(57)【要約】  光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための光学コンポーネントが、通過帯域波長帯の多重化通過帯域信号及び異なる波長帯の光ポンプ出力を伝達するように作用する発射ポート光導波路と;発射ポート光導波路からの結合された多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力を受け取るように配向され、多重化通過帯域信号を送り、光ポンプ出力を反射するように作用する、薄膜デマルチプレクサフィルタと;デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力を受け取りかつ搬送するように作用し、配向されたバイパスポート光導波路と;利得平坦化のための所望の減衰プロファイルを有する多重化通過帯域信号を薄膜デマルチプレクサフィルタから受け取るように位置決めされるとともに、該多重化通過帯域信号を送るように作用する利得平坦化フィルタと;少なくとも利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を受け取るように配向されるとともに、該多重化通過帯域信号を搬送するように作用する出力ポート光導波路とを備える。そのようなGFFコンポーネントを備える光増幅器も開示される。光学基板、光学基板の第1の表面上の薄膜デマルチプレクサフィルタ、及び光学基板の反対面上の利得平坦化フィルタを備える光フィルタも開示され、デマルチプレクサフィルタはある通過帯域波長帯の多重化通過帯域信号を送るように、かつ異なる波長帯の光ポンプ出力を反射するように作用し、利得平坦化フィルタは多重化通過帯域信号を送るように、かつ所望の減衰プロファイルを多重化通過帯域信号に提供するように作用する。
2009512182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための光学コンポーネントであって、
通過帯域波長帯の多重化通過帯域信号及び異なる波長帯の光ポンプ出力を伝達するように作用する発射ポート光導波路と;
結合された多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力を前記発射ポート光導波路から受け取るように配向され、かつ、前記多重化通過帯域信号を送り、前記光ポンプ出力を反射するように作用する薄膜デマルチプレクサフィルタと;
前記デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力を受け取り、搬送するように作用し、配向されたバイパスポート光導波路と;
利得平坦化のための所望の減衰プロファイルを有する前記多重化通過帯域信号を前記薄膜デマルチプレクサフィルタから受け取るように位置決めされ、前記多重化通過帯域信号を送るように作用する利得平坦化フィルタと;
少なくとも前記利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を受け取るように配向され、前記多重化通過帯域信号を搬送するように作用する出力ポート光導波路とを備える、光学コンポーネント。
【請求項２】
前記発射ポート光導波路からの結合された多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力を前記デマルチプレクサフィルタに集束させるように、かつ前記薄膜デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力を前記バイパスポート光導波路へ集束させるように作用する第1のレンズと、前記利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を前記出力ポート光導波路に集束させるように作用する第2のレンズとを更に備える、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項1に記載の光学コンポーネント。
【請求項３】
前記第1のレンズが前記発射ポート光導波路と前記薄膜デマルチプレクサフィルタとの間に位置決めされ、前記第2のレンズが前記利得平坦化フィルタと前記出力ポート光導波路との間に位置決めされ、前記第1のレンズ及び第2のレンズが各々ボールレンズ、GRINレンズ及び非球面レンズから選択される、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項2に記載の光学コンポーネント。
【請求項４】
前記発射ポート光導波路、前記バイパスポート光導波路及び前記出力ポート光導波路が各々光ファイバである、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項1、2、又は3に記載の光学コンポーネント。
【請求項５】
前記発射ポート光導波路及び前記バイパスポート光導波路が、前記薄膜デマルチプレクサフィルタ及び前記利得平坦化フィルタの両方がその中に設置されたハウジングに取り付けられたデュアルファイバフェルール内に一緒に保持される、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項4に記載の光学コンポーネント。
【請求項６】
前記バイパスポート光導波路が、前記通過帯域波長帯の信号を減衰するように作用する、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光学コンポーネント。
【請求項７】
前記薄膜デマルチプレクサフィルタが、Cバンド、Lバンド、Sバンド、他の通信バンド又は通信バンドの組合せの多重化通過帯域信号を送るように、かつ名目上980nm波長の光ポンプ出力を反射するように作用する、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光学コンポーネント。
【請求項８】
前記薄膜デマルチプレクサフィルタ、前記発射ポート光導波路の端面、及び前記バイパスポート光導波路の端面が各々、前記通過帯域信号の光路の方向に対して直角ではなく、前記利得平坦化フィルタ及び前記出力ポート光導波路の端面が各々、前記通過帯域信号の光路の方向に対して直角ではない、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光学コンポーネント。
【請求項９】
前記薄膜デマルチプレクサフィルタ及び前記利得平坦化フィルタの両方がその中に設置されたハウジングと;
前記発射ポート光導波路と前記薄膜デマルチプレクサフィルタとの間に位置決めされており、(i)前記発射ポート光導波路から発射された、結合された多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力を前記薄膜デマルチプレクサフィルタに発射し、かつ、(ii)前記薄膜デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力を前記出力ポート光導波路へ集束させるように作用する、第1のレンズと;
前記利得平坦化フィルタと前記出力ポート光導波路との間に位置決めされ、前記利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を前記出力ポート光導波路に集束させるように作用する、第2のレンズと、を更に備えており、
前記第1のレンズ及び第2のレンズは各々、ボールレンズ、GRINレンズ、及び非球面レンズから選択され、
前記発射ポート光導波路、前記バイパスポート光導波路は各々、前記ハウジングに取り付けられたデュアルファイバフェルール内に一緒に保持された光ファイバであり、
前記薄膜デマルチプレクサフィルタ、前記発射ポート光導波路の光ファイバ端面、及び前記バイパスポート光導波路の光ファイバ端面は各々、通過帯域信号の方向に対して直角ではなく、
前記出力ポート光導波路が前記ハウジングに取り付けられたフェルール内に保持された光ファイバであり、
前記利得平坦化フィルタ及び前記出力ポート光導波路の光ファイバ端面は各々、通過帯域信号の方向に対して直角ではなく、
前記光ファイバ端面及びレンズは反射防止コーティングを有する、
光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光学コンポーネント。
【請求項１０】
前記薄膜デマルチプレクサフィルタが光学基板の第1の表面上にあり、前記利得平坦化フィルタが前記光学基板の第2の表面上にある、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光学コンポーネント。
【請求項１１】
前記光学基板が楔形であり、前記第1の表面及び前記第2の表面が相互に対して最大1°の角度で平行からずれている、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項10に記載の光学コンポーネント。
【請求項１２】
前記バイパスポート光導波路及び前記出力ポート光導波路を光学的に結合して、前記デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力を前記利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号と再結合させるマルチプレクサを更に備える、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項10又は11に記載の光学コンポーネント。
【請求項１３】
前記薄膜デマルチプレクサフィルタが第1の光学基板の第1の表面上にあり、前記利得平坦化フィルタが第2の光学基板の第2の表面上にある、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項1乃至12のいずれか1項に記載の光学コンポーネント。
【請求項１４】
前記薄膜デマルチプレクサフィルタが光学基板の第1の表面上にあり、前記発射ポート光導波路と対向し、前記利得平坦化フィルタが前記光学基板の第2の表面上にあり、前記出力ポート光導波路と対向しており、前記第1の表面及び第2の表面は、最大1°の角度で相互に対して平行ではなく、
前記薄膜デマルチプレクサフィルタ及び前記利得平坦化フィルタの両方を担持する前記光学基板がその中に設置されたハウジングと;
前記発射ポート光導波路と前記薄膜デマルチプレクサフィルタとの間に位置決めされており、(i)前記発射ポート光導波路から発射された、結合された多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力を前記薄膜デマルチプレクサフィルタに発射し、かつ、(ii)前記薄膜デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力を前記出力ポート光導波路へ集束させるように作用する、第1のレンズと;
前記利得平坦化フィルタと前記出力ポート光導波路との間に位置決めされ、前記利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を前記出力ポート光導波路に集束させるように作用する、第2のレンズと、を更に備えており、
前記第1のレンズ及び第2のレンズは各々、ボールレンズ、GRINレンズ、及び非球面レンズから選択され、
前記発射ポート光導波路及び前記バイパスポート光導波路は各々、前記ハウジングに取り付けられたデュアルファイバフェルール内に一緒に保持された光ファイバであり、
前記薄膜デマルチプレクサフィルタ、前記発射ポート光導波路の光ファイバ端面、及び前記バイパスポート光導波路の光ファイバ端面は各々、通過帯域信号の方向に対して直角ではなく、
前記出力ポート光導波路が前記ハウジングに取り付けられたフェルール内に保持された光ファイバであり、
前記利得平坦化フィルタは、前記出力ポート光導波路の前記光ファイバ端面に対して平行ではなく、
前記光ファイバ端面及びレンズは反射防止コーティングを有する、
光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項1n乃至12のいずれか1項に記載の光学コンポーネント。
【請求項１５】
前記薄膜デマルチプレクサフィルタが前記第1の光学基板のリフレクタ表面上にあり、前記第2の光学基板が、前記出力ポート光導波路に対向し、前記光ポンプ出力を反射するように作用する出力表面を有しており、前記光学コンポーネントが更に、
前記第1の光学基板と前記第2の光学基板との間の光路に位置決めされ、高い反射減衰量をポンプ出力に提供するように作用するアイソレータであり、前記第2の光学基板の第2の表面が対向するアイソレータと;
光ポンプ出力を搬送するように作用し、光ポンプ出力を前記第2の光学基板の前記出力表面に向けて発射するように配向されたポンプ出力光導波路とを備えており、
前記出力ポート光導波路、前記ポンプ出力光導波路、及び前記第2の光学基板の前記出力表面が、前記ポンプ出力光導波路からのポンプ出力を前記出力ポート光導波路へ反射するように配向された、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項13に記載の光学コンポーネント。
【請求項１６】
前記第1の光学基板の前記リフレクタ表面が前記発射ポート光導波路に対向しており、前記第1の光学基板の反対側を向いた第2の表面が前記アイソレータに対向しており、前記第1の光学基板が、前記リフレクタ表面及び前記反対側を向いた第2の表面が最大で1°の角度で平行からずれて相互に対して平行にならないように楔形になっている、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項15に記載の光学コンポーネント。
【請求項１７】
前記利得平坦化フィルタが前記第2の光学基板の前記出力表面にあり、これにより、前記第2の光学基板の前記出力表面が、前記光ポンプ出力を反射するとともに、所望の減衰プロファイルを前記通過帯域波長帯の多重化通過帯域信号に提供するように作用し;
前記第2の光学基板の反対側を向いた第2の表面は前記アイソレータに対向しており、前記第2の光学基板が、前記第2の光学基板の前記出力表面及び前記反対側を向いた第2の表面が最大で1°の角度で平行からずれて相互に対して平行にならないように楔形である、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項15に記載の光学コンポーネント。
【請求項１８】
前記利得平坦化フィルタが、前記第2の光学基板の反対側を向いた第2の表面にあり、前記アイソレータに対向しており、
前記第2の光学基板が、前記第2の光学基板の前記出力表面及び前記反対側を向いた第2の表面が最大で1°の角度で平行からずれて相互に対して平行にならないように楔形である、
光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項15に記載の光学コンポーネント。
【請求項１９】
前記第1及び前記第2の光学基板並びに前記アイソレータがその中に設置されたハウジングと;
(i)前記発射ポート光導波路及びバイパスポート光導波路と(ii)前記第1の光学基板の前記リフレクタ表面との間に位置決めされており、組み合わされた多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力を前記発射ポート光導波路から前記デマルチプレクサフィルタへ集束させ、かつ、前記デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力を前記バイパスポート光導波路へ集束させるように作用する、第1のレンズと;
(i)前記第2の光学基板と(ii)前記出力ポート光導波路及びポンプ出力光導波路との間に位置決めされており、前記利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を前記出力ポート光導波路へ集束させるように、光ポンプ出力を前記ポンプ出力光導波路から前記第2の光学基板の前記出力表面へ発射し、かつ前記第2の光学基板の前記出力表面によって反射された光ポンプ出力を前記出力ポート光導波路へ集束させるように作用する第2のレンズと、を更に備えており、
前記第1のレンズ及び第2のレンズは各々、ボールレンズ、GRINレンズ、及び非球面レンズから選択され、
前記発射ポート光導波路及び前記バイパスポート光導波路が各々、前記ハウジングに取り付けられたデュアルファイバフェルール内に一緒に保持され光ファイバであり、
前記薄膜デマルチプレクサフィルタ、前記発射ポート光導波路の光ファイバ端面、及び前記バイパスポート光導波路の光ファイバ端面の各々が、通過帯域信号の方向に対して直角ではなく、
前記出力ポート光導波路及び前記ポンプ出力光導波路が各々、前記ハウジングに取り付けられたデュアルファイバフェルール内に一緒に保持され光ファイバであり、
前記第2の光学基板の前記出力表面が、前記出力ポート光導波路の前記光ファイバ端面及び前記ポンプ出力光導波路の前記光ファイバ端面各々に対して平行ではなく、
少なくとも前記光ファイバ端面、及びレンズが反射防止コーティングを有する、
光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項15に記載の光学コンポーネント。
【請求項２０】
前記バイパスポート光導波路及び前記ポンプ出力光導波路が同じ光ファイバ経路の一部であり、前記薄膜デマルチプレクサフィルタによって前記バイパスポート光導波路に反射された光ポンプ出力が前記ポンプ出力光導波路に伝達され、前記第2の光学基板の前記出力表面によって前記出力ポート光導波路へ反射される、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項15乃至19のいずれか1項に記載の光学コンポーネント。
【請求項２１】
前記光ファイバ経路が途切れない長さの光ファイバである、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項20に記載の光学コンポーネント。
【請求項２２】
前記光ファイバ経路が、前記光ファイバ経路によって搬送された前記光ポンプ出力から多重化通過帯域信号をさらに分離するように作用するスプライスマルチプレクサ/デマルチプレクサを含む、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための請求項20に記載の光学コンポーネント。
【請求項２３】
光ポンプ出力を用いて多重化通過帯域信号を増幅する光増幅器であって、
光路に沿って以下の順序で光学的に結合された:
異なる波長帯の光ポンプ出力と結合された通過帯域波長帯の多重化通過帯域信号を受け取るように、かつ光ポンプ出力と結合された前記多重化通過帯域信号を増幅かつ送るように作用する第1の利得段と;
光ポンプ出力と結合された増幅された多重化通過帯域信号を前記第1の利得段から受け取るように、かつ所望の減衰プロファイルを前記多重化通過帯域信号に提供して利得平坦化するように作用する光利得平坦化コンポーネントと;
前記光学コンポーネント及び光ポンプ出力から前記多重化通過帯域信号を受け取って、前記多重化通過帯域信号を更に増幅するように作用する第2の利得段とを備えており、前記光利得平坦化コンポーネントによって提供される前記減衰プロファイルが、前記第1及び第2の利得段の非均一な増幅を補償し、
前記光利得平坦化コンポーネントが、
前記多重化通過帯域信号及び前記光ポンプ出力を搬送するように作用する発射ポート光導波路と; 
前記結合された多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力を前記発射ポート光導波路から受け取るように配向され、かつ、前記多重化通過帯域信号を送り、前記光ポンプ出力を反射するように作用する薄膜デマルチプレクサフィルタと;
前記デマルチプレクサフィルタによって反射された前記光ポンプ出力を受け取り、搬送するように作用し、配向されたバイパスポート光導波路と;
利得平坦化のための所望の減衰プロファイルを有する前記通過帯域波長帯の多重化通過帯域信号を受け取るように位置決めされ、前記多重化通過帯域信号を送るように作用する利得平坦化フィルタと;
少なくとも前記利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を受け取るように配向され、前記多重化通過帯域信号を前記第2の利得段へ送るように作用する出力ポート光導波路とを備える、光増幅器。
【請求項２４】
前記光利得平坦化コンポーネントと前記第2の利得段との間のアイソレータと、前記第2の利得段に続くアイソレータとを更に備える、光ポンプ出力を用いて多重化通過帯域信号を増幅する請求項23に記載の光増幅器。
【請求項２５】
前記第1及び第2の利得段各々がある長さのドープ光ファイバを含む、光ポンプ出力を用いて多重化通過帯域信号を増幅する請求項23又は24に記載の光増幅器。
【請求項２６】
前記第1及び第2の利得段各々がエルビウムドープファイバ増幅器を含む、光ポンプ出力を用いて多重化通過帯域信号を増幅する請求項25に記載の光増幅器。
【請求項２７】
前記多重化通過帯域信号がCバンドにあり、前記光ポンプ出力が名目上980nm波長を有する、光ポンプ出力を用いて多重化通過帯域信号を増幅する請求項23乃至26のいずれか1項に記載の光増幅器。
【請求項２８】
光ポンプ出力源を更に備える、光ポンプ出力を用いて多重化通過帯域信号を増幅する請求項23乃至27のいずれか1項に記載の光増幅器。
【請求項２９】
前記光ポンプ出力源がポンプレーザである、光ポンプ出力を用いて多重化通過帯域信号を増幅する請求項28に記載の光増幅器。
【請求項３０】
光学基板、前記光学基板の第1の表面上の薄膜デマルチプレクサフィルタ、及び前記光学基板の反対面上の利得平坦化フィルタを備えた光フィルタであって、前記デマルチプレクサフィルタが、ある通過帯域波長帯の多重化通過帯域信号を送るように、かつ異なる波長帯の光ポンプ出力を反射するように作用し、前記利得平坦化フィルタが、前記多重化通過帯域信号を送るように、かつ所望の減衰プロファイルを前記多重化通過帯域信号に提供するように作用する、光フィルタ。
【請求項３１】
前記光学基板が楔形であり、前記第1の表面及び前記反対面が最大1°の角度で相互に対して平行ではない、請求項30に記載の光フィルタ。
【請求項３２】
前記多重化通過帯域信号がCバンドであり、前記光ポンプ出力が名目上980nm波長を有する、請求項30又は31に記載の光フィルタ。
【請求項３３】
前記利得平坦化フィルタの前記減衰プロファイルが多重EDFA利得段に対応する、請求項32に記載の光フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜マルチプレクサフィルタ及びデマルチプレクサフィルタ並びに利得平坦化フィルタ(GFF)を用いる幾つかの改善された利得平坦化コンポーネントに関する。本発明は、例えば、多重化信号の非均一な増幅を補償するために多重化光信号を用いるとともに利得平坦化を必要とする通信システム又は他のシステムのような光学システムに使用するのに適した光増幅器を含む、そういった利得平坦化コンポーネントを用いる幾つかの改善された光増幅器にも関する。本発明はそういったGFFコンポーネントの幾つかに使用するのに適したフィルタでコーティングされた幾つかの光チップにも関する。本発明はそのような光チップ、GFFコンポーネント、及び光増幅器を製造かつ使用する幾つかの改善された方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
光ファイバ及び関連の光学デバイスを介して多重化光信号チャネルを搬送するための光学システムが知られている。ある場合には、そういったシステムは、システムによって搬送されている多重化信号を一括増幅するため、すなわち、Cバンド、Lバンド、Sバンド等の通過帯域の波長帯内の異なる信号チャネルの全部を同時に増幅するために光増幅器を用いることが知られている。ドープ光ファイバ増幅器などの市販で用いられている光増幅器は典型的には、通過帯域にわたって非均一なレベルの利得を提供する。Cバンド(通常、1,525nm〜1,575nm)で動作するエルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)は、例えば、2つのピークのある周知のスペクトル利得プロファイルを発生する。このため、利得平坦化された光ファイバ増幅器又はその他の利得平坦化光増幅器のような利得平坦化増幅器を利用することが知られている。
【０００３】
例えば、利得平坦化増幅器を構成するために、光増幅器、例えば、EDFA又は他のドープファイバ増幅器と一緒に誘電体薄膜利得平坦化フィルタを用いることが知られている。薄膜利得平坦化フィルタは、挿入損が低く、小型で、設計コスト及び製造コストが経済的であり、環境安定性が許容可能であるなどの有利な特性を有する。その結果、組み合わされた増幅器の1つ又は複数の利得段及び利得平坦化フィルタ(便宜上、本明細書では場合によりGFFと呼ぶ)を通過する光信号のスペクトルは、より均一な増幅、すなわち、ほぼ平坦な利得を実現することができる。このタイプの既知の光増幅器では、光入力信号に光利得を提供するために、増幅のための光出力、すなわち、或いは光ポンプエネルギと呼ばれる、適したポンプ波長の光出力の源としてポンプレーザを用いることが一般的である。増幅波長は適したマルチプレクサ(又は「mux」)、例えば、溶融ファイバマルチプレクサ(又は「s-mux」)等において、増幅器のドープ光ファイバに送られた光入力信号と多重化される。一般に、この種の光増幅器は2つ以上の利得段、例えば、増幅器を通る光路に沿って直列に配置されたエルビウムドープ光ファイバの多重コイルを有する。利得段の各々が光ポンプエネルギを有するために、対応する数のポンプレーザを用いることができる。或いは、多重の利得段の各々において単一のポンプレーザからの増幅波長を用いることが知られている。増幅波長は利得段間に位置決めされた典型的なGFFを適切に通過しないので、溶融ファイバデマルチプレクサを用いて、第1の利得段の後の信号波長から増幅波長を除去することが知られている。GFFの下流では、増幅波長は次の利得段のための信号波長と一緒に光経路内に再度多重化される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
改善された光増幅器を提供する必要性が高まっている。また、光増幅器、特に通信システム等に用いられる光増幅器を含む光学コンポーネントのコスト、重量及び/又は複雑さを低減するための相当な必要性がある。したがって、本発明の1つの態様の目的は、それら既存の必要性の1つ又は複数に対処する改善された光増幅器を提供することである。幾つかの例示的な実施形態によれば、製造がより経済的で、より小型かつ/又はより軽量、すなわち既知の光増幅器よりも小さい光増幅器を提供することが目的である。そういった光増幅器に使用するのに適した利得平坦化コンポーネントなど、改善された利得平坦化コンポーネントを提供することが本発明の別の態様の目的である。そういった利得平坦化コンポーネントに使用するのに適した光チップなど、改善されたフィルタでコーティングされた光チップを提供することが本発明の別の態様の目的である。本発明の別の態様の目的は、そういった光増幅器、GFFコンポーネント、及び光チップを製造及び使用する改善された方法を提供することである。本発明の追加の目的及び利点は、以下の開示及び幾つかの例示的な実施形態の詳細な説明から明らかとなろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
1つの態様によれば、信号が異なる波長帯において光ポンプ出力を用いて増幅された通過帯域波長帯における多重化通過帯域信号を利得平坦化する光学コンポーネントが、発射ポート光導波路、薄膜デマルチプレクサフィルタ、ポンプ出力光導波路、利得平坦化フィルタ(すなわちGFF)、及び出力ポート光導波路を備える。ある場合には、この開示による光学コンポーネントを以下GFFコンポーネントと呼び、それが組み込む今述べた利得平坦化フィルタサブコンポーネントと混同してはならない。発射ポート光導波路、ポンプ出力光導波路、及び出力ポート光導波路は各々光ファイバ又は他の適した導波路とすることができる。別の態様によれば、光増幅器が、増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための少なくとも1つのそういった光学コンポーネントを備える。この開示による光増幅器の幾つかの実施形態では、光ポンプ出力は発射ポート光導波路によって、EDFAなどの利得段からデマルチプレクサフィルタまで、そのような利得段によって増幅された多重化通過帯域信号と一緒に伝達される。このような実施形態では、光ポンプ出力は利得段に先立って通過帯域信号と多重化され、発射ポート光導波路によってデマルチプレクサフィルタに伝達され、デマルチプレクサフィルタにおいてポンプ出力光導波路へ反射されてGFFサブコンポーネントをバイパスする。このデマルチプレクサフィルタは多重化通過帯域信号を利得平坦化用GFFサブコンポーネントに送るようにも作用する。
【０００６】
この開示による光増幅器の幾つかの他の実施形態では、光ポンプ出力は、発射ポート光導波路によって上方に伝達、すなわち、デマルチプレクサフィルタから発射ポート光導波路へ送られ、発射ポート光導波路によって利得段まで搬送され、この利得段において、GFFコンポーネントによって利得平坦化のために処理される前に、多重化通過帯域信号が増幅される。例えば、以下で更に詳細に説明する幾つかの実施形態では、光ポンプ出力はポンプ出力光導波路によって通過帯域信号を増幅するのに適した、ポンプレーザ又は他の光出力源からデマルチプレクサフィルタへ伝達され、デマルチプレクサフィルタによって発射ポート光導波路内へ反射される。これらの実施形態においては、発射ポート光導波路は、異なる波長帯の多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力をデマルチプレクサフィルタと増幅器の第1の利得段、例えば、EDFA等との間で伝達するように作用する。このため、これらの実施形態では、薄膜デマルチプレクサフィルタは、(i)発射ポート光導波路から多重化通過帯域信号を受け取って、この信号をGFFサブコンポーネントに送るように、かつ、(ii)ポンプ出力光導波路から光ポンプ出力を受け取って、このポンプ出力を発射ポート光導波路へ反射して、増幅された信号が受け取られる利得段まで搬送させるように配向され、作用する。このような実施形態では、ポンプ出力光導波路は光ポンプ出力をデマルチプレクサフィルタに伝達して、デマルチプレクサフィルタによって発射ポート光導波路へ反射させるように作用し、配向される。
【０００７】
ここに開示したGFF光学コンポーネントの利得平坦化フィルタは、利得平坦化のための所望の減衰プロファイルを有する通過帯域波長帯において多重化通過帯域信号を受け取るように位置決めされかつ送るように作用する。減衰プロファイルは多重化信号の異なるチャネルの非均一な増幅を補償することができる。例えば、減衰プロファイルは2段の増幅器の一方又は両方の利得段を補償することができる。幾つかの実施形態では、GFFは2つ、3つ又はそれ以上の利得段によって非均一な増幅が組み合わさった効果並びにある光増幅器の他のコンポーネント及びサブコンポーネントの効果を補償するのに適した減衰プロファイルを提供することができる。出力ポート光導波路は少なくとも利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を受け取るような配向になっている。ここに開示した光増幅器の幾つかの実施形態では、ある利得段に用いられる光ポンプ出力はポンプ出力光導波路によって出力ポート光導波路に伝達されてGFFサブコンポーネントをバイパスし、次の利得段、例えば、増幅器の第2の利得段へ搬送される。このような幾つかの実施形態では、第1の利得段からの光ポンプ出力は発射ポート光導波路によってデマルチプレクサフィルタへ搬送され、デマルチプレクサフィルタによってポンプ出力光導波路へ反射されて、上記のようなGFFサブコンポーネントをバイパスする。次いで、光ポンプ出力はGFFを通された多重化光信号を再結合し、ポンプ出力光導波路を多重化することによって(又は次の導波路、例えば、ポンプ出力光導波路がそれと共にスプライスされるか或いは多重化される光ファイバによって)GFF光学コンポーネントを越えて出力ポート光導波路に沿って位置決めされたマルチプレクサ/デマルチプレクサの第2の利得段で信号を更に増幅する。幾つかの他のこういった実施形態では、発射ポート光導波路によって第1の利得段からデマルチプレクサフィルタへ搬送され、デマルチプレクサフィルタによってポンプ出力光導波路へ反射されてGFFサブコンポーネントをバイパスするそのような光ポンプ出力は、(マルチプレクサ/デマルチプレクサとして機能する)リフレクタフィルタによって、GFFコンポーネントの出力端において(GFFサブコンポーネントを通された)多重化光信号と再結合することができる。このような実施形態の光ポンプ出力は、ポンプ出力光導波路によって(又は次の導波路、例えば、ポンプ出力光導波路がスプライスされた或いは多重化された光ファイバによって)、GFFコンポーネントのそのようなリフレクタフィルタに供給又は発射され、そこで出力ポート光導波路内へ反射されて、多重化信号と一緒に増幅器の第2の又は次の利得段へ搬送される。
【０００８】
ここに開示した光増幅器の他の実施形態では、次の利得段のための光ポンプ出力はポンプレーザ又は他の源からGFFコンポーネントの入力端及び出力端を経由して第1及び第2の利得段の両方に別個に供給される。このような中心でポンプされる(center pumped)実施形態では、第1のポンプ出力光導波路はポンプレーザ又は他の源からの光ポンプ出力をデマルチプレクサフィルタへ伝達し、発射ポート光導波路内へ反射させて、第1の利得段まで上方伝達させる。第2のポンプ出力光導波路は、ポンプレーザ又は他の源からの光ポンプ出力をGFFコンポーネントの出力端のリフレクタ(すなわち、GFFサブコンポーネントを越えた地点)まで伝達し、出力ポート光導波路内へ反射され、多重化信号と一緒に増幅器の第2の又は次の利得段へ搬送される。このような幾つかの他の実施形態では、そういった光ポンプ出力は、出力ポート光導波路に沿って(又は次の導波路に沿って、例えば、出力ポート光導波路がスプライスされた又は多重化された光ファイバに沿って)GFF光学コンポーネントを越えて位置決めされたマルチプレクサ/デマルチプレクサにおいて、GFFを通された多重化光信号と再結合される。
【０００９】
別の態様によれば、光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するための光学コンポーネントは、発射ポート光導波路、薄膜デマルチプレクサフィルタ、バイパスポート光導波路、利得平坦化フィルタ、及び出力ポート光導波路を備える。上記のように、ここに開示した光学コンポーネントは、ある場合には便宜上GFFコンポーネント又はGFF光学コンポーネントと呼ばれる。発射ポート光導波路、バイパスポート光導波路、及び出力ポート光導波路は各々、光ファイバ又は他の適した導波路とすることができる。幾つかの例示的な実施形態では、発射ポート光導波路及びバイパスポート光導波路は、薄膜デマルチプレクサフィルタ及び利得平坦化フィルタが共に設置されているハウジングに取り付けられたデュアルファイバフェルール(dual fiber ferrule)内に一緒に保持されている。ここに開示したGFFコンポーネントの発射ポート光導波路は、ある通過帯域波長帯の多重化通過帯域信号と異なる波長帯の光ポンプ出力とを伝達するように作用する。この薄膜デマルチプレクサフィルタは、結合された多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力を発射ポート光導波路から受け取るような配向になっており、多重化通過帯域信号を送って、光ポンプ出力を反射させるように作用する。例えば、幾つかの実施形態では、薄膜デマルチプレクサフィルタはCバンド、Lバンド、Sバンド、他の通信バンド又は通信バンドの組合せの多重化通過帯域信号を送って、光ポンプ出力、例えば、名目上980nm波長のポンプ出力を反射するように作用する。バイパスポート光導波路はデマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力を受け取って搬送するように作用し、配向される。このような幾つかの実施形態では、バイパスポート光導波路は通過帯域波長帯の信号を減衰するように作用し、これにより通過帯域の信号強度が更に低減される。利得平坦化フィルタは薄膜デマルチプレクサフィルタを通された多重化通過帯域信号を受け取るように位置決めされ、利得平坦のための所望の減衰プロファイルを有する多重化通過帯域信号を送るように作用する。出力ポート光導波路は、少なくとも利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を受け取るように配向されており、これを搬送するように作用する。幾つかの実施形態では、出力ポート光導波路も光ポンプ出力を受け取るように配向され、搬送するように作用する。
【００１０】
この開示によるGFFコンポーネントは、例えば第1と第2のEDFAコイル間などの複数の利得段の間に位置決めされた光増幅器に用いることもできるし、この光増幅器と一緒に用いることもできる。GFFコンポーネントはそれ自体が、そういった利得段をGFFコンポーネントの利得平坦化フィルタ及び他のサブコンポーネントと一緒に、例えば、共通のハウジング内に含んでもよい。以下で更に詳細に説明する幾つかの4ポート実施形態では、薄膜デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力はバイパスポート光導波路によってGFFコンポーネントの出力表面まで搬送される。この出力表面は、光ポンプ出力が出力ポート光導波路内に反射され、利得平坦化フィルタを通された利得平坦化多重化通過帯域信号と再結合されるように、光ポンプ出力を反射する。再結合された多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力は利得段に搬送して更に増幅することができる。以下で更に詳細に説明する幾つかの3ポート実施形態では、薄膜デマルチプレクサフィルタによってバイパスポート光導波路へ反射された光ポンプ出力は、GFFコンポーネントを越えたところにあるか、又はGFFコンポーネントの(光学的に「下流側」)にあるマルチプレクサ、例えば、ファイバスプライスマルチプレクサ(fiber splice multiplexer)(s-mux)等まで搬送されて、利得平坦化フィルタを通された利得平坦化された多重化通過帯域信号と再結合される。光学的に「上流」及び「下流」方向に言及することは便宜上用いられているもので、添付図を参照すれば理解することができるものと理解されたい。添付図面中、常に、上流とは、左側、または図示のGFFコンポーネント及び増幅器の左側に向いていることを指し、下流とは、右側、または図示のGFFコンポーネント及び増幅器の右側に向いていることを指すものとする。
【００１１】
光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するためのここに開示した光学コンポーネントの幾つかの実施形態は、レンズ、フェルール、コリメータ等の他のサブコンポーネントを更に備える。幾つかの例示的な実施形態では、第1のレンズは、発射ポート光導波路からの結合された多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力をデマルチプレクサフィルタへ集束するように、かつ、薄膜デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力をバイパスポート光導波路へ集束するように位置決めされ、作用する。幾つかの例示的な実施形態では、第2のレンズは利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を出力ポート光導波路へ集束させるように位置決めされ、作用する。例えば、第1のレンズは発射ポート光導波路と薄膜デマルチプレクサフィルタとの間に位置決めすることができ、第2のレンズは利得平坦化フィルタと出力ポート光導波路との間に位置決めすることができる。レンズは各々、ボールレンズ、GRINレンズ、非球面レンズ又は他の適したレンズとすることができる。
【００１２】
ここに開示したGFFコンポーネント及び光増幅器の幾つかの例示的な実施形態では、GFFコンポーネントの光路に沿った光学表面(すなわち、通過帯域信号又は光ポンプ出力を受け取り、かつ送るか、或いは通過帯域信号又は光ポンプ出力を反射する表面)は、光線の方向(すなわち、光線の軸線方向)に対して直角ではない。同様に、ここに開示したGFFコンポーネント及び光増幅器の幾つかの例示的な実施形態の対向する光学表面は相互に対して平行ではない。例えば、特に、例示的な実施形態において薄膜デマルチプレクサフィルタを担持する光チップの表面は、発射ポート光導波路の端面及びバイパスポート光導波路の端面に対して平行ではなく、利得平坦化フィルタを担持する光チップの表面又は出力ポート光導波路に対向するGFFコンポーネントの他の出力表面は、出力ポート光導波路の端面に対して平行ではない。更に具体的には、光ファイバ又は他の導波路に対向するGFFコンポーネントに用いられる光学基板チップのフィルタ表面又は他のコーティング表面は、光線の軸線方向に対して直角にならないように配向することができる。ここに開示したGFF光学コンポーネントの任意の特徴及び追加の特徴は、以下の説明から当業者には明白となろう。
【００１３】
別の態様によれば、光ポンプ出力を用いて多重化通過帯域信号を増幅するための光増幅器が提供される。この態様の光増幅器は:
ある異なる波長帯における光ポンプ出力と結合されたある通過帯域波長帯における多重化通過帯域信号を受け取り、光ポンプ出力と結合された多重化通過帯域信号を増幅し、送るように作用する第1の利得段と;
光ポンプ出力と結合された増幅された多重化通過帯域信号を第1の利得段から受け取り、利得平坦化のために所望の減衰プロファイルを多重化通過帯域信号に提供するように作用する上記開示による光利得平坦化コンポーネントと;
光学コンポーネント及び光ポンプ出力から多重化通過帯域信号を受け取って多重化通過帯域信号を更に増幅するように作用する第2の利得段とを備え、光利得平坦化コンポーネントによって提供された減衰プロファイルが第1及び第2の利得段の非均一な増幅を補償する。
【００１４】
場合によっては、光増幅器は利得平坦化コンポーネントと第2の利得段との間のアイソレータ及び/又は第2の利得段の後にあるアイソレータを更に備える。幾つかの例示的な実施形態では、第1及び第2の利得段は各々、ドープファイバ利得段、例えば、エルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)又は他の適した利得段を備える。例示的な実施形態では、ここに開示した光増幅器に用いられる1つ又は複数の光利得平坦化コンポーネントは、発射ポート光導波路、薄膜デマルチプレクサフィルタ、ポンプ出力光導波路、利得平坦化フィルタ、及び出力ポート光導波路を備える。幾つかの例示的な実施形態では、1つ又は複数の光利得平坦化コンポーネントは:多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力を搬送するように作用する発射ポート光導波路と;
結合された多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力を発射ポート光導波路から受け取るように配向され、かつ、多重化通過帯域信号を送り、光ポンプ出力を反射するように作用する薄膜デマルチプレクサフィルタと;
デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力を受け取り、搬送するように作用し、配向されたバイパスポート光導波路と;
利得平坦化のための所望の減衰プロファイルを有する通過帯域波長帯の多重化通過帯域信号を受け取るように位置決めされ、それを送るように作用する利得平坦化フィルタと;
少なくとも利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を受け取るように配向され、該信号を第2の利得段に送るように作用する出力ポート光導波路とを備える。
【００１５】
多重化通過帯域信号を増幅するためのここに開示した光増幅器の幾つかの例示的な実施形態は、光ポンプ出力源、例えば、ポンプレーザ又は他の適した出力信号源を更に備える。ここに開示した光増幅器の任意の特徴及び追加の特徴は、当業者には以下の説明から明白となろう。
【００１６】
別の態様によれば、光フィルタは光学基板、光学基板の第1の表面上の薄膜デマルチプレクサフィルタ、及び光学基板の反対面上の利得平坦化フィルタを備え、デマルチプレクサフィルタはある通過帯域波長帯における多重化通過帯域信号を送り、ある異なる波長帯における光ポンプ出力を反射するように作用し、利得平坦化フィルタは多重化通過帯域信号を送り、所望の減衰プロファイルを多重化通過帯域信号に提供するように作用する。以下で更に説明するように、この開示の光フィルタは、上記に開示したGFFコンポーネント及び光増幅器の種々の実施形態においてサブコンポーネントとして使用することができる。例えば、利得平坦化フィルタは所望の又は所定の減衰プロファイルをCバンド、Lバンド、Sバンド又は他の通信バンドにおける多重化通過帯域信号に提供するように作用してもよく、デマルチプレクサフィルタはそのような多重化通過帯域信号を送り、名目上980nm波長の信号又は通過帯域の波長帯とは異なる他のポンプ出力の波長帯などのポンプ出力を反射するように作用してもよい。幾つかの例示的な実施形態では、光フィルタは楔形の光学基板を用いる。すなわち、例えば、直前に開示した光フィルタの幾つかの例示的な実施形態では、薄膜デマルチプレクサフィルタを担持している表面及び利得平坦化フィルタを担持している反対面は互いに対して平行ではない。例えば、それら表面は最大で1°以上の角度、例えば0.25°の角度を成して互いに対して平行でなくてもよい。また、幾つかの例示的な実施形態では、光学表面は光フィルタを通過する光線の方向(例えば、意図する方向)に対して直角ではない。ここに開示した光フィルタの任意の特徴及び追加の特徴は、当業者には以下の説明から明白となろう。
【００１７】
この開示の恩恵により、当業者には本発明の原理に係る光増幅器の非常に多くの代替実施形態が存在することが認識されよう。種々の特に好適な実施形態は、光ファイバ通信システム又は他の光信号システムに有利に使用される。種々の例示的な実施形態の追加の特徴及び利点は以下の開示から明白となろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の幾つかの例示的な実施形態の以下の説明は主として、通信システム等の多重化光信号システムに注目したものである。しかし、ここに開示した利得平坦化された光増幅器の幾つかの適した実施形態は一般に、光学システムに適用可能である。本明細書に開示のある実施形態では、説明の便宜上、増幅器は、Cバンドで動作し、EDFA増幅器を用いる高密度波長分割多重通信(dense wavelength division multiplexed telecommunications)システム用に設計されている。しかし、この開示の恩恵により当業者には、ここに開示した原理による光増幅器は本発明の範囲内で、他の波長帯で動作し、他のコンポーネントを用いる通信システムを含む他のシステム及び利得平坦化された光利得を要求する他の光学システムに適用されることが容易に明白となろう。したがって、ここに開示した利得平坦化された光信号増幅器の幾つかの例示的な実施形態によれば、光信号増幅器は例えば、光信号波長帯がCバンドであるエルビウムドープ光ファイバ増幅器などのドープ光ファイバ増幅器である。これらの増幅器の他の実施形態による、光信号波長帯がLバンド、Sバンド、又は他のバンドであるドープ光ファイバ増幅器が用いられてもよい。また、幾つかの例示的な実施形態による光増幅器を用いて、そのようなバンド及び/又は他の波長帯の任意の組合せの信号を増幅することができる。
【００１９】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で用いられる場合、本開示による光増幅器(又は光増幅器のサブアセンブリ)の光学要素、例えば、利得平坦化フィルタ、エルビウムドープファイバのスプール、アイソレータ、溶融ファイバマルチプレクサ又は他のマルチプレクサ、コリメータ等の光学コンポーネント又はフィーチャは、1つの光学要素が他の光学コンポーネントに光信号を送り、他のコンポーネントによって送られた光信号を受け取ることができるように、それらが相互に光学的に結合されるときに、光経路に沿って「光学的に直列」である。コンポーネントは、増幅器を通って光信号が移動する光経路に沿って1つのコンポーネントから他のコンポーネントに(直接的又は間接的に)光信号を送るか又は伝搬させるように作用するように、それらが光学的に結合されるときに、増幅器の光経路に沿って相互に光学的に直列である。光学要素は、光経路に沿って相互に上流側であるか下流側であるかに関わらず、例えば、本開示による光増幅器の入力ポートと出力ポートの間で相互に光学的に直列である。1つの光学要素が(自由空間又は受動導波路等以外に)介在する光学要素を用いずに光信号を他の光学要素に送ることができるか、又は他の光学要素を通過した光信号を受け取るこができる配置では、光学要素は相互に直接的に光学的に結合されている。1つの光学要素が、1つ又は複数の他の光学要素がそれらの間に、例えばアイソレータ、能動導波路(例えば、エルビウムドープファイバのコイル)、溶融ファイバマルチプレクサ又は他のマルチプレクサ等を直列に介在させた状態で、光信号を他の光学要素に送ることができるか、又は他の光学要素を通過した光信号を受け取るこができる配置では、光学要素は相互に間接的に光学的に結合されている。したがって、増幅器によって処理中の光信号を直接的又は間接的に他のコンポーネントに送るように(又は、再び直接的又は間接的に他のコンポーネントから光信号を受け取るように)配置されているか、又は作用するとき、あるコンポーネントは別のコンポーネントと光学的に直列である。また、ポンプレーザ波長がこのポンプレーザ波長をポンプ出力光導波路へ反射するデマルチプレクサフィルタによって主要な光路から逆多重化されるにもかかわらず、ここに開示した光増幅器の少なくとも幾つかの例示的な実施形態では、GFFコンポーネントは第1の光利得段又は第1の増幅器段と直列になっていることを理解されたい。したがって、2つ以上のコンポーネントは、直列という用語が本明細書で用いられる場合は、介在するマルチプレクサ又はデマルチプレクサ等が存在するとしても、主要な光路に沿って直列であると言われる。
【００２０】
この開示の恩恵により光信号増幅技術の専門家には、上流側の利得段、例えば、増幅された光信号がそこから利得平坦化コンポーネントに送られるエルビウムドープファイバのコイル又は利得段の他の作動的コンポーネントは、この作用的コンポーネントが増幅器を通る光経路に沿った光信号の移動方向の利得平坦化フィルタよりも前方にあるという意味において、利得平坦化コンポーネントの「上流側」にあることが理解されよう。同様に、利得平坦化コンポーネントによって直接的又は間接的に利得補正光信号が送られる第2の又は次の利得段は、利得平坦化コンポーネントの「下流側」にある。
【００２１】
この開示の恩恵により光増幅器等の分野の専門家には、ここに開示した増幅器の幾つかの例示的な実施形態に用い得るような「980nmポンプレーザ」とは、光エネルギ(本明細書及び添付の特許請求の範囲に置いては増幅波長と呼ぶ場合もある)を波長(又は波長の帯)約980nmで放出するために付勢又は起動されたときに作用するレーザデバイスであることも理解されよう。同様に、1480nmポンプレーザは1つ又は複数の増幅波長を約1480nmで放出するように作用する。980nmか1480nmかの選択は、光増幅器が置かれる特定の用途(既知の場合)に応じて、重要であることもあるし、そうでないこともある。同様に、(増幅されるべき光信号を用いて、コイル又は整えられた長さのエルビウムドープファイバにおいて多重化される)ポンプレーザによって放出される1つ以上の正確な波長は、光増幅器用に意図される特定の用途にとって重要であることもあるし、そうでないこともある。多くの場合、980nmポンプレーザ及び1480nmポンプレーザは共にエルビウムドープファイバ増幅器に使用されるのが適している。ポンプレーザが放出する実際の1つ又は複数の波長は典型的には、その名目上の980nm又は1480nm±20nm以上であり得る。エルビウムドープファイバの多重コイルを用いてCバンド(典型的には約1530nm〜1565nm)の多重化光信号を増幅するために通信用途に使用することが意図される光増幅器については、ポンプレーザは典型的には名目上の980nm又は1480nm±約10nm内である。この開示の原理による光増幅器の代替実施形態では、エルビウムドープファイバ以外の(例えば、これに加えて)光利得段を用いた異なる増幅波長が用いられる。この開示の恩恵により、光利得段の選択及び増幅器の意図される使用に適した増幅波長の代替源を選択することは当業者の能力の範囲にある。
【００２２】
この開示の恩恵により光信号増幅技術の専門家には、GFFコンポーネントの上記利得平坦化フィルタは、係る波長が増幅器の意図される目的にとって受容可能な挿入損及び所望の減衰プロファイルを伴って利得平坦化フィルタを通過するという点で、第1の利得段から光経路に沿って該平坦化フィルタに送られる増幅された多重化光信号に関し「透過性」であることも理解されよう。同様に、この開示の恩恵により光信号増幅技術の専門家には、薄膜デマルチプレクサが、係る波長が意図される目的に適した多重化信号波長から分離されるという点で、第1の利得段から該デマルチプレクサに送られる光ポンプ出力波長に関し「反射性」であることが理解されよう。
【００２３】
この開示の恩恵により当業者には、代替及び/又は追加のサブコンポーネントがここに開示したGFFコンポーネントの幾つかの実施形態において用いられてもよく、代替及び/又は追加のコンポーネントがここに開示した光増幅器の幾つかの実施形態において用いられてもよいことも認識されよう。代替的かつ追加のコンポーネント及びサブコンポーネントには、現在知られているもの及び将来時間の経過と共に開発されるものを含む。例えば、多様なフェルールデザインが知られており、この開示の恩恵により、場合によっては、ここに開示したGFFコンポーネント及び増幅器の種々の異なる実施形態において適したフェルールを選択かつ使用することは、当業者の能力内にある。同様に、ボールレンズ、GRINレンズ、鏡筒レンズ、非球面レンズ等を含め、コリメートレンズ及び用い得る他のレンズについて、多様な代替デザインが知られている。光増幅器に必要又は有用な或いは光学システム等に接続するのに必要又は有用な利得段、利得平坦化コンポーネント及び任意の他のコンポーネント、例えばレンズ、フェルール等を含む、光増幅器は、単一デバイスとして単一ハウジング内に収容されてもよいし、複数のハウジング内に収容されてもよい。或いは、幾つかの例示的な実施形態によれば、コンポーネントの一部又は全部は収容されていてもよい。第1及び第2の利得段又は増幅器段並びにこれらの間にある利得平坦化コンポーネントは、場合によっては、直接光学的に結合(immediate optical combination)してパッケージングされ、直接光学的に結合という用語は、そういったコンポーネントが共通のハウジング、典型的には密閉して又は環境的に封止されたハウジング内にパッケージングされていること及び/又は利得平坦化フィルタが、増幅及び利得平坦化された通過帯域信号を搬送する光経路の利得段の光学的近傍で、すなわち、ポンプレーザ等の光出力を加えるか又は除去するためにアイソレータ、レンズ、フェルール、タップ又は他の信号モニタリングコンポーネント、光学マルチプレクサ又はデマルチプレクサコンポーネント等の場合によっては光増幅器アセンブリのコンポーネント又はサブコンポーネント以外の光学コンポーネント間に他の光学コンポーネントを用いることなく、用いられることを意味するのにここでは用いられている。増幅器コンポーネントの幾つかは場合によっては、例えば、異なる増幅器段間の信号にアクセスし易くするため又は他の理由で、製造又は使用の便宜上、別個にパッケージングされている。増幅器ハウジング内では、コンポーネントのサブアセンブリがサブハウジング内にパッケージングされてもよい。概して、この開示の恩恵により当業者には、ここに開示したGFFコンポーネント及び光増幅器の種々の実施形態のパッケージングは典型的には、例えば、他の光ファイバデバイス、例えば、市販の高密度波長分割マルチプレクサ(DWDM)フィルタ等に現在使用されているハウジングに類似するハウジングを用いることもできることを理解されたい。
【００２４】
本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられる場合、文脈によって明示されない限り、本開示によるGFFコンポーネント又は光増幅器を記載する際にサブコンポーネント又はコンポーネント或いはフィーチャを「第1の」(例えば、上記の「第1の光利得段」)と呼ぶことは、便宜上のものであって、該コンポーネントがここに開示した光増幅器のすべての実施形態においてそのような第1のコンポーネントであることを必ずしも意味するものではない。同様に、文脈によって明示されない限り、本開示による光増幅器を説明する際に特定のタイプのコンポーネントの第1及び第2のコンポーネントに言及すること(例えば、「第1及び第2の光利得段」等に言及すること)は、開示した光増幅器の全部の又は任意の特定の実施形態をそういった単なる2つのコンポーネントに限定することを必ずしも意味するものではない。
【００２５】
ここに開示したGFFコンポーネントに用いられる薄膜フィルタ、例えば、利得平坦化フィルタ、デマルチプレクサフィルタ、反射防止(反射防止)(A/R)コーティング等は、光増幅器の利得プロファイルに十分に正確に対応する損失プロファイルを有する透過曲線を有するフィルタを製造するのに適した、現在知られているか又は将来知られる任意の適した技術、機器、及び技法に従って設計及び製造することができる。適したフィルタは、現在の技法に従って、例えば、Essential Macleodソフトウェア、光学薄膜の設計及び解析用の統合ソフトウェアパッケージ、Software Spectra社からのTFCalcなどの市販のソフトウェアを使用して設計することができる。適したフィルタは、スパッタ蒸着法、電子ビーム銃蒸着法、イオン支援蒸着コーティング法(ion-assisted evaporation coating)等などの現在知られている種々の技法により製造することができる。非常に多くの適した材料が市販されており、この開示の恩恵により当業者にはすぐに明白となろう。
【００２６】
場合によっては、第1及び第2の増幅段は、別個に、すなわち別個のハウジングにパッケージングすることができる。これは、例えば、補助信号処理のために2つの段間でアクセスできるようにするのに有利であり得る。多段光増幅器の段間のそのような補助信号処理には、例えば、部分的に増幅された信号を適した長さの分散補償ファイバ又は他の適したデバイスを通過させることによって行うことができる分散補償を含むことができる。多段光増幅器の段間のそのような補助信号処理は、例えば、信号を付加及び/又は分離するためのマルチプレクサ/デマルチプレクサ処理等含むこともできる。本開示の目的のために、この実施形態の2つの増幅段は、ファイバコイル及びGFF並びにコンポーネント及びサブコンポーネントの両方を含む同じ光増幅器の一部であると考えることができる。
【００２７】
場合によっては、1つ又は複数の診断的フィーチャがここに開示した光増幅器及びGFFコンポーネントに組み込まれてもよい。例えば、能力監視のために1つ又は複数の光タップが組み込まれてもよい。このような光タップは、離れた場所、すなわち、光増幅器の(ある場合には)ハウジング外部の場所又は増幅器から離れている受信器(receptor)に光学情報を供給するために、例えば、光ダイオード又は単なる光ファイバを含んでもよい。この開示の恩恵により、当業者であれば、能力監視のために、或いは他の診断又は制御のために、信号強度及び/又は他の光タップ情報を使用することがすぐに理解されよう。このような信号強度及び/又は他の情報は、例えば、増幅器を通る光経路上の光タップによって、或いは、ポンプレーザからのポンプエネルギを搬送する光ファイバ又は他の導波路上の光タップによって、或いは、利得平坦化フィルタの反対側にある光経路を用いて、デマルチプレクサフィルタによって反射された1つ又は複数の増幅波長をマルチプレクサに搬送する光ファイバ又は他の導波路上の光タップによって得ることができる。
【００２８】
光ポンプ出力を用いて増幅された多重化通過帯域信号を利得平坦化するためのここに開示した光学コンポーネントの幾つかの例示的な実施形態は、薄膜デマルチプレクサフィルタ及び利得平坦化フィルタの両方がその中に設置されたハウジングを備える。第1のレンズが発射ポート光導波路と薄膜デマルチプレクサフィルタとの間に位置決めされており、(i)発射ポート光導波路から発射された、結合された多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力を薄膜デマルチプレクサフィルタに投影するように、かつ、(ii)薄膜デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力を出力ポート光導波路に集束させるように作用する。第2のレンズが利得平坦化フィルタと出力ポート光導波路との間に位置決めされており、利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を出力ポート光導波路に集束させるように作用する。このような幾つかの実施形態では、第1のレンズ及び第2のレンズは各々、ボールレンズ、GRINレンズ、鏡筒レンズ、及び非球面レンズから選択される。このような幾つかの実施形態では、発射ポート光導波路及びバイパスポート光導波路は各々、ハウジングに取り付けられたデュアルファイバフェルール内に一緒に保持された光ファイバである。このような幾つかの実施形態では、薄膜デマルチプレクサフィルタ(すなわち、フィルタを担持している光学基板の表面)は、フィルタに送られるか又はフィルタを通る光線の方向に対して直角ではない。同様に、その表面は発射ポート光導波路の端面(例えば、光ファイバ端面)及びバイパスポート光導波路の端面(例えば、また光ファイバ端面)に対して平行ではない。このような幾つかの実施形態では、出力ポート光導波路は、ハウジングに取り付けられたフェルール内に保持された光ファイバである。このような幾つかの実施形態では、利得平坦化フィルタは出力ポート光導波路の光ファイバ端面に対して平行ではない。このような幾つかの実施形態では、光ファイバ端面及びレンズは反射防止コーティングを有する。
【００２９】
GFFコンポーネントの例示的な幾つかの3ポート実施形態では、薄膜デマルチプレクサフィルタは第1の光学基板の第1の表面上にあり、利得平坦化フィルタは第2の光学基板の第2の表面上にある。GFFコンポーネントの他の幾つかの3ポート実施形態では、GFFコンポーネントのデマルチプレクサフィルタ及び利得平坦化フィルタは各々、適した基板の表面上に、場合によっては、更に以下で説明する幾つかの実施形態に従って、同じ光学チップの上、すなわち、同じ光学基板の反対側に設けることができる。したがって、このような実施形態では、薄膜デマルチプレクサフィルタは光学基板の第1の表面上にあり、利得平坦化フィルタは光学基板の第2の表面上にある。場合によっては、光学基板は楔形になっている。すなわち、第1の表面及び第2の表面は相互に対して0°より大きい角度、例えば、約0.25°の角度など、最大で1°以上の角度で平行からずれている。GFFコンポーネントの幾つかの3ポートの実施形態は、デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力を、利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号と再結合させるために、バイパスポート光導波路と出力ポート光導波路とを光学的に結合させるマルチプレクサを更に備える。
【００３０】
GFFコンポーネントの幾つかの例示的な3ポート実施形態では、発射ポート光導波路に対向する光学基板の第1の表面上の薄膜デマルチプレクサフィルタと、出力ポート光導波路に対向する光学基板の第2の表面上の利得平坦化フィルタとを備えており、第1の表面及び第2の表面は、最大1°以上の角度を成して相互に対して平行ではない。このような幾つかの実施形態は:
薄膜デマルチプレクサフィルタ及び利得平坦化フィルタの両方を担持する光学基板がその中に設置されたハウジングと;
発射ポート光導波路と薄膜デマルチプレクサフィルタとの間に位置決めされており、発射ポート光導波路から発射された、結合された多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力を薄膜デマルチプレクサフィルタに発射し、かつ、(ii)薄膜デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力を出力ポート光導波路へ集束させるように作用する、第1のレンズと;
利得平坦化フィルタと出力ポート光導波路との間に位置決めされ、利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を出力ポート光導波路に集束させるように作用する、第2のレンズと、を更に備える。
【００３１】
GFFコンポーネントのそのような幾つかの実施形態では;
第1のレンズ及び第2のレンズは各々、ボールレンズ、GRINレンズ、鏡筒レンズ及び非球面レンズから選択され、
発射ポート光導波路及びバイパスポート光導波路は各々、ハウジングに取り付けられたデュアルファイバフェルール内に一緒に保持された光ファイバであり、
薄膜デマルチプレクサフィルタを担持する光学基板の表面、発射ポート光導波路の光ファイバ端面、及びバイパスポート光導波路の光ファイバ端面は各々、光線、すなわち光路に対して直角ではなく、
出力ポート光導波路はハウジングに取り付けられたフェルール内に保持された光ファイバであり、
利得平坦化フィルタは出力ポート光導波路の光ファイバ端面に対して平行ではなく、
光ファイバ端面及びレンズは反射防止コーティングを有している。
【００３２】
GFFコンポーネントの幾つかの例示的な3ポート実施形態では、薄膜デマルチプレクサフィルタは第1の光学基板のリフレクタ表面上にあり、利得平坦化フィルタは第2の光学基板上にある。第2の光学基板は、出力ポート光導波路に対向し、光ポンプ出力を反射するように作用する出力表面を有する。幾つかのそのような実施形態は:
第1の光学基板と第2の光学基板との間の光路に位置決めされ、高い反射減衰量をポンプ出力に提供するように作用するアイソレータであり、第2の光学基板の第2の表面が対向するアイソレータと;
光ポンプ出力を搬送するように作用し、光ポンプ出力を第2の光学基板の出力表面に向けて発射するように配向されたポンプ出力光導波路とを更に備えており、出力ポート光導波路、ポンプ出力光導波路、及び第2の光学基板の出力表面が、ポンプ出力光導波路からのポンプ出力を出力ポート光導波路へ反射するように配向されている。このような幾つかの実施形態では、第1の光学基板のリフレクタ表面は発射ポート光導波路に対向し、第1の光学基板の反対側を向いた第2の表面はアイソレータに対向する。場合によっては、第1の光学基板は、リフレクタ表面及び反対側を向いた第2の表面が最大で1°の角度で平行からずれて相互に対して平行にならないように、楔形とすることができる。この開示から当業者には、ここに開示したGFFコンポーネント及び光増幅器の上記実施形態及び他の実施形態のアイソレータ、そこに用いられる1つ又は複数のアイソレータは通過帯域を順方向にのみ送り、いずれかの方向に光ポンプ出力を殆ど送らないか又は全く送らないことが理解されよう。
【００３３】
GFFコンポーネントの幾つかの例示的な3ポート実施形態では:
利得平坦化フィルタは第2の光学基板の出力表面にあり、これにより、第2の光学基板の出力表面は、光ポンプ出力を反射するとともに、所望の減衰プロファイルを通過帯域波長帯の多重化通過帯域信号に提供するように作用し;
第2の光学基板の反対側を向いた第2の表面はアイソレータに対向する。
【００３４】
ここでまた、ここに開示したGFFコンポーネントの他の実施形態の場合のように、第2の光学基板は場合によっては、第2の光学基板の出力表面及び反対側を向いた第2の表面が最大で1°以上の角度で平行からずれて相互に対して平行にならないように、楔形である。
【００３５】
GFFコンポーネントの幾つかの例示的な3ポート実施形態では、利得平坦化フィルタは第2の光学基板の反対側を向いた第2の表面上に担持され、このフィルタはアイソレータに対向する。ここでまた、第2の光学基板は場合によっては、第2の光学基板の出力表面及び反対側を向いた第2の表面が最大で1°以上の角度で平行からずれて相互に対して平行にならないように、楔形である。幾つかのそのような実施形態は:
第1及び第2の光学基板並びにアイソレータがその中に設置されたハウジングと;
(i)発射ポート光導波路及びバイパスポート光導波路と(ii)第1の光学基板のリフレクタ表面との間に位置決めされており、発射ポート光導波路からの結合された多重化通過帯域信号及び光ポンプ出力をデマルチプレクサフィルタへ集束させ、かつ、デマルチプレクサフィルタによって反射された光ポンプ出力をバイパスポート光導波路へ集束させるように作用する、第1のレンズと;
(i)第2の光学基板と(ii)出力ポート光導波路及びポンプ出力光導波路との間に位置決めされており、利得平坦化フィルタを通された多重化通過帯域信号を出力ポート光導波路へ集束させるように、ポンプ出力光導波路からの光ポンプ出力を第2の光学基板の出力表面へ発射し、かつ第2の光学基板の出力表面によって反射された光ポンプ出力を出力ポート光導波路へ集束させるように作用する第2のレンズと、を更に備える。
【００３６】
このような幾つかの実施形態では:
第1のレンズ及び第2のレンズは各々、ボールレンズ、GRINレンズ、鏡筒レンズ及び非球面レンズから選択され、
発射ポート光導波路及びバイパスポート光導波路は各々、ハウジングに取り付けられたデュアルファイバフェルール内に一緒に保持され光ファイバであり、
薄膜デマルチプレクサフィルタは、発射ポート光導波路の光ファイバ端面及びバイパスポート光導波路の光ファイバ端面に対して平行ではなく、
出力ポート光導波路及びポンプ出力光導波路は各々、ハウジングに取り付けられたデュアルファイバフェルール内に一緒に保持され光ファイバであり、
第2の光学基板の出力表面、出力ポート光導波路の光ファイバ端面、及びポンプ出力光導波路の光ファイバ端面は各々、通過帯域信号の光路に対して直角ではない。ここに開示したGFFコンポーネント及び光増幅器のこのような実施形態及び他の実施形態では、光ファイバ端面、レンズ、別法のコーティングされていない光チップ表面等は、既知の設計技法によるARコーティングを有してもよく、この開示の恩恵により、ここではその適用性は当業者に明白となろう。
【００３７】
このような実施形態では場合によって、バイパスポート光導波路及びポンプ出力光導波路は同じ光ファイバ経路の一部であり、薄膜デマルチプレクサフィルタによってバイパスポート光導波路に反射された光ポンプ出力が光導波路に伝達され、第2の光学基板の出力表面によって出力ポート光導波路へ反射される。光ファイバ経路は途切れない長さの光ファイバ又は他の適した導波路であり得る。幾つかの実施形態では、この光ファイバ経路は、光ファイバ経路によって搬送された光ポンプ出力から多重化通過帯域信号をさらに分離するように作用するスプライスマルチプレクサ/デマルチプレクサを含む。
【００３８】
ここで図1〜3を参照すると、図1は本開示による光増幅器の1つの実施形態を概略的に示している。具体的には、光増幅器20は2つの利得段EDFA 22及びEDFA 24、並びにこの2つの利得段の間に位置決めされたGFFコンポーネント26を備えているのがわかる。当業者であれば、典型的には追加のコンポーネント及びサブコンポーネントが用いられることが認識されようし、この点において、アイソレータ27、28及び29が示されている。ある通過帯域、例えばCバンドにおける多重化光信号は、例えば、Smf28(コーニング社)であってもよい適した光ファイバ30によって搬送される。適した代替導波路、例えば、他の適した光ファイバが、この開示の恩恵により当業者には明白であろう。光ポンプ出力はポンプレーザ34から光ファイバ32を介して送られる。図示の実施形態では、ポンプレーザは、例えば、980nmポンプレーザとすることができる。このような適したポンプレーザは市販されており、本開示を考慮して当業者には容易に明らかであろう。ポンプ出力を搬送するための適した光ファイバには、例えば、HI 1060 Flex(コーニング社)及びOCS 980-20(OFC,Furakawa社から入手可能)が挙げられる。ここでまた、適した代替光ファイバ及び他の導波路が、この開示の恩恵により当業者には明白とあろう。マルチプレクサ36は導波路30からの通過帯域信号を導波路32のポンプ出力と結合する、s-mux又は他の適したマルチプレクサであってもよい。結合された信号はEDFA22に供給され、ここで通過帯域信号が増幅され、次いで、利得平坦化のための3ポートGFFコンポーネント26に供給される。図2及び3に最もよく分かるように、GFFコンポーネントは980nmリフレクタ及びGFFフィルタを単一の光学チップ上で結合する。更に具体的には、光チップ38は、例えば、多重化通過帯域信号に対して透明である多数の市販の光学ガラス又はそのような他の基板のいずれかであってもよい光学基板40を含む。基板40はその入力又は上流表面上に980nmリフレクタ42を有し、その出力又は下流表面上に利得平坦化フィルタ44を有する。図3において最もよくわかるように、光チップ38は信号が反射ポートによって捕捉されるのを防止又は阻止するために楔形(すなわち、楔状)になっている。発射ポート光導波路46は第1の又は上流の利得段22からの光ポンプ出力と結合された多重化通過帯域信号をGFFコンポーネントに伝達する。導波路46は、例えば、上記980nm光ファイバ又は他の適した導波路のうちのいずれかであってもよい。図示の実施形態では、光ファイバ46は、この実施形態においてバイパスポート光導波路50と呼ばれるポンプ出力ファイバに沿ってデュアルファイバフェルール48内にあり、この光導波路は任意の適した導波路であってもよく、上記980nm光ファイバを含む。フェルール48の発射表面49は、光線の方向に対して直角にならないように既知の技法に従って角度が付けられていることが分かる。コンポーネント26は入力ボールレンズ52及び出力ボールレンズ54を適した架台56、58内にそれぞれ更に備えている。GFFコンポーネント26の出力端又は部分は、光ファイバ62を保持する出力フェルール60を備えている。フェルール62の面63はフェルール48の表面49と同様に角度が付けられている。光ファイバ62は光ポンプ出力(光ポンプ出力は980nmリフレクタ42によって光路外に反射されている)を用いずに通過帯域信号を搬��するので、例えば、Smf28光ファイバ等であってもよい。このため、GFFコンポーネント26は3ポートコンポーネントであるように見える。980nmリフレクタ42によって反射された光ポンプ出力は、例えば、スプライスマルチプレクサ(s-mux)又は他の適したマルチプレクサであってもよいマルチプレクサ64において、通過帯域信号と再結合される。結合された信号及び光ポンプ出力は第2の利得段EDFA24に供給されて更に通過帯域信号が増幅され、これに続き、信号出力を送ってアイソレータ29等を含む更なる処理をすることができる。
【００３９】
図1〜3の実施形態の有利な態様によれば、利得平坦化フィルタ44は第1及び第2の利得段22、24によって非均一な増幅の一部又は全部補償するのに適した減衰プロファイルを提供する。また、利得平坦化フィルタは他のシステムコンポーネント及びサブコンポーネントのために光増幅器20の他の利得の影響を補償することができる。
【００４０】
図3に見られるように、発射ポート光導波路46によって搬送される結合された通過帯域信号及び光ポンプ出力は通過帯域信号を利得平坦化フィルタ44に送り、光ポンプ出力をバイパスポート光導波路50へ反射する980nmリフレクタ42に伝達される。したがって、図3に示した光路46'は(発射ポート光導波路46によって第1のEDFA22から搬送された)結合された通過帯域信号及び光ポンプ出力を含む。光ポンプ出力50'は980nmリフレクタ42によってバイパスポート光導波路50内に反射される。980nmリフレクタは薄膜デマルチプレクサフィルタであり、幾つかの実施形態では光ポンプ出力からの通過帯域信号の優れた逆多重化を提供することができる。通過帯域信号51'は980nmリフレクタ42によって光チップ38の反対面上のGFFフィルタ44に送られる。ここで通過帯域信号には前述の減衰プロファイルが提供され、光路区間62'に沿って出力ポート光導波路62へ送られる。利得平坦化フィルタ44による通過帯域信号44'の小さな反射は、バイパスポート光導波路50に挿入されるために適切には調整されず、したがって、性能品質に悪影響を及ぼさない。この開示の恩恵により当業者には、図1〜3の実施形態は有利には通過帯域信号の著しく反射された部分を用いずに980nm光ポンプ出力の調整を容易にし、その結果、マルチパス干渉は小さくなるか、全く生じないことが理解されよう。
【００４１】
ここで図4を参照すると、単一チップの3ポートGFFコンポーネントのための代替コンポーネントのレイアウトが示されている。図1〜3の実施形態に共通するコンポーネントには同じ参照番号が付されている。図4の実施形態では、光チップ70はその上流又は入力表面上に結合されたコーティング72を有している。コーティング72は980nm小反射(Minor reflection)リフレクタとしても利得平坦化フィルタとしても作用する。反対面74は反射防止コーティングを備えている。
【００４２】
ここで図5を参照すると、ここに開示した光増幅器に使用するのに適した3ポートGFFコンポーネントの代替実施形態についてのコンポーネントのレイアウトが示されている。図5の実施形態は入力又は上流チップ76と下流又は出力チップ78とを備えたデュアルチップGFFコンポーネントである。光チップ76の入力又は上流面は980nmリフレクタ80を担持する。このチップの反対面は反射防止コーティング81を有する。第2の光チップ78の上流又は入力面は利得平坦化フィルタ82を担持し、反対面は反射防止コーティング84を担持する。図5のGFFコンポーネントは、光ポンプ出力を次の利得段にバイパスしながら、減衰プロファイルを提供して多重化通過帯域信号非均一な増幅を補償するために、上に開示した原理に実質的に従って作用する。
【００４３】
図6は代替実施形態によるデュアルチップ3ポートGFFコンポーネントについてのチップレイアウトを概略的に示している。入力チップ90はその入力表面上に980nmリフレクタ92を有し、その出力表面93上にARコーティング(図示せず)を有する。第2のチップ94は(利得平坦化フィルタが第2の光学チップの入力表面97上に担持された図5の実施形態とは反対に)その出力表面上に利得平坦化フィルタ96を担持する。反対面、すなわち、第2のチップ94の入力面はARコーティング(図示せず)を有する。光チップ90、94は共に楔形になっていることが分かる。入力表面及び出力表面は各々、エタロン効果を低減するために光線方向に対して直角になっていない。結合された通過帯域信号及び光ポンプ出力46'(ここでは図3に用いたものと同じ参照番号を用いた)は980nmリフレクタ92に伝達される。光ポンプ出力50'は980nmリフレクタ92によってバイパスポート光導波路などの光出力導波路へ反射され、980nmリフレクタ92を通された通過帯域信号51'は利得平坦化フィルタ96へ移動する。所望の減衰プロファイルを有する利得平坦化フィルタを通された通過帯域信号62'は出力ポート光導波路に送られ、通過帯域信号の反射44'は単純に失われるか、又はダンピングされる。
【００４４】
ここで図7及び8を参照すると、図7は本開示による光増幅器の代替実施形態を示している。具体的には、図7は本開示による4ポート多重利得段光増幅器を示している。図7は図7の光増幅器のGFFコンポーネントに適したコンポーネントのレイアウトを示している。参照し易いように、図1〜3の実施形態と共通するフィーチャ及びコンポーネントには同じ参照番号を用いた。図7の光増幅器100は、第1の利得段22と第2の利得段24との間に4ポートGFFコンポーネント102を備えている。図8に見られるように、GFFコンポーネント102はアイソレータを組み込んだデュアルチップデザインである。アイソレータはGFFコンポーネントの光チップと一緒にハウジング(図示せず)内にパッケージングすることができる。前述のように、980nmポンプ出力及び他の増幅波長は利得段間に位置決めされた典型的なGFFコンポーネントを適切には通過しないので、第1の利得段の後に信号波長から増幅波長を除去するために溶融ファイバデマルチプレクサを用いることが知られている。同じ場所に位置するアイソレータは980nm信号を十分に又は全く通さない(例えば、~70dBの減衰)。図7及び8の実施形態の利得段の間にアイソレータを位置決めすれば、優れた雑音性能が得られる。前端の第1段の高い反転(=低雑音周波数)を維持するために、アイソレータは次のブースター段から後方ASEを抑制する。GFFコンポーネントは便宜上同じ場所にあり、結合のための最適な位置は、ここに開示した光増幅器を実施するための適用性がこの開示を考慮して当業者に明白となる技法によって、雑音対ポンプ出力消費量対MPIの入念なトレードオフによって見出すことができる。このような実施は、第1の段が短過ぎれば、第1の利得段、故に全体的な雑音性能を弱めることになり、第1の段が長過ぎれば、後方ASE等が過剰になるということを認識した上で行うことができる。残りの第1の利得段のポンプ出力を第2の段に送ることができるポンプバイパスは、この開示による効果的な増幅器に役立つ。
【００４５】
図7の光増幅器及び図8のGFFコンポーネント並びに図面に示した他の実施形態は、この開示の恩恵により当業者には明白であろう光学コンポーネント及びサブコンポーネントの技法に従って、組み立て及びパッケージングすることができる。図7を再び参照すると、バイパスポート光導波路104は、上に開示の原理に従ってGFFコンポーネントの入力から出力GFFコンポーネントに通じており、第1の利得段22からGFFコンポーネントに搬送された光ポンプ出力は、GFFコンポーネント102の入力端においてバイパスポート光導波路104内に反射され、導波路104によってGFFコンポーネントの出力端へ搬送されることが理解できよう。出力端では、光ポンプ出力は第2の980nmリフレクタによって出力光導波路62内に反射される。したがって、光ポンプ出力はマルチプレクサとして機能するそのような第2の980nmリフレクタによって通過帯域信号に再結合される。ここに開示し、説明した他の実施形態のように、この実施形態では、単一ポンプレーザ又は他の適した源が、2利得段光増幅器(two-gain stage optical amplifier)の第1及び第2の利得段両方に光ポンプ出力を提供することが理解されよう。この点に関して、図8を参照すれば、良好な設計効率がこの点においてGFFコンポーネントによって達成される。入力光チップ106はその入力表面に第1の980nmリフレクタ108を有し、その出力又は下流表面にARコーティング110を有する。第2の光チップ112はその入力表面に利得平坦化フィルタを有し、その出力表面に第2の980nmリフレクタ116を有する。アイソレータ118がGFFコンポーネントの2つの光チップ間に位置決めされている。図7のGFFコンポーネント102は概ね上記原理に従って動作する。
【００４６】
図9及び10は本開示による4ポートGFFコンポーネントの代替実施形態ための構成要レイアウト及びチップレイアウトをそれぞれ示している。図9及び10に用いた参照番号は、それらと共通するコンポーネントのための図7及び8の参照番号と同じである。図9では、GFFコンポーネント120は、光増幅器のEDFA又は他の利得段からの光ポンプ出力と結合された多重化通過帯域信号を搬送するのに適した発射ポート光導波路46を有するデュアルファイバフェルール48を含んでいるのが分かる。フェルール48は光ポンピング出力導波路104の上流又は入力端をも有する。レンズ52は、導波路46からの結合された通過帯域信号及びポンプ出力を980nmリフレクタ108を担持する第1の光チップ106の入力表面に送るように作用する。リフレクタ108によって反射されたポンプ出力は、レンズ52によって導波路104内に集束される。通過帯域信号は980nmリフレクタ108によってアイソレータを介して第2の光チップ122に送られる。チップ122の出力又は下流表面は、結合された980nmリフレクタ及び利得平坦化フィルタ124を有する。光チップ106はアイソレータ118と対向するその出力表面上に反射防止コーティング110を有する。同様に、光チップ122の入力表面はアイソレータ118と対向するその入力表面上に反射防止コーティング125を有する(反射防止コーティングは図10及び図9に示されている。)。デュアルファイバフェルール60は、ポンプ出力導波路104の出力端及び導波路62の入力端を有する。ポンプ出力は導波路104からレンズ54を介して、結合された980nmリフレクタ/GFF124へ送られて反射され、次いで、レンズ54によって、所望の減衰プロファイルを提供するためにGFFコンポーネントによって処理された通過帯域信号と一緒に導波路62内に集束される。結合された通過帯域信号及びポンプ出力は上記原理に従って、導波路62によって次の利得段へ送ることができる。図10に示した光路は、他の実施形態に関連して上で説明した光路に加えて、導波路104の出力端から発射されたポンプ出力(及び残りの通過帯域信号)用の光路104'を含む。
【００４７】
図11は本開示によるGFFコンポーネントの代替4ポート実施形態のチップレイアウトを概略的に示している。図11の4ポートGFFコンポーネントは、980nmリフレクタ及び利得平坦化フィルタの両方を担持する単一光チップと一緒にアイソレータを使用する。更に具体的には、図11の実施形態のチップレイアウトでは、光チップ130はその入力面上に980nmリフレクタ132を有し、アイソレータ118と対向するその出力面上に利得平坦化フィルタ134を有する。図11の4ポートチップレイアウトは良好な費用効率及びパッケージング効率を提供し、光ポンプ出力がGFFコンポーネントの出力端に供給されて、出力ポート光導波路内へ反射され、(GFFを通された多重化通過帯域信号と一緒に)次の増幅段は搬送される図7のようなGFFコンポーネント実施形態に適している。この点に関し、図11の実施形態では、980nmリフレクタ136がアイソレータ118の出力表面上に設けられている。そういったチップレイアウトを含んだGFFコンポーネントのための光路が図11に示されている。
【００４８】
図12は代替実施形態による光増幅器を多少簡略化した略図である。図12の光増幅器は図7に示した実施形態に類似する。図12の実施形態では、導波路104によってGFFコンポーネントの出力端へ搬送された光ポンプ出力からの通過帯域信号の分離を強化するために、マルチプレクサ/デマルチプレクサ140が、光出力導波路104に、例えば、s-マルチプレクサ/デマルチプレクサ等に設けられている。
【００４９】
本開示による光増幅器の代替実施形態が図13に概略的に示されている。図13の実施形態は中心でポンプされた光増幅器と呼ばれることもあり、本開示による4ポートGFFコンポーネント、例えば、図8又は図9の4ポートGFFコンポーネント或いはここに開示したGFFコンポーネントの他の適した実施形態を用いる。図13の中心がポンプされた実施形態では、ポンプレーザ34、例えば、980nmポンプレーザが、GFFコンポーネント102の入力端及び出力端の両方に光ポンプ出力を提供する。980nmスプリッタ142を用いて、980nm光ファイバ144を介してGFFコンポーネント102の入力端へ、光ファイバ146を介してGFFコンポーネント102の出力端へ、光ポンプ出力が送られる。ファイバ144及び146は上記980nmファイバ又は他の適した導波路のいずれであってもよい。GFFコンポーネント102の入力端にある980nmリフレクタが、光出力を発射ポート光導波路46内へ反射して、第1の利得段22へ送られる。同様に、導波路146はGFFコンポーネント102の出力端にある980nmリフレクタに光ポンプ出力を供給し、出力ポート光導波路62内へ反射されて第2の利得段24へ送られる。このように、光ポンプ出力は第1の利得段へと上方へ伝達され、第2の利得段へと下流に伝達される。図10のチップレイアウトの実施形態及び図11の代替チップレイアウトの実施形態は各々、980nmリフレクタをその入力表面及び出力表面に提供し、図13の光増幅器実施形態のGFFコンポーネントに使用するのに適している。別途記載する場合、第1の利得段22は980nm光ポンプ出力を用いて逆ポンピングされると言うことができ、第2の利得段24は光ポンプ出力を用いて同時ポンピングされると言うことができる。
【００５０】
この開示の恩恵により、本開示によるGFFコンポーネント及びそのような本開示によるGFFコンポーネントを用いた光増幅器を設計し、組み立てることは、当業者の能力内にある。図10のチップレイアウトに関して、例えば、第1のコリメータはこの目的に合った980nmピグテールを用いて、反射時に980nmリフレクタチップを用いて位置合わせすることができる。アイソレータには静的位置合わせを加えることができ、続いて、反射時にGFF光チップを用いる第2のコリメータ及びこの目的にあった980nmピグテールを位置合わせすることができる。最終的に、GFFの中心波長を最小のピークツーピーク誤差関数(PPEF)に角度調整しながら、コリメータが透過時に位置合わせされる。光チップ、アイソレータ(ある場合)、コリメータ等を含むGFFコンポーネントのサブコンポーネントは、本発明の利用可能性が本開示を考慮して明白となろう利用可能な設計及び技法に再び従って、任意の適したハウジングにパッケージングすることができる。
【００５１】
この開示及び添付の特許請求の範囲における単数の不定冠詞又は定冠詞(例えば、「a」、「an」、「the」等)の使用は、特定の例においては、この用語がその特定の例において1つ又はただ1つを指すように意図されていることが文脈から明白でない限り、「少なくとも1つ」を意味する特許上の従来のアプローチに従うものと理解されたい。
【００５２】
本発明は具体的な例示的実施形態に関して説明されているが、種々の改変及び変更が、当業者には、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の精神及び範囲から逸脱することなくこの開示から明らかであることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明による多重利得段光増幅器の1つの実施形態を示す略図であり、本発明のその態様の1つの実施形態によるGFFコンポーネントを備える。
【図２】図1の光増幅器のGFFコンポーネントのコンポーネントレイアウトを示す略図である。
【図３】図2のGFFコンポーネントの光チップレイアウトを示す略図であり、増幅された通過帯域信号及び光ポンプ出力の経路を示す。
【図４】代替実施形態によるGFFコンポーネントコンポーネントレイアウトを示す略図である。
【図５】本発明による別の3ポートGFFコンポーネントのコンポーネントレイアウトを示す略図である。
【図６】図5のGFFコンポーネントのチップレイアウトを示す略図であり、増幅された通過帯域信及び号及び光ポンプ出力の経路を示す。
【図７】本発明の別の実施形態による光増幅器の光増幅器を示す略図であり、本発明のその態様の1つの実施形態による4ポートGFFコンポーネントを備える。
【図８】図7のGFFコンポーネントのコンポーネントレイアウトを示す略図である。
【図９】図7の光増幅器のような光増幅器で使用されるのに適した4ポートGFFコンポーネントの代替実施形態のコンポーネントレイアウトを示す略図である。
【図１０】図9の4ポートGFFコンポーネントの光チップレイアウトを示す略図であり、増幅された通過帯域信号及び光ポンプ出力の経路を示す。
【図１１】代替実施形態によるGFFコンポーネントのチップレイアウトを示す略図であり、増幅された通過帯域信号及び光ポンプ出力の経路を示す。
【図１２】本発明の別の実施形態による光増幅器を示す略図であり、本発明のその態様の実施形態による4ポートGFFコンポーネントを備える。
【図１３】本発明の別の実施形態による光増幅器を示す略図であり、本発明のその態様の実施形態による4ポートGFFコンポーネントを備える。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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