(57)【要約】【課題】結合効率を低下させずに、光信号の増幅利得をモニタリングできる半導体光増幅器モジュールを提供する。【解決手段】増幅後の第３光信号２０３を第２光ファイバ２３０側に出力し、内部の自発放出光２０２を第１光ファイバ２２０側に出力する半導体光増幅器２１０と、第２光信号２０２を第１光信号２０１の進路からずれるように透過させる第１アイソレータ２４３を含む入力部２４０と、第２光信号２０２のパワーを検出する第１フォトダイオード２６０と、第３光信号２０３を第２光ファイバに収束させ、第３光信号２０３のうち第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号２０４を放出する出力部２５０と、第４光信号２０４のパワーを検出する第２フォトダイオード２７０と、第２及び第４光信号２０２，２０４のパワーから半導体光増幅器の増幅利得を制御する制御部２８０と、を備える。【選択図】図３
2004349698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光信号をモジュール内に入力させるための第１光ファイバと、
前記第１光信号を増幅した第３光信号をモジュール外に出力させるための第２光ファイバと、
前記第１光信号を増幅して前記第３光信号を前記第２光ファイバ側に出力し、内部で自然放出される第２光信号を前記第１光ファイバ側に出力する半導体光増幅器と、
前記第１光ファイバと前記半導体光増幅器との間に設けられ、前記第１光ファイバから入力される前記第１光信号を前記半導体光増幅器に出力し、前記半導体光増幅器から入力される前記第２光信号を前記第１光信号の進路からずれるように透過させる第１アイソレータを含む入力部と、
前記第１アイソレータから前記第２光信号を入力し、そのパワーを検出する第１モニターフォトダイオードと、
半導体光増幅器と前記第２光ファイバとの間に位置して前記第３光信号を前記第２光ファイバに収束させる出力部と、を備えたことを特徴とする半導体光増幅器モジュール。
【請求項２】
入力部は、
第１光ファイバから入力された第１光信号を視準化する第１視準化レンズ系と、
前記第１視準化レンズ系で視準化された前記第１光信号を第１アイソレータに透過させる第１視窓と、
前記第１アイソレータと半導体光増幅器との間に位置し、前記第１光信号を前記半導体光増幅器に出力し、前記半導体光増幅器から自然放出された第２光信号を前記第１アイソレータに出力する第１収束レンズ系と、を含む請求項１に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項３】
第１モニターフォトダイオードで検出された第２光信号のパワーから第１光信号のパワーを算出するための制御部を備える請求項１に記載の光増幅器モジュール。
【請求項４】
第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を検出するための第２モニターフォトダイオードをさらに備える請求項１に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項５】
出力部は、
半導体光増幅器から入力された第３光信号を視準化する第２視準化レンズ系と、
前記第２視準化レンズ系から入力された前記第３光信号を透過させ、前記第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を前記第３光信号の進路から既定角度ずらして放出する第２アイソレータと、
前記第２アイソレータと前記第２光ファイバとの間に位置し、前記第２アイソレータから入力された前記第３光信号を前記第２光ファイバに収束させる第２収束レンズ系と、
前記第２アイソレータと前記第２収束レンズ系との間に位置し、視準化された前記第３光信号を前記第２収束レンズ系に透過させるための第２視窓と、を含む請求項１又は請求項４に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項６】
第２アイソレータは、第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を第２モニターフォトダイオードに出力する請求項５に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項７】
第２モニターフォトダイオードで検出された第４光信号のパワーから第３光信号のパワーを算出する制御部を備える請求項４〜６のいずれか１項に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項８】
第４光信号は、第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに反射された前記第３光信号の一部である請求項７に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項９】
制御部は、第２光信号から第１光信号のパワーを算出する請求項７に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項１０】
出力部は、
半導体光増幅器から入力された第３光信号を視準化する第２視準化レンズ系と、
前記第２視準化レンズ系で視準化された前記第３光信号を第２光ファイバに収束させるための第２収束レンズ系と、
前記第２視準化レンズ系と前記第２収束レンズ系との間に位置し、前記第２視準化レンズ系で視準化された前記第３光信号を前記第２収束レンズ系に透過させ、前記第２収束レンズ系を通じて逆進する光が前記第２視準化レンズ系に進むことを防止するための第２アイソレータと、
前記第２アイソレータと前記第２収束レンズ系との間に位置し、前記第２アイソレータを透過した前記第３光信号を前記第２収束レンズ系に透過させ、前記第３光信号のうち前記第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を前記第３光信号の進路から既定角度ずらして放出する第２視窓と、を含む請求項１又は請求項４に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項１１】
第２視窓は、第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を第２モニターフォトダイオードに出力する請求項１０に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項１２】
第２モニターフォトダイオードで検出された第４光信号のパワーから第３光信号のパワーを算出する制御部を備える請求項１０又は請求項１１に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項１３】
制御部は、第２光信号から第１光信号のパワーを算出する請求項１２に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項１４】
第１光信号をモジュール内に入力させるための第１光ファイバと、
前記第１光信号を増幅した第３光信号をモジュール外に出力させるための第２光ファイバと、
前記第１光信号を増幅して前記第３光信号を前記第２光ファイバ側に出力し、内部で自然放出される第２光信号を前記第１光ファイバ側に出力する半導体光増幅器と、
前記第１光ファイバと前記半導体光増幅器との間に設けられ、前記第１光ファイバから入力される前記第１光信号を前記半導体光増幅器に出力し、前記半導体光増幅器から入力される前記第２光信号を前記第１光信号の進路からずれるように透過させる第１アイソレータを含む入力部と、
前記第１アイソレータから前記第２光信号を入力し、そのパワーを検出する第１モニターフォトダイオードと、
前記半導体光増幅器と前記第２光ファイバとの間に位置し、前記第３光信号を前記第２光ファイバに収束させ、前記第３光信号のうち前記第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を放出する出力部と、
前記出力部から前記第４光信号を入力し、そのパワーを検出する第２モニターフォトダイオードと、
前記第１モニターフォトダイオード及び前記第２モニターフォトダイオードで検出された前記第２及び第４光信号のパワーから前記半導体光増幅器の増幅利得を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする半導体光増幅器モジュール。
【請求項１５】
制御部は、第１モニターフォトダイオードで検出された第２光信号のパワーから第１光信号のパワーを算出する請求項１４に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項１６】
出力部は、
第３光信号を視準化する第２視準化レンズ系と、
前記第２視準化レンズ系から入力された前記第３光信号を透過させ、第４光信号を前記第３光信号の進路から既定角度ずらして放出する第２アイソレータと、
前記第２アイソレータと前記第２光ファイバとの間に位置し、前記第２アイソレータから入力された前記第３光信号を前記第２光ファイバに収束させる第２収束レンズ系と、
前記第２アイソレータと前記第２収束レンズ系との間に位置し、視準化された前記第３光信号を前記第２収束レンズ系に透過させる第２視窓と、を含む請求項１４に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項１７】
第２アイソレータは、第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を第２モニターフォトダイオードに出力する請求項１４に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項１８】
制御部は、第２モニターフォトダイオードで検出された第４光信号のパワーから第３光信号のパワーを算出する請求項１５又は請求項１６に記載の半導体光増幅器モジュール。
【請求項１９】
第４光信号は第３光信号のうち一部が反射されることにより生成される請求項１８に記載の半導体光増幅器モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光素子に関し、特に、その内部に入力された光信号を増幅する半導体光増幅器モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、光通信に使用される光増幅器としては、稀土類元素などが添加された光ファイバ増幅器や、半導体光増幅器などが使用されている。光ファイバ増幅器に添加される稀土類元素としてはエルビウム又はシリウムなどの元素が使用され、これら稀土類元素が添加された光ファイバ増幅器は、ポンピング光により、添加された稀土類元素がポンピングされることにより、その内部に入力された光信号を増幅する。一方、半導体光増幅器は、半導体基板上に多重量子井戸構造の活性層と、光信号の入出力媒体である導波路層と、この導波路層を囲むクラッド層と、上部電極層と、下部電極層とを積層したものである。
【０００３】
半導体光増幅器は、光増幅比が既設定値を超過する場合に、当該半導体光増幅器と連結された他の光学素子の動作に悪影響を及ぼす可能性があり、また逆に、光増幅比が既設定値より小さい場合には、出力された光信号の信号対雑音比などの特性が悪化する可能性がある。すなわち、半導体光増幅器は、その内部に入力される光信号と増幅された光信号とのパワーの比、つまり光増幅比を一定に保持することが重要である。
【０００４】
光信号の信号対雑音比の特性は、受信器や増幅器を始めとした一般送受信装置又は光通信システム上で送受信される光信号に混じっている雑音の光信号に対するパワー比のことを意味する。このような信号対雑音比特性は光信号に対する雑音の混在割合を示す尺度であって、光信号の電力をＳ、雑音電力をＮの比で示すことができる。従って、半導体光増幅器モジュールは、増幅利得を一定に保持させるための手段として、入出力される光信号のパワーをモニタリングできる受光素子と、受光素子から検出された光信号のパワーを比較して半導体光増幅器の増幅利得を制御する制御部とを備える必要がある。
【０００５】
図１と図２は従来の技術による半導体光増幅器モジュールを示したものである。図１（入力側）と図２（出力側）を参照すると、従来の半導体光増幅器モジュールは、半導体光増幅器１１０と、第１検出部１６０を含む入力部１４０と、第２検出部１７０を含む出力部１５０と、第１及び第２光ファイバ１２０，１３０と、制御部１８０とを有する。半導体光増幅器１１０は、入力部１４０と出力部１５０との間に位置することにより、入力部１４０を通じて入力された第１光信号１０１を増幅し、増幅後の第３光信号１０３を出力部１５０に出力する。
【０００６】
第１光ファイバ１２０は第１光信号１０１を入力部１４０に入力させるための伝送媒体である。入力部１４０は、第１光信号１０１を視準化させるための第１視準化レンズ系１４１と、第１視窓（Glass Window）１４２と、視準化された第１光信号１０１を半導体光増幅器１１０の入力端に収束させるための第１収束レンズ系１４４と、第１視窓１４２と第１収束レンズ系１４４との間に位置した第１アイソレータ１４３と、第１視窓１４２と第１アイソレータ１４３との間に位置した第１検出部１６０とを備えている。入力部１４０は、第１光信号１０１を半導体光増幅器１１０に収束させるための一種の結合手段である。
【０００７】
第１視窓１４２は、第１視準化レンズ系１４１と第１検出部１６０との間に位置することにより、第１視準化レンズ系１４１で視準化された第１光信号１０１を第１アイソレータ１４３に透過させる。
【０００８】
第１アイソレータ１４３は、第１視窓１４２を通過した第１光信号１０１を第１収束レンズ系１４４に透過させ、第１収束レンズ系１４４から第１検出部１６０に逆進するすべての光又は光信号を遮る。
【０００９】
第１検出部１６０は、第１視窓１４２と第１アイソレータ１４３との間に位置し、反射鏡１６１と第１フォトダイオード１６２とを含む。反射鏡１６１は、第１視窓１４２から第１アイソレータ１４３に進む第１光信号１０１の一部をその進路に対して直角の方向に反射させる。第１フォトダイオード１６２は、反射鏡１６１で反射された第２光信号１０２のパワーを検出する。
【００１０】
即ち、第１検出部１６０は、第２光信号１０３の増幅利得をモニタリングするための手段の一つであって、半導体光増幅器１１０に入力される第１光信号１０１の一部を第２光信号１０２に分割してそのパワーを検出する。
【００１１】
図２を参照すると、出力部１５０は、半導体光増幅器１１０で増幅された第３光信号１０３を第２光ファイバ１３０に最小限の損失で収束させるための結合手段である。この出力部１５０は、第３光信号１０３を視準化させるための第２視準化レンズ系１５４と、第２アイソレータ１５３と、第３光信号１０３を出力光ファイバ１３０の端面に収束させるための第２収束レンズ系１５１と、第３光信号１０３を第２収束レンズ系１５１に透過させるための第２視窓１５２と、第２アイソレータ１５３と第２視窓１５２との間に位置した第２検出部１７０とを備えている。
【００１２】
第２検出部１７０は、光パワー分割器１７２と、第２フォトダイオード１７１とを含む。光パワー分割器１７２は、第２アイソレータ１５３から第２視窓１５２に進む第３光信号１０３のパワーを分割し、第２フォトダイオード１７１は光パワー分割器１７２で分割された第４光信号１０４のパワーを検出する。
【００１３】
制御部１８０は、第１検出部１６０で検出された第２光信号１０２のパワーと、第２検出部１７０で検出された第４光信号１０４のパワーとを比較することにより、半導体光増幅器１１０の増幅利得を算出する。即ち、制御部１８０は、第１及び第２検出部１６０，１７０で第１及び第３光信号１０１，１０３から分割された第２及び第４光信号１０２，１０４のパワーを比較することにより、半導体光増幅器１１０の増幅利得を算出し、算出された増幅利得から半導体光増幅器１１０の増幅利得を一定に保持させるための制御信号を半導体光増幅器１１０に出力する。
【００１４】
第２光ファイバ１３０は、出力部１５０の第２収束レンズ系１５１から入力された第３光信号１０３を半導体光増幅器モジュールの外部に出力する。
【００１５】
以上のような従来の半導体光増幅器モジュールは、第１及び第３光信号の一部を第２及び第４光信号に分割するための高価のパワー分割器や反射鏡などを含むため、工程数が増加し製作コストが上昇する問題点があった。かつ、半導体光増幅器に入力される第１光信号と、半導体光増幅器から出力部に入力される第３光信号の強さが減少するため、結合効率が低下する問題点があった。さらに、その結合効率の低下が半導体光増幅器の雑音指数の増加させ、飽和出力（saturation output power）を減少させる要因となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は前記のような従来の問題点を解決するために案出されたものであり、結合効率を低下させずに光信号の増幅利得をモニタリングできる半導体光増幅器モジュールを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る半導体光増幅器モジュールは、第１光信号をモジュール内に入力させるための第１光ファイバと、第１光信号を増幅した第３光信号をモジュール外に出力させるための第２光ファイバと、第１光信号を増幅して第３光信号を第２光ファイバ側に出力し、内部で自然放出される第２光信号を第１光ファイバ側に出力する半導体光増幅器と、第１光ファイバと半導体光増幅器との間に設けられ、第１光ファイバから入力される第１光信号を半導体光増幅器に出力し、該半導体光増幅器から入力される第２光信号を第１光信号の進路からずれるように透過させる第１アイソレータを含む入力部と、第１アイソレータから第２光信号を入力し、そのパワーを検出する第１モニターフォトダイオードと、半導体光増幅器と第２光ファイバとの間に位置して第３光信号を第２光ファイバに収束させる出力部と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
入力部は、第１光ファイバから入力された第１光信号を視準化する第１視準化レンズ系と、この第１視準化レンズ系で視準化された第１光信号を第１アイソレータに透過させる第１視窓と、第１アイソレータと半導体光増幅器との間に位置し、第１光信号を半導体光増幅器に出力し、半導体光増幅器から自然放出された第２光信号を第１アイソレータに出力する第１収束レンズ系と、を含んだものとすることができる。
【００１９】
この半導体光増幅器モジュールには、第１モニターフォトダイオードで検出された第２光信号のパワーから第１光信号のパワーを算出するための制御部を備えるようにする。
【００２０】
また、第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を検出するための第２モニターフォトダイオードをさらに備えることもできる。この場合の出力部は、半導体光増幅器から入力された第３光信号を視準化する第２視準化レンズ系と、この第２視準化レンズ系から入力された第３光信号を透過させ、第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を第３光信号の進路から既定角度ずらして放出する第２アイソレータと、この第２アイソレータと第２光ファイバとの間に位置し、第２アイソレータから入力された第３光信号を第２光ファイバに収束させる第２収束レンズ系と、第２アイソレータと第２収束レンズ系との間に位置し、視準化された第３光信号を第２収束レンズ系に透過させるための第２視窓と、を含む構成とするとよい。その第２アイソレータは、第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を第２モニターフォトダイオードに出力するようにしておく。このとき、第２モニターフォトダイオードで検出された第４光信号のパワーから第３光信号のパワーを制御部で算出するようにでき、さらに第２光信号から第１光信号のパワーを算出するようにもしておくとよい。第４光信号は、第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに反射された第３光信号の一部とする。
【００２１】
この他にも出力部としては、半導体光増幅器から入力された第３光信号を視準化する第２視準化レンズ系と、この第２視準化レンズ系で視準化された第３光信号を第２光ファイバに収束させるための第２収束レンズ系と、第２視準化レンズ系と第２収束レンズ系との間に位置し、第２視準化レンズ系で視準化された第３光信号を第２収束レンズ系に透過させ、第２収束レンズ系を通じて逆進する光が第２視準化レンズ系に進むことを防止するための第２アイソレータと、この第２アイソレータと第２収束レンズ系との間に位置し、第２アイソレータを透過した第３光信号を第２収束レンズ系に透過させ、第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を第３光信号の進路から既定角度ずらして放出する第２視窓と、を含む構成とすることができる。その第２視窓は、第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を第２モニターフォトダイオードに出力するものとする。この場合も、第２モニターフォトダイオードで検出された第４光信号のパワーから第３光信号のパワーを制御部で算出するようにでき、さらに第２光信号から第１光信号のパワーを算出するようにもすることができる。
【００２２】
以上の他に、本発明による半導体光増幅器モジュールは、第１光信号をモジュール内に入力させるための第１光ファイバと、第１光信号を増幅した第３光信号をモジュール外に出力させるための第２光ファイバと、第１光信号を増幅して第３光信号を第２光ファイバ側に出力し、内部で自然放出される第２光信号を第１光ファイバ側に出力する半導体光増幅器と、第１光ファイバと半導体光増幅器との間に設けられ、第１光ファイバから入力される第１光信号を半導体光増幅器に出力し、半導体光増幅器から入力される第２光信号を第１光信号の進路からずれるように透過させる第１アイソレータを含む入力部と、第１アイソレータから第２光信号を入力し、そのパワーを検出する第１モニターフォトダイオードと、半導体光増幅器と第２光ファイバとの間に位置し、第３光信号を第２光ファイバに収束させ、第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を放出する出力部と、この出力部から第４光信号を入力し、そのパワーを検出する第２モニターフォトダイオードと、第１モニターフォトダイオード及び第２モニターフォトダイオードで検出された第２及び第４光信号のパワーから半導体光増幅器の増幅利得を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。
【００２３】
この場合の制御部は、第１モニターフォトダイオードで検出された第２光信号のパワーから第１光信号のパワーを算出するものとする。
【００２４】
出力部は、第３光信号を視準化する第２視準化レンズ系と、この第２視準化レンズ系から入力された第３光信号を透過させ、第４光信号を第３光信号の進路から既定角度ずらして放出する第２アイソレータと、この第２アイソレータと第２光ファイバとの間に位置し、第２アイソレータから入力された第３光信号を第２光ファイバに収束させる第２収束レンズ系と、第２アイソレータと第２収束レンズ系との間に位置し、視準化された第３光信号を第２収束レンズ系に透過させる第２視窓と、を含む構成とすることができる。その第２アイソレータは、第３光信号のうち第２光ファイバに収束されずに非結合となった第４光信号を第２モニターフォトダイオードに出力するようにする。このときの制御部は、第２モニターフォトダイオードで検出された第４光信号のパワーから第３光信号のパワーを算出するものとする。このような構成における第４光信号は、第３光信号のうち一部が反射されることにより生成されるものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る半導体光増幅器モジュールは、アイソレータや視窓によりモジュール内で発生する反射又は非結合光信号などのパワーを検出することにより、入出力される光信号の結合効率に何の影響も及ぼさずに、半導体光増幅器モジュールで増幅された光信号の増幅利得を検出することが可能である。即ち、雑音指数及び飽和出力パワーなどの特性の低下を最小化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明に係る好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、本発明を説明するにおいて、関連した公知機能、又は構成に関する具体的な説明は本発明の要旨をぼかさないために省くことにする。
【００２７】
図３は本発明の第１実施例による半導体光増幅器モジュールを示したものである。図３を参照すると、本発明による半導体光増幅器モジュールは、第１光ファイバ２２０と、第２光ファイバ２３０と、半導体光増幅器２１０と、第１光ファイバ２２０を通じて入力された第１光信号２０１を半導体光増幅器２１０の入力端に結合させるための入力部２４０と、第１フォトダイオード２６０と、半導体光増幅器２１０で増幅された第３光信号２０３を第２光ファイバ２３０の端面に収束させるための出力部２５０と、第２フォトダイオード２７０と、半導体光増幅器２１０の増幅利得を制御するための制御部２８０とを備えている。
【００２８】
第１光ファイバ２２０は第１光信号２０１を半導体光増幅器モジュールの内部に入力させ、第２光ファイバ２３０は半導体光増幅器２１０で増幅された第３光信号２０３を半導体光増幅器モジュールの外部に出力させる。
【００２９】
半導体光増幅器２１０は、入力部２４０を通じて入力された第１光信号２０１を増幅し、増幅された第３光信号２０３を出力部２５０に出力する。この半導体光増幅器２１０は、半導体基板上に下部クラッド層、活性層及び上部クラッド層が順次に積層されており、これら下部クラッド層、活性層及び上部クラッド層が積層形成された中心部のリッジストライプ（Ridge stripe）の両側には活性層に流入される電流を制限するための窓層が、半導体光増幅器の最上部にはキャップ層が形成された構造を適用することもできる。半導体光増幅器２１０は、第１光信号２０１が入力された入力端を通じて、第１光信号２０１の増幅中にその内部で自然放出された第２光信号２０２（ＡＳＥ）を出力する。
【００３０】
入力部２４０は、第１アイソレータ２４３と、第１視準化レンズ系２４１と、第１視窓２４２と、第１収束レンズ系２４４とを含み、半導体光増幅器２１０と第１光ファイバ２２０との間で第１光信号２０１を半導体光増幅器２１０にカップリングさせるための結合手段の機能を行う。
【００３１】
第１視準化レンズ系２４１は、第１光ファイバ２２０と第１視窓２４２との間に位置することにより、第１光信号２０１を視準化させて第１視窓２４２に出力する。第１視窓２４２は、第１視準化レンズ系２４１で視準化された第１光信号２０１を第１アイソレータ２４３に透過させる。
【００３２】
第１収束レンズ系２４４は、第１アイソレータ２４３と半導体光増幅器２１０との間に位置することにより、第１アイソレータ２４３から入力された第１光信号２０１を半導体光増幅器２１０に収束させる。かつ、第１収束レンズ系２４４は、半導体光増幅器２１０から自然放出される第２光信号２０２を第１アイソレータ２４３に伝達する。
【００３３】
第１アイソレータ２４３は、第１視窓２４２を透過した第１光信号２０１を第１収束レンズ系２４４に出力し、収束レンズ系２４４から入力される第２光信号を２０２を第１光信号２０１の進路からずれるように透過させる。第１アイソレータ２４３としては偏光無依存性アイソレータなどを使用でき、このような偏光無依存性アイソレータは複屈折物質から構成される。
【００３４】
第１フォトダイオード２６０は、入力部２４０の側部に位置することにより、第１アイソレータ２４３から出力される第２光信号２０２のパワーを検出する。そして第１フォトダイオード２６０は、第２光信号２０２のパワー値を制御部２８０に出力する。即ち、第１フォトダイオード２６０は、その活性層（図示せず）が第２光信号２０２の進路に対して直角に整列される。
【００３５】
出力部２５０は、第３光信号２０３を第２光ファイバ２３０に収束させるための結合手段であって、第２視準化レンズ系２５４と、第２アイソレータ２５３と、第２アイソレータ２５３と第２収束レンズ系２５１との間に位置した第２視窓２５２と、第２収束レンズ系２５１とを備えている。
【００３６】
第２視準化レンズ系２５４は、半導体光増幅器２１０と第２アイソレータ２５３との間に位置することにより、半導体光増幅器２１０で増幅された第３光信号２０３を視準化させて第２アイソレータ２５３に出力する。
【００３７】
第２アイソレータ２５３は、第２視準化レンズ系２５４と第２視窓２５２との間に位置することにより、第３光信号２０３を第２視窓２５２に透過させ、第２視窓２５２から返ってきた第４光信号２０４を第３光信号２０３の進路に対して既定の角度でずれるように反射させる。
【００３８】
第４光信号２０４は第２光ファイバ２３０に収束されず反射された第３光信号２０３の一部であって、第２アイソレータ２５３を進みながら所定の角度で発散されることにより、第３光信号２０３の進路を離脱した非結合光信号のことを意味する。第２アイソレータ２５３としては偏光無依存性アイソレータを使用する。
【００３９】
第２視窓２５２は、第２アイソレータ２５３と第２収束レンズ系２５１との間に位置することにより、第２アイソレータ２５３から入力される第３光信号２０３を第２収束レンズ系２５１に出力する。第２収束レンズ系２５１は、第２視窓２５２と第２光ファイバ２３０との間に位置することにより、第３光信号２０３を出力光ファイバ２３０の端面に収束させる。
【００４０】
即ち、出力部２５０は、半導体光増幅器２１０で増幅された第３光信号２０３を第２光ファイバ２３０の端面に収束させる役割を行い、第３光信号２３０のうち反射又は散乱などによりその進路を離脱した非結合の第４光信号２０４を、第２フォトダイオード２７０に出力する。
【００４１】
第２フォトダイオード２７０は、出力部２５０から入力された第４光信号２０４を検出し、検出された第４光信号２０４のパワー値を制御部２８０に出力する。
【００４２】
制御部２８０は、第１フォトダイオード２６０で検出された第２光信号２０２のパワー値と、第２フォトダイオード２７０で検出された第４光信号２０４のパワー値とから、半導体光増幅器２１０で増幅された第３光信号２０３の増幅利得値を算出する。制御部２８０は、半導体光増幅器２１０の増幅利得実測値を半導体光増幅器２１０が保持すべき増幅利得目標値と比較し、半導体光増幅器２１０が安定的な増幅利得値を保持できるように制御するための制御信号を半導体光増幅器２１０に出力する。
【００４３】
図５Ａは、図３における第１光信号と第２光信号及び第３光信号との相関関係を比較したグラフであり、本発明の実施例による実験データの一例である。図５Ａを参照すると、グラフのｘ軸（Pin）は第１光信号２０１のパワーを示し、左側のｙ軸（Pout）は半導体光増幅器２１０で増幅された第３光信号２０３のパワー（ポイントが黒四角の折れ線）を、右側のｙ軸（MPDin）は入力部２４０の側部に位置した第１フォトダイオード２６０で検出された第２光信号２０２のパワー（ポイントが黒丸の折れ線）を示す。図示の通り、第１フォトダイオード２６０で検出された第２光信号２０２のパワーは、第１光信号２０１のパワーに反比例することが分かる。
【００４４】
図５Ａに示されたグラフ中の点線で囲んだボックス部分は、第１フォトダイオード２６０で検出された第２光信号２０２のパワー値から検出できる第１光信号２０１の検出有効範囲を示す。この検出有効範囲は、第１フォトダイオード２６０で検出された第２光信号２０２のパワーが第１光信号２０１のパワーに反比例して変化する部分を意味する。図５Ａのグラフに示された検出有効範囲以外の部分は、第１光信号２０１のパワーが既定値以上で入力されることにより、自然放出光２０２のパワー値が第１光信号２０１のパワーに応じて変化しない範囲である。図５Ａを参照すると、第２光信号２０２パワー値の範囲は０．０〜０．６ｍＷ以内で検出有効範囲に含まれることが分かる。
【００４５】
図５Ｂは図３における第１光信号と第３光信号及び第４光信号との相関関係を比較したデータである。図５Ｂを参照すると、グラフのｘ軸（Pin）は半導体光増幅器２１０に入力される第１光信号２０１のパワーを示し、左側のｙ軸（Pout）は半導体光増幅器２１０で増幅された第３光信号２０３のパワー（ポイントが黒四角の折れ線）を、右側のｙ軸（MPDout）は第４光信号２０４のパワー（ポイントが黒丸の折れ線）を示す。図示の通り、第４光信号２０４のパワーは第３光信号２０３のパワーに比例して線形的に変化することが分かる。
【００４６】
従って、制御部２８０は、第１フォトダイオード２６０で検出された第２光信号２０２のパワーと、第２フォトダイオード２７０で検出された第４光信号２０４のパワーとから半導体光増幅器２１０の増幅利得実測値を算出することができる。
【００４７】
図３は本発明の第２実施例による半導体光増幅器モジュールの構成を示したものである。本発明の第１実施例においては、出力部２５０が第３光信号２０３から非結合された第４光信号２０４を、第３光信号２０３の進路に対して既定角度で第２モニターフォトダイオード２７０に出力するようにしている。すなわち、本発明の第１実施例では第４光信号２０４を第２アイソレータ２５３から第２モニターフォトダイオード２７０に反射させるのに対し、本発明の第２実施例は、第４光信号２０４を第２視窓３５２から第２モニターフォトダイオード２７０に反射させる点が異なる。本発明の第２実施例は、第３光信号３０３を第２アイソレータ３５３から第２視窓３５２に透過させ、この第２視窓３５２で一部非結合となった第４光信号２０４を検出する。
【００４８】
本発明による半導体光増幅器モジュールは、アイソレータや視窓などモジュール内で発生する反射又は非結合光信号などのパワーを検出することにより、入出力される光信号の結合効率に何の影響も及ぼさずに、半導体光増幅器モジュールで増幅された光信号の増幅利得の検出が可能になる利点がある。即ち、雑音指数及び飽和出力パワーなどの特性の低下を最小化できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来の技術によるパワー分割により光信号をモニタリングする半導体光増幅器モジュールを示した構成図。
【図２】従来の技術によるパワー分割により光信号をモニタリングする半導体光増幅器モジュールを示した構成図。
【図３】本発明の第１実施例による半導体光増幅器モジュールを示した構成図。
【図４】本発明の第２実施例による半導体光増幅器モジュールを示した構成図。
【図５】Ａは、図３に示した入力光信号２０１と自然放出光２０２との相関関係を示したグラフ、Ｂは、図３に示した出力部で放出された非結合光信号２０４と増幅光信号との相関関係を示したグラフ。
【符号の説明】
【００５０】
２０１  第１光信号
２０２  第２光信号
２０３，３０３  第３光信号
２０４  第４光信号
２１０  半導体光増幅器
２２０  第１光ファイバ
２３０  第２光ファイバ
２４０  入力部
２４１  第１視準化レンズ系
２４２  第１視窓
２４３  第１アイソレータ
２４４  第１収束レンズ系
２５０，３５０  出力部
２５１  第２収束レンズ系
２５２，３５２  第２視窓
２５３，３５３  第２アイソレータ
２５４  第２視準化レンズ系
２６０  第１フォトダイオード
２７０  第２フォトダイオード
２８０  制御部
【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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