ変化点ＰＯ５または変化点ＰＯ６に近い波長をポンプ光の波長に設定することによって、ポンプ光の位相シフト量を大きくすることができる。 When the FBG of Production Example 3 is used as a relative phase shifter, the pump light is a wavelength between the wavelength of the change point PO5 and the wavelength of the change point PO6 and close to the change point PO5 or the change point PO6. By setting the wavelength to, the phase shift amount of the pump light can be increased.

作製例１～３のＦＢＧの特性から、ピーク波長における反射率と、群遅延および位相差とは、略比例関係にあることがわかった。 From the characteristics of the FBGs of Production Examples 1 to 3, it was found that the reflectance at the peak wavelength and the group delay and the phase difference are in a substantially proportional relationship.

なお、作製例１～３のいずれのＦＢＧについても、相対位相シフタとして用いる場合は、ポンプ光の波長をそのブラッグ波長よりも長波長側に設定すると、利得スペクトルの平坦性を向上させる観点から好ましい（特許文献１）。 When using any of the FBGs of Production Examples 1 to 3 as a relative phase shifter, it is preferable to set the wavelength of the pump light to a longer wavelength side than the Bragg wavelength from the viewpoint of improving the flatness of the gain spectrum. (Patent Document 1).

（相対位相シフタの他の態様）
光増幅器１００における相対位相シフタ１２０においては、図２に示すように、グレーティング部Ｇ１を構成する複数の高屈折率部ＨＲは、コア部１２１の中心軸に対して直交する平面状の形状を有している。しかしながら、光増幅器１００において使用できる相対位相シフタは、相対位相シフタ１２０に限られず、いわゆるスラント型のＦＢＧであってもよい。 (Other aspects of relative phase shifter)
In the relative phase shifter 120 in the optical amplifier 100, as shown in FIG. 2, the plurality of high refractive index portions HR constituting the grating portion G1 have a planar shape orthogonal to the central axis of the core portion 121. is doing. However, the relative phase shifter that can be used in the optical amplifier 100 is not limited to the relative phase shifter 120, and may be a so-called slant type FBG.

図１５は、相対位相シフタであるスラントＦＢＧの模式的な構成図である。この相対位相シフタ１６０は、コア部１６１と、コア部１６１の外周に形成されたクラッド部１６２とを備える光ファイバで構成されている。コア部１６１は、グレーティング部Ｇ２を備えている。グレーティング部Ｇ２は、複数の高屈折率層ＨＲで構成されている。各々の高屈折率層ＨＲは、光ファイバの光軸であるコア部１６１の中心軸Ｘに対して傾斜する平面状の形状を有しており、中心軸方向において互いに離間して周期的に配置されている。ここで、コア部１６１の中心軸Ｘに対して直交する平面と、高屈折率層ＨＲとの成す角をスラント角θとする。このような傾斜した高屈折率層ＨＲは、コア部１６１に紫外光を照射して高屈折率層ＨＲのパターンを書き込む際に、パターンが傾斜するように書き込みを行うことで形成することができる。 FIG. 15 is a schematic configuration diagram of a slant FBG which is a relative phase shifter. The relative phase shifter 160 is composed of an optical fiber including a core portion 161 and a clad portion 162 formed on the outer periphery of the core portion 161. The core portion 161 includes a grating section G2. The grating section G2 is composed of a plurality of high refractive index layers HR. Each high-refractive index layer HR has a planar shape inclined with respect to the central axis X of the core portion 161 which is the optical axis of the optical fiber, and is periodically arranged apart from each other in the central axis direction. Has been done. Here, the angle formed by the plane orthogonal to the central axis X of the core portion 161 and the high refractive index layer HR is defined as the slant angle θ. Such an inclined high refractive index layer HR can be formed by irradiating the core portion 161 with ultraviolet light to write a pattern of the high refractive index layer HR so that the pattern is inclined. ..

グレーティング部Ｇ２は、相対位相シフタ１２０のグレーティング部Ｇ１と同様に、ブラッグ波長λg[ｎｍ]を規定する。コア部１６１の中心軸Ｘの方向における高屈折率層ＨＲの配置の周期をΛ[ｎｍ]とすると、λg＝２ｎΛが成り立つ。ここで、ｎは相対位相シフタ１６０を構成する光ファイバの実効屈折率である。グレーティング部Ｇ２は、ブラッグ波長λgを中心とする所定の波長帯域において、コア部１６１に入力された入力光ＩＬの一部を、入力光ＩＬの波長における反射率で反射し、入力光ＩＬの波長における透過率で透過する。ここで、相対位相シフタ１２０の場合と同様に、透過光ＴＬは入力光ＩＬの進行方向と同じ方向に進行してコア部１６１伝搬する。一方、反射光に含まれる成分である反射光ＲＬ１、ＲＬ２は、中心軸Ｘに対して傾斜した方向に進行する。 The grating section G2 defines the Bragg wavelength λg [nm], similarly to the grating section G1 of the relative phase shifter 120. Assuming that the period of arrangement of the high refractive index layer HR in the direction of the central axis X of the core portion 161 is Λ [nm], λg = 2nΛ holds. Here, n is the effective refractive index of the optical fiber constituting the relative phase shifter 160. The grating unit G2 reflects a part of the input light IL input to the core unit 161 at a reflectance at the wavelength of the input light IL in a predetermined wavelength band centered on the Bragg wavelength λg, and the wavelength of the input light IL. It is transmitted by the transmittance in. Here, as in the case of the relative phase shifter 120, the transmitted light TL travels in the same direction as the traveling direction of the input light IL and propagates in the core portion 161. On the other hand, the reflected lights RL1 and RL2, which are components contained in the reflected light, travel in a direction inclined with respect to the central axis X.

このとき、反射光ＲＬ１はコア部１６１とクラッド部１６２との界面で全反射されてコア部１６１に結合して伝搬するが、反射光ＲＬ２はコア部１６１に結合せずにクラッド部１６２へと通過していく。その結果、相対位相シフタ１６０は、増幅されたシグナル光の品質を劣化させるような、コア部１６１に結合して伝搬する反射光を低減できる。特に、スラント角θを大きくすることで、コア部１６１に結合しない反射光ＲＬ２の割合を高くすることができる。そこで、増幅されたシグナル光の品質を劣化させる反射光が、実用上問題にならないレベルとなるように、スラント角θを設定することが好ましい。 At this time, the reflected light RL1 is totally reflected at the interface between the core portion 161 and the clad portion 162 and propagates by binding to the core portion 161. However, the reflected light RL2 does not bind to the core portion 161 and propagates to the clad portion 162. I will pass through. As a result, the relative phase shifter 160 can reduce the reflected light that is coupled to the core portion 161 and propagates, which deteriorates the quality of the amplified signal light. In particular, by increasing the slant angle θ, the proportion of the reflected light RL2 that does not bind to the core portion 161 can be increased. Therefore, it is preferable to set the slant angle θ so that the reflected light that deteriorates the quality of the amplified signal light is at a level that does not pose a problem in practical use.

一般に、光ファイバのコア部とクラッド部との界面での全反射角は、その光ファイバの開口数（ＮＡ）と対応しており、光ファイバのＮＡが大きい程、反射光の入射角を全反射角以上にするためのスラント角θは大きくなる。ここで、高非線形光ファイバは一般的にＮＡが大きいので、スラント型のＦＢＧを構成する場合には、スラント角θを大きくする必要がある。一方、ＤＳＦは、高非線形光ファイバよりもＮＡが小さいため、高非線形光ファイバによってスラント型のＦＢＧを構成する場合よりもスラント角θを小さくできる。 Generally, the total reflection angle at the interface between the core portion and the clad portion of the optical fiber corresponds to the number of openings (NA) of the optical fiber, and the larger the NA of the optical fiber, the total the incident angle of the reflected light. The slant angle θ for making it equal to or larger than the reflection angle becomes large. Here, since a highly nonlinear optical fiber generally has a large NA, it is necessary to increase the slant angle θ when constructing a slant type FBG. On the other hand, since the DSF has a smaller NA than the highly nonlinear optical fiber, the slant angle θ can be made smaller than that in the case where the slant type FBG is configured by the highly nonlinear optical fiber.

つぎに、相対位相シフタとして作製したスラント型のＦＢＧの例について説明する。作製例４のＦＢＧは、ＤＳＦを用いて作製されたものである。このＤＳＦは、ゼロ分散波長が１５５０［ｎｍ］であり、長さが３ｍである。また、スラント角θは６度とし、ブラッグ波長を１５６５．５［ｎｍ］とし、ブラッグ波長における透過率が９５［％］になるようにグレーティング部を設計した。 Next, an example of a slant type FBG manufactured as a relative phase shifter will be described. The FBG of Production Example 4 was produced using DSF. This DSF has a zero dispersion wavelength of 1550 [nm] and a length of 3 m. Further, the slant angle θ was set to 6 degrees, the Bragg wavelength was set to 1565.5 [nm], and the grating section was designed so that the transmittance at the Bragg wavelength was 95 [%].

図１６は、作製例４のＦＢＧの反射スペクトルを示す図であり、図１７は、作製例４のＦＢＧの透過スペクトルを示す図である。図１６、１７に示すように、作製例４のＦＢＧは、ブラッグ波長である１５６５．５［ｎｍ］における反射が殆どなかった。 FIG. 16 is a diagram showing a reflection spectrum of the FBG of Fabrication Example 4, and FIG. 17 is a diagram showing a transmission spectrum of the FBG of Fabrication Example 4. As shown in FIGS. 16 and 17, the FBG of Production Example 4 had almost no reflection at the Bragg wavelength of 1565.5 [nm].

図１８は、作製例４のＦＢＧの群遅延スペクトルを示す図である。なお、図１８も、測定によって得られたスペクトルデータに対して、加算や補正を行ったものである。図１８に示すように、反射率のピーク波長において、約２６０［ｆｓ］の群遅延が確認された。 FIG. 18 is a diagram showing a group delay spectrum of FBG of Production Example 4. It should be noted that FIG. 18 also shows that the spectrum data obtained by the measurement is added or corrected. As shown in FIG. 18, a group delay of about 260 [fs] was confirmed at the peak wavelength of the reflectance.

つづいて、図１８に示す群遅延スペクトルのデータから、位相遅延スペクトルを算出した。図１９は、作製例４のＦＢＧの位相遅延スペクトルを示す図である。図１９に示すように、作製例４のＦＢＧでは、変化点ＰＯ７と変化点ＰＯ８との間で位相が大きく変化しており、その位相差は約０．０３［ｒａｄｉａｎ］である。変化点ＰＯ７の波長と変化点ＰＯ８の波長の中間の波長は約１５６５．５［ｎｍ］であり、設計したブラッグ波長に相当する。 Subsequently, the phase delay spectrum was calculated from the data of the group delay spectrum shown in FIG. FIG. 19 is a diagram showing a phase delay spectrum of the FBG of Fabrication Example 4. As shown in FIG. 19, in the FBG of Production Example 4, the phase changes significantly between the change point PO7 and the change point PO8, and the phase difference is about 0.03 [radian]. The wavelength between the wavelength of the change point PO7 and the wavelength of the change point PO8 is about 1565.5 [nm], which corresponds to the designed Bragg wavelength.

このような作製例４のＦＢＧを相対位相シフタとして用いる場合も、変化点ＰＯ７の波長と変化点ＰＯ８の波長の間の波長であって、かつ変化点ＰＯ７または変化点ＰＯ８に近い波長をポンプ光の波長に設定することによって、ポンプ光の位相シフト量を大きくすることができる。 Even when the FBG of Production Example 4 is used as a relative phase shifter, the pump light is a wavelength between the wavelength of the change point PO7 and the wavelength of the change point PO8 and close to the change point PO7 or the change point PO8. By setting the wavelength to, the phase shift amount of the pump light can be increased.

（実施形態２）
図２０は、実施形態２に係る光増幅器の模式的な構成図である。この光増幅器２００は、光増幅部２１０と、ポンプ光源部２２０と、光合分波器２３０とを備えている。 (Embodiment 2)
FIG. 20 is a schematic configuration diagram of the optical amplifier according to the second embodiment. The optical amplifier 200 includes an optical amplification unit 210, a pump light source unit 220, and an optical combiner / demultiplexer 230.

光合分波器２３０には、波長可変レーザ装置からなるシグナル光源４１が、偏波コントローラ４２を介して接続されている。また、光増幅部２１０には、スペクトル、利得、およびＮＦの測定のための光スペクトラムアナライザ（ＯＳＡ）４４が、光減衰器（ＡＴＴ）４３を介して接続されている。 A signal light source 41 composed of a tunable laser device is connected to the optical duplexer 230 via a polarization controller 42. Further, an optical spectrum analyzer (OSA) 44 for measuring spectrum, gain, and NF is connected to the optical amplification unit 210 via an optical attenuator (ATT) 43.

ポンプ光源部２２０は、ポンプ光源２２１と、位相変調器２２２と、光ファイバ増幅器２２３と、光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２２４と、白色雑音源２２５と、広帯域ＲＦ増幅器２２６とを備えている。ポンプ光源２２１、位相変調器２２２、光ファイバ増幅器２２３、および光バンドパスフィルタ２２４は光ファイバで接続されている。この接続に使用する光ファイバは、偏波保持光ファイバであることが好ましい。 The pump light source unit 220 includes a pump light source 221, a phase modulator 222, an optical fiber amplifier 223, an optical bandpass filter (BPF) 224, a white noise source 225, and a wideband RF amplifier 226. The pump light source 221, the phase modulator 222, the optical fiber amplifier 223, and the optical bandpass filter 224 are connected by an optical fiber. The optical fiber used for this connection is preferably a polarization-retaining optical fiber.

ポンプ光源２２１は、光増幅部２１０に供給すべき所定の波長のポンプ光を出力する。ポンプ光源２２１は、たとえばＴＬＳで構成されるが、ＤＦＢレーザや、ファブリペロー（ＦＰ）レーザや、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）で構成されてもよい。白色雑音源２２５は、電気信号として、１．２ＧＨｚ広帯域の白色雑音信号を出力する。なお、白色雑音源２２５は、２ＧＨｚの白色雑音信号を出力するものでもよいし、互いに異なる周波数の複数の正弦波を白色雑音信号として出力するものでもよい。広帯域ＲＦ増幅器２２６は、白色雑音源２２５が出力する白色雑音信号を増幅して位相変調器２２２に出力する。位相変調器２２２は、ポンプ光と、増幅された白色雑音信号とが入力され、増幅された白色雑音信号でポンプ光を所定の位相変調度で位相変調し、光ファイバ増幅器２２３に出力する。なお、ポンプ光を位相変調することによって、ポンプ光のスペクトル幅が広がるので、光増幅部２１０内でのＳＢＳの発生またはその強度を抑制できる。なお、ポンプ光源２２１が、スペクトル幅が広いＦＰレーザやＶＣＳＥＬを用いたものである場合には、ＤＦＢレーザを用いた場合よりも、位相変調度が低くてもよい場合がある。 The pump light source 221 outputs pump light having a predetermined wavelength to be supplied to the optical amplification unit 210. The pump light source 221 is composed of, for example, a TLS, but may be composed of a DFB laser, a Fabry-Perot (FP) laser, or a vertical cavity type surface emitting laser (VCSEL). The white noise source 225 outputs a 1.2 GHz wide band white noise signal as an electric signal. The white noise source 225 may output a white noise signal of 2 GHz, or may output a plurality of sine waves having different frequencies as white noise signals. The wideband RF amplifier 226 amplifies the white noise signal output by the white noise source 225 and outputs it to the phase modulator 222. The phase modulator 222 inputs the pump light and the amplified white noise signal, phase-modulates the pump light with the amplified white noise signal at a predetermined phase modulation degree, and outputs the pump light to the optical fiber amplifier 223. By phase-modulating the pump light, the spectral width of the pump light is widened, so that the generation of SBS in the optical amplification unit 210 or its intensity can be suppressed. When the pump light source 221 uses an FP laser or a VCSEL having a wide spectrum width, the phase modulation degree may be lower than that when the DFB laser is used.

光ファイバ増幅器２２３は、たとえばＥＤＦＡまたはＥＹＤＦＡ（Erbium Ytterbium Doped Fiber Amplifier）であって、位相変調器２２２によって位相変調されたポンプ光を光増幅して光バンドパスフィルタ２２４に出力する。光バンドパスフィルタ２２４は、透過中心波長がポンプ光波長と一致しており、光ファイバ増幅器２２３によって増幅されたポンプ光から、光ファイバ増幅器２２３で発生したＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）成分を除去し、ポンプ光Ｐとして出力する。光バンドパスフィルタ２２４の透過波長帯域はたとえば１ｎｍ以下と狭いことが好ましい。 The optical fiber amplifier 223 is, for example, an EDFA or EYDFA (Erbium Ytterbium Doped Fiber Amplifier), which optically amplifies the pump light phase-modulated by the phase modulator 222 and outputs it to the optical band path filter 224. The optical band path filter 224 removes the ASE (Amplified Spontaneous Emission) component generated by the optical fiber amplifier 223 from the pump light amplified by the optical fiber amplifier 223 because the transmission center wavelength matches the pump optical wavelength. Output as pump light P. The transmission wavelength band of the optical bandpass filter 224 is preferably as narrow as 1 nm or less, for example.

なお、ポンプ光源部２２０において、ポンプ光源２２１から先の任意の位置に、光アイソレータを挿入してもよい。 In the pump light source unit 220, an optical isolator may be inserted at an arbitrary position beyond the pump light source 221.

つぎに、光増幅部２１０について説明する。光増幅部２１０は、２本の光増幅ファイバ２１１と、２本の光増幅ファイバ２１１の間に挿入された１つの相対位相シフタ２１２とを備えている２段構成の光増幅部である。２本の光増幅ファイバ２１１は、実施形態１に係る光増幅器１００における光増幅ファイバ１１０と同じ特性を有する。相対位相シフタ２１２は、光増幅器１００における相対位相シフタ１２０と同じ特性を有していてもよいし、図１５に示すスラント型のＦＢＧである相対位相シフタ１６０と同じ特性を有していてもよい。 Next, the optical amplification unit 210 will be described. The optical amplification unit 210 is a two-stage optical amplification unit including two optical amplification fibers 211 and one relative phase shifter 212 inserted between the two optical amplification fibers 211. The two optical amplification fibers 211 have the same characteristics as the optical amplification fiber 110 in the optical amplifier 100 according to the first embodiment. The relative phase shifter 212 may have the same characteristics as the relative phase shifter 120 in the optical amplifier 100, or may have the same characteristics as the relative phase shifter 160 which is the slant type FBG shown in FIG. ..

光合分波器２３０は、ポンプ光源部２２０と光増幅部２１０とシグナル光源４１とを接続している。光合分波器２３０はポンプ光とシグナル光とを合波する機能を有する。光合分波器２３０は、たとえば２０ｄＢ光カプラや光バンドパスフィルタであるが、特に限定はされない。光合分波器２３０が２０ｄＢ光カプラである場合は、ポンプ光源部２２０と光増幅部２１０とは低光損失で接続され、光増幅部２１０とシグナル光源４１とは２０ｄＢ程度の光損失で接続される。 The optical amplifier / duplexer 230 connects the pump light source unit 220, the optical amplification unit 210, and the signal light source 41. The optical duplexer 230 has a function of combining pump light and signal light. The optical duplexer 230 is, for example, a 20 dB optical coupler or an optical bandpass filter, but is not particularly limited. When the optical duplexer 230 is a 20 dB optical coupler, the pump light source unit 220 and the optical amplification unit 210 are connected with low optical loss, and the optical amplification unit 210 and the signal light source 41 are connected with an optical loss of about 20 dB. To.

この光増幅器２００は、実施形態１に係る光増幅器１００と同様の動作原理によって、シグナル光源４１から入力されたシグナル光Ｓ１を光パラメトリック増幅し、増幅されたシグナル光Ｓ２として出力する。光増幅器２００は、光増幅器１００と同様の作用効果を奏する。すなわち、光増幅器２００では、ポンプ光Ｐのスペクトル幅が広く、そのスペクトルの裾の一部が相対位相シフタ２１２の反射波長帯域と重なってしまった場合でも、発生する反射光は小さいので、増幅されたシグナル光Ｓ２の品質の劣化が抑制される。 The optical amplifier 200 optically parametrically amplifies the signal light S1 input from the signal light source 41 by the same operating principle as the optical amplifier 100 according to the first embodiment, and outputs the amplified signal light S2. The optical amplifier 200 has the same effect as that of the optical amplifier 100. That is, in the optical amplifier 200, even if the spectrum width of the pump light P is wide and a part of the tail of the spectrum overlaps with the reflected wavelength band of the relative phase shifter 212, the reflected light generated is small, so that the light is amplified. Deterioration of the quality of the signal light S2 is suppressed.

（実施形態３）
図２１は、実施形態３に係る光増幅器の模式的な構成図である。この光増幅器３００は、偏波無依存の光パラメトリック増幅器として構成されており、ポンプ光源部３２０と、偏波合分波器（ＰＢＳ）３３０と、光合分波器であるＷＤＭカプラ３４１、３４２と、第一偏波依存型光増幅ファイバ部３５０と、第二偏波依存型光増幅ファイバ部３６０と、光排出部３７０と、光サーキュレータ３８０と、光熱変換モジュール３９１、３９２とを備える。なお、図２１中、太線または二重線は偏波保持光ファイバを示し、細線は偏波保持ではない光ファイバを示している。 (Embodiment 3)
FIG. 21 is a schematic configuration diagram of the optical amplifier according to the third embodiment. The optical amplifier 300 is configured as a polarization-independent optical parametric amplifier, and includes a pump light source unit 320, a polarization duplexer (PBS) 330, and WDM couplers 341 and 342 which are optical duplexers. The first polarization-dependent optical amplification fiber unit 350, the second polarization-dependent optical amplification fiber unit 360, the optical emission unit 370, the optical circulator 380, and the optical heat conversion modules 391 and 392 are provided. In FIG. 21, the thick line or the double line indicates a polarization-retaining optical fiber, and the thin line indicates a non-polarization-retaining optical fiber.

ポンプ光源部３２０は、ポンプ光源としてのＴＬＳ３２１と、位相変調器３２２と、信号発生器３２３と、偏波保持３ｄＢカプラ３２４と、偏波保持光増幅器３２５、３２６と、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）３２７、３２８とを備えている。ポンプ光源部３２０は、後述する位相変調されたポンプ光Ｐ１、Ｐ２を出力する。 The pump light source unit 320 includes a TLS 321 as a pump light source, a phase modulator 322, a signal generator 323, a polarization holding 3 dB coupler 324, a polarization holding optical amplifier 325, 326, and a bandpass filter (BPF) 327. It is equipped with 328. The pump light source unit 320 outputs phase-modulated pump lights P1 and P2, which will be described later.

ＰＢＳ３３０は、第一ポート３３１、偏波依存型光ファイバからなる第二ポート３３２および第三ポート３３３を有し、第一ポート３３１から入力された光を互いに直交する偏波成分に分離して第二ポート３３２および第三ポート３３３のそれぞれから出力する。 The PBS 330 has a first port 331, a second port 332 composed of a polarization-dependent optical fiber, and a third port 333, and separates the light input from the first port 331 into polarization components orthogonal to each other. Output from each of the second port 332 and the third port 333.

第一偏波依存型光増幅ファイバ部３５０は、ＰＭ－ＨＮＬＦ（偏波保持型高非線形光ファイバ）である２本の偏波保持型光増幅ファイバ３５１と、２本の偏波保持型高増幅ファイバ３５１の間に挿入された偏波保持型相対位相シフタ３５２とを備える。第二偏波依存型光増幅ファイバ部３６０は、ＰＭ－ＨＮＬＦである２本の偏波保持型光増幅ファイバ３６１と、２本の偏波保持型光増幅ファイバ３６１の間に挿入された偏波保持型相対位相シフタ３６２とを備える。 The first polarization-dependent optical amplification fiber unit 350 includes two polarization-maintaining optical amplification fibers 351 which are PM-HNLF (polarization-holding high-non-linear optical fiber) and two polarization-maintaining high-amplification fibers. It is provided with a polarization-retaining relative phase shifter 352 inserted between the fibers 351. The second polarization-dependent optical amplification fiber unit 360 is a polarization inserted between two polarization-holding optical amplification fibers 361 and two polarization-holding optical amplification fibers 361, which are PM-HNLF. It is provided with a holding type relative phase shifter 362.

２本の偏波保持型光増幅ファイバ３５１、２本の偏波保持型光増幅ファイバ３６１は、偏波保持型である以外は、実施形態１に係る光増幅器１００における光増幅ファイバ１１０と同じ特性を有する。偏波保持型相対位相シフタ３５２、３６２は、これらを構成する光ファイバが偏波保持型である以外は、それぞれ、ＦＢＧである相対位相シフタ１２０と同じ特性を有していてもよいし、スラント型のＦＢＧである相対位相シフタ１６０と同じ特性を有していてもよい。 The two polarization-holding optical amplification fibers 351 and the two polarization-holding optical amplification fibers 361 have the same characteristics as the optical amplification fiber 110 in the optical amplifier 100 according to the first embodiment, except that they are polarization-holding type. Has. The polarization-retaining relative phase shifters 352 and 362 may have the same characteristics as the FBG relative phase shifter 120, except that the optical fibers constituting them are the polarization-retaining type, respectively, or slant. It may have the same characteristics as the relative phase shifter 160 which is the FBG of the type.

ＷＤＭカプラ３４１、３４２は、それぞれ、ＰＢＳ３３０と第一偏波依存型光増幅ファイバ部３５０、第二偏波依存型光増幅ファイバ部３６０との間に配置されている。ＷＤＭカプラ３４１、３４２は、ポンプ光Ｐ１、Ｐ２を第一偏波依存型光増幅ファイバ部３５０と第二偏波依存型光増幅ファイバ部３６０とにそれぞれ入力させるように接続されている。 The WDM couplers 341 and 342 are arranged between the PBS 330 and the first polarization-dependent optical amplification fiber unit 350 and the second polarization-dependent optical amplification fiber unit 360, respectively. The WDM couplers 341 and 342 are connected so as to input the pump lights P1 and P2 to the first polarization-dependent optical amplification fiber unit 350 and the second polarization-dependent optical amplification fiber unit 360, respectively.

光排出部３７０は、ＷＤＭカプラ３７１、３７２を備えている。光排出部３７０は、第一偏波依存型光増幅ファイバ部３５０と第二偏波依存型光増幅ファイバ部３６０との間に接続されて、第一偏波依存型光増幅ファイバ部３５０と第二偏波依存型光増幅ファイバ部３６０とともに光ループ３１１を構成している。光排出部３７０は、後述するように、第一偏波依存型光増幅ファイバ部３５０と第二偏波依存型光増幅ファイバ部３６０のそれぞれを伝搬してきたポンプ光Ｐ１、Ｐ２を光ループ３１１の外部に排出する機能を有する。 The light emission unit 370 includes WDM couplers 371 and 372. The light emission unit 370 is connected between the first polarization-dependent optical amplification fiber unit 350 and the second polarization-dependent optical amplification fiber unit 360, and is connected to the first polarization-dependent optical amplification fiber unit 350 and the second polarization-dependent optical amplification fiber unit 360. The optical loop 311 is configured together with the bipolarization-dependent optical amplification fiber unit 360. As will be described later, the light emission unit 370 connects the pump lights P1 and P2 propagating through the first polarization-dependent optical amplification fiber unit 350 and the second polarization-dependent optical amplification fiber unit 360 to the optical loop 311. It has a function to discharge to the outside.

光サーキュレータ３８０は、光ファイバからなる第一ポート３８１、第二ポート３８２および第三ポート３８３を有する。第二ポート３８２はＰＢＳ３３０の第一ポート３３１に接続されている。また、第一ポート３８１からシグナル光Ｓ１が入力されると、光サーキュレータ３８０はシグナル光Ｓ１を第二ポート３８２からＰＢＳ３３０に出力する。また、後に詳述するように、シグナル光Ｓ１が増幅されたものであるシグナル光Ｓ２がＰＢＳ３３０の第一ポート３３１から光サーキュレータ３８０の第二ポート３８２に出力されると、シグナル光Ｓ２を第三ポート３８３から出力する。なお、光サーキュレータ３８０とＰＢＳ３３０と光ループ３１１とにより偏波ダイバーシティー構成３１２が構成されている。 The optical circulator 380 has a first port 381, a second port 382, and a third port 383 made of an optical fiber. The second port 382 is connected to the first port 331 of the PBS 330. Further, when the signal light S1 is input from the first port 381, the optical circulator 380 outputs the signal light S1 from the second port 382 to the PBS 330. Further, as will be described in detail later, when the signal light S2, which is the amplified signal light S1, is output from the first port 331 of the PBS 330 to the second port 382 of the optical circulator 380, the signal light S2 is third. Output from port 383. The polarization diversity configuration 312 is configured by the optical circulator 380, the PBS 330, and the optical loop 311.

光熱変換モジュール３９１、３９２は、光排出部３７０に接続されており、光排出部３７０から排出されたポンプ光Ｐ１、Ｐ２を熱に変換して放熱するためのモジュールである。 The photothermal conversion modules 391 and 392 are connected to the light emission unit 370 and are modules for converting the pump light P1 and P2 discharged from the light emission unit 370 into heat and dissipating heat.

つぎに、ポンプ光源部２２０について具体的に説明する。ポンプ光Ｐ１、Ｐ２は、次のように発生し、出力される。ＴＬＳ３２１が出力する直線偏波のＣＷ光は、信号発生器３２３から出力されるＲＦ信号により駆動された位相変調器３２２にて位相変調を受ける。その後、ＣＷ光は、偏波保持３ｄＢカプラ３２４でパワーを２分岐後、偏波保持光増幅器３２５、３２６にてそれぞれ増幅され、偏波保持光増幅器３２５、３２６にて発生した不要なＡＳＥ光をＢＰＦ３２７、３２８で取り除かれ、位相変調されたポンプ光Ｐ１、Ｐ２として出力される。 Next, the pump light source unit 220 will be specifically described. The pump lights P1 and P2 are generated and output as follows. The linearly polarized CW light output by the TLS 321 undergoes phase modulation by the phase modulator 322 driven by the RF signal output from the signal generator 323. After that, the CW light is divided into two powers by the polarization holding 3dB coupler 324, amplified by the polarization holding optical amplifiers 325 and 326, respectively, and the unnecessary ASE light generated by the polarization holding optical amplifiers 325 and 326 is generated. It is removed by BPF327 and 328 and output as phase-modulated pump lights P1 and P2.

偏波保持３ｄＢカプラ３２４の設置位置は、偏波保持光増幅器３２５、３２６とＴＬＳ３２１の間であればどの位置に設置してもよい。ただし、位相変調器３２２の前段に設置した場合は、分岐したＣＷ光それぞれを位相変調できるように二つの位相変調器３２２を用いる。位相変調器３２２を二つ用いる場合、駆動するＲＦ信号は、必ずしも同一である必要はなく、逆位相など任意の異なる位相関係で駆動したり、異なる周波数の正弦波を用いたり、白色雑音の帯域や周波数領域を変えたものでも良い。偏波保持光増幅器３２５、３２６は、ＣＷ光の偏波を保持したまま増幅できるのであれば、ＰＭ－ＥＤＦＡであってもＰＭ－ＥＹＤＦＡであっても、ＰＭラマン増幅器であっても良い。偏波保持３ｄＢカプラ３２４は、必ずしもその分岐比が１：１である必要はなく、例えば１０：１などの異なる分岐比をもつ偏波保持カプラに置き換えても良い。ただし、二つの偏波保持光増幅器３２５、３２６が出力するポンプ光の品質を同等にするには、各偏波保持光増幅器３２５、３２６に入力する光パワーは同等であることが望ましい。ＢＰＦ３２７、３２８は、透過帯域が、ＣＷ光のスペクトル帯域よりも大きい限りは、できる限り帯域が狭い方が不要なＡＳＥ光をより多く取り除けるため好ましい。また、ＢＰＦ３２７、３２８は、誘電体多層膜フィルタのほかに、偏波保持サーキュレータと偏波保持ＦＢＧの組み合わせや、ＡＷＧなどがその候補として挙げられる。ＢＰＦ３２７、３２８とＴＬＳ３２１との間であれば、光部品の損失の補償や偏波保持光増幅器３２５、３２６のＮＦの改善などの必要に応じて、プリアンプとして偏波保持光増幅器をどの位置に設置しても良い。 The polarization-retaining 3dB coupler 324 may be installed at any position as long as it is between the polarization-retaining optical amplifiers 325 and 326 and the TLS321. However, when installed in front of the phase modulator 322, two phase modulators 322 are used so that each of the branched CW light can be phase-modulated. When two phase modulators 322 are used, the RF signals to be driven do not necessarily have to be the same, and they can be driven in any different phase relationship such as opposite phase, use sine waves of different frequencies, or have a white noise band. Or the frequency domain may be changed. The polarization-retaining optical amplifier 325, 326 may be a PM-EDFA, a PM-EYDFA, or a PM Raman amplifier as long as it can amplify the CW light while maintaining the polarization. The polarization-retaining 3dB coupler 324 does not necessarily have to have a branch ratio of 1: 1 and may be replaced with a polarization-retaining coupler having a different branch ratio such as 10: 1. However, in order to make the quality of the pump light output by the two polarization-holding optical amplifiers 325 and 326 equal, it is desirable that the optical power input to each of the polarization-holding optical amplifiers 325 and 326 is the same. As long as the transmitted band is larger than the spectral band of CW light, BPF 327 and 328 are preferably as narrow as possible because more unnecessary ASE light can be removed. Further, as the BPF 327 and 328, in addition to the dielectric multilayer film filter, a combination of a polarization-retaining circulator and a polarization-retaining FBG, an AWG, and the like can be mentioned as candidates. If it is between BPF327 and 328 and TLS321, where is the polarization-holding optical amplifier installed as a preamplifier as needed, such as compensation for loss of optical components and improvement of NF of polarization-holding optical amplifiers 325 and 326? You may.

光増幅器３００の動作について説明する。光サーキュレータ３８０は第一ポート３８１から入力されたシグナル光Ｓ１を第二ポート３８２からＰＢＳ３３０に出力する。ＰＢＳ３は入力されたシグナル光Ｓ１を、互いに直交する偏波成分のシグナル光Ｓ１１、Ｓ１２に分離して第二ポート３３２および第三ポート３３３のそれぞれから出力する。 The operation of the optical amplifier 300 will be described. The optical circulator 380 outputs the signal light S1 input from the first port 381 to the PBS 330 from the second port 382. The PBS 3 separates the input signal light S1 into signal lights S11 and S12 having polarization components orthogonal to each other, and outputs the signal light S1 from each of the second port 332 and the third port 333.

つぎに、ＷＤＭカプラ３４１は、ポンプ光Ｐ１とシグナル光Ｓ１１との偏波を一致させたまま合波し、ＷＤＭカプラ３４２は、ポンプ光Ｐ２とシグナル光Ｓ１２との偏波を一致させたまま合波し、第一偏波依存型光増幅ファイバ部３５０と第二偏波依存型光増幅ファイバ部３６０とにそれぞれ入力させる。シグナル光Ｓ１１、Ｓ１２は、光ループ３１１をそれぞれ時計回り(Clockwise)と反時計回り(Counter-Clockwise)に伝搬する。この時、伝搬方向が逆の光は、第一偏波依存型光増幅ファイバ部３５０、第二偏波依存型光増幅ファイバ部３６０の同一の偏波軸（たとえばｓｌｏｗ軸）を伝搬する。これにより、シグナル光Ｓ１１、Ｓ１２の伝搬する光学的な伝搬距離が時計回り方向と反時計回り方向とで同一となり、これらの光が再びＰＢＳ３３０中で偏波合成された際には、互いに位相差は発生しない。 Next, the WDM coupler 341 undulates while keeping the polarizations of the pump light P1 and the signal light S11 matched, and the WDM coupler 342 harmonizes while keeping the polarizations of the pump light P2 and the signal light S12 matched. It is waved and input to the first polarization-dependent optical amplification fiber unit 350 and the second polarization-dependent optical amplification fiber unit 360, respectively. The signal lights S11 and S12 propagate the optical loop 311 clockwise (Clockwise) and counterclockwise (Counter-Clockwise), respectively. At this time, the light having the opposite propagation direction propagates on the same polarization axis (for example, slow axis) of the first polarization-dependent optical amplification fiber unit 350 and the second polarization-dependent optical amplification fiber unit 360. As a result, the optical propagation distances of the signal lights S11 and S12 are the same in the clockwise direction and the counterclockwise direction, and when these lights are polarized and synthesized again in the PBS 330, they are phase-differenced from each other. Does not occur.

また、シグナル光Ｓ１１は、第一偏波依存型光増幅ファイバ部３５０を通過する際にパラメトリック効果により増幅され、シグナル光Ｓ１２は、第二偏波依存型光増幅ファイバ部３６０を通過する際にパラメトリック効果により増幅される。なお、各偏波依存型光増幅ファイバ部３５０、３６０中では、ポンプ光とシグナル光とから、各偏波依存型光増幅ファイバ部３５０、３６０の非線形光学効果によりアイドラ光が発生する。 Further, the signal light S11 is amplified by a parametric effect when passing through the first polarization-dependent optical amplification fiber unit 350, and the signal light S12 is amplified when passing through the second polarization-dependent optical amplification fiber unit 360. Amplified by the parametric effect. In each polarization-dependent optical amplification fiber unit 350, 360, idler light is generated from the pump light and the signal light due to the nonlinear optical effect of each polarization-dependent optical amplification fiber unit 350, 360.

ここで、光排出部３７０のＷＤＭカプラ３７１は、第一偏波依存型光増幅ファイバ部３５０を伝搬してきたシグナル光Ｓ１１、ポンプ光Ｐ１、アイドラ光のうち、ポンプ光Ｐ１を光ループ３１１の外部に排出する機能を有する。具体的には、ＷＤＭカプラ３７１は、光ファイバからなる３つのポートを有し、それぞれ第一偏波依存型光増幅ファイバ部３５０、ＷＤＭカプラ３７２、光熱変換モジュール３９１に接続されている。ＷＤＭカプラ３７１は、第一偏波依存型光増幅ファイバ部３５０を伝搬してきたシグナル光Ｓ１１、ポンプ光Ｐ１、アイドラ光のうち、シグナル光Ｓ１１とアイドラ光とをＷＤＭ３７２に透過させ、ポンプ光Ｐ１を光ループ３１１の外部の光熱変換モジュール３９１に出力する波長特性を有する。 Here, the WDM coupler 371 of the light emission unit 370 has the pump light P1 outside the optical loop 311 among the signal light S11, the pump light P1, and the idler light propagating through the first polarization-dependent optical amplification fiber unit 350. Has the function of discharging light. Specifically, the WDM coupler 371 has three ports made of optical fibers, and is connected to the first polarization-dependent optical amplification fiber unit 350, the WDM coupler 372, and the optical heat conversion module 391, respectively. The WDM coupler 371 transmits the signal light S11 and the idler light among the signal light S11, the pump light P1, and the idler light propagating through the first polarization-dependent optical amplification fiber unit 350 to the WDM372, and causes the pump light P1. It has a wavelength characteristic to be output to the optical heat conversion module 391 outside the optical loop 311.

同様に、光排出部３７０のＷＤＭカプラ３７２は、第二偏波依存型光増幅ファイバ部３６０を伝搬してきたシグナル光Ｓ１２、ポンプ光Ｐ２、アイドラ光のうち、ポンプ光Ｐ２を光ループ３１１の外部に排出する機能を有する。具体的には、ＷＤＭカプラ３７２は、光ファイバからなる３つのポートを有し、それぞれ第二偏波依存型光増幅ファイバ部３６０、ＷＤＭカプラ３７１、光熱変換モジュール３９２に接続されている。ＷＤＭカプラ３７２は、第二偏波依存型光増幅ファイバ部３６０を伝搬してきたシグナル光Ｓ１２、ポンプ光Ｐ２、アイドラ光のうち、シグナル光Ｓ１２とアイドラ光とをＷＤＭカプラ３７１に透過させ、ポンプ光Ｐ２を光ループ３１１の外部の光熱変換モジュール３９２に出力する波長特性を有する。 Similarly, the WDM coupler 372 of the light emission unit 370 has the pump light P2 outside the optical loop 311 among the signal light S12, the pump light P2, and the idler light propagating through the second polarization-dependent optical amplification fiber unit 360. Has the function of discharging light. Specifically, the WDM coupler 372 has three ports made of an optical fiber, and is connected to a second polarization-dependent optical amplification fiber unit 360, a WDM coupler 371, and a photothermal conversion module 392, respectively. The WDM coupler 372 transmits the signal light S12 and the idler light among the signal light S12, the pump light P2, and the idler light propagating through the second polarization-dependent optical amplification fiber unit 360 to the WDM coupler 371, and causes the pump light. It has a wavelength characteristic that outputs P2 to an external optical heat conversion module 392 of the optical loop 311.

その結果、ＰＢＳ３３０は、光ループ３１１を一周した、増幅されたシグナル光Ｓ１１、Ｓ１２を偏波合成して生成された増幅されたシグナル光Ｓ２を光サーキュレータ３８０に出力し、光サーキュレータ３８０はその第三ポート３８３からシグナル光Ｓ２を出力する。 As a result, the PBS 330 outputs the amplified signal light S2 generated by polarization-synthesizing the amplified signal lights S11 and S12 that have circled the optical loop 311 to the optical circulator 380, and the optical circulator 380 outputs the amplified signal light S2 to the optical circulator 380. The signal light S2 is output from the three ports 383.

すなわち、光増幅器３００では、ＳＢＳならびに高次のＳＢＳを発生させないために、各偏波依存型光増幅ファイバ部３５０、３６０のそれぞれを、ポンプ光Ｐ１、Ｐ２のそれぞれが一方光のみに伝搬し、光ループ３１１の途中で外部に排出させる。なお、たとえば一部のポンプ光Ｐ１は、パワーが著しく小さいながらも、ＷＤＭカプラ３７１をシグナル光Ｓ１１と伴に通過する。しかし、二つ目のＷＤＭカプラ３７２にて、そのパワーのほとんどが光ループ３１１外に排出される。 That is, in the optical amplifier 300, in order not to generate SBS and higher-order SBS, each of the pump lights P1 and P2 propagates through each of the polarization-dependent optical amplification fiber units 350 and 360 to only one light. It is discharged to the outside in the middle of the optical loop 311. For example, some pump light P1 passes through the WDM coupler 371 together with the signal light S11, although the power is extremely small. However, in the second WDM coupler 372, most of its power is discharged out of the optical loop 311.

ここで、位相変調によるスペクトル拡大を受けているポンプ光が、光増幅ファイバ中を双方向に伝搬する場合、熱的に励起された縦波音響波（Longitudinal Acoustic-mode：ＬＡ)が反射するよりも数桁大きなポンプ光が逆方向に伝搬している状況である。そのため、双方向に伝搬するポンプ光が干渉することで、誘導的にＬＡを励起するため、ＳＢＳが、一方向だけポンプ光を伝搬させるときに比較し、著しく小さな光パワーでも発生する。そのため、ＳＢＳにより反射された光が元となるＳＢＳという高次のＳＢＳが容易に発生し、ポンプ光のスペクトル幅が大きく拡大する。そして、スペクトル幅の大きなポンプ光によりパラメトリック増幅されたシグナル光のスペクトル幅も拡大し、光通信を行う上での情報品質を劣化させる。（特許文献４）。 Here, when the pump light undergoing spectrum expansion due to phase modulation propagates in both directions in the optical amplification fiber, the thermally excited longitudinal acoustic wave (Longitudinal Acoustic-mode: LA) is reflected. The pump light, which is several orders of magnitude larger, is propagating in the opposite direction. Therefore, since the pump light propagating in both directions interferes with each other to inductively excite the LA, the SBS generates even a significantly smaller optical power than when propagating the pump light in only one direction. Therefore, a higher-order SBS called SBS, which is based on the light reflected by the SBS, is easily generated, and the spectral width of the pump light is greatly expanded. Then, the spectral width of the signal light parametrically amplified by the pump light having a large spectral width is also expanded, and the information quality in performing optical communication is deteriorated. (Patent Document 4).

これに対して、光増幅器３００では、光排出部３７０の機能により、一方のポンプ光に対向して伝搬するポンプ光の強度が著しく低下するので、ポンプ光のスペクトル幅や増幅したシグナル光のスペクトル幅の拡大が抑制される。 On the other hand, in the optical amplifier 300, the intensity of the pump light propagating toward one of the pump lights is significantly reduced due to the function of the light emission unit 370, so that the spectrum width of the pump light and the spectrum of the amplified signal light are reduced. The expansion of the width is suppressed.

さらに、光増幅器３００では、光増幅器１００と同様の作用効果によって、ポンプ光Ｐ１、Ｐ２のスペクトルの裾の一部が偏波保持型相対位相シフタ３５２または３６２の反射波長帯域と重なってしまった場合でも、発生する反射光は小さいので、増幅されたシグナル光Ｓ２の品質の劣化が抑制される。 Further, in the optical amplifier 300, when a part of the tail of the spectrum of the pump lights P1 and P2 overlaps with the reflection wavelength band of the polarization-maintaining relative phase shifter 352 or 362 due to the same effect as that of the optical amplifier 100. However, since the reflected light generated is small, deterioration of the quality of the amplified signal light S2 is suppressed.

光排出部３７０についてさらに具体的に説明する。光排出部３７０を構成するデバイスであるＷＤＭカプラ３７１、３７２は、ＢＰＦを用いたタイプのものや、ＳＰＦ（Short Pass Filter）やＬＰＦ(Long Pass Filter)を用いたタイプのものなど、ポンプ光とシグナル光とを分離できるデバイスであれば、どのようなデバイスを用いても良い。ポンプ光を排出する光ファイバは、温度変化によるデバイス内の軸ずれに依らずポンプ光の排出特性を維持できるように、コア径の大きなマルチモード光ファイバを用いても良い。 The light emitting unit 370 will be described more specifically. The WDM couplers 371 and 372, which are the devices constituting the light emission unit 370, include pump light such as those using BPF and those using SPF (Short Pass Filter) and LPF (Long Pass Filter). Any device may be used as long as it can separate the signal light from the device. As the optical fiber that discharges the pump light, a multimode optical fiber having a large core diameter may be used so that the discharge characteristics of the pump light can be maintained regardless of the axial deviation in the device due to the temperature change.

つぎに、光熱変換モジュール３９１、３９２について説明する。排出するポンプ光は、ＷＤＭカプラ３７１、３７２においてポンプ光に結合された光ファイバポートより出力される。安全かつ安定に光増幅器３００を動作させるためには、排出されるポンプ光を光熱変換モジュール３９１、３９２にて安全な方法で熱に変換する必要がある。光熱変換モジュール３９１、３９２は、光を熱に変換する方法として、ポンプ光を吸収する加工をした金属または非金属に光を当て、その金属または非金属をヒートシンクに熱接触させるか金属または非金属自体をヒートシンクとする構成を有することが好ましい。用いる金属の候補には、黒色アルマイト（アルマイト処理したアルミニウム：anodized aluminum）や、黒色セラミックをコーティングしたアルミニウムや銅、鉄、がある。非金属での候補としては、グラファイトなどがある。 Next, the photothermal conversion modules 391 and 392 will be described. The discharged pump light is output from the optical fiber port coupled to the pump light in the WDM couplers 371 and 372. In order to operate the optical amplifier 300 safely and stably, it is necessary to convert the discharged pump light into heat by a safe method by the photothermal conversion modules 391 and 392. As a method of converting light into heat, the photothermal conversion modules 391 and 392 irradiate a metal or non-metal processed to absorb pump light with light, and bring the metal or non-metal into thermal contact with a heat sink or metal or non-metal. It is preferable to have a configuration in which the heat sink itself is used. Candidates for the metal to be used include black alumite (anodized aluminum) and aluminum, copper, and iron coated with black ceramic. Graphite is a candidate for non-metals.

また、排出するポンプ光を伝搬させる光ファイバの端面からの反射が光増幅器３００の動作に不安定にしたり、利得特性を変動させたりし、悪影響を与える可能性がある。それを避ける方法として、以下の方法が適用できる。 In addition, reflection from the end face of the optical fiber that propagates the discharged pump light may destabilize the operation of the optical amplifier 300 or fluctuate the gain characteristics, which may adversely affect the operation. The following methods can be applied as a method to avoid it.

一つは、光ファイバの端面を斜めにカットする、もしくはＡＰＣ（Angled Physical Contact)コネクタを接続する方法である。もう一つは、光ファイバを曲げによる損失が発生する直径よりも小さな直径で複数回巻き、ポンプ光を光ファイバの長手方向で放出する方法である。後者では、ポンプ光は被覆樹脂を通過して光ファイバから放出されるため、光ファイバの被覆樹脂には熱に強いポリイミド樹脂を用いることも好ましい。また、光ファイバをヒートシンクにグリースなど接触断面積を増やす材料を用いて熱接触させ冷やすなどの処置をとることが好ましい。上記の二つの方法の片方もしくは両方を用いることで、排出したポンプ光が光ファイバの端面で反射され、逆方向に伝搬することを緩和することができる。 One is to cut the end face of the optical fiber diagonally or connect an APC (Angled Physical Contact) connector. The other is a method in which the optical fiber is wound multiple times with a diameter smaller than the diameter at which the loss due to bending occurs, and the pump light is emitted in the longitudinal direction of the optical fiber. In the latter case, since the pump light passes through the coating resin and is emitted from the optical fiber, it is also preferable to use a heat-resistant polyimide resin as the coating resin of the optical fiber. Further, it is preferable to take measures such as cooling the optical fiber by thermally contacting it with a heat sink using a material such as grease that increases the contact cross-sectional area. By using one or both of the above two methods, it is possible to alleviate that the discharged pump light is reflected by the end face of the optical fiber and propagates in the opposite direction.

また、光増幅器３００の光学系路が光ファイバで構成される場合は、できる限り融着接続もしくは、偏波保持融着接続を用いて光ファイバを接続して構成した方が、光損失、偏波軸ずれを抑制できるため好ましい。ただし、製造の都合上、光コネクタを用いて光ファイバを接続する方が効率的である場合は、それに及ばない。光コネクタをハイパワーのポンプ光が伝搬する場所に適用する場合、ＡＰＣコネクタを用いることが、端面反射を防いだり、接続面での熱損傷などを抑制したりするうえで好ましい。 Further, when the optical system path of the optical amplifier 300 is composed of an optical fiber, it is better to connect the optical fiber by using a fusion splicing connection or a polarization retention fusion splicing connection as much as possible, so that the optical loss and bias are configured. It is preferable because it can suppress the deviation of the wave axis. However, if it is more efficient to connect the optical fiber using an optical connector for the convenience of manufacturing, it is not so good. When the optical connector is applied to a place where high-power pump light propagates, it is preferable to use the APC connector in order to prevent end face reflection and suppress thermal damage on the connecting surface.

なお、ＱＰＭを実現する際に、できる限りＳＢＳの影響を抑えるには、相対位相シフタを介して接続する偏波保持型光増幅ファイバ同士（たとえば、偏波保持型光増幅ファイバ３５１同士）で互いにコア部の屈折率もしくはコアの屈折率を強く反映する特性である非線形定数が異なるようにすると、コア部の屈折率もしくは非線形定数が同一の偏波保持型光増幅ファイバを接続した際に比較し、ＳＢＳを抑圧することができる。これは、コア部の屈折率が異なる場合、ＬＡの振動数も異なるため、ＳＢＳの発生が各偏波保持型光増幅ファイバで独立となり、ＳＢＳの影響を抑制することができるからである。 In order to suppress the influence of SBS as much as possible when realizing QPM, the polarization-retaining optical amplification fibers connected via the relative phase shifter (for example, the polarization-retaining optical amplification fibers 351) are connected to each other. If the refractive index of the core or the non-linear constant, which is a characteristic that strongly reflects the refractive index of the core, is different, the comparison will be made when a polarization-maintaining optical amplification fiber having the same refractive index or non-linear constant of the core is connected. , SBS can be suppressed. This is because when the refractive index of the core portion is different, the frequency of LA is also different, so that the generation of SBS is independent in each polarization-maintaining optical amplification fiber, and the influence of SBS can be suppressed.

なお、上記実施形態において、相対位相シフタは主にポンプ光の位相をずらす相対位相シフタである。そこで、光増幅器が平坦かつ広帯域な利得スペクトル特性を持つには、光増幅ファイバのゼロ分散波長と、ポンプ光の波長と、ポンプ光の位相をシフトさせる相対位相シフタの波長（たとえば、位相シフトの波長変化率が最大となる波長）が、±１ｎｍ程度の範囲で一致することが望ましい。 In the above embodiment, the relative phase shifter is mainly a relative phase shifter that shifts the phase of the pump light. Therefore, in order for the optical amplifier to have flat and wide band gain spectral characteristics, the zero dispersion wavelength of the optical amplification fiber, the wavelength of the pump light, and the wavelength of the relative phase shifter that shifts the phase of the pump light (for example, phase shift). It is desirable that the wavelengths at which the wavelength change rate is maximum) match within a range of about ± 1 nm.

より具体的には、光増幅ファイバについては、温度調節や張力調節によりゼロ分散波長を調節できる。ポンプ光源がＤＦＢレーザやＦＰレーザやＶＣＳＥＬなどの半導体レーザ素子で構成される場合、半導体レーザ素子の温度調節や駆動電流の調節によりその発振波長を調節することができる。また、相対位相シフタがＦＢＧであるので、そのブラッグ波長を温度調節や張力調節により調節することができる。これらの３つの特性波長（ゼロ分散波長、発振波長、ブラッグ波長）の１つから３つを、任意に組み合わせて調節することにより、光増幅器において、一層平坦かつ広帯域な利得スペクトルを得ることができる。したがって、光増幅器は、光増幅ファイバに掛かる張力を調整する張力調整機構、半導体レーザ素子の温度を調整する温度調整機構または半導体レーザ素子の駆動電流を調整する駆動電流調整機構、または相対位相シフタの温度を調整する温度調整機構および相対位相シフタに掛かる張力を調整する張力調整機構の少なくとも一方、を備えることが好ましい。 More specifically, for the optical amplification fiber, the zero dispersion wavelength can be adjusted by adjusting the temperature and tension. When the pump light source is composed of a semiconductor laser element such as a DFB laser, an FP laser, or a VCSEL, the oscillation wavelength can be adjusted by adjusting the temperature of the semiconductor laser element or adjusting the drive current. Further, since the relative phase shifter is an FBG, its Bragg wavelength can be adjusted by adjusting the temperature or tension. By adjusting one to three of these three characteristic wavelengths (zero dispersion wavelength, oscillation wavelength, Bragg wavelength) in any combination, a flatter and wider gain spectrum can be obtained in the optical amplifier. .. Therefore, the optical amplifier is a tension adjusting mechanism for adjusting the tension applied to the optical amplification fiber, a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the semiconductor laser element, a drive current adjusting mechanism for adjusting the drive current of the semiconductor laser element, or a relative phase shifter. It is preferable to provide at least one of a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature and a tension adjusting mechanism for adjusting the tension applied to the relative phase shifter.

たとえば、相対位相シフタとして、反射波長の温度依存性をキャンセルしたアサーマルＦＢＧを用いる場合は、上記機構により、該ＦＢＧのブラッグ波長に対して、光増幅ファイバのゼロ分散波長と、半導体レーザ素子の発振波長とを適正にするように調節することができる。また、光増幅ファイバのゼロ分散波長を固定した場合は、上記機構により、相対位相シフタのブラッグ波長と半導体レーザ素子の発振波長とを調節して、ゼロ分散波長に対して適正に合わせるようにすることができる。 For example, when an athermal FBG in which the temperature dependence of the reflection wavelength is canceled is used as the relative phase shifter, the zero dispersion wavelength of the optical amplification fiber and the oscillation of the semiconductor laser element are used with respect to the Bragg wavelength of the FBG by the above mechanism. The wavelength can be adjusted to be appropriate. When the zero dispersion wavelength of the optical amplification fiber is fixed, the Bragg wavelength of the relative phase shifter and the oscillation wavelength of the semiconductor laser element are adjusted by the above mechanism so as to be appropriately matched to the zero dispersion wavelength. be able to.

なお、ここで、相対位相シフタは、温度調整機構としてのペルチェ素子やヒータなどの上に、銅、アルミ、セラミックなどからなるヒートシンクを介して配置し、ペルチェ素子やヒータなどに熱的に接触するように固定することで、温度調節することができる。また、サーミスタなどの温度センサをヒートシンク上に設け、温度をモニタしながら温度調節をすることで、より精密に温度調節を行うことができる。 Here, the relative phase shifter is placed on the Pelche element or heater as a temperature control mechanism via a heat sink made of copper, aluminum, ceramic, etc., and thermally contacts the Pelche element, heater, or the like. By fixing it like this, the temperature can be adjusted. Further, by providing a temperature sensor such as a thermistor on the heat sink and adjusting the temperature while monitoring the temperature, the temperature can be adjusted more precisely.

（実施形態４）
図２２は、実施形態４に係る光通信システムの模式的な構成図である。光通信システム１０００は、光送信器１００１と、光受信器１００２と、光送信器１００１と光受信器１００２とを接続する光伝送ファイバ１００３、１００４と、実施形態１に係る光増幅器１００とを備えている。 (Embodiment 4)
FIG. 22 is a schematic configuration diagram of the optical communication system according to the fourth embodiment. The optical communication system 1000 includes an optical transmitter 1001, an optical receiver 1002, optical transmission fibers 1003 and 1004 connecting the optical transmitter 1001 and the optical receiver 1002, and an optical amplifier 100 according to the first embodiment. ing.

光送信器１００１は、ＷＤＭシグナル光であるシグナル光Ｓ１を光伝送ファイバ１００３に出力する。光伝送ファイバ１００３は、シグナル光Ｓ１を伝送し、光増幅器１００に入力させる。光増幅器１００は、シグナル光Ｓ１をパラメトリック増幅してシグナル光Ｓ２として出力する。光伝送ファイバ１００４は、シグナル光Ｓ２を伝送し、光受信器１００２に入力させる。光受信器１００２は、シグナル光Ｓ２を受信する。光通信システム１０００は、光増幅器１００を備えているので、高品質の信号伝送が可能となる。 The optical transmitter 1001 outputs the signal light S1 which is the WDM signal light to the optical transmission fiber 1003. The optical transmission fiber 1003 transmits the signal light S1 and causes the optical amplifier 100 to input the signal light S1. The optical amplifier 100 parametrically amplifies the signal light S1 and outputs it as the signal light S2. The optical transmission fiber 1004 transmits the signal light S2 and causes the optical receiver 1002 to input the signal light S2. The optical receiver 1002 receives the signal light S2. Since the optical communication system 1000 includes an optical amplifier 100, high-quality signal transmission is possible.

なお、光通信システム１０００では、光増幅器として光増幅器１００を備えているが、光増幅器１００に代えて上記各実施形態に係る光増幅器のいずれを備えるようにしてもよい。 Although the optical communication system 1000 includes an optical amplifier 100 as an optical amplifier, any of the optical amplifiers according to the above embodiments may be provided instead of the optical amplifier 100.

また、上記実施形態に係る光増幅器は、波長変換器として動作させることもできる。 Further, the optical amplifier according to the above embodiment can also be operated as a wavelength converter.

また、上記実施形態に係る光増幅器を、ＥＤＦＡの前段やラマン効果を利用した光増幅システムの後段に設置して、光増幅システムを構成してもよい。 Further, the optical amplifier according to the above embodiment may be installed in the front stage of the EDFA or in the rear stage of the optical amplification system utilizing the Raman effect to configure the optical amplification system.

また、上記実施形態に係る光増幅器は、ＰＳＡとしても使用できる。 Further, the optical amplifier according to the above embodiment can also be used as a PSA.

なお、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiments. The present invention also includes a configuration in which the above-mentioned components are appropriately combined. Further, further effects and modifications can be easily derived by those skilled in the art. Therefore, the broader aspect of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.

１００、２００、３００ 光増幅器
１１０、２１１ 光増幅ファイバ
１２０、２１２ 相対位相シフタ
１２１、１６１ コア部
１２２、１６２ クラッド部
１３０、２２０、３２０ ポンプ光源部
１４０、１５０、２３０ 光合分波器
１６０ 相対位相シフタ
２１０ 光増幅部
２２１ ポンプ光源
２２２、３２２ 位相変調器
２２３ 光ファイバ増幅器
２２４ 光バンドパスフィルタ
２２５ 白色雑音源
２２６ 広帯域ＲＦ増幅器
３１１ 光ループ
３１２ 偏波ダイバーシティー構成
３２１ ＴＬＳ
３２３ 信号発生器
３２４ 偏波保持３ｄＢカプラ
３２５、３２６ 偏波保持光増幅器
３２７、３２８ ＢＰＦ
３３０ ＰＢＳ
３３１、３８１ 第一ポート
３３２、３８２ 第二ポート
３３３、３８３ 第三ポート
３４１、３４２ ＷＤＭカプラ
３５０ 第一偏波依存型光増幅ファイバ部
３５１、３６１ 偏波保持型光増幅ファイバ
３５２、３６２ 偏波保持型相対位相シフタ
３６０ 第二偏波依存型光増幅ファイバ部
３７０ 光排出部
３７１、３７２ ＷＤＭカプラ
３８０ 光サーキュレータ
３９１、３９２ 光熱変換モジュール
１０００ 光通信システム
１００１ 光送信器
１００２ 光受信器
１００３、１００４ 光伝送ファイバ
Ｇ１、Ｇ２ グレーティング部
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２ ポンプ光
ＲＬ、ＲＬ１、ＲＬ２ 反射光
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１１、Ｓ１２ シグナル光 100, 200, 300 Optical amplifier 110, 211 Optical amplification fiber 120, 212 Relative phase shifter 121, 161 Core part 122, 162 Clad part 130, 220, 320 Pump light source part 140, 150, 230 Optical duplexer 160 Relative phase shifter 210 Optical Amplification Unit 221 Pump Light Source 222, 322 Phase Modulator 223 Optical Fiber Amplifier 224 Optical Band Path Filter 225 White Noise Source 226 Wideband RF Amplifier 311 Optical Loop 312 Polarization Diversity Configuration 321 TLS
323 Signal Generator 324 Polarization Preservation 3dB Coupler 325 326 Polarization Preservation Optical Amplifier 327, 328 BPF
330 PBS
331, 381 1st port 332, 382 2nd port 333, 383 3rd port 341, 342 WDM coupler 350 1st polarization dependent optical amplification fiber unit 351, 361 Polarization retention type optical amplification fiber 352, 362 Polarization retention Type Relative phase shifter 360 Second polarization dependent optical amplification Fiber unit 370 Optical emission unit 371, 372 WDM coupler 380 Optical circulator 391, 392 Optical heat conversion module 1000 Optical communication system 1001 Optical transmitter 1002 Optical receiver 1003, 1004 Optical transmission Fiber G1, G2 Grating section P, P1, P2 Pump light RL, RL1, RL2 Reflected light S1, S2, S11, S12 Signal light

Claims (12)

２本以上の光増幅ファイバと、
前記２本以上の光増幅ファイバの間に挿入され、ポンプ光の波長およびその近傍の波長を有する光の位相をシフトさせる１つ以上の相対位相シフタと、
を備え、
前記相対位相シフタは、複数の高屈折率層を有してブラッグ波長を規定するグレーティング部を備えたファイバブラッググレーティングであり、前記ファイバブラッググレーティングのブラッグ波長における反射率が６０［％］以下であることを特徴とする光パラメトリック増幅器。 With two or more optical amplification fibers
One or more relative phase shifters inserted between the two or more optical amplification fibers to shift the phase of light having a wavelength of pump light and its vicinity.
Equipped with
The relative phase shifter is a fiber Bragg grating having a plurality of high refractive index layers and having a grating portion that defines a Bragg wavelength, and the reflectance of the fiber Bragg grating at the Bragg wavelength is 60 [%] or less. An optical parametric amplifier characterized by that. 前記ファイバブラッググレーティングを構成する光ファイバのゼロ分散波長は、前記光増幅ファイバのゼロ分散波長の±２０［ｎｍ］の範囲内にあることを特徴とする請求項１に記載の光パラメトリック増幅器。 The optical parametric amplifier according to claim 1, wherein the zero dispersion wavelength of the optical fiber constituting the fiber Bragg grating is within ± 20 [nm] of the zero dispersion wavelength of the optical amplification fiber. 前記光増幅ファイバは、非線形定数が１０［１／Ｗ／ｋｍ］以上であり、前記ファイバブラッググレーティングを構成する光ファイバは、非線形定数が５［１／Ｗ／ｋｍ］以上であることを特徴とする請求項１に記載の光パラメトリック増幅器。 The optical amplification fiber has a non-linear constant of 10 [1 / W / km] or more, and the optical fiber constituting the fiber Bragg grating has a non-linear constant of 5 [1 / W / km] or more. The optical parametric amplifier according to claim 1. 前記ファイバブラッググレーティングを構成する光ファイバは、分散シフト光ファイバであることを特徴とする請求項１または２に記載の光パラメトリック増幅器。 The optical parametric amplifier according to claim 1 or 2, wherein the optical fiber constituting the fiber Bragg grating is a dispersion-shifted optical fiber. 前記ファイバブラッググレーティングの温度を調整する温度調整機構および前記ファイバブラッググレーティングに掛かる張力を調整する張力調整機構の少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の光パラメトリック増幅器。 The invention according to any one of claims 1 to 4, further comprising at least one of a temperature adjusting mechanism for adjusting the temperature of the fiber Bragg grating and a tension adjusting mechanism for adjusting the tension applied to the fiber Bragg grating. Optical parametric amplifier. 前記光増幅ファイバの各々の長手方向で相対位相が－０．４π以上で０．５πを含む０．９π以下の範囲に収まるように前記相対位相シフタが挿入されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一つに記載の光パラメトリック増幅器。 The claim is characterized in that the relative phase shifter is inserted so that the relative phase is −0.4π or more and falls within the range of 0.9π or less including 0.5π in each longitudinal direction of the optical amplification fiber. The optical parametric amplifier according to any one of 1 to 5. 位相変調されたポンプ光を、前記光増幅ファイバに出力するポンプ光源部をさらに備えることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の光パラメトリック増幅器。 The optical parametric amplifier according to any one of claims 1 to 6, further comprising a pump light source unit that outputs phase-modulated pump light to the optical amplification fiber. 位相変調されたポンプ光を出力するポンプ光源部と、
第一ポート、偏波依存型光ファイバからなる第ニポートおよび第三ポートを有し、第一ポートから入力された光を互いに直交する偏波成分に分離して第ニポートおよび第三ポートのそれぞれから出力する偏波合分波器と、
前記偏波合分波器の第二ポートに接続された第一偏波依存型光増幅ファイバ部と、
前記偏波合分波器の第三ポートに接続された第二偏波依存型光増幅ファイバ部と、
前記ポンプ光を前記第一偏波依存型光増幅ファイバ部と前記第二偏波依存型光増幅ファイバ部とにそれぞれ入力させるように接続された光合分波器と、
前記第一偏波依存型光増幅ファイバ部と前記第二偏波依存型光増幅ファイバ部との間に接続されて前記第一偏波依存型光増幅ファイバ部と前記第二偏波依存型光増幅ファイバ部とともに光ループを構成するとともに、前記第一偏波依存型光増幅ファイバ部と前記第二偏波依存型光増幅ファイバ部のそれぞれを伝搬してきた前記ポンプ光を前記光ループの外部に排出する光排出部と、
光ファイバからなる第一ポート、第ニポートおよび第三ポートを有し、第一ポートから入力された、所定の波長帯域に含まれるシグナル光を、第二ポートから、該第二ポートに接続された前記偏波合分波器の第一ポートに出力するとともに、前記偏波合分波器により偏波分離され、前記光ループにおいて前記ポンプ光による前記第一偏波依存型光増幅ファイバ部と前記第二偏波依存型光増幅ファイバ部とにおける非線形光学効果によってパラメトリック増幅されて前記偏波合分波器により偏波合成されて前記偏波合分波器の第一ポートから第二ポートに出力されたシグナル光を、第三ポートから出力する光サーキュレータと、
を備え、前記第一偏波依存型光増幅ファイバ部および前記第二偏波依存型光増幅ファイバ部の各々が、偏波保持型の前記２本以上の光増幅ファイバと、偏波保持型の前記１つ以上の相対位相シフタとを含んでいることを特徴とする請求項１～６のいずれか一つに記載の光パラメトリック増幅器。 A pump light source that outputs phase-modulated pump light,
It has a first port, a second port consisting of a polarization-dependent optical fiber, and a third port, and the light input from the first port is separated into polarization components orthogonal to each other from each of the second port and the third port. The output polarization combiner / demultiplexer and
The first polarization-dependent optical amplification fiber unit connected to the second port of the polarization duplexer and the
A second polarization-dependent optical amplification fiber unit connected to the third port of the polarization duplexer and
An optical duplexer connected so as to input the pump light to the first polarization-dependent optical amplification fiber portion and the second polarization-dependent optical amplification fiber portion, respectively.
The first polarization-dependent optical amplification fiber unit and the second polarization-dependent light connected between the first polarization-dependent optical amplification fiber unit and the second polarization-dependent optical amplification fiber unit. An optical loop is formed together with the amplification fiber portion, and the pump light propagating through each of the first polarization-dependent optical amplification fiber portion and the second polarization-dependent optical amplification fiber portion is sent to the outside of the optical loop. The light emitting part that emits light and
It has a first port, a second port and a third port made of an optical fiber, and signal light input from the first port and included in a predetermined wavelength band is connected from the second port to the second port. It is output to the first port of the polarization duplexer, and is polarized and separated by the polarization duplexer, and in the optical loop, the first polarization-dependent optical amplification fiber portion and the said are generated by the pump light. It is parametrically amplified by the nonlinear optical effect in the second polarization-dependent optical amplification fiber section, and the polarization is synthesized by the polarization duplexer and output from the first port to the second port of the polarization duplexer. An optical circulator that outputs the signal light from the third port,
Each of the first polarization-dependent optical amplification fiber unit and the second polarization-dependent optical amplification fiber unit is a polarization-retaining type two or more optical amplification fibers and a polarization-retaining type. The optical parametric amplifier according to any one of claims 1 to 6, wherein the optical parametric amplifier includes the one or more relative phase shifters. 前記ファイバブラッググレーティングにおいて、前記グレーティング部を構成する高屈折率層が、前記ファイバブラッググレーティングを構成する光ファイバの光軸に対して傾斜していることを特徴とする請求項１～８のいずれか一つに記載の光パラメトリック増幅器。 One of claims 1 to 8, wherein in the fiber Bragg grating, the high refractive index layer constituting the grating portion is inclined with respect to the optical axis of the optical fiber constituting the fiber Bragg grating. The optical parametric amplifier described in one. 請求項１～９のいずれか一つに記載の光パラメトリック増幅器を備えたことを特徴とする光増幅システム。 An optical amplification system comprising the optical parametric amplifier according to any one of claims 1 to 9. 請求項１～９のいずれか一つに記載の光パラメトリック増幅器を備えたことを特徴とする波長変換器。 A wavelength converter comprising the optical parametric amplifier according to any one of claims 1 to 9. 請求項１～９のいずれか一つに記載の光パラメトリック増幅器を備えたことを特徴とする光通信システム。 An optical communication system including the optical parametric amplifier according to any one of claims 1 to 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020114059A1 (en) 1999-07-21 2002-08-22 Gabriele Bonfrate Periodic thermal poling of waveguides for quasi phase matching
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0677571A (en) * 1992-08-24 1994-03-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical waveguide type filter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020114059A1 (en) 1999-07-21 2002-08-22 Gabriele Bonfrate Periodic thermal poling of waveguides for quasi phase matching
WO2012121223A1 (en) 2011-03-04 2012-09-13 古河電気工業株式会社 Optical amplifier, optical amplifying system, wavelength converter, optical amplification method, and optical communication system
CN102540623A (en) 2012-02-24 2012-07-04 西南交通大学 Scheme and device for increasing gain of optical fiber parametric amplifier by adopting phase-shifting grating
JP2017076008A (en) 2015-10-13 2017-04-20 古河電気工業株式会社 Optical amplifier, optical amplification system, wavelength converter and optical communication system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CAO, Y. et al.，Experimental Demonstration of Raman-Assisted Phase Sensitive Amplifier with Reduced ASE Noise Level and More than 25dB Net Gain，2017 OPTICAL FIBER COMMUNICATIONS CONFERENCE AND EXHIBITION，2017年06月01日，Th4A.2

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