(57)【要約】従来はレーザーダイオードモジュールの設計及び微調整に手間と時間がかかり、製造コストの増加の原因となっていた。そこで、従来の問題を解決するため、下記の設計方法を適用する。１つのレーザーダイオードと１つの出力用偏波保持ファイバーから構成されるレーザーダイオードモジュール又は非偏光化レーザーダイオードモジュールが、レーザーダイオードに接続されている出力用偏波保持光ファイバーの長さがレーザーダイオードから出力されるレーザー光のファブリペローの縦モード間隔Δλと発振中心波長λ０と出力用偏波保持光ファイバーのビート長Ｌｂｅａｔ１とそのビート長を測定した光の波長λｂｅａｔを用いて導出される値【数３７】2003034557.tif 000048の長さに出力用偏波保持光ファイバーを設計する。
2003034557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つのレーザーダイオードと前記レーザーダイオードに接続された１つの出力用偏波保持ファイバーを備えるレーザーダイオードモジュールと、
前記レーザーダイオードモジュールに接続された非偏光化装置と、
を備え、
前記出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇが、前記レーザーダイオードから出力されるレーザー光のファブリペローの縦モード間隔Δλと、発振中心波長λ０と、前記出力用偏波保持光ファイバーのビート長ＬＢｅａｔ１と、前記ビート長を測定した光の波長λＢｅａｔと、を用いて導出される値
【数１】
2003034557.tif 000037
である非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項２】
前記出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇが、
【数２】
2003034557.tif 000038
又は、
【数３】
2003034557.tif 000039
であるクレーム１に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項３】
前記出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇが、消光比の変動がなくなる以上の長さを有するクレーム１に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項４】
１つのレーザーダイオードと前記レーザーダイオードに接続された１つの出力用偏波保持ファイバーを備えるレーザーダイオードモジュールと、
前記レーザーダイオードモジュールに接続された非偏光化装置と、
を備え、
前記非偏光化装置の長さＬＤｅｐｏが、前記レーザーダイオードから出力されるレーザー光のファブリペローの縦モード間隔Δλと、発振中心波長λ０と、前記非偏光化装置に用いられる複屈折を有する物質のビート長ＬＢｅａｔ２と、前記ビート長を測定した光の波長λＢｅａｔ２と、を用いて算出される値
【数４】
2003034557.tif 000040
である非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項５】
前記非偏光化装置の長さＬＤｅｐｏが、
【数５】
2003034557.tif 000041
であるクレーム４に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項６】
前記非偏光化装置の長さＬＤｅｐｏが、前記レーザーダイオードモジュールのスペクトル半値全幅δλＦＷＨＭと目的のＤＯＰ値により算出される値
【数６】
2003034557.tif 000042
であるクレーム４に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項７】
前記出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇが、
【数１】
2003034557.tif 000043
であるクレーム４から６の何れか１項に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項８】
前記出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇが、
【数２】
2003034557.tif 000044
又は、
【数３】
2003034557.tif 000045
であるクレーム４から６の何れか１項に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項９】
前記出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇが、消光比の変動がなくなる以上の長さを有するクレーム４から６の何れか１項に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項１０】
前記出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇが
【数７】
2003034557.tif 000046
であるクレーム４から６の何れか１項に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項１１】
前記出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇが
【数８】
2003034557.tif 000047
であるクレーム４から６の何れか１項に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項１２】
前記出力用偏波保持ファイバー中にファイバーブラッググレーティングが形成されているクレーム７に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項１３】
前記非偏光化装置に非偏光化用偏波保持光ファイバーを使用するクレーム７に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項１４】
前記非偏光化装置に非偏光化用偏波保持光ファイバーを使用するクレーム１２に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項１５】
前記出力用偏波保持光ファイバーと前記非偏光化用偏波保持光ファイバーが、それぞれの光学主軸が４５°の角度をなすように融着接続されたクレーム１３に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項１６】
前記出力用偏波保持光ファイバーと前記非偏光化用偏波保持光ファイバーが、それぞれの光学主軸が４５°の角度をなすように融着接続されたクレーム１４に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項１７】
前記非偏光化装置に、クレーム４から６に何れか１項に記載のＬＤｅｐｏの長さを有する非偏光化用偏波保持光ファイバーと２×ＬＤｅｐｏの長さを有する非偏光化用偏波保持光ファイバーとを互いの光学主軸が４５°の角度をなすように接続したリヨ型の非偏光化用偏波保持光ファイバーを使用する偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項１８】
前記非偏光化装置に複屈折結晶を使用するクレーム７に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項１９】
前記非偏光化装置に複屈折結晶を使用するクレーム１２に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項２０】
前記出力用偏波保持光ファイバーと前記複屈折結晶が、それぞれの主軸が４５°の傾きをなすように接続されたクレーム１８に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項２１】
前記出力用偏波保持光ファイバーと前記複屈折結晶が、それぞれの主軸が４５°の傾きをなすように接続されたクレーム１９に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項２２】
前記複屈折結晶の入力側にλ／２波長板を挿入することで前記複屈折結晶に入力するレーザー光の偏光方向を調整するクレーム１８に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項２３】
前記複屈折結晶の入力側にλ／２波長板を挿入することで前記複屈折結晶に入力するレーザー光の偏光方向を調整するクレーム１９に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項２４】
前記複屈折結晶がリヨ型の複屈折結晶であるクレーム１８に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項２５】
前記複屈折結晶がリヨ型の複屈折結晶であるクレーム１９に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項２６】
前記出力用偏波保持光ファイバーから出力されたレーザー光の消光比が１５ｄＢ以上である前記レーザーダイオードモジュールを用いるクレーム１３に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項２７】
前記出力用偏波保持光ファイバーから出力されたレーザー光の消光比が１５ｄＢ以上である前記レーザーダイオードモジュールを用いるクレーム１４の何れか１項に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項２８】
前記出力用偏波保持光ファイバーから出力されたレーザー光の消光比が１５ｄＢ以上である前記レーザーダイオードモジュールを用いるクレーム１８に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項２９】
前記出力用偏波保持光ファイバーから出力されたレーザー光の消光比が１５ｄＢ以上である前記レーザーダイオードモジュールを用いるクレーム１９に記載の非偏光化レーザーダイオードモジュール。
【請求項３０】
クレーム１から３の何れか１項に記載の複数のレーザーダイオードモジュールと１つの偏波合成器を備えて偏波合成するレーザー光源と、前記偏波合成器の出力側に配置されたクレーム４から６の何れか１項に記載の１つの非偏光化装置と、を備えた非偏光化レーザーダイオード光源。
【請求項３１】
クレーム３０に記載の非偏光化レーザーダイオード光源を励起光源に使用した光増幅器。
【請求項３２】
クレーム３０に記載の非偏光化レーザーダイオード光源を励起光源に使用したＲａｍａｎ光増幅装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、非偏光化するレーザー光を出力するレーザーダイオードモジュールの出力用偏波保持光ファイバーの長さを設計する方法と非偏光化装置の長さの設計方法と、その設計方法に基づいて製造されたレーザーダイオードモジュールならびに非偏光化レーザーダイオードモジュール、これらのレーザーダイオードモジュールを励起光源とする光増幅器に関するものである。
背景技術
半導体レーザー素子（レーザーダイオード：ＬＤ）から発振されるレーザー光を励起手段として光ファイバー内で信号光を増幅する光増幅器は、光通信システムにおいて重要な役割を果たしている。その中でも光ファイバー中の誘導Ｒａｍａｎ散乱現象を利用したＲａｍａｎ光増幅器は雑音特性が優れているため、長距離伝送路の光増幅手段として、さらに伝送信号の高速化に必要不可欠な光増幅器となっている。
Ｒａｍａｎ光増幅は光ファイバー中で生じる誘導Ｒａｍａｎ散乱現象を介するため、信号光の受けるＲａｍａｎ利得の大きさは信号光の偏光状態と信号光の偏光状態の相互関係に強く依存する。例えば、励起光の偏光状態が直線偏光の場合（通常ＬＤから出力されるレーザー光の偏光はほぼ直線偏光である。）、信号光の偏光状態が励起光と同じ方向の直線偏光であるとき、Ｒａｍａｎ利得は高い値をしめし、信号光が励起光の偏光状態と直交する偏波状態の時Ｒａｍａｎ利得は減少する。即ち、利得の大きさが励起光の偏光状態と信号光の偏光状態の相互関係に強く依存する偏波依存性（ＰＤＧ：Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ  ｏｆ  Ｇａｉｎ）がある。
Ｒａｍａｎ利得の偏波依存性を解消するために励起光に用いるレーザー光には極めて短い時間内に偏波状態が変化するような特性をもつものが用いられる。一つは同一波長の２台のＬＤを偏波合成したものであり、もう一つはＬＤの出力に非偏光化装置を取り付け、レーザー光を非偏光化したものであり、共に偏光成分の割合を表す偏光度（ＤＯＰ：Ｄｅｇｒｅｅ  Ｏｆ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）が小さく、極めて短い時間内に偏光状態が変化している。
ＬＤから出力されるレーザー光を非偏光化する非偏光化装置には複屈折を有する結晶や複屈折光ファイバーが用いられている。ＤＯＰ値はこれらの非偏光化装置の長さ（光が進む方向の距離）に依存し、通常非偏光化装置の長さが長いほどＤＯＰは小さな値になること、またＬＤから出力されるレーザ光のスペクトル半値幅にも依存することがわかっている。そのため、従来の技術においては、ＤＯＰ値を小さくする場合に次のような方法を取っていた。まず、ＬＤのスペクトル半値幅（ＦＷＨＭ）とＤＯＰの定性的な関係から、過去の設計情報に基づいて非偏光化装置の長さをおおまかに決定する。その後、その長さに設定された非偏光化装置をレーザダイオードモジュールの出力用偏波保持光ファイバに接続し、ＤＯＰを実際に測定しながらファイバ長を調節する、という方法である。
しかし、上記の方法では、出力レーザー光の偏光度を測定しながら非偏光化装置の長さを微調整する必要があり、微調整に手間と時間がかかり、製造コストの増加の原因となっていた。また、実際にはＤＯＰは非偏光化装置の長さに対し一様に減少せず周期的な極大値を持つため、その極大値を避けるためにＤＯＰ値を測定しながら非偏光化装置の長さを微調整する必要もあった。
さらに、上述の方法で非偏光化装置の長さの最適化を行っても、非偏光化レーザーダイオードモジュールの周りの温度が変化するとＤＯＰ値も変動するため、微調整も難しく小さなＤＯＰ値（例えば１０％以下）を実現することが困難であった。さらに、ＤＯＰ値の変動はＲａｍａｎ利得も変動する原因となっていたため非偏光化ダイオードモジュールの周りの温度を管理する必要があった。
発明の開示
本発明は、レーザーダイオードの共振器長と発振中心波長、発振スペクトル半値全幅、消光比、及び出力用偏波保持光ファイバーのビート長を用いて出力用偏波保持光ファイバーの長さの最適化を行い、ＤＯＰの温度変動を解消しＤＯＰの安定化を図る。また、レーザーダイオードの共振器長と発振中心波長、発振スペクトル半値全幅及び非偏光化に用いる複屈折を有する物質の長さを一意に決めることを可能にしたものである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第１の態様は、
１つのレーザーダイオードと前記レーザーダイオードに接続された１つの出力用偏波保持ファイバーを備えるレーザーダイオードモジュールと、
前記レーザーダイオードモジュールに接続された非偏光化装置と、
を備え、
前記出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇが、前記レーザーダイオードから出力されるレーザー光のファブリペローの縦モード間隔Δλと、発振中心波長λ０と、前記出力用偏波保持光ファイバーのビート長ＬＢｅａｔ１と、前記ビート長を測定した光の波長λＢｅａｔと、を用いて導出される値
【数１】
2003034557.tif 000003
である非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第２の態様は、前記出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇが、
【数２】
2003034557.tif 000004
又は、
【数３】
2003034557.tif 000005
である非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第３の態様は、前記出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇが、消光比の変動がなくなる以上の長さを有する非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第４の態様は、
１つのレーザーダイオードと前記レーザーダイオードに接続された１つの出力用偏波保持ファイバーを備えるレーザーダイオードモジュールと、
前記レーザーダイオードモジュールに接続された非偏光化装置と、
を備え、
前記非偏光化装置の長さＬＤｅｐｏが、前記レーザーダイオードから出力されるレーザー光のファブリペローの縦モード間隔Δλと、発振中心波長λ０と、前記非偏光化装置に用いられる複屈折を有する物質のビート長ＬＢｅａｔ２と、前記ビート長を測定した光の波長λＢｅａｔ２と、を用いて算出される値
【数４】
2003034557.tif 000006
である非偏光化レーザーダイオードモジュルである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第５の態様は、前記非偏光化装置の長さＬＤｅｐｏが、
【数５】
2003034557.tif 000007
である非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第６の態様は、前記非偏光化装置の長さＬＤｅｐｏが、前記レーザーダイオードモジュールのスペクトル半値全幅δλＦＷＨＭと目的のＤＯＰ値により算出される値
【数６】
2003034557.tif 000008
である非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第７の態様は、前記出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇが
【数７】
2003034557.tif 000009
である非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第８の態様は、前記出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇが
【数８】
2003034557.tif 000010
である非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第９の態様は、前記出力用偏波保持ファイバー中にファイバーブラッググレーティングが形成されている非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第１０の態様は、前記非偏光化装置に非偏光化用偏波保持光ファイバーを使用する非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第１１の態様は、前記出力用偏波保持光ファイバーと前記非偏光化用偏波保持光ファイバーが、それぞれの光学主軸が４５°の角度をなすように融着接続された非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第１２の態様は、前記非偏光化装置に、ＬＤｅｐｏの長さを有する非偏光化用偏波保持光ファイバーと２×ＬＤｅｐｏの長さを有する非偏光化用偏波保持光ファイバーとを互いの光学主軸が４５°の角度をなすように接続したリヨ型の非偏光化用偏波保持光ファイバーを使用する偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第１３の態様は、前記非偏光化装置に複屈折結晶を使用する非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第１４の態様は、前記出力用偏波保持光ファイバーと前記複屈折結晶が、それぞれの主軸が４５°の傾きをなすように接続された非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第１５の態様は、前記複屈折結晶の入力側にλ／２波長板を挿入することで前記複屈折結晶に入力するレーザー光の偏光方向を調整する非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第１６の態様は、前記複屈折結晶がリヨ型の複屈折結晶である非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの第１７の態様は、前記出力用偏波保持光ファイバーから出力されたレーザー光の消光比が１５ｄＢ以上である前記レーザーダイオードモジュールを用いる非偏光化レーザーダイオードモジュールである。
本発明の非偏光化レーザーダイオード光源の第１の態様は、複数のレーザーダイオードモジュールと１つの偏波合成器を備えて偏波合成するレーザー光源と、前記偏波合成器の出力側に配置された１つの非偏光化装置と、を備えた非偏光化レーザーダイオード光源である。
本発明の光増幅器の第１の態様は、非偏光化レーザーダイオード光源を励起光源に使用した光増幅器である。
本発明のＲａｍａｎ光増幅器の第１の態様は、非偏光化レーザーダイオード光源を励起光源に使用したＲａｍａｎ光増幅装置である。
発明を実施するための最良の態様
この発明の非偏光化レーザーダイオードモジュール及び非偏光化レーザーダイオード光源の態様について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、非偏光化装置として非偏光化用偏波保持光ファイバーを使用した非偏光化レーザーダイオードモジュールの実施態様を示す。レーザーダイオード１と出力用偏波保持光ファイバー２を備えたレーザーダイオードモジュールと、非偏光化用偏波保持光ファイバー５を用いた非偏光化装置と、を備えた非偏光化レーザーダイオードモジュールである。レーザーダイオード１と出力用偏波保持光ファイバー２は、光結合部３によって接続されている。また、出力用偏波保持光ファイバー２の中には、ファイバーブラッググレーティング（ＦＢＧ）４が形成されている。
この出力用偏波保持光ファイバー２と非偏光化用偏波保持光ファイバー５は、通常、光学主軸が４５°の角度がなすように、融着接合されている。
この非偏光化レーザーダイオードモジュールにおいて、非偏光化用複屈折光ファイバーの長さＬＤｅｐｏおよび、レーザーダイオードモジュールの出力用偏波保持光ファイバーの長さＬＰｉｇを最適化することにより、ＤＯＰの温度変動を減少させＤＯＰを安定化できさらにこれまで困難であった１０％以下のＤＯＰ値を達成できることに着目しその最適化方法と最適化された非偏光化レーザーダイオードモジュールを提供するものである。この最適化には、レーザー光の発振中心波長λ０、レーザー光のファブリ・ペロー（ＦＰ）の縦モード間隔Δλ、レーザー光の発振スペクトルの半値全幅δλＦＷＨＭ、レーザーダイオードから出力されるレーザー光の偏光（一般に直線偏光）方向と出力用偏波保持光ファイバーの主軸となす角度θ、レーザー光の出力用偏波保持光ファイバーのＬＢｅａｔ１とビート長を測定するときに使用した光の波長λＢｅａｔ１、非偏光化用偏波保持光ファイバーのビート長ＬＢｅａｔ２とそのビート長を測定するのに使用した光の波長λＢｅａｔ２、出力用偏波保持光ファイバーの主軸と非偏光化用偏波保持光ファイバーの主軸のなす角度φを用いる。
図２Ａ，図２Ｂ，図２ＣにＦＰ−モード間隔の異なる３種類のレーザーダイオードのスペクトルを示す。図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃで示したレーザーダイオードモジュールから出力される光をビート長ＬＢｅａｔ２＝５．２ｍｍ、λＢｅａｔ２＝１５５０ｎｍの非偏光化用偏波保持光ファイバーを用いて非偏光化した結果を図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃ図に示す。図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃで表されるレーザーダイオードモジュールの仕様を表１に示す。
【表１】
2003034557.tif 000011
図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃ図から、非偏光化用偏波保持光ファイバーの長さが長くなるに従いＤＯＰ値が減少していることが分かる。非偏光化用複屈折光ファイバーの長さがさらに長くなると、ＤＯＰ値は上昇し極大値を迎える。このＤＯＰ値の上昇し極大値を迎えること非偏光化レーザーダイオードモジュールの設計及び製造を難しくしている要因である。従って、本発明はこの極大値を迎える非偏光化用偏波保持光ファイバーの長さを導出し設計やＤＯＰの安定化に利用する。
図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃ図より、極大値を迎える非偏光化用偏波保持光ファイバーの長さはＦＰ−モード間隔Δλに依存している。その極大値を迎える非偏光化用偏波保持光ファイバーの長さＬｐｅａｋ１は以下の式で表される。
【数１７】
2003034557.tif 000012
この式は、発振中心波長λ０に一致するＦＰ−モードとΔλ離れた波長λ０＋Δλの隣り合うＦＰモードを用いて記述されている。この式を用いて図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃ図に見られるＤＯＰの極大値の現れる非偏光化用偏波保持光ファイバーの長さを算出する。計算結果と測定結果を表２に示す。
ここで、表１の（ａ）〜（ｃ）は、表２のＰ〜Ｒシリーズに各々対応している。また、これらの違いは、レーザ素子の長さ（キャビティ長）の違いによるΔλの違いによる。従って、図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃ図の極大値の位置がΔλに依存することになる。
【表２】
2003034557.tif 000013
上記のＰ〜Ｒシリーズは、それぞれ異なるΔλを特徴付けるものである。先に示したキャビティ長の違いは、通常、ＬＤからの光出力をコントロールするために与えられる。Ｐ〜Ｒシリーズにおいては、Ｐシリーズがキャビティ長が一番短く、パワーは一番低く、Ｒがキャビティ長が一番長く、かつパワーは一番高い。
表２から計算結果と測定結果が良く一致しており、（３−１）式がＤＯＰの極大値を迎える非偏光化用偏波保持光ファイバーの長さを導き出すことを示している。本発明では（３−１）式を基本に設計を行う。
ここで、ＤＯＰ値が再上昇する前の非偏光化用複屈折光ファイバーの長さＬＤｅｐｏについては、下記の（３−１Ａ）式によって設計することができる。
【数１７Ａ】
2003034557.tif 000014
ここで、δλＦＷＨＭはレーザーダイオードモジュールのスペクトル半値全幅であり、ＤＯＰは目的のＤＯＰ値である。図３Ａに、上式によるプロファイルを示す。
実際の光源のスペクトルはマルチモードであるため、ＬＤｅｐｏに対するＤＯＰ特性にはスペクトルの周期構造が反映されるが、光源のスペクトルをローレンツ関数型の連続スペクトルであると仮定すると、ＬＤｅｐｏとＤＯＰの関係は図３Ａのように単調減少する指数関数で表される。図３Ａからもわかるように、ＤＯＰ値が再上昇する前の特性は、マルチモードの包絡線形状から予想可能であるため、上式を利用した設計も効果的である。
図３Ａ，３Ｂ，３ＣよりＤＯＰ値は（３−１）式で与えられる値よりも短い非偏光化用偏波保持光ファイバーで極小値を迎える。その極小値は非偏光化偏波保持光ファイバーの長さＬｍｉｎが
【数１８】
2003034557.tif 000015
のときである。
ＤＯＰ値を小さくする場合は非偏光化用複屈折光ファイバーの長さを（３−２）で与えられるＬｍｉｎにすることが望ましいが、所望のＤＯＰ値以下になるような長さでもよい。
この実施例では、非偏光化用偏波保持光ファイバーの長さを（３−２）で与えられるもので進めてゆく。
図２Ａで示されるレーザーダイオードを例にレーザーダイオードの出力用偏波保持光ファイバーの長さを導出する。
導出の際には、以下の式を用いて数値計算を行う。
【数１９】
2003034557.tif 000016
Ｅｘｏｕｔ、Ｅｙｏｕｔは非偏光化装置から出力される光の電界のｘ成分とｙ成分を表す。δ１、δ２はそれぞれ出力用偏波保持光ファイバおよび非偏光化用偏波保持光ファイバーの独立した２軸を光が伝播する際に与えられる位相遅延量、θ、φはそれぞれ、レーザーダイオードから出力されるレーザー光の偏光（一般に直線偏光）方向と出力用偏波保持光ファイバーの光学主軸とがなす角度及び、出力用偏波保持光ファイバーの光学主軸と非偏光化用偏波保持光ファイバーの光学主軸とがなす角度である。δ１、δ２は以下に表される。
【数２０】
2003034557.tif 000017
【数２１】
2003034557.tif 000018
ＬＰｉｇｔａｉｌ、ＬＢｅａｔ１、ＬＤｅｐｏｌａｒｉｚｅｒ、ＬＢｅａｔ２はそれぞれ出力用偏波保持光ファイバーの長さ及びビート長、非偏光化用偏波保持光ファイバーの長さ及びビート長を表すがこれらは温度により変動するため、以下のように書き直す。
【数２２】
2003034557.tif 000019
【数２３】
2003034557.tif 000020
【数２４】
2003034557.tif 000021
【数２５】
2003034557.tif 000022
ｔは温度、α１、β１は出力用偏波保持光ファイバーの線膨張係数及びビート長の熱膨張係数、α２、β２は非偏光化用偏波保持光ファイバーの線膨張係数及びビート長の熱膨張係数。ＬＰｉｇｔａｉｌ０、ＬＢｅａｔ１０、ＬＤｅｐｏｌａｒｉｚｅｒ０、ＬＢｅａｔ２０はそれぞれ出力用偏波保持ファイバーの０℃での長さ及びビート長、非偏光化用偏波保持ファイバーの０℃での長さ及びビート長、を表し、λＢｅａｔ１、λＢｅａｔ２は出力用偏波保持ファイバー及び非偏光化用偏波保持ファイバーのビート長を計る際に用いた光の波長。ωはレーザー光の角周波数である。
（３−３）式から求められるＥｘｏｕｔ、Ｅｙｏｕｔを用いて
【数２６】
2003034557.tif 000023
【数２７】
2003034557.tif 000024
【数２８】
2003034557.tif 000025
【数２９】
2003034557.tif 000026
として、（３−１０）〜（３−１３）式を以下の式に代入し偏光度ＤＯＰを求める。
【数３０】
2003034557.tif 000027
ＤＯＰを求める際は出力用偏波保持光ファイバー又は非偏光化用偏波保持光ファイバーを固定し温度ｔをＤＯＰが十分に変化する範囲で変化させＤＯＰの最大値と最小値を求める。
同様に出力用偏波保持光ファイバーから出力されるレーザー光の消光比を次式
【数３１】
2003034557.tif 000028
を用いて計算したＥｘ１、Ｅｙ１を次式に代入して
【数３２】
2003034557.tif 000029
ψを０〜２πまで変化させたときの最大値を消光比として、さらに温度ｔを十分に変化させ消光比の最大値と最小値を求める。
（３−３）と（３−１６）式を用いて消光比の温度変動を計算すると図４のようになり消光比の変動とＤＯＰの変動が一致する。そこで、消光比の変動を小さくするような出力用偏波保持光ファイバーの長さを設計する。
非偏光化用偏波保持光ファイバーの長さを１２ｍに固定し、出力用偏波保持光ファイバーの長さを変化させながら消光比とＤＯＰの最大値と最小値を計算した結果を図５に示す。
図５から、出力用偏波保持光ファイバーのビート長が非偏光化用偏波保持光ファイバーのビート長と等しいとき、出力用偏波保持光ファイバー長が非偏光化用偏波保持光ファイバー長の半分であると、変動幅が小さくＤＯＰの最大値が極小値を取ることがわかる。
また、出力用偏波保持光ファイバーのビート長が、所定の長さを超えると、消光比の変動がなくなる。実際、消光比の最大値が最小値に収束する（最大値−最小値＜０．０１ｄＢ）場合には、消光比の変動がなくなったといえる。この出力用偏波保持光ファイバー長においても、ＤＯＰの最大値と最小値の差が十分に小さい。
そこで、出力用の偏波保持光ファイバーの長さは、以下の式で記述される長さが好ましい。
【数３３】
2003034557.tif 000030
又は、消光比の最大値が最小値に収束する長さ（つまり、消光比の変動がなくなる長さ）。
ＬＤｅｐｏが、
【数３４】
2003034557.tif 000031
の場合、出力用偏波保持光ファイバーの最適な長さは、（３−１７）式に（３−１８）式を代入して、
【数３５】
2003034557.tif 000032
となる。
さらに図５から、出力光偏波保持光ファイバーの最適値は
【数３６】
2003034557.tif 000033
付近にもあるため、この長さを選択しても良い。
（３−１９）式と同様に、出力用偏波保持光ファイバーの最適長さとして、（３−２０）式に（３−１８）式を代入して、
【数３６Ａ】
2003034557.tif 000034
が得られる。
ここで、図５から明らかなように、（３−１７）〜（３−２０Ａ）式で表される光ファイバーの最適長さの近傍では、ＤＯＰのプロファイルは、非常にフラットになっている。従って、この最適長さの前後のかなり広い領域の中で、適正な光ファイバーの長さを選定することが可能である。
また図５より、ＬＰｉｇ＝ＬＤｅｐｏにおいて、ＤＯＰの温度特性が出るが、このグラフのプロファイルより、次には、ＬＰｉｇ＝２×ＬＤｅｐｏにおいてＤＯＰの温度特性が発生する。従って、ＬＰｉｇの範囲は２×ＬＤｅｐｏまでを考慮すれば十分である。従って、下式を得る。
【数３６Ｂ】
2003034557.tif 000035
（３−１９）式と同様に、出力用偏波保持光ファイバーの最適な長として、（３−２０Ｂ）式に（３−１８）式を代入して、
【数３６Ｃ】
2003034557.tif 000036
を得る。
さらに（３−３）、（３−１６）式を用いて、いくつかのθに対し消光比の最大値最小値とＤＯＰの最大値と最小値の出力用偏波保持光ファイバー長との関係を計算すると、図６〜８となる。θが小さくなるに連れ消光比の最小値が大きくなり、ＤＯＰ変動幅が小さくなる。
この結果を反映させると消光比を大きくすることでも消光比の変動幅を小さくすることができる。そこで、レーザーダイオードモジュール出力光の消光比の最小値は１５ｄＢ以上が望ましく、より大きいほうが良い。消光比の異なる２台のＬＤを用いて非偏光化用偏波保持光ファイバーの長さを（３−１８）式で設定し出力用偏波保持光ファイバーの長さを１ｍとしたときのＤＯＰの温度変化を図１０Ａ，図１０Ｂに示す。
図１０より出力用偏波保持光ファイバーの長さが短く等しい場合は消光比が大きいほどＤＯＰの最大値が小さくかつ変動幅も小さくなる。
これらの上述の設計方法を用いて非偏光化用偏波保持光ファイバーの長さを（３−１８）式で表される長さに設定し、出力用偏波保持光ファイバーの長さを１ｍ及び（３−１９）で表される長さに設定してＤＯＰの温度変化を測定した結果を図１１、図１２に示す。
計算結果と実験結果が良い一致を示し、出力用偏波保持光ファイバーの長さを最適化するとＤＯＰが温度に対してほとんど変動しなくなる。
更に、非偏光化用偏波保持光ファイバーを非偏光化装置に使用した非偏光化レーザーダイオードモジュールの、その他の態様として、ＬＤｅｐｏの長さを有する非偏光化用偏波保持光ファイバーと２×ＬＤｅｐｏの長さを有する非偏光化用偏波保持光ファイバーを、互いの光学主軸が４５°の角度をなすように接続したリヨ型の非偏光化用偏波保持光ファイバーを非偏光化装置に使用した偏光化レーザーダイオードモジュールが考えられる。
リヨ型の非偏光化装置は、一般的に、任意の偏光状態で入射された光を非偏光化する手段として使用される。そのため、本発明による設計をリヨ型の非偏光化装置に適用すれば、レーザーダイオードモジュールからの出力光の偏光状態によらず最大値が小さく、かつ温度変動も最小なＤＯＰを得ることができる。すなわち、まず、上述したように、非偏光化光ファイバーを組合わせて構成されるリヨ型の非偏光化装置をあらかじめ設計し作成しておくことで、任意の長さの出力用偏波保持光ファイバーを持ったレーザーダイオードモジュールに取り付けても、所定の効果を得ることができるというメリットがある。
次に図１５に、非偏光化装置に複屈折結晶を使用した場合の、非偏光化レーザーダイオードモジュールの実施態様を示す。
レーザーダイオード００６からの出力光を伝搬するための出力用偏波保持光ファイバー００１が接続され、この出力用偏波保持光ファイバー００１に複屈折結晶（非偏光化装置）００４が接続されている。出力用偏波保持光ファイバー００１の出力光を、直接、複屈折結晶（非偏光化装置）００４に入力できないので、コリメータ等からなる光結合器００２を介して接続される。
図１５には、偏光子００３が示されているが、出力用偏波保持光ファイバー００１が、上述の設計方法にて設計されている場合には、偏光子００３は必要ではない。
従って、レーザーダイオード００６と出力用偏波保持光ファイバー００１を備えるレーザーダイオードモジュールと、光結合器００２によって接続された複屈折結晶（非偏光化装置）００４と、を備える非偏光化レーザーダイオードモジュールが、ひとつの実施態様として考えられる。この場合、出力用偏波保持光ファイバー００１と複屈折結晶（非偏光化装置）００４は、それぞれの光学主軸が４５°の角度をなすように、光結合器００２を介して接続されている。
ただし、複屈折結晶（非偏光化装置）００４の入射側に、λ／２波長板を装入した場合には、レーザー光の偏光方向を４５°回転させることができるため、上記とは異なり、光ファイバ００１と複屈折結晶００４を、それぞれの光学主軸が一致する方向に配置することができる。
次に、偏光子００３を備えた場合を説明する。この場合には、出力用偏波保持光ファイバー００１は任意の長さにすることが可能である。
図１５は偏光制御部が配置された非偏光化レーザーダイオードモジュールの一例を示すものである。この非偏光化レーザーダイオードモジュール００７は、レーザーダイオード００６と、レーザーダイオード００６からの出力光を伝搬するための出力用偏波保持光ファイバー００１と、出力用偏波保持光ファイバー００１に偏光制御部００８が接続されてなる。この偏光制御部００８は入射端と出射端に光結合器００２が配置され、この両光結合器００２間に偏光子００３と複屈折結晶（非偏光化装置）００４とが順に配置されている。なお、レーザダイオード００６と光結合器との間には出力偏波保持光ファイバー００１が使用されるが、出力用光ファイバー００５は一般的なＳＭＦ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ）が使用される。前記光結合器００２には主にコリメータが使用される。偏光子００３および複屈折結晶００４はＹＶ０４、ＬｉＮｂ０３、方解石、ルチル（金紅石）等からなる。
偏光子００３の偏光方向は、入射光の偏光方向と一致させ、かつ、複屈折結晶の光学主軸と４５°の関係をなすように配置する。これは、複屈折結晶００４に入力されるレーザー光の偏光状態が直線偏光でかつ光学主軸に対し４５°の関係に安定させるためである。レーザーダイオード００６から出射されるレーザー光は、偏光子００３を透過することで、レーザー光の偏光状態の温度変化による偏光度の変動を抑制することが可能になる。
図１６は非偏光化レーザーダイオードモジュールに配置された偏光制御部００８の一実施例である。図１６の偏光制御部００８では複屈折結晶（非偏光化装置）００４が２つの複屈折部品から構成されており、この部分が図１５と相違する。この場合、２つの複屈折部品は、互いの光学主軸が４５°の角度をなすように配置する。また、偏光子００３はその偏光方向が入射光の偏光方向、および一つ目の複屈折結晶００４の光学主軸と０°の関係になるように配置することが好ましい。なお、２つの複屈折結晶の光伝搬方向の長さ比は、１：２にとなるリヨ型の複屈折結晶とした。
なお、出力偏波保持光ファイバー００１を上述の設計方法にて定めた場合には、このリヨ型の複屈折結晶においても、偏光子００３は必要ない。
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュール００７によれば、伝搬されるレーザー光は偏光子００３により常に直線偏光の状態で複屈折部品に入射されるため、偏光クロストークの影響を受けない。また、振動や温度変化によりレーザー光の偏光状態が変動したとしても、偏光子を伝搬させることにより安定した低い偏光度を持つレーザー光を出力させることができる。
複屈折結晶（非偏光化装置）００４として複屈折結晶を利用したＤｅｐｏｌａｒｉｚｅｒの特性評価を行う。結晶型Ｄｅｐｏｌａｒｉｚｅｒの構成は図１７に示すとおりである。偏波保持型光ファイバー（ＰＭＦ）の主軸とＰｏｌａｒｉｚｅｒの偏光軸を一致させ、Ｐｏｌａｒｉｚｅｒの偏光軸に対しルチル（金紅石）の主軸を４５°回転させて固定してある。ルチルはファイバー型Ｄｅｐｏｌａｒｉｚｅｒの設計方法を用いてＱシリーズのＬＤに対応する長さに設定した。Ｐｏｌａｒｉｚｅｒを結晶手前に配置することで結晶に入力されるレーザー光の偏光を常に直線偏光にし、温度変動に伴うＰＭＦ出力の偏光状態の変動によるＤＯＰの変動を解消させている。
前記Ｄｅｐｏｌａｒｉｚｅｒの特性評価のための測定系を図１８に示す。ＬＤにはＱシリーズ波長１４６１．９ｎｍ、ＦＷＨＭ＝０．８ｎｍのＦＢＧ付きを使用した。出力ＰＭＦとＤｅｐｏｌａｒｉｚｅｒのＩｎｐｕｔ用ＰＭＦを互いの主軸が一致するように融着接続した。ＤＯＰと電流値の関係、ＬＤの電流値を８００ｍＡとしてＤＯＰの温度特性を評価した。
図１９にＤＯＰの電流値特性、図２０にＤＯＰの温度特性を示す。電流値とＤＯＰの関係では、ＤＯＰは２５０ｍＡの時が１６．５％と最大値を示すが、電流値を上昇させるにつれて減少し４００ｍＡ以上で１０％以下を示している。ＤＯＰの温度特性評価では温度が変化するに伴ってＤＯＰが変動し、最大値４．５％と良好な結果を示している。
ファイバー型Ｄｅｐｏｌａｒｉｚｅｒと同様の設計方法を用いて長さを決定したルチルを用い、ルチルの手前に偏光子を入れることでＤＯＰの温度変動を抑制するＤｅｐｏｌａｒｉｚｅｒを作成し、前記のように評価を行った結果、電流値４００ｍＡ以上で１０％以下のＤＯＰ値を実現した。さらに、電流値８００ｍＡで温度特性を測定したところ、温度変動に対し絶対値４．５％以下の低ＤＯＰ値とその安定化に成功した。
なお、非偏光化装置に複屈折結晶を使用した場合も、非偏光化用偏波保持光ファイバーの場合と同様で、レーザーダイオードモジュール出力光の消光比の最小値は１５ｄＢ以上が望ましく、より大きいほうが良い。
次に、上述した偏波保持ファイバーの長さの設計方法を用いて、レーザーダイオードを複数配置し、非偏光化レーザーダイオード光源として利用できる。それぞれの出力光を合波させ、合波された光を出力する構造を説明する。
図２１は、図１の変形例であり、レーザーダイオードが複数配置された構成を示し、すものである。１０１は励起用のレーザーダイオードモジュール、１０２はファイバーブラッググレーティング、１０６は偏波合成器又は偏波保持光合波器（以下、偏波合成器を総称とする）、１０９は上述した長さがＬＤｅｐｏで設計された非偏光化用偏波保持光ファイバーからなる非偏光化装置である。
なお、１０３はレーザーダイオードモジュール１０１からの出力用第一偏波保持光ファイバー、１０５は偏波合成器１０６への入力用第二偏波保持光ファイバー、１０４は第一偏波保持光ファイバー１０３と第二偏波保持光ファイバー１０５の接合部、１０７は偏波合成器１０６からの第三偏波保持光ファイバー、１０８は第三偏波保持光ファイバー１０７と非偏光化装置１０９との接合部である。
接合部１０８は、第三偏波保持光ファイバー１０７と非偏光化装置１０９を構成する非偏光化用偏波保持光ファイバーの光学主軸が互いに４５°ずらされて接合されている。一方、接合部１０４は、接合される光ファイバーの光学主軸を互いにずらさないで接合する。つまり、接合される光ファイバーの光学主軸は互いに０°の状態で接合されることになる。
なお、接合部１０８において接合される光ファイバーの光学主軸を互いに０°の状態で接合し、接合部１０４において接合される光ファイバーの光学主軸を互いに４５°ずらして接合し、偏波合成器１０６の替わりに多層膜フィルターからなる空間結合モジュールを用いる構成にしてもよい。つまり、レーザーダイオード１０１からの出力光が合成前にデポライズされる場合はＷＤＭカップラを使用する。このＷＤＭカプラには、ファイバ溶融型カプラ、光導波路からなるマッハツェンダ型波長合波器などがある。レーザーダイオード１０１からの出力光が合成前にデポライズされない場合は、偏波合成器１０６を使用する。
また、この偏波合成器は、他に、偏波保持型の波長合波器なども使用可能である。
図２１において、中心波長が同一又は異なる少なくとも２台のレーザーダイオードモジュール１０１からの出力光を第一偏波保持ファイバー１０３、第二偏波保持ファイバー１０５の順に伝搬させ、偏波合成器１０６で合波させる。
次に、偏波合成器１０６からの出力光は第三偏波保持光ファイバー１０７、非偏光化装置１０９を順に伝搬させる。この結果、各レーザーダイオードの偏光度を独立に小さくすることができる。
従来、２台のレーザーダイオードモジュール１０１の中心波長が同一の場合に、レーザーダイオードモジュール１０１の出力を同一にすることによって低いＤＯＰ値を実現していたが、図２１の構成ではこの必要がなくなるる。
また、２台のレーザーダイオードモジュール１０１の中心波長が異なる場合でも、同様に低い偏光度を実現する。偏波合成器１０６を用いた場合は、２台のレーザーダイオードモジュール１０１を配置する構成が可能であり、偏波保持光合波器を用いると、２台以上のレーザーダイオードモジュール１０１の偏光度を１台の非偏光化装置１０９で低減させることが可能になる。
なお、図２１の実施例ではレーザーダイオードモジュール１０１を２台配置した構成を示したが、これに限らず複数のレーザーダイオードモジュール１０１を配置しても構わない。
図２１の構成によれば、偏波合成器１０６からの出力光は、その偏光度が温度変動に対し安定した低い値が得られる。例えば、偏光度を１０％以下に安定させることができる。
次に図２２により、図２１の他実施例を説明する。図２２の構成は、図２１の非偏光化装置１０９の構造を結晶型にしたものである。この結晶型非偏光化装置１１１は、例えば図１５、図１６の構成を用いればよい。なお、結晶型非偏光化装置１１１以外で、図２１と異なる構成部分は、結晶型非偏光化装置１１１への入力用第四偏波保持光ファイバー１１０と、結晶型非偏光化装置１１１からの出力用光ファイバー１１２が配置され点である。
結晶型非偏光化装置１１１については、図示しないが、第四偏波保持光ファイバー１１０とその光学主軸に偏光方向が一致した偏光子と、その偏光方向に対し光学主軸を４５°回転させた複屈折結晶と、出力用光ファイバーとからなり、各光ファイバー端面にはそれぞれコリメーターが設置されている。
図２２の構成においても、上述したような図２１の構成の場合と同様の効果が得られるだけでなく、結晶型非偏光化装置１１１が図２１に示す非偏光化用偏波保持光ファイバーよりも小型なので、全体的にダウンサイズとなる。
次に、図２３により、図２１および図２２の変形例を示す。図２３は、非偏光化励起光源の一実施例である。
この非偏光化励起光源は、図２１に示した２台一組のレーザーダイオードモジュールからなる構成を多段に組合せたものである。
１０１は励起用のレーザーダイオードモジュール、１０２はファイバーブラッググレーティング、１０６は偏波合成器、１１３は上述した長さがＬＤｅｐｏで設計された非偏光化用偏波保持光ファイバーもしくは結晶からなる非偏光化装置である。なお、１０３はレーザーダイオードモジュール１０１からの出力用第一偏波保持光ファイバー、１０５は偏波合成器１０６への入力用第二偏波保持光ファイバー、１０４は第一偏波保持ファイバー１０３と第二偏波保持光ファイバー１０５の接合部、１０７は偏波合成器１０６からの第三偏波保持光ファイバー、１０８は第三偏波保持光ファイバー１０７と非偏光化装置１０９との接合部である。接合部では、接合される光ファイバーの互いの光学主軸を０°もしくは４５°ずらして接合する。このずらす角度は、上述したように、光合成器として偏波合成器を使用するのか、多層膜フィルターを用いた空間結合モジュールを使用するかにより決定される。
図２３の非偏光化励起光源は、少なくとも３台の中心波長が同一又は異なる励起用のレーザーダイオードモジュール１０１と、少なくとも２台の偏波合成器１０６と、少なくとも１台の非偏光化装置１１３とから構成される。偏波合成器１０６を数段、直列に接続することで複数のレーザーダイオード１０１からの出力光を合成し、その出力を少なくとも１台の非偏光化装置１１３を用いて一括に偏光度を低減させることを特徴とする励起光源である。
非偏光化装置１１３は、図２１、図２２記載のファイバー型もしくは結晶型を用いる。図２３において、中心波長が同一又は異なる少なくとも３台のレーザーダイオードモジュール１０１を偏波合成器１０６に接続し、その出力に偏波保持光ファイバーを用いてその偏波保持光ファイバーに非偏光化装置１１３を接続することで、各レーザーダイオード１０１の偏光度を独立に小さくすることができる。この構成を用いることで、３台以上のレーザーダイオードモジュール１０１の偏光度を１台の非偏光化装置１１３で低減させることが可能になる。
ここで考えられる機器構成としては、
（ａ）小さい方の１０６に偏波合成器、大きい１０６に偏波保持型波長合成器
（ｂ）小さい方の１０６に偏波保持型波長合成器、大きい１０６に偏波合成器（但し大きい１０６は入力ポートが２つになる）
（ｃ）両方とも、偏波保持型波長合成器
などが挙げられる。
また、偏波合成器については、２つのレーザーダイオードの波長が異なっても、同じでも合波できるが、偏波保持型波長合成器については、全てのレーザーダイオードの波長が異ならないと、合波はできない。
図２４は、非偏光化波長多重励起光源の一実施例である。１１４は非偏光化レーザーダイオードモジュール、１１５は非偏光化偏波合波レーザーダイオードモジュール、１１６はＷＤＭカプラー、１１７は出力用光ファイバーである。
図２４における非偏光化波長多重励起光源は、少なくとも１台の非偏光化レーザーダイオードモジュール１１４と、少なくとも１台の非偏光化偏波合波レーザーダイオードモジュール１１５と、ＷＤＭカプラー１１６とから構成されている。
次に図２５Ａ、図２５Ｂにより、非偏光化波長多重励起光源を用いたラマン光増幅器の一実施例を示す。なお、図２５Ａは前方励起型、図２５Ｂは後方励起型のラマン増幅器である。図示しないが、ラマン増幅器には双方向励起型があり、この双方向励起型は、図２５Ａと図２５Ｂが組み合わされた構成である。つまり、ラマン光増幅媒体に、該ラマン光増幅媒体の入力側と出力側の両方から励起光を入力させる構成となる。
図２５Ａの非偏光化波長多重励起光源を用いたラマン光増幅器の説明をする。１１８は図２１から図２４に示した構成からなる非偏光化励起光源、１２０はＷＤＭ光結合器、１２１は信号用入力ポート、１１９は励起光用入力ポート、１２２はラマン光増幅媒体、１２３は伝搬される信号光、１２４は励起光である。図示されない信号送信器等から信号光１２３が伝搬され、ＷＤＭカプラー１２０で励起光１２４と信号光１２３が合成され、ラマン光増幅媒体１２２に入力されることにより、信号光１２３が増幅される。
次に図２６により、図２５に示した非偏光化波長多重励起光源を用いたラマン増幅器を用いた伝送システムの一実施例を示す。１２５は非偏光化波長多重励起光源、１２６はラマン増幅媒体、１２７は信号送信器、１２８は信号受信機である。信号送信器１２７から信号光１２３が出力され、ラマン増幅媒体１２６を非偏光化波長多重励起光源１２５から出力された励起光１２４と信号光１２３が伝搬することにより、信号光１２３が増幅され、信号受信機１２８に入力される。
なお、本実施例では、本発明の光源を利用したＲａｍａｎ光増幅装置を説明したが、本発明の光源は、ＥＤＦＡを初めとするその他の様々な光増幅装置への適用が可能である。
産業上の利用可能性
本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールは、レーザーダイオードの共振器長と、発振中心波長、発振スペクトル半値全幅、消光比、及び出力用偏波保持ファイバーのビート長を用いて、出力用偏波保持ファイバの長さを最適化するので、ＤＯＰの温度変動が解消され、ＤＯＰが安定し、ラマン利得も安定する。また、非偏光化レーザーダイオードモジュールの周囲温度を管理する必要もないため、取扱いが容易である。
更に、本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールは、レーザーダイオードの共振器長と、発振中心波長、発振スペクトル半値全幅及び非偏光化に用いる複屈折を有する非偏光化用偏波保持ファイバの長さを一意的に決定することができ、非偏光化レーザーダイオードモジュールの設計、製造が容易になる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールの説明図である。
図２は、Ａはλ＝０．２９ｎｍのときのＬＤスペクトルを示す図である。
図２Ｂはλ＝０．２５ｎｍのときのＬＤスペクトルを示す図である。
図２Ｃはλ＝０．２０ｎｍのときのＬＤスペクトルを示す図である。
図３Ａはλ＝０．２９ｎｍのときのＤＯＰと偏波保持ファイバ（ＰＡＮＤＡ）長との関係を示す図である。
図３Ｂはλ＝０．２５ｎｍのときのＤＯＰと偏波保持ファイバ（ＰＡＮＤＡ）長との関係を示す図である。
図３Ｃはλ＝０．２０ｎｍのときのＤＯＰと偏波保持ファイバ（ＰＡＮＤＡ）長との関係を示す図である。
図４は、ＤＯＰと消光比の温度変化との関係を示す図である。
図５は、ＤＯＰ及び消光比とＰＭＦ長の関係を示す図である。
図６は、θ＝１°のときのＤＯＰ及び消光比と非偏光化用偏波保持ファイバー長との関係を示す図である。
図７は、θ＝３°のときのＤＯＰ及び消光比と非偏光化用偏波保持ファイバー長との関係を示す図である。
図８は、θ＝５°のときのＤＯＰ及び消光比と非偏光化用偏波保持ファイバー長との関係を示す図である。
図９は、θ＝１０°のときのＤＯＰ及び消光比と非偏光化用偏波保持ファイバー長との関係を示す図である。
図１０Ａは、消光比２７．９ｄＢのときの温度変化とＤＯＰとの関係を示す図である。
図１０Ｂは、消光比１０．４ｄＢのときの温度変化とＤＯＰとの関係を示す図である。
図１１は、ＤＯＰと温度との関係を示す図である。
図１２は、ＤＯＰと温度との関係を示す図である。
図１３は、ＤＯＰと温度との関係を示す図である。
図１４は、ＤＯＰと温度との関係を示す図である。
図１５は、非偏光化半導体レーザーダイオードモジュールの一例を示す説明図である。
図１６は、非偏光化半導体レーザーモジュールに配置された偏光制御部の一実施例を示す説明図である。
図１７は、結晶型Ｄｅｐｏｌａｒｉｚｅｒの構成図である。
図１８は、Ｄｅｐｏｌａｒｉｚｅｒの特性評価のための測定系の説明図である。
図１９は、ＤＯＰの電流値特性である。
図２０は、ＤＯＰの温度特性である。
図２１は、図１の非偏光化レーザーダイオードモジュールの変形例を示す説明図である。
図２２は、図１５の非偏光化レーザーダイオードモジュールの変形例を示す説明図である。
図２３は、本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールを用いた非偏光化励起光源の一実施例を示す説明図である。
図２４は、本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールを用いた非偏光化波長多重励起光源の一実施例を示す説明図である。
図２５Ａは、本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールを用いたラマン光増幅器の前方励起型一実施例を示す説明図である。
図２５Ｂは、本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールを用いたラマン光増幅器の後方励起型の一実施例を示す説明図である。
図２６は、本発明の非偏光化レーザーダイオードモジュールを用いた伝送システムの一実施例を示す説明図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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