(57)【要約】  光増幅器のスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための利得平坦化フィルタは、光増幅器のスペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第1のGFF構成要素と、第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第2のGFF構成要素とを備える。光増幅器とともに使用するための利得平坦化フィルタを製造する方法は、光増幅器用の目標損失プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように第1のGFF構成要素を設計するステップと、第1のGFF構成要素を製造するステップと、第1のGFF構成要素の誤差関数を決定するステップと、第1のGFF構成要素(未パッケージで、またはGFF装置の他の構成要素および/または利得平坦化光増幅器の他の構成要素とパッケージされて)の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように第2のGFF構成要素を設計するステップと、第2のGFF構成要素を製造するステップと、第1および第2のGFF構成要素を組み合わせるステップとを含む。
2007536757.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長バンド中の信号用の光増幅器のスペクトル利得プロファイルを補償するための利得平坦化装置であって、
前記波長バンドの前記増幅器のスペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第1のGFF構成要素と、
前記第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第2のGFF構成要素と
を備える利得平坦化装置。
【請求項２】
前記第1のGFF構成要素が、少なくとも1つの薄膜フィルタを、好ましくは直列に少なくとも2つの薄膜フィルタを含む、請求項1に記載の利得平坦化装置。
【請求項３】
前記第2のGFF構成要素が単一の薄膜フィルタを含む、請求項1または2に記載の利得平坦化装置。
【請求項４】
前記第1のGFF構成要素が、少なくとも1つのファイバブラッググレーティングを、好ましくは直列に少なくとも2つのファイバブラッググレーティングを含む、いずれかの前記請求項に記載の利得平坦化装置。
【請求項５】
前記第2のGFF構成要素が単一のファイバブラッググレーティングを含む、いずれかの前記請求項に記載の利得平坦化装置。
【請求項６】
前記光増幅器がファイバ増幅器を、好ましくはEDFAを含む、いずれかの前記請求項に記載の利得平坦化装置。
【請求項７】
前記波長バンドがCバンド内にある、いずれかの前記請求項に記載の利得平坦化装置。
【請求項８】
光波長範囲中の光信号を受け取り、増幅し、出力するように動作し、スペクトル利得プロファイルを有する光信号増幅器と、
いずれかの前記請求項に記載の利得平坦化装置と
を備える利得平坦化光増幅器。
【請求項９】
前記光増幅器が、多段増幅器であり、好ましくは前置増幅段およびブースト増幅段を含む、請求項8に記載の利得平坦化光増幅器。
【請求項１０】
前記第1のGFF構成要素が、
前記波長範囲内に於いて前記光信号増幅器の前記前置増幅段の前記スペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第1のGFFサブ構成要素と、
前記波長範囲内に於いて前記光信号増幅器の前記ブースト増幅段の前記スペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第2のGFFサブ構成要素とを含み、
b)前記第2のGFF構成要素が、前記第1のGFF構成要素および前記第2のGFF構成要素ならびに場合によっては前記利得平坦化光増幅器の他の構成要素の純誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する、請求項9に記載の利得平坦化光増幅器。
【請求項１１】
前記第1のGFFサブ構成要素および前記光信号増幅器の前記前置増幅段ならびに場合によっては前記利得平坦化光増幅器の他の構成要素が、第1のハウジングに一緒にパッケージされ、前記第2のGFFサブ構成要素および前記光信号増幅器の前記ブースト増幅段ならびに場合によっては前記利得平坦化光増幅器の他の構成要素が、第2のハウジングに一緒にパッケージされる、請求項10に記載の利得平坦化光増幅器。
【請求項１２】
前記第1のGFF構成要素が、少なくとも第1の利得平坦化フィルタおよび第2の利得平坦化フィルタを含み、前記第2の利得平坦化フィルタが、前記第1の利得平坦化フィルタの前記誤差関数に部分的に対応するように調整された、前記CバンドのEDFAスペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ前記Cバンドの透過曲線を有する、前記Cバンドの信号用のEDFAのスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための、請求項8、9、10、または11に記載の利得平坦化フィルタ装置。
【請求項１３】
第1の光学的透明基板の前記少なくとも1つの薄膜フィルタの第2の表面上のAR(反射防止)被覆、および前記第2のGFF構成要素の前記少なくとも1つの薄膜フィルタの第2の表面上のAR被覆をさらに含む、前記Cバンドの信号用のEDFAのスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための、請求項12に記載の利得平坦化フィルタ装置。
【請求項１４】
ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、前記ハウジングに光信号を搬送するための入力光ファイバを備える第1のフェルールと、
前記ハウジング内に配置され、前記ハウジングから光信号を搬送するための出力光ファイバを備える第2のフェルールと
をさらに含み、
前記第1と第2のGFF構成要素が、前記ハウジング内の前記第1と第2のフェルール間に収容される、前記Cバンドの信号用のEDFAのスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための、請求項8から13のいずれか一項に記載の利得平坦化フィルタ装置。
【請求項１５】
少なくとも1つの薄膜フィルタを含む第1のGFF構成要素と、
少なくとも1つの薄膜フィルタを含む第2のGFF構成要素と
を備え、
前記第1のGFF構成要素のピーク損失が、前記第2のGFF構成要素のピーク損失の少なくとも3倍である、光増幅器のスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための利得平坦化フィルタ装置。
【請求項１６】
前記Cバンドに於ける前記第1のGFF構成要素の前記ピーク損失が、前記Cバンドに於ける前記第2のGFF構成要素の前記ピーク損失の少なくとも4倍である、前記Cバンドの信号用のEDFAのスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための、請求項15に記載の利得平坦化フィルタ装置。
【請求項１７】
少なくとも1つの薄膜フィルタを含む第1のGFF構成要素と、
少なくとも1つの薄膜フィルタを含む第2のGFF構成要素と
を備え、
前記第1のGFF構成要素のピーク損失が少なくとも5dBであり、前記第2のGFF構成要素のピーク損失が2dB未満である、光増幅器のスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための利得平坦化フィルタ装置。
【請求項１８】
少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、光信号波長の範囲にわたる光増幅器のスペクトル利得プロファイルに対応する目標損失プロファイルに一致するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように設計された第1のGFF構成要素と、
少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、前記第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように設計された第2のGFF構成要素であって、前記誤差関数が前記第1のGFF構成要素の実際のスペクトル損失プロファイルと前記目標損失プロファイルとの間の測定された差である第2のGFF構成要素と
を備える、光信号波長の範囲にわたる光増幅器のスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための利得平坦化フィルタ装置。
【請求項１９】
前記組み合わされた第1のGFF構成要素および第2のGFF構成要素の前記光信号波長の範囲にわたるピーク損失が、少なくとも8dBである、光信号波長の範囲にわたって光増幅器のスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための、請求項18に記載の利得平坦化フィルタ装置。
【請求項２０】
前記組み合わされた第1のGFF構成要素および第2のGFF構成要素の前記光信号波長の範囲にわたる純挿入損失誤差関数(PPEF)が、0.3dB未満であり、好ましくは0.2dB未満である、光信号波長の範囲にわたって光増幅器のスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための、請求項18または19に記載の利得平坦化フィルタ装置。
【請求項２１】
光信号波長範囲中の光信号を受け取り、増幅し、出力するように動作し、スペクトル利得プロファイルを有する少なくとも1つの光信号増幅器と、
前記光信号波長範囲中の信号用の前記少なくとも1つの光ファイバ増幅器の前記スペクトル利得プロファイルをインライン補償するための利得平坦化フィルタであって、
少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、前記光信号増幅器の前記スペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ前記光信号波長範囲の透過曲線を有する第1のGFF構成要素と、
少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、前記第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ前記光信号波長範囲の透過曲線を有する第2のGFF構成要素と
を含む利得平坦化フィルタと
を備える利得平坦化光信号増幅器。
【請求項２２】
前記少なくとも1つの光信号増幅器がエルビウムドープ光ファイバ増幅器であり、前記光信号波長範囲がCバンドである、請求項21に記載の利得平坦化光信号増幅器。
【請求項２３】
前記少なくとも1つの光信号増幅器がドープ光ファイバ増幅器であり、前記光信号波長範囲がLバンドである、請求項21に記載の利得平坦化光信号増幅器。
【請求項２４】
前記少なくとも1つの光信号増幅器がドープ光ファイバ増幅器であり、前記光信号波長範囲がSバンドである、請求項21に記載の利得平坦化光信号増幅器。
【請求項２５】
光増幅器の目標損失プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように第1のGFF構成要素を設計するステップと、
前記第1のGFF構成要素を製造するステップと、
前記第1のGFF構成要素の誤差関数を決定するステップと、
前記第1のGFF構成要素の前記誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように第2のGFF構成要素を設計するステップと、
前記第2のGFF構成要素を製造するステップと、
前記第1のGFF構成要素を前記第2のGFF構成要素と組み合わせるステップと
を含む、前記光増幅器とともに使用するための利得平坦化フィルタを製造する方法。
【請求項２６】
前記第1のGFF構成要素が、前記GFF装置の少なくともいくつかの他の構成要素と組み立てられた状態の時に前記第1のGFF構成要素の前記誤差関数が測定される、請求項25に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光信号を使用する通信システムまたは他のシステムなどの光システムで使用するのに適する利得平坦化装置を含むいくつかの改善された利得平坦化装置、利得平坦化装置を製造および使用する改善された方法、およびそのような利得平坦化装置を組み込む利得平坦化増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
多重信号チャネルが拡張された距離にわたって光ファイバによって搬送される光信号システムは、全ての信号チャネルを同時に一括増幅する光増幅器を使用することが知られている。商業的に使用される光増幅器は、一般に光波長範囲にわたって平坦でないレベルの利得を与え、例えば、Cバンド(一般に1525nm〜1575nm)で動作するエルビウムドープファイバ増幅器(EDFA)は、よく知られている2つのピークをもつスペクトル利得プロファイルを生成する。一般的な通信光システムでは、例えば、挿入損失変動、利得プロファイルなどとも呼ばれるEDFAの利得スペクトルまたは変調度は、15dBおよびそれ以上にまでに及ぶことがある。これは一般に望ましくないが、それは、平坦な利得特性、すなわちシステムの動作バンド幅にわたる均一な信号強度が、一般に多重化光システムでは伝送距離の拡大、信号対雑音比および他の非線形効果の低減の為に、またはシステムの他の動作要求に適合するのに重要であるからである。したがって、利得平坦化光ファイバ増幅器または他の利得平坦化光増幅器などの利得平坦化増幅器を使用することが知られている。利得平坦化増幅器は、能動素子または受動素子のいずれかを使用して構成し、利得を平坦化、すなわち利得等化を行うことができ、光等化または利得補償などとも呼ばれる。例えば、光ファイバグレーティングおよび誘電体薄膜フィルタが、利得平坦化用によく知られており、商業的に使用されている。
【０００３】
例えば、誘電体薄膜利得平坦化フィルタを光増幅器、例えばEDFAまたは他の光ファイバ増幅器とともに使用して利得平坦化増幅器を構成することが知られている。薄膜利得平坦化フィルタは、低挿入損失、小さいサイズ、経済的な設計および製造コスト、許容可能な環境安定性などを含む有利な特性を有する。誘電体薄膜フィルタは、設計および製造の現状技術で、約6dBの最大ピーク損失(電気通信などの一般的な用途で許容可能な特性、例えば、以下でさらに説明する許容可能な低いPPEFをもつ)を有することが知られている。Robert B.SargentのRecent Advances in Thin Film Filtersを参照されたい。実際上そのまま参照により本明細書に組み込まれるHwang等の公開された米国特許出願第2003/0,179,997A1号では、光増幅器が1つのフィルタの最大ピーク損失を超えるピーク損失を必要とする場合、多数の薄膜利得平坦化フィルタを直列に一緒に、例えば10dBの総利得補正を行うのに2つの5dBフィルタを直列に使用することが提案されている。増幅器の有効波長バンド内で、薄膜利得平坦化フィルタは、増幅器の利得プロファイルに対応する、損失曲線、損失プロファイル、ピーク損失などとも呼ばれる減衰プロファイルを示す透過曲線を有するように設計される。すなわち、利得平坦化フィルタは、増幅器の利得プロファイルの逆のものに一致または追随するスペクトル応答を有するように設計される。その結果、組み合わされている増幅器および利得平坦化フィルタの両方を通過する光信号スペクトルは、均一な増幅、すなわちほぼ平坦な利得が達成される。
【０００４】
一般には、光増幅器の製造業者または光システムの設計者が、光増幅器とともに使用される利得平坦化デバイスに対して、一般に目標損失プロファイルと呼ばれる所望の減衰曲線を指定する。利得平坦化デバイスの製造業者は、目標損失プロファイルに無理なくできる限り密接に一致する透過曲線を有するようにフィルタを設計する。設計限界のため目標曲線から若干異なる利得平坦化の理論透過曲線になることがある。さらに、利得平坦化デバイスの実際の透過曲線は、製作公差の影響、例えば薄膜フィルタの場合、フィルタを形成するのに堆積された薄膜の特性の自然な変動、微小な基板不規則性などのために理論透過曲線とわずかに異なることがある。したがって、利得平坦化フィルタまたは他のデバイスの実際の透過曲線は、常にまたはほとんど常に目標曲線からわずかに異なることになる。その差の大きさは、一般にデシベルまたはパーセンテージで測られ、一般に透過曲線の範囲にわたって波長ごとに変わるが、その差は、利得平坦化デバイスの挿入損失損誤差関数、または単に誤差関数と呼ばれる。誤差関数の最も高いピークの大きさ(すなわち増幅利得が最も過少に補正された波長の目標曲線と実際の透過曲線との間の差の大きさ)に誤差関数の最も深いくぼみまたは谷の大きさ(すなわち増幅利得が最も過度に補正された波長の目標曲線と実際の透過曲線との間の差の大きさ)を加えた総合の大きさは、ピークツーピーク誤差関数、すなわちPPEFである。利得平坦化装置の購入者は一般に最大許容PPEFを指定する。
【０００５】
利得平坦化フィルタおよび他の利得平坦化デバイスの誤差関数は、所望の減衰プロファイルに若干依存し、フィルタなどの薄膜利得平坦化デバイスは、減衰プロファイルまたは変調度がより大きくまたはより複雑になるに従って、より大きな誤差関数を示す。一般に、PPEFは変調度の約10%である。したがって、例えば、1つまたは複数の薄膜利得平坦化フィルタを使用して6dBの変調度を補正する場合、PPEFは約0.6dBであると予想することができ、12dBの変調度を補正すると約1.2dBのPPEFになることになる。この点に関して、前に引用したHwang等により示唆されたように、多数の薄膜利得平坦化フィルタを、例えば12dBの総利得補償のために各々が6dBの変調度を補正する2つの薄膜利得平坦化フィルタを直列に使用する場合、誤差関数およびPPEFは累積する傾向があることが問題である。薄膜利得平坦化フィルタは一般に系統的誤差関数を有するので、誤差関数は累積する傾向がある。すなわち、特に同じ目標損失プロファイルに対して設計された、および/または同じ一括分で、すなわち同じウェハから製造された多数のフィルタを使用する一般的な場合、波長の関数としての利得補正誤差は、薄膜利得平坦化フィルタ間で同様にまたはさらにほぼ同じになる。かなりのコスト削減が、同じウェハから製造された2つの本質的に同一のフィルタを使用することによって実現される。薄膜のスタックが、注目する波長バンドで透明な大きなウェハの表面上にシーケンスに堆積され、その結果、ウェハ表面全体にわたってほぼ一様なフィルタ特性が得られる。次に、ウェハは、例えば1.0mm×1.0mmから2.0mm×2.0mmまでの小片にさいの目切りされる。次に、チップは、場合によっては、例えばコリメータレンズ、アイソレータ、フェルール、モニタポート、チャネルの挿入または分離用のタップまたはマルチプレクサ/デマルチプレクサ構成要素、監視チャネルなどの、利得平坦化フィルタ装置および/または利得平坦化増幅器用の他の構成要素と一緒に、適切なハウジングにパッケージすることができる。しかし、その結果、同じ一括分からの薄膜利得平坦化フィルタは同じ透過曲線、すなわち同じまたは同様の利得補正性能だけでなく同じまたは同様の誤差関数も有する。すなわち、波長の関数として利得補正誤差は、一括製造加工の結果として、構成要素間でほぼ同じことになる。したがって、多数のフィルタを共通のハウジングにパッケージするか、または光ファイバ経路に沿って直列に多数の個別利得平坦化フィルタを配置することにより、そのような系統的な誤差を有する利得平坦化フィルタがカスケード接続されると、誤差の累積が引き起こされることになる。Teraxion Inc.(Cap-Rouge、カナダ)、Arkell W.Farrの(http://www.teraxion.com/en/pdf/articles/Lightwave%20Europe%20Article_GAIN-FLATTENING CURVE.pdf)の高性能光増幅器の利得平坦化(Gain-flattening of High-Performance Optical Amplifiers)を参照されたい。同様の誤差関数の問題は他の利得平坦化デバイスでも起きる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、改善された利得平坦化の装置および方法を提供することである。別の目的は、利得平坦化装置を設計および製作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および利点は、本発明の以下の開示およびいくつかの例示的実施形態の詳細な説明から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一態様によれば、波長バンド中の信号用の光増幅器のスペクトル利得プロファイルを補償するための利得平坦化装置は、
a.波長範囲中の増幅器のスペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第1のGFF構成要素と、
b.第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第2のGFF構成要素と
を備える。
【０００８】
ここで開示される利得平坦化装置の様々な実施形態によれば、第1および第2のGFF構成要素は、任意の適切な利得平坦化デバイス、例えば薄膜利得平坦化フィルタ、ファイバブラッググレーティングなどおよび/またはそれの任意の組合せを含むことができる。
【０００９】
別の態様によれば、利得平坦化光増幅器は、
a.光波長範囲中の光信号を受け取り、増幅し、出力するように動作し、スペクトル利得プロファイルを有する光信号増幅器と、
b.光波長範囲中の信号用の光増幅器のスペクトル利得プロファイルを補償するための利得平坦化装置であって、
i)波長範囲中の光信号増幅器のスペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第1のGFF構成要素と、
ii)第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第2のGFF構成要素とを含む利得平坦化装置と
を備える。
【００１０】
増幅器は1段または多段の増幅器であることができ、増幅器の構成要素は、GFF装置の構成要素と一緒に、または別々にパッケージすることができる。さらに、増幅器は1つのハウジングまたはパッケージにパッケージすることができ、あるいは製造または使用の便宜のため、増幅器の異なる段の間で信号にアクセスしやすくするため、または他の理由のために、多数のパッケージに、例えば、1つのハウジングに前置増幅器および第2のハウジングにブースト増幅器をハウジングすることができる。多数のハウジングにパッケージされる場合、GFF装置の任意のまたは全ての構成要素あるいはサブ構成要素は、任意の1つまたは複数のそのような増幅器パッケージにパッケージされてもよいし、それら自体のハウジングに別々にパッケージされてもよい。そのような構成要素およびデバイスのパッケージングは、一般に、例えば市販のDWDMフィルタなどの他のファイバ光デバイスのパッケージングと、例えば、同様のハウジングを使用するであろうことが理解されよう。
【００１１】
別の態様によれば、光増幅器のスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための利得平坦化フィルタは、光増幅器のスペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する少なくとも1つの薄膜フィルタを含む第1のGFF構成要素と、第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する少なくとも1つの薄膜フィルタを含む第2のGFF構成要素とを備える。ここに開示される利得平坦化フィルタのいくつかの例示的な実施形態では、組み合わされた第1のGFF構成要素および第2のGFF構成要素の純挿入損失誤差関数(PPEF)は0.3dB未満である。いくつかの例示的な実施形態では、PPEFは0.2dBと低く、さらに低いことさえもある。
【００１２】
上記のように、単一の薄膜フィルタの実際的な限界を超えた大きさの利得補正を行うために、多数のフィルタを用いる利得平坦化フィルタが使用され、その多数のフィルタの各々に同じフィルタ設計が使用されることが以前から知られていた。これにより、誤差関数が累積、すなわち増加することになる。本開示のこの第1の態様により、ここに開示される利得平坦化フィルタでは、誤差関数は第2のGFF構成要素によって増加せずむしろ減少するが、それは、第2のGFF構成要素が第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するからである。したがって、組み合わされた第1および第2のGFF構成要素の純PPEFは、第1のGFF構成要素単独のPPEFよりも少ない。
【００１３】
第1および第2のGFF構成要素は、互いに対して任意の順に配置することができることが理解されるべきである。すなわち、どちらも他方の上流に配置することができ、上流とは処理される信号が受け取られる光信号経路に沿った方向のことである。同様に、第1および第2のGFF構成要素は、単一または多段の光増幅器とともに使用することができ、末端フィルタ、中間フィルタなどとして、およびそれの任意の組合せで使用することができる。第1のGFF構成要素は、ここでおよび添付の特許請求の範囲で、主GFF構成要素または粗GFF構成要素と呼ばれることもある。第2のGFF構成要素は、ここでおよび添付の特許請求の範囲で、「微調整」GFF構成要素または補正GFF構成要素と呼ばれることもある。第1および第2のGFF構成要素、ならびに利得平坦化フィルタをパッケージにするためにまたは光経路などに接続するために必要または有用である他の構成要素、例えばレンズ、フェルールなどは、単一のデバイスとして単一のハウジングに収容されてもよいし、多数のハウジングに収容されてもよい。しかし、第1および第2のGFF構成要素は、第2のGFF構成要素のスペクトル損失プロファイルが、光増幅器の構成要素および利得平坦化フィルタの前述の構成要素以外の中間光構成要素によって変えられていない第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するように、直接光連結で使用されることが好ましく、ここで、直接光連結という用語は、第2のGFF構成要素が、増幅され利得平坦化される光信号を搬送する光経路中で、第1のGFF構成要素に光学的に近接して使用されることを意味するように定義される。
【００１４】
ここに開示されるGFF装置のいくつかの例示的な実施形態では、第2のGFF構成要素は単一の利得平坦化フィルタだけを有する。誤差関数は、ここに開示されるGFF装置の一般的な実施形態では、一般にピーク損失に比例するので、第1のGFF構成要素の誤差関数に対応する損失プロファイルを有する第2のGFF構成要素が、第1のGFF構成要素よりも非常に小さい変調度を補正するように設計される場合、純PPEFは有利に低くなるはずである。好ましくは、特に少なくとも6dBの総利得補償を与える例示的な実施形態では、第1のGFF構成要素は少なくとも5dBの利得補償または変調度を与え、第2のGFF構成要素は、2dB未満の利得補償を、いくつかの実施形態では1.5dB未満の利得補償を行う。したがって、いくつかの好ましい実施形態では、単一の利得平坦化フィルタだけが第2のGFF構成要素に使用されるが、それは、その低いピーク損失の要求値が、単一の利得平坦化フィルタの実用的なピーク損失の範囲(現在、約6dB)内に十分入っているからである。したがって、多数の利得平坦化フィルタを一般に第2のGFF構成要素は必要としない。多数の利得平坦化フィルタは追加の製造およびパッケージング、ならびにある場合には追加の補助構成要素などを必要とし、重量、複雑さ、挿入損失およびコストを増加させることになる。CバンドのEDFAとともに使用するためのここに開示される利得平坦化フィルタのいくつかの例示的な実施形態では、組み合わされた第1のGFF構成要素および第2のGFF構成要素のCバンドの純挿入損失誤差関数(PPEF)は0.3dB未満である。いくつかの例示的な実施形態では、PPEFは0.2dBと低く、さらに低いことさえもある。
【００１５】
別の態様によれば、Cバンドの信号用のEDFAのスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための利得平坦化フィルタ装置は、少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、CバンドのEDFAのスペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつCバンドの透過曲線を有する第1のGFF構成要素と、少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつCバンドの透過曲線を有する第2のGFF構成要素とを備える。いくつかの例示的な実施形態によれば、第1のGFF構成要素のピーク損失は少なくとも5dBであり、第2のGFF構成要素のピーク損失は2dB未満であり、1.5dB未満のことさえある。本開示のこの態様または他の態様による利得平坦化フィルタ装置のいくつかの例示的な実施形態によれば、組み合わされた第1のGFF構成要素および第2のGFF構成要素のピーク損失は少なくとも8dBである。
【００１６】
別の態様によれば、光増幅器のスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための利得平坦化フィルタ装置は、少なくとも1つの薄膜フィルタを含む第1のGFF構成要素と、少なくとも1つの薄膜フィルタを含む第2のGFF構成要素とを備え、第1のGFF構成要素のピーク損失は、第2のGFF構成要素のピーク損失の少なくとも3倍である。そのような利得平坦化フィルタ装置のいくつかの例示的な実施形態によれば、第1のGFF構成要素のピーク損失は、第2のGFF構成要素のピーク損失の少なくとも4倍以上である。
【００１７】
別の態様によれば、光増幅器のスペクトル利得プロファイルの補償用すなわち補正用の利得平坦化フィルタ装置は、第1のGFF構成要素および第2のGFF構成要素を含み、第1のGFF構成要素のピーク損失は少なくとも5dBであり、第2のGFF構成要素のピーク損失は2dB未満であり、1.5dB未満のことさえある。いくつかの例示的な実施形態によれば、第1のGFF構成要素のピーク損失は5dBよりも大きいことがある。第1のGFF構成要素が単一の薄膜フィルタであるいくつかの例示的な実施形態によれば、例えば、ピーク損失は、その時の最先端技術によって十分な品質(PPEFなど)で製造できる値にすることができる。
【００１８】
別の態様によれば、光信号波長の範囲にわたって光増幅器のスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための利得平坦化フィルタ装置は、
a.少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、前記信号波長の範囲にわたる光増幅器のスペクトル利得プロファイルに対応する目標損失プロファイルに一致するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように設計された第1のGFF構成要素と、
b.少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように設計された第2のGFF構成要素であって、誤差関数が第1のGFF構成要素の実際のスペクトル損失プロファイルと目標損失プロファイルとの間の測定差である第2のGFF構成要素とを備える。本開示のこの態様および他の態様の利得平坦化フィルタのいくつかの例示的な実施形態によれば、組み合わされた第1のGFF構成要素および第2のGFF構成要素の光信号波長の範囲にわたるピーク損失は少なくとも8dBである。本開示のこの態様および他の態様の利得平坦化フィルタのいくつかの例示的な実施形態によれば、光信号波長の範囲にわたる純挿入損失誤差関数(PPEF)は、組み合わされた第1のGFF構成要素および第2のGFF構成要素について0.3dB未満であり、またはいくつかの好ましい実施形態では0.2dB未満である。本開示のこの態様および他の態様の利得平坦化フィルタのいくつかの例示的な実施形態によれば、光信号波長の範囲にわたる第1のGFF構成要素のピーク損失は、光信号波長の範囲にわたる第2のGFF構成要素のピーク損失の少なくとも3倍、または4倍以上のことさえある。本開示のこの態様および他の態様の利得平坦化フィルタのいくつかの例示的な実施形態によれば、光信号波長の範囲にわたる第1のGFF構成要素のピーク損失は、少なくとも5dBであり、光信号波長の範囲にわたる第2のGFF構成要素のピーク損失は2dB未満である。
【００１９】
別の態様によれば、利得平坦化光増幅器は、
a.光信号波長範囲中の光信号を受け取り、増幅し、出力するように動作し、スペクトル利得プロファイルを有する少なくとも1つの光信号増幅器と、
b.光信号波長範囲中の信号用の少なくとも1つの光増幅器のスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための利得平坦化フィルタであって、
i.少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、光信号増幅器のスペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ光信号波長範囲の透過曲線を有する第1のGFF構成要素と、
ii.少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ光信号波長範囲の透過曲線を有する第2のGFF構成要素と
を含む利得平坦化フィルタとを備える。ここに開示される利得平坦化光信号増幅器のいく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1つまたは複数の光ファイバ増幅器、1つまたは複数のラマン増幅器、1つまたは複数の半導体光増幅器(SOA)、あるいはそれの任意の組合せである。ここに開示される利得平坦化光信号増幅器のいく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、光信号波長範囲がCバンドであるエルビウムドープ光ファイバ増幅器、または代わりに光信号波長範囲がLバンドであるドープ光ファイバ増幅器、または光信号波長範囲がSバンドであるドープ光ファイバ増幅器などの光ファイバ増幅器である。さらに、いくつかの例示的な実施形態によるGFF装置は、そのようなバンドおよび/または他の波長範囲の任意の組合せで動作する光増幅器とともに使用するように構成することができる。
【００２０】
方法態様によれば、利得平坦化フィルタは、特定の用途のために、例えば、顧客が利得平坦化フィルタ製造業者に目標損失プロファイルを与えた特定の光増幅器とともに使用するために製造される。少なくとも変調度、すなわち光増幅器によって供給された利得を平坦にするのに必要な総ピーク損失の大きさに応じた1つまたは複数の利得平坦化フィルタを有する第1のGFF構成要素は、光増幅器の利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように設計される。すなわち、目標損失曲線に商業的に実施できる限りきっちりと一致する透過曲線を有するように設計される。次に、第1のGFF構成要素が製造され、誤差関数が実際の透過曲線のスペクトル損失プロファイルと目標損失プロファイルとの間の差を評価することによって決定される。次に、第2のGFF構成要素が、目標損失プロファイルではなくむしろ第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように設計される。次に、第2のGFF構成要素が製造され、第1のGFF構成要素と組み合わされる。第1および第2のGFF構成要素は、例えば一緒に使用するために十分整合したユニットを結び付けることによって、またはいくつかの例示的な実施形態では、例えば共通のハウジングに一緒に組み立てることによって組み合わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明のいくつかの例示的な実施形態についての以下の説明は、通信システムなどの多重化光信号システムで使用される利得平坦化装置に焦点をあてる。しかし、本発明のGFF装置、それを使用する利得平坦化光増幅器、それの設計および製造、ならびに方法は、全般的に光システムに適用可能である。ここに開示される実施形態のいくつかでは、説明の便宜上、利得平坦化装置は薄膜フィルタを使用する。ここに開示される実施形態のいくつかでは、説明の便宜上、利得平坦化装置は、Cバンドで動作し、EDFA増幅器を使用する高密度波長分割多重通信システム用に設計される。しかし、当業者には、ここに開示される原理によるGFF装置、それを使用する利得平坦化光増幅器、ならびに設計および製造の方法が、他の波長バンドで動作し、他の増幅器を使用する通信システム、および利得補償を必要とする他の光システムに対して本発明の範囲内で適用性を有することは明らかであろう。本開示および特許請求の範囲における単数の不定冠詞または定冠詞(例えば、「a」、「an」、「the」など)の使用は、特定の例において、この用語がその特定の例において1つまたはただ1つ(one and only one)を指すように意図されていることがコンテキストから明らかでない限り、「少なくとも1つ(at least one)」を意味する従来の手法に従うことが理解されるべきである。
【００２２】
EDFA増幅器をもつCバンドでの使用に適するいくつかの例示的な実施形態では、1つまたは複数の利得平坦化デバイス、例えば、第1のGFF構成要素、すなわち主GFF構成要素または粗GFF構成要素の薄膜誘電体利得平坦化フィルタ、ファイバブラッググレーティング、または他の利得平坦化デバイスは、各々CバンドのEDFAの非一様利得スペクトルに対応するスペクトル応答または透過曲線を有する。したがって、そのような実施形態における第1のGFF構成要素の各利得平坦化フィルタまたは他のデバイスのCバンドにわたるスペクトル応答は、2つの谷間形状と一般に言われるもの、すなわちCバンドにわたって増幅される光信号用のEDFA利得曲線のよく知られた2つのピーク形状のほぼ逆のものを有する透過曲線になるはずである。代替の実施形態は、Lバンドの光信号用のドープ光ファイバ増幅器とともに使用するのに適する。そのような実施形態では、GFF装置の粗GFF構成要素の利得平坦化フィルタは、ドープ光ファイバ増幅器の利得プロファイルに対応する、すなわちその利得プロファイルの逆のものに概ね従うスペクトルプロファイルを有する透過曲線で設計および製造される。代替の実施形態は、Sバンドの光信号用のドープ光ファイバ増幅器とともに使用するのに適する。そのような実施形態では、GFF装置の粗GFF構成要素の利得平坦化フィルタは、ドープ光ファイバ増幅器の利得プロファイルに対応する透過曲線で設計および製造される。上記のように、増幅器製造業者または光システム設計者は、一般にGFF装置によって整合されるべき正確な目標損失プロファイルを定めることになる。
【００２３】
ここに開示されるGFFのいくつかの例示的な実施形態では、粗利得平坦化構成要素の透過曲線は、EDFAの利得スペクトルに対応し、少なくとも約5dB、いくつかの実施形態では少なくとも6dB、およびいくつかの実施形態では少なくとも8dB以上の補償を行う。誤差関数が変調度とともに増加する傾向があることを認識するならば、第1および第2のGFF構成要素を含む、ここに開示されるGFF装置の適切に設計され、適切に製造された実施形態によって達成される低い誤差関数は、特に少なくとも8dBの利得補正を必要とする用途には有利である。先に開示されたように、低い純挿入損失誤差関数は、ここに開示されるGFF装置によって、少なくとも一部は第1のGFF構成要素の誤差関数に対応する透過曲線を有する第2のGFF構成要素、すなわち補正または微調整構成要素により達成される。第1のGFF構成要素が、増幅器を通過する信号の利得不均一を100%補正するように働くことが望ましいが、上記のように、これは一般には達成されない。一般に、第1のGFF構成要素は、増幅された光信号の利得平坦化前の変調度の少なくとも75%、しばしば少なくとも約80%、さらに90%以上の補正を行うように働く。第2のGFF構成要素は、追加の補正を行うが、上記のように、第1のGFF構成要素の誤差関数に対応する透過曲線を有し、組み合わされた2つの構成要素の純誤差関数およびPPEFはより小さくなる。いくつかの例示的な実施形態は、場合によっては、付加的な利得補正および/または他の機能性を与える追加のGFF構成要素を含むことができることも認識されるべきである。
【００２４】
いくつかの好ましい実施形態では、第2のGFF構成要素は、2dB未満の利得補正を、およびいくつかの好ましい実施形態では1.5dB未満の利得補正を行う。上記のように、EDFAに利得平坦化を行うために目標損失プロファイルに一致する透過曲線を有するように適切に設計および製造された1つまたは複数の薄膜誘電体利得平坦化フィルタを有する利得平坦化フィルタ構成要素は、一般に、決まった手順の薄膜設計ならびに製造上の制約および不正確さのために、利得補正の約10%のPPEFを有することがある。しかし、増幅器用の元の目標損失プロファイルよりもむしろ、主GFF構成要素の誤差関数に対応し、第1のGFF構成要素よりも小さい損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第2のまたは補正または「微調整」GFF構成要素として薄膜誘電体利得平坦化フィルタ、ファイバブラッググレーティング、または他の利得補正デバイスを使用する本開示によるGFF装置は、第1のGFF構成要素単独の挿入損失誤差関数よりも小さい純挿入損失誤差関数をもつ最終利得補正を行うのに有効である。第2のGFF構成要素が2dB未満の利得補正を行う好ましい実施形態では、GFF装置は、多分わずか0.4dBまたはさらに0.3dB未満の、および適切に設計および製造された構成要素を含む好ましい実施形態では0.2dBと少なく、またはさらに少ないPPEFをもつ利得補正を行うことができる。いくつかの実施形態では、例えば、Cバンドで動作する通信システムでEDFA増幅された光信号の変調度は、0.4dB未満まで低減され、いくつかの好ましい実施形態では0.3dB未満またはさらに0.25dB以下、例えば0.2以下まで低減することができる。
【００２５】
一般に、1つのフィルタまたはファイバブラッググレーティングなどしか微調整GFF構成要素には必要ない。ここに開示される利得平坦化EDFAの一般的な実施形態では、微調整構成要素に使用される利得平坦化フィルタの透過曲線は、増幅された光信号の利得平坦化前の変調度の約2dB以下の補償を行う。これは、十分に、GFF装置の第2のGFF構成要素用に使用される単一の薄膜フィルタまたは単一のファイバブラッググレーティングの利得補償範囲内である。上記のように、10%の誤差関数の場合でさえ、微調整利得平坦化デバイスによって行われる利得補正は小さく、それは第1のGFF構成要素の利得平坦化フィルタ、ファイバブラッググレーティング、または他のデバイスによって残された利得の残留非一様性に対応するので、GFF装置の粗構成要素および微調整構成要素によって与えられる組合せ利得補正は、増幅器の目標損失プロファイルに対応する透過曲線を有するように設計された1つまたは複数の利得平坦化デバイスだけを使用する利得平坦化装置と比較して著しく改善される。
【００２６】
ここに開示されるGFF装置のスペクトル損失プロファイルと目標損失プロファイルとの一致は、パッケージされたようなGFF装置の実際のスペクトル損失プロファイルがGFF装置単独のスペクトル損失プロファイルから若干異なることがある可能性を排除しないことを認識すべきである。コネクタ、パッケージングなど、さらにフェルール、レンズなどのフィルタとともにパッケージにされる受動構成要素が、現場において、すなわち通信システムまたは他の光信号システムなどの光システムの実際の使用において、GFF装置の実際のスペクトル損失プロファイルにわずかに影響することがある。そのような影響をここで開示されるGFF装置の特定の実施形態の設計に考慮するかどうかは、その特定の実施形態の環境に依存することになる。
【００２７】
いくつかの例示的な実施形態によれば、特定の実施形態で使用されるために光増幅器が単一の薄膜フィルタまたは他の利得平坦化デバイスの実際の限界を超える (例えば、その時利用可能で商業的に妥当な技法および材料などを使用して達成できる利得損失を超える)ピーク損失を必要とする場合、薄膜フィルタ、ファイバブラッググレーティング、および/または目標損失プロファイルのために設計された他のデバイスの任意の組合せなどの複数のデバイスをGFF装置の第1のGFF構成要素として使用することができる。例えば、変調度が商業上現実的な薄膜利得平坦化フィルタの利得等化能力を超える場合、多数の薄膜利得平坦化フィルタを直列に使用して、光増幅器の利得を補正、すなわち平坦化する。いくつかの例示的な実施形態では、第1のGFF構成要素の総利得補正は、第1のGFF構成要素の多数の利得平坦化フィルタの間で等しく分けられる。いくつかの実施形態では、例えば、第1のGFF構成要素の利得平坦化フィルタが全て同じ製造一括分から、例えば同じウェハからのものである。第1のGFF構成要素の多数の薄膜利得平坦化フィルタは、共通のハウジングまたは別々のハウジングでパッケージすることができる。同様に、第2の、すなわち微調整GFF構成要素の利得平坦化フィルタは、第1のGFF構成要素の利得平坦化フィルタと一緒にまたは別々にパッケージすることができる。
【００２８】
第1のGFF構成要素に複数のデバイス、例えば、複数の薄膜フィルタおよび/またはファイバブラッググレーティングなどを使用するいくつかの例示的な実施形態では、特に、光増幅器が単一のそのようなデバイス、例えば単一の薄膜フィルタの実際の限界を超えるピーク損失を必要とする場合、しかし必ずしもそれだけに限らないが、少なくとも第1のそのようなフィルタまたは他のデバイスが目標損失プロファイルに対して設計され、第1のGFF構成要素の少なくとも1つの追加のそのようなフィルタまたは他のデバイスが第1のそのようなデバイスの計測された誤差関数に応じて調整されたオリジナルな目標損失プロファイルに対して設計される。そのような実施形態の第1のGFF構成要素の第1の利得平坦化デバイス、次いで追加の利得平坦化デバイスが、そのような実施形態では、同じ一括内よりむしろ順を追って製造されることになる。そのような第1および追加のデバイスは、好ましくは各々少なくとも約5dBのピーク損失を有し、各々はこの装置の微調整GFF構成要素によって行われる利得補正の少なくとも3倍、またはさらに4倍以上に等しい利得補正を行う。そのような実施形態は、例えば、薄膜フィルタが使用され、その時に利用可能な薄膜設計技術により、第1のフィルタの透過曲線が、注目する全波長範囲にわたって許容できる精度で、システム設計者または増幅器製造業者によって与えられた目標損失プロファイルに従うように設計することができない場合、特に適切になることができる。
【００２９】
利得補償のためにここで開示されるGFF装置のいくつかの例示的な実施形態で、例えばEDFAまたは他の光増幅器とともに使用される薄膜フィルタは、光増幅器の利得プロファイルに(この装置の第1のGFF構成要素用の利得平坦化フィルタの場合)、第1のGFF構成要素の誤差関数に(この装置の第2のGFF構成要素用の利得平坦化フィルタの場合)十分に正確に対応する損失プロファイルをもつ透過曲線を有するフィルタを製造するのに適する、現在知られているまたは将来知られる技術、装置、および技法により設計および製造することができる。適切なフィルタは、現在の技法により、例えば、Essential Macleodソフトウェア、光学薄膜の設計および解析用の総合ソフトウェアパッケージ、またはSoftware Spectra Inc.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。適切なフィルタは、スッパタリング蒸着またはイオンアシスト蒸着コーティング技法などの様々な現在知られている技法により製造することができる。第1および/または第2のGFF構成要素用の利得平坦化フィルタに適する構成が図1に示され、透明な基板10は、注目する波長バンドで透明である任意の適切な材料、例えばDWDMフィルタの製造に商業的に使用される基板ウェハで形成される。多数の適切な材料が、市販されており、この開示の恩恵により当業者には容易に理解されるであろう。基板10の第1の表面14上の被覆12は、光増幅器の目標損失プロファイルに対応する透過曲線を有し、一連の薄膜層で形成される。利得平坦化フィルタは、さらに基板10の第2の表面18上にAR(反射防止)被覆16を含む。GFF被覆12およびAR被覆は、上述されたものなどのスパッタ被覆または任意の適切な代替技術によって堆積させることができる。同様に、ファイバブラッググレーティングは、現在知られており、使用されている材料および技法で、または将来開発される適切な材料および技術で製造することができる。
【００３０】
次に図2を参照すれば、GFF構成要素40は本発明によるGFF装置用の第1のGFF構成要素の一実施形態である。この実施形態は、別々にパッケージされた第2の(すなわち微調整)GFF構成要素とともに使用するのに適しており、同じパッケージ設計がそのような第2のGFF構成要素に使用できることが、この開示の恩恵により当業者には理解されよう。同時に、そのような第1および第2のGFF構成要素は、例えば、Cバンドの信号用のEDFAのスペクトル利得プロファイルをインライン補償するのに適切である。GFF構成要素40はハウジング42を含み、その中に、ハウジングに光信号を搬送するための入力光ファイバ46を備える第1のフェルール44、およびハウジング内の反対端に配置され、ハウジングから光信号を搬送するための出力光ファイバ50を備える第2のフェルール48が収容される。ハウジング内の第1と第2のフェルールの間に収容されるのは、GRINレンズ57とGRINレンズ59との間に装着された利得平坦化フィルタ54である。利得平坦化フィルタ54は、EDFAまたは他の光増幅器の利得プロファイルに対応する透過曲線を有する。代替の実施形態では、1つまたは複数の追加の利得平坦化フィルタを、フィルタ54と直列にハウジング内に装着することができる。上記のように、代替の実施形態では、フィルタは、第1のGFF構成要素の誤差関数に対応する透過曲線を有する微調整フィルタであることができる。構成要素40が第1のGFF構成要素であり、フィルタ54が光増幅器の利得プロファイルに対応する透過曲線を有する場合、第1のGFF構成要素は別々にパッケージにされた第2のGFF構成要素と一緒に使用されることになる。ハウジング42中の装着構成要素には、金めっきされたステンレス鋼取付け具41および43、エポキシの小塊45、およびハンダ47が含まれる。(代表的なエポキシの小塊およびハンダだけが番号付けされている。)
代替および/または追加の構成要素が、ここに開示されるGFF装置、およびそのようなGFF装置を含むここに開示される利得平坦化増幅器で使用できることが、この開示の恩恵により当業者には認識されるであろう。代替および追加の構成要素には、現在知られているものおよび将来にわたって開発されるものが含まれる。例えば、多数のフェルール設計が知られており、ここに開示されるGFF装置および利得平坦化増幅器の様々な異なる実施形態において、必要ならば適切なフェルールを選択し使用するのは当業者の能力の範囲内であろう。同様に、多数の代替の設計が、球レンズ、GRINレンズ、バレルレンズなどを含めて、コリメータレンズおよび使用することができる他のレンズについて知られている。したがって、例えば、球レンズおよび/またはコリメータレンズは、図2に示される実施形態のGRINレンズの代わりに使用することができる。
【００３１】
本発明の方法態様によれば、光増幅器とともに使用する利得平坦化フィルタ装置が、EDFAまたは他の光増幅器の利得プロファイルに対応する透過曲線を有するように設計および製造される。より詳細には、利得平坦化フィルタは、上で説明した原理に従って、第1の、すなわち粗GFF構成要素用、および第2の、すなわち微調整GFF構成要素用に別々に設計および製造される。いくつかの例示的な実施形態によれば、この方法は、光増幅器用の目標損失プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように第1のGFF構成要素を設計することを含む。そのような第1のGFF構成要素の1つまたは複数の利得平坦化フィルタが製造され、第1のGFF構成要素(場合によっては、現場で使用するためにパッケージされたような)の誤差関数が、例えば、一括分の各ユニットを直接測定することによって、または代表的な量のユニットを測定することによって決定される。次に、第2のGFF構成要素の利得平坦化フィルタが、第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように設計され、次に製造される。次に、第1と第2のGFF構成要素が組み合わされる。場合によっては、それらは共通のハウジングに一緒にパッケージされる。あるいは、第1および第2のGFF構成要素の利得平坦化フィルタは、GFF装置内で一緒にして使用する為にそれらの測定された透過曲線に基づいて識別される。
【００３２】
ここで開示された原理により構成された利得平坦化光増幅器のいくつかの例示的な実施形態によれば、
a)増幅器は多段増幅器であり、
b)第1のGFF構成要素は、
i)注目する波長範囲における増幅器の前置増幅段のスペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第1のGFFサブ構成要素と、
ii)波長範囲における光信号増幅器のブースト増幅段のスペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第2のGFFサブ構成要素とを含み、
c)第2のGFF構成要素は、第1のGFF構成要素に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ、すなわち第1のGFFサブ構成要素および第2のGFFサブ構成要素ならびに場合によっては利得平坦化光増幅器の他の構成要素の純誤差関数に対する透過曲線を有する。第2の、すなわち微調整GFF構成要素の透過曲線は、第1のGFF構成要素の誤差関数が未パッケージの第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するか、またはパッケージされ、場合によってはGFF装置の他の構成要素の影響を受けるような第1のGFF構成要素の誤差関数に対応する場合、その誤差関数に対応することが理解されるべきである。同様に、本開示のいくつかの例示的な実施形態による利得平坦化増幅器では、第2の、すなわち微調整GFF構成要素の透過曲線は、未パッケージの第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するか、またはパッケージされ、場合によっては利得平坦化増幅器の他の構成要素の影響を受けるような第1のGFF構成要素の誤差関数に対応することができる。
【００３３】
第1のGFF構成要素の誤差関数は、第2のGFF構成要素の目標損失プロファイルとして役立つように、第1のGFF構成要素の計画的設計に基づく理論計算によって決定することができる。あるいは(さらに)、第1のGFF構成要素の誤差関数は、第1のGFF構成要素の誤差関数の実測によるなど、実験的に決定することができる。誤差関数の実験的決定を使用する実施形態では、誤差関数をユニット単位、ロット単位、または両方で決定することができる。第1のGFF構成要素の誤差関数は、単独での、あるいは場合によっては使用されることになるGFF装置または利得平坦化フィルタの他の構成要素および/またはデバイスと組み立てられた第1のGFF構成要素に基づき、随意に、理論計算、実験、または両方のいずれかによって決定される。したがって、例えば、第1のGFF構成要素が製造され、それとともに含まれる他の構成要素またはデバイスのいくつかまたは全てとアセンブルされ(例えば、ハウジングにパッケージされる)、誤差関数がそのような組み立て品について決定される。次に、第2のGFF構成要素は、組み立て品の第1のGFF構成要素のそのような誤差関数に対応するように設計および製造することができる。誤差関数のオプションのロットごとの決定については、例えば、いくつかのそのような第1のGFFの構成要素の組み立て品が製造され、その誤差関数が(単独でまたは組み立て品で)計測され、平均化または別に整理されて、第2のGFF構成要素の目標透過曲線を決定することができる。薄膜フィルタが第1のGFF構成要素に使用される場合、例えば、第1のGFF構成要素のいくつかのサンプルは、一括分のフィルタ、例えば１個のウェハから得られたフィルタから製造することができる。誤差関数のオプションのユニットごとの測定については、例えば、第1のGFF構成要素が製造され、誤差関数が(単独でまたは組み立て品で)測定されて、第2のGFF構成要素の目標透過曲線を決定することができる。第2のGFF構成要素用にファイバブラッググレーティングを使用する実施形態では、例えば、他の構成要素またはデバイスの全てまたはいくつかと組み立てられた第1のGFF構成要素の誤差関数が測定され、次にファイバブラッググレーティングがユニット用にカスタマイズされ、その時または後で製造されてGFF装置に完成されることができる。
【００３４】
次に図3を参照すれば、ここに開示される本発明のいくつかの例示的な実施形態による光増幅器60は、Cバンドの多重信号などの多重信号の増幅のためのエルビウムドープファイバコイルなどのファイバコイル、ならびにハウジング61内に一緒に収容された利得補償用のGFF装置を含むことが分かる。光ファイバ62はハウジング61内のアイソレータ64に多重光信号を搬送する。アイソレータ64から、光信号は多重化(マルチプレクサ)デバイス66に進み、多重化デバイス66は、約980nm、1480nm、または他の適切な波長などのEDFA増幅に適する波長の、適切な光源(図示せず)からのポンプ光入力も光ファイバ68を介して受け取る。組み合わされた光出力は、前述の多重光信号の増幅のために、コイル70としてハウジング内にパッケージされた適切な長さのエルビウムドープ光ファイバに供給される。EDFA増幅に特有な不均一な利得で増幅された信号が、コイル70の利得プロファイルに対応する損失プロファイルをもつ透過曲線を有する利得平坦化フィルタ72に供給される。フィルタ72からの出力はアイソレータ74に供給される。代替の実施形態のフィルタ72は、例えば、より大きい利得補償が必要な場合、多数のそのようなフィルタで置き替えることができることが理解されよう。アイソレータ74から直列に続いて、信号はマルチプレクサデバイス76に供給され、マルチプレクサデバイス76は、EDFA増幅に適する波長の、適切な光源(図示せず)からのポンプ光入力を、光ファイバ78を介して受け取る。組み合わされた光出力は、さらなる増幅のために、コイル80としてハウジングにパッケージされた適切な長さのエルビウムドープ光ファイバに供給される。EDFA増幅に特有の透過曲線およびフィルタ72の誤差関数による残留利得不均一を有する増幅された信号が利得平坦化フィルタ82に供給される。フィルタ82は、例えば、5dBよりも大きいピーク損失およびファイバコイル80の利得プロファイルに対応する透過曲線を有する粗利得平坦化フィルタである。フィルタ82は、代替の実施形態、例えば、より大きい利得補償が必要な場合では、多数のそのようなフィルタで置き替えることができることが理解されよう。粗フィルタ82から、信号は、2dB未満のピーク損失、ならびにコイル70および80の組み合わされた利得不均一を補正するための目標損失プロファイルに対するフィルタ72および82の組み合わされた誤差関数に対応する透過曲線を有する微調整フィルタ83に進む。フィルタ83からの出力はアイソレータ84に供給される。増幅器60のEDFAおよびGFF装置によって増幅され利得平坦化された多重化信号は、光ファイバ86を介してハウジング61から搬送される。上記のように、様々な追加の構成要素を利得補正化増幅器60に組み入れることができる。
【００３５】
アイソレータ64からアイソレータ74までの光学要素は、利得補正化増幅器60の前置増幅器または第1段の増幅器88と考えることができる。アイソレータ74からアイソレータ84までの光学要素は、ブーストまたは第2段の増幅器89と考えることができる。場合によっては、そのような第1および第2の増幅段は、別々に、すなわち別々のハウジングにパッケージにすることができる。これは、例えば、補助信号処理のために2つの段の間でアクセスできるようにするのに有利である。多段光増幅器の段の間のそのような補助信号処理は、例えば、部分的に増幅された信号を適切な長さの分散補償ファイバまたは他の適切な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。多段光増幅器の段の間のそのような補助信号処理は、例えば、信号を挿入および/また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なども含むことができる。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70および80を含む同じ光増幅器の一部であると考えられ、それに対応して、利得平坦化フィルタ72および82は、ひとまとめにして、利得平坦化増幅器に組み入れられたGFF装置の第1のGFF構成要素であると考えられる。利得平坦化フィルタ83は、GFF装置の第2のGFF構成要素と考えることができる。2つのフィルタ72および82は、それらのそれぞれの透過曲線の損失プロファイルが互いに同一でない場合でさえ、GFF装置によって行われる総利得補正に実質的に影響することなく相互に交換できることが当業者には理解されよう。2つのフィルタが同一でない場合、それらの位置を交換することは、光信号が第1の段88から第2の段89に進む点、すなわち2つの段の間で、光信号の利得または他の特性に影響すると予想され、これは、上述のように、信号処理のために2つの段の間でアクセスするように2つの段が別々のハウジングに収容される代替の実施形態では望ましくないことになる。
【００３６】
図3に示された実施形態にいくつかの点で似ている他の代替の実施形態では、粗フィルタ72用に個別の微調整フィルタ、すなわちフィルタ72単独の誤差関数に対応するCバンドの損失プロファイルをもつ透過曲線を有する低いピーク損失フィルタを設けることができる。その場合、フィルタ72は利得平坦化光増幅器60の第1のGFF装置の第1のGFF構成要素と考えることができ、関連する微調整フィルタはそのGFF装置の第2のGFF構成要素であることになる。この場合のフィルタ82および83は、フィルタ83がフィルタ82単独の誤差関数に対応するCバンドの損失プロファイルをもつ透過曲線を有するが、それぞれ増幅器60の第2のGFF装置の第1および第2のGFF構成要素と考えられることになる。ここで開示された原理に一致する他の代替構成は、この開示の恩恵により当業者には明白であろう。
【００３７】
次に、図4〜8を参照すれば、例示的な改善が、波長バンドにわたる、特に図示された実施形態では通信システムに使用されたCバンドの多重化信号の光増幅器について、本開示による利得平坦化装置の誤差関数に示されている。図4は、目標透過プロファイル(目標損失プロファイルの逆の「目標透過プロファイル」)、すなわちGFF装置に望まれる透過曲線プロファイルの透過曲線を示す。図5は、所望の透過プロファイルを生じさせるように設計および製造された第1のGFF構成要素の一般的な実施形態の同じ波長バンドにわたる透過曲線を示す。そのような例示的な第1のGFF構成要素について測定した実際の透過曲線は、図4に示された目標透過プロファイルに密接に追随していることが図5で分かる。しかし、一般的な実施形態で予想されるように、測定された透過曲線は目標透過曲線と正確に同じではなく、第1のGFF構成要素の誤差関数が図6に示されている。PPEFが約0.62dBであることがそこで分かる。この例示的な実施形態の第2のGFF構成要素は、ここに開示された原理によれば、第1のGFF構成要素の誤差関数に対応する損失プロファイル(もちろん、その逆の透過プロファイル)をもつ透過曲線を有するように設計される。その結果、第1および第2のGFF構成要素の両方を含むGFF装置の誤差関数は、第1のGFF構成要素単独の誤差関数およびPPEFに対して著しく改善される。図8は、第1および第2のGFF構成要素の両方を含むGFF装置の誤差関数を示す。第1のGFF構成要素単独の図6に示された誤差関数と、第1および第2のGFF構成要素の両方を含むGFF装置の図8に示された誤差関数とを比較することによって分かるように、誤差関数はより小さくなり、利得はCバンドにわたって利得平坦化光増幅器によって増幅される様々な多重信号に対してより均一になっている。さらに、PPEF値は、第1のGFF構成要素単独に対する約0.62dBから第1および第2のGFF構成要素の両方を含むGFF装置に対する0.3dB未満に改善されることが分かる。
【００３８】
本発明は特定の例示的な実施形態に関して説明されたが、様々な改変および変更が、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趣旨およ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】
【００３９】
【図１】本発明の例示的な実施形態による利得平坦化フィルタの概略断面図である。
【図２】Cバンドの信号用のEDFAのスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための、本発明の例示的な実施形態によるGFF装置の第1および第2のGFF構成要素の概略断面図である。
【図３】本発明の例示的な実施形態による利得平坦化光増幅器の概略図である。
【図４】本発明の例示的な一実施形態による利得平坦化光増幅器の性能に関連するグラフ（１）である。
【図５】本発明の例示的な一実施形態による利得平坦化光増幅器の性能に関連するグラフ（２）である。
【図６】本発明の例示的な一実施形態による利得平坦化光増幅器の性能に関連するグラフ（３）である。
【図７】本発明の例示的な一実施形態による利得平坦化光増幅器の性能に関連するグラフ（４）である。
【図８】本発明の例示的な一実施形態による利得平坦化光増幅器の性能に関連するグラフ（５）である。
【図１】
2007536757.tif 000003
【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】
2007536757.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年1月11日(2007.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、光信号波長の範囲にわたる光増幅器のスペクトル利得プロファイルに対応する目標損失プロファイルに一致するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように設計された第1のGFF構成要素と、
少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、前記第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有するように設計された第2のGFF構成要素であって、前記誤差関数が前記第1のGFF構成要素の実際のスペクトル損失プロファイルと前記目標損失プロファイルとの間の測定された差である第2のGFF構成要素と
を備える、光信号波長の範囲にわたる光増幅器のスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための利得平坦化フィルタ装置。
【請求項２】
前記第1のGFF構成要素が、少なくとも1つの薄膜フィルタを、好ましくは直列に少なくとも2つの薄膜フィルタを含む、請求項1に記載の利得平坦化装置。
【請求項３】
前記第2のGFF構成要素が単一の薄膜フィルタを含む、請求項1または2に記載の利得平坦化装置。
【請求項４】
前記第1のGFF構成要素が、少なくとも1つのファイバブラッググレーティングを、好ましくは直列に少なくとも2つのファイバブラッググレーティングを含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の利得平坦化装置。
【請求項５】
前記第2のGFF構成要素が単一のファイバブラッググレーティングを含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の利得平坦化装置。
【請求項６】
前記光増幅器がファイバ増幅器を、好ましくはEDFAを含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の利得平坦化装置。
【請求項７】
前記波長バンドがCバンド内にある、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の利得平坦化装置。
【請求項８】
前記組み合わされた第1のGFF構成要素および第2のGFF構成要素の前記光信号波長の範囲にわたるピーク損失が、少なくとも8dBである、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の利得平坦化フィルタ装置。
【請求項９】
前記組み合わされた第1のGFF構成要素および第2のGFF構成要素の前記光信号波長の範囲にわたる純挿入損失誤差関数(PPEF)が、0.3dB未満であり、好ましくは0.2dB未満である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の利得平坦化フィルタ装置。
【請求項１０】
光波長範囲中の光信号を受け取り、増幅し、出力するように動作し、スペクトル利得プロファイルを有する光信号増幅器と、
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の利得平坦化装置と、
を備える利得平坦化光増幅器。
【請求項１１】
前記光増幅器が、多段増幅器であり、好ましくは前置増幅段およびブースト増幅段を含む、請求項１０に記載の利得平坦化光増幅器。
【請求項１２】
a) 前記第1のGFF構成要素が、
前記波長範囲内に於いて前記光信号増幅器の前記前置増幅段の前記スペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第1のGFFサブ構成要素と、
前記波長範囲内に於いて前記光信号増幅器の前記ブースト増幅段の前記スペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する第2のGFFサブ構成要素と、を含み、
b) 前記第2のGFF構成要素が、前記第1のGFFサブ構成要素および前記第2のGFFサブ構成要素ならびに場合によっては前記利得平坦化光増幅器の他の構成要素の純誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ透過曲線を有する、請求項１１に記載の利得平坦化光増幅器。
【請求項１３】
前記第1のGFFサブ構成要素および前記光信号増幅器の前記前置増幅段ならびに場合によっては前記利得平坦化光増幅器の他の構成要素が、第1のハウジングに一緒にパッケージされ、前記第2のGFFサブ構成要素および前記光信号増幅器の前記ブースト増幅段ならびに場合によっては前記利得平坦化光増幅器の他の構成要素が、第2のハウジングに一緒にパッケージされる、請求項１２に記載の利得平坦化光増幅器。
【請求項１４】
前記第1のGFF構成要素が、少なくとも第1の利得平坦化フィルタおよび第2の利得平坦化フィルタを含み、前記第2の利得平坦化フィルタが、前記第1の利得平坦化フィルタの前記誤差関数に部分的に対応するように調整された、前記CバンドのEDFAスペクトル利得プロファイルに対応するスペクトル損失プロファイルをもつ前記Cバンドの透過曲線を有する、前記Cバンドの信号用のEDFAのスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための、請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の利得平坦化フィルタ装置。
【請求項１５】
第1の光学的透明基板の前記少なくとも1つの薄膜フィルタの第2の表面上のAR(反射防止)被覆、および前記第2のGFF構成要素の前記少なくとも1つの薄膜フィルタの第2の表面上のAR被覆をさらに含む、前記Cバンドの信号用のEDFAのスペクトル利得プロファイルをインライン補償するための、請求項１４に記載の利得平坦化フィルタ装置。
【請求項１６】
前記Cバンドに於ける前記第1のGFF構成要素の前記ピーク損失が、前記Cバンドに於ける前記第2のGFF構成要素の前記ピーク損失の少なくとも4倍である、請求項１４または１５に記載の利得平坦化フィルタ装置。
【請求項１７】
光信号波長範囲中の光信号を受け取り、増幅し、出力するように動作し、スペクトル利得プロファイルを有する少なくとも1つの光信号増幅器と、
前記光信号波長範囲中の信号用の前記少なくとも1つの光ファイバ増幅器の前記スペクトル利得プロファイルをインライン補償するための利得平坦化フィルタと、を備え、
前記利得平坦化フィルタは、
少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、前記光信号増幅器の前記スペクトル利得プロファイルに対応する目標損失プロファイルと整合するスペクトル損失プロファイルをもつ前記光信号波長範囲の透過曲線を有するように設計された第1のGFF構成要素と、
少なくとも1つの薄膜フィルタを含み、前記第1のGFF構成要素の誤差関数に対応するスペクトル損失プロファイルをもつ前記光信号波長範囲の透過曲線を有するように設計された第2のGFF構成要素であって、前記誤差関数が前記第1のGFF構成要素の実際のスペクトル損失プロファイルと前記目標損失プロファイルとの間の測定された差である第2のGFF構成要素と
を有する、利得平坦化光信号増幅器。
【請求項１８】
前記少なくとも1つの光信号増幅器がエルビウムドープ光ファイバ増幅器であり、前記光信号波長範囲がCバンドである、請求項１７に記載の利得平坦化光信号増幅器。
【請求項１９】
前記少なくとも1つの光信号増幅器がドープ光ファイバ増幅器であり、前記光信号波長範囲がLバンドである、請求項１７に記載の利得平坦化光信号増幅器。
【請求項２０】
前記少なくとも1つの光信号増幅器がドープ光ファイバ増幅器であり、前記光信号波長範囲がSバンドである、請求項１７に記載の利得平坦化光信号増幅器。
【国際調査報告】
2007536757.tif 000011
2007536757.tif 000012