JPH055805A - 波長可変フイルタモジユール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】透過波長制御のため傾斜角度を変更しても光路
シフトによる損失増大が生じないようにする。 【構成】入射用光ファイバ２４またはコリメータレンズ
２６と、出射用光ファイバ３０または集光レンズ２８と
の間に誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０が挿入され
ている。誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０は傾斜角
度θの調整で透過波長を可変するものである。誘電体多
層膜バンドパスフィルタ２０に対向して光路補正板３６
を配置する。光路補正板３６は誘電体多層膜バンドパス
フィルタ２０の傾動に連動して逆方向に傾動し光路シフ
トを補正する。 【効果】光路シフトを補正して損失増大を回避できる。
収差による損失増大も免れる。集光レンズを特に大径化
する必要はない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ増幅器など
において信号特性改善等のために透過波長を可変できる
ようにした波長可変フィルタモジュールに関する。その
適用例である上記の光ファイバ増幅器とは、信号光と励
起光とを光カプラ（光合波器）で混合した後、Ｅｒ（エ
ルビウム）などの希土類元素をドーピングした希土類ド
ープファイバに導いて、誘導放出効果により信号光を増
幅し、増幅信号光および励起光を波長可変フィルタモジ
ュールに導いて増幅信号光の波長成分のみを通過させる
ように構成されている。

【０００２】

【従来の技術】図５は、従来の波長可変フィルタモジュ
ールが用いられた光ファイバ増幅器を示す概略構成図で
ある。

【０００３】図示しない伝送用光ファイバより１.５５
μｍ波長帯の信号光を導入する信号光入射コネクタ２か
ら信号光入射用光ファイバ４が導出され、この信号光入
射用光ファイバ４の端部付近に反射光をほぼ完全に遮断
して光を一方向にのみ通過させる光アイソレータ１２が
設けられている。半導体レーザ（ＬＤ）で構成され１.
４８μｍ波長帯の励起光を出射する励起光源６から励起
光入射用光ファイバ８が導出され、その端部が信号光入
射用光ファイバ４の途中に結合されて光カプラ１０を構
成している。

【０００４】信号光入射用光ファイバ４のうち光アイソ
レータ１２よりも下手側の端面には希土類元素としてＥ
ｒ（エルビウム）がドーピングされて誘導放出効果によ
って信号光を増幅する機能をもった希土類ドープファイ
バ１４の一端が接合されている。光ファイバはコアとそ
の外周のクラッドとからなるが、Ｅｒはコアの内部また
は外周面にドーピングされるものである。この希土類ド
ープファイバ１４の端部付近に光アイソレータ１６が設
けられ、それに続く通常の光ファイバ中に信号光中心波
長付近の１.５５μｍ波長成分のみを通過させる信号特
性改善用の波長可変フィルタモジュールＡ２が介在さ
れ、最終端に信号光出射コネクタ１８が設けられてい
る。

【０００５】図６は、波長可変フィルタモジュールＡ２
の具体的な構造を示す断面図である。図において、２０
は励起光の波長成分および蛍光成分をカットして信号光
の波長成分のみを通過させるバンドパスフィルタであっ
て、これは誘電体多層膜フィルタで構成されている。こ
の誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０は、光軸に対す
る角度の変更によって透過波長を制御することができ
る。

【０００６】２２はケーシング、２４は入射用光ファイ
バ、２６はコリメータレンズ、２８は集光レンズ、３０
は出射用光ファイバ、３２，３４はガスケットである。

【０００７】次に動作を説明する。

【０００８】励起光源６から出射された１.４８μｍ波
長帯の励起光は、励起光入射用光ファイバ８、光カプラ
１０および光アイソレータ１２を介して希土類ドープフ
ァイバ１４に入射される。希土類ドープファイバ１４に
ドーピングされているＥｒは励起光によってポンピング
（励起）される。

【０００９】このようなＥｒの励起状態で、変調された
１.５５μｍ波長帯の信号光が図示しない伝送用光ファ
イバから信号光入射コネクタ２を介して信号光入射用光
ファイバ４に入射され、さらに光カプラ１０で励起光と
混合された状態で光アイソレータ１２を介して希土類ド
ープファイバ１４に入射される。信号光は、希土類ドー
プファイバ１４中を進行する過程で誘導放出効果によっ
て直接的に（電気信号への変換なく、光の状態のまま）
増幅される。その増幅された信号光および一部の励起光
は、光アイソレータ１６を介して波長可変フィルタモジ
ュールＡ２に入る。

【００１０】波長可変フィルタモジュールＡ２において
は、入射用光ファイバ２４から出射し発散した増幅信号
光および励起光がコリメータレンズ２６によって平行光
線束にされ、誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０によ
って励起光と蛍光成分とがカットされて増幅信号光のみ
が通過し、その増幅信号光は集光レンズ２８によって出
射用光ファイバ３０の入射端面に集光された後、信号光
出射コネクタ１８を介して図示しない伝送用光ファイバ
へと導かれる。

【００１１】なお、光アイソレータ１２，１６は、希土
類ドープファイバ１４と通常の光ファイバとの接合部に
おける光の往復反射に起因したレーザ発振を防止する。

【００１２】ところで、希土類ドープファイバ１４がＥ
ｒドープファイバである場合には、信号光として上記し
たように１.５５μｍ波長帯のものを用いるが、実際に
は信号光の光源によって、図７に示すように中心波長が
１.５３μｍ〜１.５７μｍの範囲で変化する。また、中
心波長が１.５５μｍの信号光を導入しても、希土類ド
ープファイバ１４内での誘導放出の際に波長シフトが生
じることがある。

【００１３】そこで、希土類ドープファイバ１４から出
射されてくる増幅信号光の実際の波長に合わせて波長可
変フィルタモジュールＡ２の透過波長を調整する必要が
生じる。波長可変フィルタモジュールＡ２におけるバン
ドパスフィルタ２０は誘電体多層膜フィルタであるか
ら、光軸に対する傾斜角度θの調整によって透過波長λ
をコントロールすることができる。図８に傾斜角度θと
透過波長λとの関係を示す。透過波長λを長くするとき
は傾斜角度θを減少させ、逆に、透過波長λを短くする
ときは傾斜角度θを増加させればよい。

【００１４】中心波長が非常に接近した複数種類の波長
の信号光を多重通信する場合に、各信号を波長ごとに分
離して取り出す際にも波長可変フィルタモジュールＡ２
が使われる。なお、中心波長が非常に接近している複数
の信号光を分離するのに、１ｎｍ（＝０.１μｍ）の帯
域幅の精度が要求されることもあり、このような場合
に、誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０は有効なもの
となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】波長可変フィルタモジ
ュールの使われ方の一例を上記のように説明したが、従
来の波長可変フィルタモジュールＡ２において問題とな
るのは次の点である。

【００１６】図６に示すように、透過波長λの調整のた
めに誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０の傾斜角度θ
を変更すると、コリメータレンズ２６から出た増幅信号
光の誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０に対する入射
角が変わる。誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０は有
限の厚さをもっているので入射角の変化は、このバンド
パスフィルタ２０を透過した増幅信号光の光路を変化さ
せ、その光路は集光レンズ２８の光軸に対してシフトす
ることになる。

【００１７】このような光路シフトは誘電体多層膜バン
ドパスフィルタ２０の傾斜角度θが小さくなるほど大き
くなり、集光レンズ２８への入射ビーム径の小径化すな
わち入射光量の減少化となって損失増大を招くことにな
る。

【００１８】仮に透過波長λの調整が必要でなく傾斜角
度θが常に一定であれば、コリメータレンズ２６から出
てバンドパスフィルタ２０を通過した増幅信号光のすべ
てが集光レンズ２８に入射するように、集光レンズ２８
の光軸をコリメータレンズ２６の光軸に対して所定量だ
け平行にずらせておけばよい。しかし、実際には傾斜角
度θの調整によって透過波長λを制御するものであるの
で、上記した光路シフトに起因した損失増大の問題は避
けられない。

【００１９】集光レンズ２８として充分大径のものを採
用すれば、光路シフトにかかわらず常に全光束を取り込
むことはできる。しかし、そのようにするには、相当に
大きな集光レンズ２８を採用しなければならず、波長可
変フィルタモジュールＡ２の大型化と重量化とを招く。
それだけでなく、全光束を取り込めても、増幅信号光の
中心軸が集光レンズ２８の光軸からずれる量が傾斜角度
θによって異なり、集光レンズ２８に対する入射ポイン
トが変位するために収差が生じ、結局、少なくはあるが
損失が発生することには変わりはない。

【００２０】なお、コリメータレンズ２６、集光レンズ
２８がなく、誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０が入
射用光ファイバ２４と出射用光ファイバ３０との間に位
置しているタイプにおいても、収差の点は除いて同様の
問題がある。

【００２１】本発明は、このような事情に鑑みて創案さ
れたものであって、透過波長制御のための傾斜角度の調
整によっても損失増大を招かずにすむようにすることを
目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の波長
可変フィルタモジュールは、入射用光ファイバの端面と
出射用光ファイバの端面との間に、傾斜角度の調整によ
って透過波長を可変する誘電体多層膜バンドパスフィル
タが挿入されてなる波長可変フィルタモジュールであっ
て、前記誘電体多層膜バンドパスフィルタに対向して、
誘電体多層膜バンドパスフィルタの傾動に連動して逆方
向に傾動することにより誘電体多層膜バンドパスフィル
タの傾斜角度変化に伴う光路シフトを補正する光路補正
板を配置したことを特徴とするものである。

【００２３】また、本発明に係る第２の波長可変フィル
タモジュールは、上記第１の波長可変フィルタモジュー
ルにおいて、入射用光ファイバの出射側にコリメータレ
ンズが配置されているとともに、出射用光ファイバの入
射側に集光レンズが配置されており、上記と同様に誘電
体多層膜バンドパスフィルタに連動する光路補正板が前
記前記誘電体多層膜バンドパスフィルタに対向配置され
たものである。

【００２４】

【作用】誘電体多層膜バンドパスフィルタが傾動する
と、このフィルタを透過した光の光路がシフトする。光
路補正板は、誘電体多層膜バンドパスフィルタが傾動す
ると、それに連動して逆方向に傾動する。このことによ
り、誘電体多層膜バンドパスフィルタの傾斜角度変化に
伴う光路シフトが補正される。

【００２５】誘電体多層膜バンドパスフィルタの傾動量
と光路シフト量とは対応する。また、誘電体多層膜バン
ドパスフィルタの傾動量と光路補正板の傾動量とも対応
する。そして、光路補正板の傾動量と光路シフト補正量
とも対応する。したがって、光路補正板を透過した光は
常に同一の光路を通ることになる。

【００２６】

【実施例】図１は、本発明の一実施例に係る波長可変フ
ィルタモジュールを用いて構成された光ファイバ増幅器
の一例を示す概略構成図である。

【００２７】図において、２は信号光入射コネクタ、４
は信号光入射用光ファイバ、６は半導体レーザ（ＬＤ）
などの励起光源、８は励起光入射用光ファイバ、１０は
信号光入射用光ファイバ４を伝搬する信号光と励起光入
射用光ファイバ８を伝搬する励起光とを混合する光カプ
ラ、１２は光アイソレータ、１４は希土類ドープファイ
バ（Ｅｒドープファイバ）、１６も光アイソレータ、１
８は信号光出射コネクタである。

【００２８】光アイソレータ１６と信号光出射コネクタ
１８との間に、本発明の実施例に係る波長可変フィルタ
モジュールＡ１が介在されている。この波長可変フィル
タモジュールＡ１の具体的な構造を図２に示す。

【００２９】この波長可変フィルタモジュールＡ１は、
ケーシング２２と、入射用光ファイバ２４と、コリメー
タレンズ２６と、誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０
と、光路補正板３６と、集光レンズ２８と、出射用光フ
ァイバ３０と、ガスケット３２，３４と、誘電体多層膜
バンドパスフィルタ２０と光路補正板３６との連動機構
３８などから構成されている。

【００３０】入射用光ファイバ２４の出射側にコリメー
タレンズ２６が配置されている。コリメータレンズ２６
の焦点は入射用光ファイバ２４の出射端面に一致してい
る。出射用光ファイバ３０の入射側に集光レンズ２８が
配置されている。集光レンズ２８の焦点は出射用光ファ
イバ３０の入射端面に一致している。そして、入射用光
ファイバ２４、コリメータレンズ２６、集光レンズ２
８、出射用光ファイバ３０の各光軸は互いに一致してい
る。

【００３１】コリメータレンズ２６と集光レンズ２８と
の間に、誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０と光路補
正板３６とがハの字状に対向した状態で配置されてい
る。このように、誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０
と集光レンズ２８との間に光路補正板３６を挿入してい
る点が従来例と異なっている。

【００３２】この光路補正板３６は、均一厚さのガラス
板の表裏両面にアンチリフレクションコートを施したも
のである。光路補正板３６の屈折率は、誘電体多層膜バ
ンドパスフィルタ２０と異なっていてもよいのである
が、ここでは両者の屈折率が同一であるとする。その方
が構造設計が容易となるからである。両者の厚さも同一
とすればさらに好ましい。

【００３３】連動機構３８は、誘電体多層膜バンドパス
フィルタ２０の傾動に連動して光路補正板３６を逆方向
に同一角度傾動させるように両者を連動連結するもので
あって、具体的には例えば図３に示すように、誘電体多
層膜バンドパスフィルタ２０の支軸２０ａに固着したギ
ア４０と、光路補正板３６の支軸３６ａに固着した同一
径，同一歯数のギア４２とを互いに噛合したものであ
る。なお、支軸２０ａには回転操作摘み（図示せず）が
取り付けられている。

【００３４】連動機構３８としては、リンク機構など所
要の機能を発揮するものであればどのようなものであっ
てもよい。

【００３５】次に動作を説明する。

【００３６】光ファイバ増幅器についての動作は基本的
に従来例と同様であるので、説明を省略する。光アイソ
レータ１６から出た増幅信号光と励起光とのうち、励起
光は波長可変フィルタモジュールＡ１における誘電体多
層膜バンドパスフィルタ２０によってカットされ、増幅
信号光のみが信号光出射コネクタ１８から伝送用光ファ
イバへと出射される。

【００３７】以下では、波長可変フィルタモジュールＡ
１における増幅信号光についての動作を説明する。

【００３８】入射用光ファイバ２４から出射した増幅信
号光はコリメータレンズ２６によって平行光線束とな
り、誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０を透過する。
このときの透過波長λは誘電体多層膜バンドパスフィル
タ２０の傾斜角度θによって決定される。

【００３９】増幅信号光は、誘電体多層膜バンドパスフ
ィルタ２０の表面と裏面で屈折される。したがって、バ
ンドパスフィルタ２０への入射光路ａに対して出射光路
ｂは平行性を保ってシフトする。光路ｂの増幅信号光
は、光路補正板３６においてもその表面と裏面で屈折さ
れる。光路補正板３６の傾斜方向はバンドパスフィルタ
２０と逆であり、傾斜角度は同一である。また、屈折率
も互いに等しい。したがって、光路補正板３６からの出
射光路ｃは、光路ａから光路ｂへのシフトとは丁度対称
的となり、光路ａの延長線と一致することになる。

【００４０】光路補正板３６から出た増幅信号光は、そ
の全光束が集光レンズ２８に光軸一致の状態で入射し、
集光レンズ２８によって出射用光ファイバ３０の入射端
面のコア中心に入射することになる。

【００４１】透過波長λの調整ないし選択のために図示
しない回転操作摘みを操作して支軸２０ａを介して誘電
体多層膜バンドパスフィルタ２０の傾斜角度θを変更す
ると、連動機構３８（ギア４０，４２）を介して光路補
正板３６がバンドパスフィルタ２０と逆方向に同一角度
だけ回転する。

【００４２】誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０の傾
斜角度θの変化に伴って光路ｂは変化するが、光路補正
板３６による光路シフト補正の機能には変わりはなく、
光路ｃはもとのままであり、光路ａの延長線と一致した
状態を保つ。

【００４３】したがって、集光レンズ２８、出射用光フ
ァイバ３０への入射ビーム径，入射光量は、傾斜角度θ
の変更にかかわらず常に一定となり、また、光路ｃの中
心軸と集光レンズ２８の光軸とが一致するため光路シフ
トに起因した収差もなくなり、損失増大を招かずにす
む。それゆえにまた、ことさら大きな集光レンズ２８を
採用しなくてもよく、波長可変フィルタモジュールＡ１
の大型化や重量化も免れる。

【００４４】なお、上記実施例の波長可変フィルタモジ
ュールＡ１は、コリメータレンズ２６と集光レンズ２８
とを有していたが、発散性が小さく指向性の強い信号光
を扱う場合には、図４に示すように、コリメータレンズ
２６と集光レンズ２８とを省略し、入射用光ファイバ２
４と出射用光ファイバ３０との間に誘電体多層膜バンド
パスフィルタ２０と光路補正板３６とを配置した構造と
してもよい。

【００４５】また、図２および図４に示す実施例では、
入射側に誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０を、出射
側に光路補正板３６を挿入しているが、これとは逆に、
入射側に光路補正板３６を、出射側に誘電体多層膜バン
ドパスフィルタ２０を配置しても同様の効果が得られ
る。

【００４６】さらに、上記実施例では誘電体多層膜バン
ドパスフィルタ２０と光路補正板３６との屈折率を同一
としたが、これは異なっていてもよい。ただし、その場
合には、光路ｃを常に同じに保つために光路補正板３６
の傾動角度が誘電体多層膜バンドパスフィルタ２０と相
違することになるので、それに対応できるように連動機
構３８に工夫をこらす必要がある。

【００４７】上記実施例においては、希土類ドープファ
イバ１４を有する光ファイバ増幅器において励起光をカ
ットし増幅信号光のみを取り出すものとして波長可変フ
ィルタモジュールＡ１を用いたが、波長可変フィルタモ
ジュールＡ１の適用例はこれに限られるものではなく、
一般的な光ファイバ通信系、特に多重通信系の必要な箇
所に適用することができる。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、透過波長の制御のため
に行う誘電体多層膜バンドパスフィルタの傾斜角度の変
化のいかんにかかわらず、光路補正板によって光路シフ
トを補正して光路補正板を透過した光を常に同一の光路
をとらせることができる。したがって、光路シフトに起
因した損失増大を回避することができる。特に、コリメ
ータレンズ，集光レンズを備えたものにあっては、こと
さら集光レンズを大径化しなくてもよく、また、収差に
よる損失増大も免れることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る波長可変フィルタモジ
ュールを適用した光ファイバ増幅器を示す概略構成図で
ある。

【図２】実施例における波長可変フィルタモジュールの
具体的構造を示す断面図である。

【図３】実施例における連動機構の概念図である。

【図４】本発明の別の実施例に係る波長可変フィルタモ
ジュールの具体的構造を示す断面図である。

【図５】従来の波長可変フィルタモジュールが用いられ
た光ファイバ増幅器を示す概略構成図である。

【図６】従来例の波長可変フィルタモジュールを示す断
面図である。

【図７】中心波長がわずかに異なる複数種類の信号光の
スペクトラムである。

【図８】誘電体多層膜バンドパスフィルタの傾斜角度と
透過波長との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

Ａ１ 波長可変フィルタモジュール ２０ 誘電体多層膜バンドパスフィルタ ２４ 入射用光ファイバ ２６ コリメータレンズ ２８ 集光レンズ ３０ 出射用光ファイバ ３６ 光路補正板 ３８ 連動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中沢 正隆 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 木村 康郎 東京都千代田区内幸町一丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 入射用光ファイバ（２４）の端面と出射
   用光ファイバ（３０）の端面との間に、傾斜角度の調整
   によって透過波長を可変する誘電体多層膜バンドパスフ
   ィルタ（２０）が挿入されてなる波長可変フィルタモジ
   ュールであって、前記誘電体多層膜バンドパスフィルタ
   （２０）に対向して、誘電体多層膜バンドパスフィルタ
   （２０）の傾動に連動して逆方向に傾動することにより
   誘電体多層膜バンドパスフィルタ（２０）の傾斜角度変
   化に伴う光路シフトを補正する光路補正板（３６）を配
   置したことを特徴とする波長可変フィルタモジュール。 【請求項２】 入射用光ファイバ（２４）の出射側にコ
   リメータレンズ（２６）が配置されているとともに出射
   用光ファイバ（３０）の入射側に集光レンズ（２８）が
   配置されており、前記コリメータレンズ（２６）と集光
   レンズ（２８）との間に、傾斜角度の調整によって透過
   波長を可変する誘電体多層膜バンドパスフィルタ（２
   ０）が挿入されてなる波長可変フィルタモジュールであ
   って、前記誘電体多層膜バンドパスフィルタ（２０）に
   対向して、誘電体多層膜バンドパスフィルタ（２０）の
   傾動に連動して逆方向に傾動することにより誘電体多層
   膜バンドパスフィルタ（２０）の傾斜角度変化に伴う光
   路シフトを補正する光路補正板（３６）を配置したこと
   を特徴とする波長可変フィルタモジュール。