(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアレイの光カプラが、該第１のアレイおよび基板の表面に面しかつ隣接する端部を有する第１のマルチコア・ファイバの光コアに１対１の方法で端部結合できるように、前記基板の表面上に配置された、光カプラの第１のアレイと、
第２のアレイの光カプラが、前記第２のアレイに面しかつ隣接する端部を有する光コアに１対１の方法で端部結合できるように、前記表面上に配置された、光カプラの第２のアレイと、
前記表面上にあり、前記第１のアレイの前記光カプラを前記第２のアレイの前記光カプラに１対１の方法で接続する複数の光導波路と、
複数のポンプ・カプラであり、前記複数の光導波路のうちの各光導波路が前記光導波路の端部間で前記光導波路に接続されたポンプ・カプラを有する、複数のポンプ・カプラと、
を備える光デバイス。
【請求項２】
それぞれが前記複数の光導波路のうちの１つの光導波路に沿って配置される、複数の可変光減衰器をさらに備える、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項３】
前記ポンプ・カプラに結合された１つまたは複数のポンプ光源をさらに備える、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項４】
前記複数の光導波路が前記ポンプ・カプラを介して光学的にポンプされると、前記光導波路内の光を増幅することができる、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項５】
前記第１のマルチコア・ファイバは、前記光カプラの第１のアレイに端部結合されたエルビウム・ドープ・マルチコア・ファイバであり、前記ポンプ・カプラがポンプ光を前記エルビウム・ドープ・マルチコア・ファイバに結合させるように構成される、請求項１に記載の光デバイス。
【請求項６】
第１のアレイの光カプラが、前記第１のアレイおよび基板の表面に面しかつ隣接する端部を有する第１のマルチコア・ファイバの光コアに１対１の方法で端部結合できるように、前記基板の表面上に配置される光カプラの第１のアレイを形成するステップと、
第２のアレイの光カプラが、前記第２のアレイに面しかつ隣接する端部を有する光コアに１対１の方法で端部結合できるように、前記表面上に配置される、光カプラの第２のアレイを形成するステップと、
前記表面上にあり、前記第１のアレイの前記光カプラを前記第２のアレイの前記光カプラに１対１の方法で接続する複数の光導波路を形成するステップと、
複数のポンプ・カプラを形成するステップであって、前記複数の光導波路のうちの各光導波路が前記光導波路の端部間で前記光導波路に接続されたポンプ・カプラを有する、ステップと
を含む方法。
【請求項７】
それぞれが前記マルチコア・ファイバのうちの１つのマルチコア・ファイバの１つまたは複数のコアからの光の一部を受け取るように構成される、複数の光学光検出器を形成するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２のアレイの前記光カプラが、前記第１のアレイおよび前記表面に面しかつ隣接する端部を有する第２のマルチコア・ファイバの光コアに１対１の方法で端部結合できるように、前記表面上に横方向に配置される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
電気通信ＣまたはＬバンドの光信号をラマン増幅によって増幅するのに適した出力波長を有するレーザ・ポンプ源を前記ポンプ・カプラに結合させるステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のアレイの前記光カプラを前記第２のアレイの前記光カプラに１対１の方法で接続する前記表面上の複数の第２の光導波路を形成するステップをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、参照により本明細書に組み込まれる２０１０年１２月２９日に出願されたＤｏｅｒｒ等への米国特許仮出願第６１／４２８，１５４号の利益を主張する。本出願は、本願と同時に出願され、参照により全体が本明細書に組み込まれるＤｏｅｒｒ等による「Ｃｏｒｅ−Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｓｗｉｔｃｈｅｓ」という名称の米国特許出願第１３／０１２，７１２号（’７１２出願）に関する。
【０００２】
本出願は、一般に、光増幅器、およびかかるデバイスを製作および使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
光マルチコア・ファイバはいくつかのコア領域を含み、各コア領域は実質的に独立した光信号を伝搬することができる。そのようなファイバは、単一コア・ファイバよりも著しく大きいデータ容量を備えることができる。したがって、マルチコア・ファイバによって、１つまたは複数の単一モード・ファイバの場合よりも低コストで光システムにおけるデータ転送レートを著しく増加させることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願第１２／９７２，６６７号
【特許文献２】米国特許出願第１３／０１２，６９３号
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｙｏｎｇｂｏ  Ｔａｎｇ等、「Ｐｒｏｐｏｓａｌ  ｆｏｒ  ａ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｓｅｒｖｉｎｇ  ａｓ  Ｂｏｔｈ  ａ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ  ａｎｄ  ａｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｃｏｕｐｌｅｒ  ｆｏｒ  Ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｎａｎｏｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ」、ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２１巻、４号、２４２〜４４頁、２００９年２月１５日
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの態様は光デバイスを提供する。光デバイスは、基板の表面上に配置された光カプラの第１および第２のアレイと複数の導波路と複数のポンプ・カプラとを含む。第１のアレイの光カプラは、第１のアレイおよび表面に面しかつ隣接する端部を有する第１のマルチコア・ファイバの光コアに１対１の方法で端部結合することができる。第２のアレイの光カプラは、第２のアレイに面しかつ隣接する端部を有する光コアに１対１の方法で端部結合することができる。複数の光導波路は、第１のアレイの光カプラを第２のアレイの光カプラに１対１の方法で接続する。各光導波路は、その導波路の端部間でその導波路に接続されたポンプ・カプラを有する。
【０００７】
別の態様は方法を提供する。この方法は、基板の表面上の光カプラの第１および第２のアレイと複数の導波路と複数のポンプ・カプラとを形成するステップを含む。第１のアレイの光カプラは、第１のアレイおよび表面に面しかつ隣接する端部を有する第１のマルチコア・ファイバの光コアに１対１の方法で端部結合することができる。第２のアレイの光カプラは、第２のアレイに面しかつ隣接する端部を有する光コアに１対１の方法で端部結合することができる。複数の光導波路は、第１のアレイの光カプラを第２のアレイの光カプラに１対１の方法で接続する。各光導波路は、その導波路の端部間でその導波路に接続されたポンプ・カプラを有する。
【０００８】
添付図面とともになされる以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】マルチコア光増幅器用の光増幅器の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の光増幅器で使用することができる光カプラの集積平面アレイの一例を示す図である。
【図３】マルチコア光ファイバ（ＭＣＦ）と図２の光カプラのアレイとの間の空間的関係を示す図である。
【図４Ａ】ＭＣＦの単一コアと図３の光カプラのうちの１つの光カプラの一例との間の例示の空間的関係を示す図である。
【図４Ｂ】ＭＣＦの単一コアと図３の光カプラのうちの１つの光カプラの一例との間の例示の空間的関係を示す図である。
【図５】ＭＣＦと、図２の光カプラのアレイのコアごとの光カプラとの間に配置された分離光学系を含む図３の光カプラのアレイの一実施形態を示す図である。
【図６】ポンプ光を光増幅器内の光路に供給するための、図１の光増幅器とともに使用することができる光タップ、例えば、バス・ネットワークの一実施形態を示す図である。
【図７】入力ＭＣＦと出力ＭＣＦとの間に光スイッチング・ネットワークを含むＭＣＦ用光増幅器の一実施形態を示す図である。
【図８】偏波ダイバース増幅を行うように構成されたＭＣＦ用光増幅器の一実施形態を示す図である。
【図９】２つのポンプ光源を含むＭＣＦ用増幅器の一実施形態を示す図である。
【図１０】単一コア・ファイバをＭＣＦの別個の光コアに端部結合させ、その中の光を光学的に増幅するための光デバイスの一実施形態を示す図である。
【図１１Ａ】単一コア・ファイバが縁部ファセット・カプラに光学的に端部結合する、図１０の光デバイスの代替の実施形態を示す図である。
【図１１Ｂ】単一コア・ファイバが縁部ファセット・カプラに光学的に端部結合する、図１０の光デバイスの代替の実施形態を示す図である。
【図１２】例えば、図１、７、８、９、１０、または１１によるＭＣＦ用光増幅器を形成する方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において、光構成要素は、例えば、マイクロエレクトロニクスおよび／または光集積回路の分野で伝統的に使用されている層堆積、層ドーピング、およびパターニングのプロセスを使用して基板の表面上に形成することができる。
【００１１】
図１は、マルチコア光増幅器用の光増幅器１００の一例を示す。光増幅器１００は、集積平面フォトニック・デバイス（ＩＰＤ）１０１およびレーザ・ポンプ源１２６を含む。
【００１２】
ＩＰＤ１０１は、基板１０２の平面表面上の光カプラ２３０の第１および第２の集積平面アレイ１０５および１１０と光導波路１２５とを含む。光導波路１２５は、第１および第２の集積平面アレイ１０５および１１０の光カプラ２３０を１対１の方法で接続する。第１の集積平面アレイ１０５の光カプラ２３０は、第１のマルチコア・ファイバ（ＭＣＦ）１１５、例えば、出力ＭＣＦの対応する光コア、に光学的に端部結合する。第２の集積平面アレイ１１０の光カプラ２３０は、第２のＭＣＦ１２０、例えば、入力ＭＣＦの対応する光コア、に光学的に端部結合する。しかし、実施形態によっては、ＭＣＦ１１５、１２０の１つまたは複数の光コアはＩＰＤ１０１に結合しない場合がある。基板１０２は、基板１０２をその上に形成された光構成要素から光学的に分離するために、光分離層１０３、例えば、誘電体層をオプションとして含むことができる。
【００１３】
レーザ・ポンプ源１２６は、ポンプ光を光導波路１２５に送出して、第１のＭＣＦ１１５と第２のＭＣＦ１２０との間で送出される光をＩＰＤを介して増幅する。
【００１４】
デバイス１００は、以下でさらに説明するようにＭＣＦ１２０の異なる光コアから受け取った光を選択的に増幅することができる。
【００１５】
図２は、光カプラの単一アレイ、例えば、集積平面アレイ１０５または集積平面アレイ１１０を示す。図示のアレイは、７つの光導波路１２５のセグメントを含む。アレイにおいて、各光導波路セグメントは、例えば、光結合セグメント２１０と、移行セグメント２２０とを含む。各光結合セグメント２１０は、その上またはその中に配置された光カプラ２３０を有する。光カプラ２３０は、ＭＣＦ（図示せず）の単一の対応する光コアに光学的に端部結合するように横方向に位置づけられる。光結合セグメント２１０は、対応する移行セグメント２２０を介してＭＣＦの対応する光コアへの結合を強化するようにカスタマイズすることができ、例えば、各光結合セグメント２１０は同じ光導波路の残りの部分よりも広くすることができる。各移行セグメント２２０は、同じ光導波路の光結合セグメント２１０と通信セグメント（図２において左側に示される）との間にカプラを備える。移行セグメント２２０は、光導波路の異なるサイズの結合セグメントと通信セグメントとの間の結合／挿入損を減少させるように構成することができる。
【００１６】
光カプラ２３０としての使用に好適であり得るいくつかのグレーティング・カプラの例が、例えば、参照により全体が本明細書に組み込まれる、Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ  Ｄｏｅｒｒへの「Ｍｕｌｔｉ−Ｃｏｒｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃａｂｌｅ  ｔｏ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｃｏｕｐｌｅｒ」という名称の米国特許出願第１２／９７２，６６７号（’６６７出願）に説明されている。いくつかの実施形態では、光カプラは、導波路１２５の１つまたは複数からＭＣＦ１１５、１２０のうちの１つのコアに光を向け直すように構成された４５°ミラーの使用を含むことができる。
【００１７】
光カプラ２３０は、多くの場合、例えば、’６６７出願で説明されているように、結合されるべきＭＣＦ内の光コアの横方向パターンに形状およびサイズが対応する横方向パターンで配列される。図示の実施形態では、図２の例示のアレイは、規則的な六角形の角および中心に配置された７つの光コアに結合するように構成される。しかし、実施形態は、ＭＣＦの光コアのそのような配置またはＭＣＦのコアの特定の数に限定されない。
【００１８】
図３は、平面基板３１０上に配置された集積平面アレイ１０５にＭＣＦ１１５が結合される場合の集積平面アレイ１０５、すなわち、７つの光カプラ２３０のアレイの一実施形態の斜視図を示す。７つの光コア３３０を有するＭＣＦ１１５が示されており、１つの光コア３３０は光信号３４０を伝搬する。ＭＣＦ１１５の端部は、ＭＣＦ１１５の個々の光コアが集積平面アレイ１０５の光カプラ２３０の対応する個々のものに面し、かつ光学的に結合するように、上方に配置され、回転して位置合わせされる。例えば、各光コア３３０は、集積平面アレイ１０５の他の光カプラ上に光を投射することなしに、集積平面アレイ１０５の対応する光カプラ２３０上に光スポット３６０を投射するように位置づけられ、向きを定められた端部３５０を有することができる。ＭＣＦ１１５、１２０などのＭＣＦを基準にして集積平面アレイ１０５、１１０を構築および構成する方法の追加の例が、’６６７出願に説明されている。
【００１９】
図４Ａおよび４Ｂは、図３のＭＣＦ１１５の光コア３３０のうちの１つと、集積平面アレイ１１０の対応する光カプラ２３０、例えば、グレーティングの１−Ｄアレイとの結合の方位および位置の態様を示す。投射された光スポット３６０は、光信号３４０からの光を光結合セグメント２１０に結合させるのに十分な重なり合いを伴って光カプラ２３０上に配置される近似的なガウス分布４１０を生成する。
【００２０】
図示の実施形態では、光コア３３０は、偏波分離光カプラを生成するために光結合セグメント２１０の面法線に対して角度φをなす。特に、光信号３４０の波長によって部分的に決定される特定の角度φで、光信号３４０のＴＥ偏波モード４２０は、図４Ｂが向きを定めているように右への伝搬方向で光結合セグメント２１０に結合する。同様に、光信号３４０のＴＭ偏波モード４３０は、図４Ｂが向きを定めているように左への伝搬方向で光結合セグメント２１０に結合する。ＴＥおよびＴＭの偏波モードのそのような結合は、以下でさらに説明するように、ＭＣＦ用光増幅器の偏波ダイバースの実施形態を形成することができる。そのような偏波分割に関する追加情報は、参照により全体が本明細書に組み込まれる、Ｙｏｎｇｂｏ  Ｔａｎｇ等、「Ｐｒｏｐｏｓａｌ  ｆｏｒ  ａ  Ｇｒａｔｉｎｇ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ  Ｓｅｒｖｉｎｇ  ａｓ  Ｂｏｔｈ  ａ  Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ  ａｎｄ  ａｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｃｏｕｐｌｅｒ  ｆｏｒ  Ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  Ｎａｎｏｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ」、ＩＥＥＥ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、２１巻、４号、２４２〜４４頁、２００９年２月１５日に見いだすことができる。
【００２１】
図５は、ＭＣＦ１１５と集積平面アレイ１０５との間に、および／またはＭＣＦ１２０と集積平面アレイ１１０との間にオプションとして設けることができる分離アセンブリ５０５を示す。分離アセンブリ５０５は、ＭＣＦ１１５と集積平面アレイ１０５との間で生成される反射戻り光を減衰させる。図５は、ＭＣＦ１１５が集積平面アレイ１０５に光学的に結合される例示の場合を提示する。
【００２２】
分離アセンブリは、各々が焦点距離ｆをもつレンズ５１０、５２０を含む。レンズ５１０とレンズ５２０との間に、ビーム・ディスプレーサ（ｂｅａｍ  ｄｉｓｐｌａｃｅｒ）５３０、ファラデー回転子５４０、１／４波長板５５０、およびビーム・ディスプレーサ５６０が配置される。レンズ５１０は、ＭＣＦの光コアからの光ビームをコリメートするために、例えば、端部３５０から約ｆの距離に間隔をおいて配置される。レンズ５２０は、例えば、ＭＣＦ１１５の光コアからのコリメート光ビームを光カプラ上に合焦するために、例えば、集積平面アレイ１０５から約ｆの距離に間隔をおいて配置される。レンズ５１０、５２０は、例えば、互いに約２ｆの距離に間隔をおいて配置される。アイソレータ・アセンブリは、端部３５０からの光、例えば、光信号３４０を、図示した対応する光カプラ２３０に導く。ＭＣＦ１１５の他のコアからの光は、同様に、集積平面アレイ１０５の他の対応する光カプラ２３０に導かれる。
【００２３】
図１に戻って、レーザ・ポンプ源１２６は、ラマン増幅に適した波長、または希土類ドーパントの励起を介した増幅に適した波長のポンプ光を生成する。前者の場合、その波長のポンプ光は、ＭＣＦ１１５またはＭＣＦ１２０の前方または後方ラマン増幅を生成する。後者の場合、その波長のポンプ光は、ＭＣＦ１１５、１２０の一方の光コア中、または光導波路１２５中の希土類ドーパントを励起し、それによって、その中で光増幅が引き起こされる。希土類ドーパントがエルビウム原子である実施形態では、エルビウム原子を励起するのに適したポンプ波長は、例えば、約１４８０ｎｍの波長とすることができる。
【００２４】
レーザ・ポンプ源１２６はポンプ光を光バス・ネットワーク１４５に送出し、光バス・ネットワーク１４５はポンプ光をプログラマブルまたは調整可能光タップ１５０を介して個々の光導波路１２５に送出する。
【００２５】
ある実施形態では、レーザ・ポンプ源１２６は外部にあり、光導波路１３０、例えばＳＣＦと、光カプラ１３５、例えば、グレーティング１−Ｄアレイと、導波路１４０とは、レーザ・ポンプ源１２６を光バス・ネットワーク１４５に接続する。
【００２６】
他の実施形態（図示せず）では、レーザ・ポンプ源１２６は基板１０２上に集積することができ、基板１０２上の平面導波路はレーザ・ポンプ源１２６を導波路１４０に接続することができる。
【００２７】
各プログラマブル光タップ１５０は、ポンプ光を光バス・ネットワーク１４５から導波路１５５およびポンプ・カプラ１６０を介して光導波路１２５の対応するものに送出することができる。各ポンプ・カプラ１６０は、例えば、集積平面アレイ１０５、１１０の一方からの光にポンプ光を組み合わせるために２×１光カプラとして構成されたマッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）を含み、その結果、組み合わされた光は集積平面アレイ１１０、１０５の他方に導かれ得る。
【００２８】
図６は、可変マッハ・ツェンダー干渉計（ＭＺＩ）６２０、６５０がプログラマブル光タップ１５０として機能する図１の光バス・ネットワーク１４５の一例を示す。光バス・ネットワーク１４５は、ポンプ光６１０を、例えば、レーザ・ポンプ源１２６から受け取る。第１の可変ＭＺＩ６２０は、受け取ったポンプ光６１０の一部を導波路１５５の第１の導波路に送出し、受け取ったポンプ光６１０の残りのほとんどを第２の可変ＭＺＩ６５０に送出する。第１の可変ＭＺＩ６２０は位相シフタ６３０、例えば、ヒータ制御感熱導波路セグメントを含む。位相シフタ６３０はタップ制御信号６４０で制御され、受け取ったポンプ光６１０の選択可能部分を導波路１５５の第１の導波路に導くことができる。第２の可変ＭＺＩ６５０と、プログラマブル光タップ１５０のうちの１つのもっと後の可変ＭＺＩの事例とは、ポンプ光の一部が取り出されるときポンプ光強度の減少に対処するように関連するタップの制御信号を適切に調整することにより第１の可変ＭＺＩ６２０について説明したものと同様に動作することができる。
【００２９】
プログラマブル光タップ１５０は、光バス・ネットワーク１４５から様々な個々の光導波路１２５に結合されるポンプ光の量を変更するために別々に調整可能にすることができる。したがって、ＭＣＦ１１５、１２０のうちの入力ＭＣＦの各光コアからの光を光増幅する度合いは、その光の所望の増幅を行うように別々に調整することができる。
【００３０】
実施形態によっては、光バス・ネットワーク１４５はツリー・ネットワークと取り替えられる。例えば、１×２調整可能カプラは、レーザ・ポンプ源１２６からのパワーを所望の数の光導波路１２５に分割するようにツリー構成で構成することができる。
【００３１】
実施形態によっては、追加のポンプ・レーザ（図示せず）を使用して、ＭＣＦ１１５および／またはＭＣＦ１２０をポンプすることができる。各ポンプ・レーザは、ＭＣＦ１１５、１２０の光コアの１つまたは複数に接続する１つまたは複数のプログラマブルタップ（図示せず）に接続することができる。１つの実施形態では、増幅器１００は、ＭＣＦ１１５および／またはＭＣＦ１２０の各光コアに対応するポンプ・レーザを含む。そのような実施形態では、プログラマブル光タップ１５０は必要ではない。別の実施形態では、多数のポンプ・レーザの各々を光導波路１２５に接続する光路を相互接続して、冗長なポンピング能力を備えることができる。例えば、１つのポンプ・レーザが故障した場合、別のポンプ・レーザが、故障したポンプ・レーザに関連するＭＣＦ１１５および／またはＭＣＦ１２０のコアにパワーを供給するようにスイッチ・インすることができる。
【００３２】
図７は、集積平面アレイ１０５と集積平面アレイ１１０との間にスイッチ・ネットワーク７１０を含む光コア・スイッチャ７００の一実施形態を示す。スイッチ・ネットワーク７１０にとって好適であり得るスイッチ・ネットワークの例が’７１２出願に説明されている。スイッチ・ネットワーク７１０は、集積平面アレイ１０５の各光カプラ２３０を集積平面アレイ１１０の光カプラ２３０のうちの任意の選択したものに結合させることができる。特に、スイッチ・ネットワークは、２つの集積平面アレイ１０５、１１０の光カプラ２３０を１対１の方法で接続する。したがって、光コア・スイッチャ７００は、ＭＣＦ１１５とＭＣＦ１２０との間で信号ストリームを移送する際に特定の光コアへの光信号ストリームの割当てを入れ替えることができる。光コアの割当てのこの入替えの間、光コア・スイッチャ７００は、さらに、所望に応じて個々の光コアの光信号ストリームを別様に増幅することができる。光コアの割当てのそのような切替えは様々な光信号処理用途において有益となり得る。
【００３３】
図８は、光導波路１２５ａ、１２５ｂが集積平面アレイ１０５と集積平面アレイ１１０との間に並列光路を形成するＭＣＦ用光増幅器８００の一実施形態を示す。本明細書において、ＭＣＦ１１５のコアから結合された光は、集積平面アレイ１０５の光カプラ２３０の特別な構造によってＴＥおよびＴＭ偏波モードに分離される。例えば、集積平面アレイ１０５の光カプラ２３０は図４Ｂに示した構造を有することができる。集積平面アレイ１０５の光カプラ２３０はＴＥモード光を光導波路１２５ｂに結合させ、ＴＭモード光を光導波路１２５ａに結合させる。第２のアレイ１１０の同じ光カプラ２３０に結合する一対の光導波路１２５ａ、１２５ｂを伝搬する光は、それぞれの光導波路１２５ａ、１２５ｂによって第１の集積平面アレイ１０５の同じまたは異なる光カプラ２３０に結合することができる。このようにして、受け取った偏波ダイバース光信号の両方の偏波モードは、ＭＣＦ１１５の光コア内で増幅され、それによって、受け取った信号の偏波ダイバース光増幅を実現することができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、光増幅器８００は、オプションの可変光減衰器（ＶＯＡ）８１０ａ、８１０ｂを含む。ＶＯＡ８１０ａ、８１０ｂは、光増幅器８００によって増幅されたＴＥ信号成分のいずれか、および／またはＴＭ信号成分のいずれかを減衰させるように独立に制御することができる。したがって、光信号の偏波モードの相対強度を変更して、例えば、光増幅器８００自体の内部または他のところでの偏波依存減衰に対処することができる。
【００３５】
いくつかの実施形態は、各光導波路１２５の光コアの光パワーをモニタするように構成された１つまたは複数の光検出器８２０、例えば、フォトダイオードを含む。それによって、光検出器は、ＭＣＦ１１５、１２０の光コアのうちの１つまたは複数の光パワーを間接的にモニタすることができる。そのようなモニタリングを使用して、例えば、プログラマブル光タップ１５０を制御するためのフィードバックを行い、光導波路１２５および／またはＭＣＦ１１５、１２０の光コアに所望のポンプ・パワーを届けることができる。
【００３６】
図９は、増幅器９００の一実施形態を示す。光増幅器９００は、光導波路１２５ｂ用の第２のレーザ・ポンプ源１２６ｂを含む。第２のレーザ・ポンプ源１２６ｂは、ＳＣＦ１３０ｂ、光カプラ１３５ｂ、導波路１４０ｂ、および光バス・ネットワーク１４５ｂを介して光導波路１２５ｂに接続することができる。ポンプ光は、プログラマブル光タップ１５０ｂおよび導波路１５５ｂを介して、光バス・ネットワーク１４５ｂから光導波路１２５ｂに分配される。レーザ・ポンプ源１２６ｂからのポンプ光用の分配構成要素の動作は、図１に関して前に説明したような分配構成要素の動作と同様である。第２のレーザ・ポンプ源１２６ｂを含むと、例えば、光増幅器９００のいくつかの特別な実施形態において出力光信号を増幅するのに有効な全ポンプ光パワーを増加させるのに有益となり得る。
【００３７】
図１０は、ＳＣＦカプラ１０１０を含むＭＣＦ１２０用光カプラ１０００を示す。各ＳＣＦカプラ１０１０は単一光カプラ２３０を含むことができる。ＳＣＦカプラ１０１０は、個々のＳＣＦ１０２０の端部をＳＣＦカプラ１０１０を基準にして位置決めしてそれに光信号を結合させることができるように空間的に分離させる、例えば、十分な距離で互いに間隔をあけることができる。ＳＣＦ１０２０は、入力光信号を光カプラ１０００に供給するか、または出力光信号をそれから受け取るように動作することができる。したがって、光カプラ１０００は、本明細書で説明する集積平面増幅器のうちのいくつかにファンイン機能またはファンアウト機能を与えることができる。
【００３８】
図１１Ａおよび１１Ｂは、ＳＣＦカプラを含むＭＣＦ１２０用光カプラ１１００を示し、ＳＣＦカプラは縁部ファセット・カプラ１１１０を含む。各縁部ファセット・カプラ１１１０は、基板１０２の縁部まで延びる光導波路１２５のうちの１つの縁部ファセット１１２０（図１１Ｂ）を含む。ＳＣＦ１０２０の光コア１１３０は縁部ファセット１１２０に対して位置合わせされ、それによって、それらの間で光信号は結合することができる。１つまたは複数の縁部ファセット・カプラ１１１０は、１つまたは複数のＳＣＦカプラ１０１０および／または集積平面アレイ１０５などの１つまたは複数の平面アレイとともに使用し、デバイス１００への融通性のあるファンインおよびデバイス１００からの融通性のあるファンアウトを備えることができる。縁部ファセット結合のいくつかの例について、参照により全体が本明細書に組み込まれる、「Ｍｕｌｔｉ−Ｃｏｒｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃａｂｌｅ  ｔｏ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｃｏｕｐｌｅｒ」という名称のＤｏｅｒｒ等による米国特許出願第１３／０１２，６９３号を参照されたい。
【００３９】
図１２を参照すると、例えば、光デバイスを形成する方法１２００が示される。方法１２００は、限定はしないが、本明細書で説明した様々な実施形態、例えば、図１〜１１の実施形態を参照することによって説明される。方法１２００のステップは、図示の順序とは異なる順序で行うことができる。
【００４０】
ステップ１２１０において、光カプラ、例えば、光カプラ２３０の第１のアレイ、例えば、集積平面アレイ１０５が基板の表面上に形成される。第１のアレイは、第１のマルチコア・ファイバ、例えば、ＭＣＦ１１５の対応する個々の光コアに端部結合するように横方向に配列された光カプラの集積平面アレイである。
【００４１】
ステップ１２２０において、光カプラ、例えば、光カプラ２３０の第２のアレイ、例えば、集積平面アレイ１１０が基板の同じ表面上に形成される。第２のアレイの光カプラは、第２のアレイに面しかつ隣接する端部を有する光コアに１対１の方法で端部結合することができる。いくつかの実施形態では、第２のアレイは、個々の光カプラが第２のマルチコア・ファイバ、例えば、ＭＣＦ１２０の対応する個々の光コアに端部結合するように横方向に配列された光カプラの集積平面アレイである。
【００４２】
ステップ１２３０において、複数の光導波路、例えば、光導波路１２５が表面上に形成される。光導波路は、第１のアレイの光カプラを第２のアレイの光カプラに１対１の方法で接続する。
【００４３】
ステップ１２４０において、各光導波路がそれに接続されたポンプ・カプラを有するように複数のポンプ・カプラ、例えば、ポンプ・カプラ１６０が形成される。ポンプ・カプラは、各光導波路に、その光導波路の端部間で結合する。
【００４４】
以下に、方法１２００の様々なオプションの特徴を示す。場合によっては、これらのオプションの特徴は組み合わせることができる。
【００４５】
各ポンプ・カプラは、接続された光導波路に挿入されるポンプ光の量を変更するために調整可能とすることができる。複数の可変光減衰器、例えば、ＶＯＡ８１０ａ、８１０ｂを形成することができ、各可変光減衰器は光導波路のうちの１つに沿って配置される。ポンプ光源、例えば、レーザ・ポンプ源１２６はポンプ・カプラに結合することができる。
【００４６】
第２のアレイ、例えば、集積平面アレイ１１０の光カプラは、第１のアレイおよび表面と向かい合い、かつそれらに隣接する端部を有する第２のマルチコア・ファイバ、例えばＭＣＦ１２０の光コアに１対１の方法で端部結合することができるように表面上に横方向に配置することができる。第２のアレイの光カプラは、縁部ファセット・カプラ、例えば、縁部ファセット・カプラ１１１０とすることができる。光導波路は、ポンプ・カプラを介して光学的にポンプされるとき、光導波路内の光を増幅することができる。エルビウム・ドープ・マルチコア・ファイバの光コアの端部は、光コアが光カプラからポンプ光を受け取るように構成されるように光カプラの第１のアレイに隣接して配置することができる。
【００４７】
レーザ・ポンプ源は光ポンプ・カプラに結合することができ、レーザ・ポンプ源は、電気通信ＣまたはＬバンドの光信号をラマン増幅によって増幅するのに適した出力波長を有する。複数の第２の光導波路、例えば、光導波路１２５ｂを表面上に形成することができ、第２の光導波路は、第１のアレイの光カプラを第２のアレイの光カプラに１対１の方法で接続する。
【００４８】
本出願が関連する当業者は、他のおよびさらなる追加、削除、置換、および変形が、説明した実施形態になされ得ることを理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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