(57)【要約】【課題】極めて小さいＰＭＤや偏波依存損失を有し、小型・軽量化できる光減衰器等を提供する。【解決手段】偏光ビームスプリッタ１０は入力される光信号を互いに実質的に直交する２つの偏波成分の光信号に偏波分離して、一方の偏波成分の光信号を出力する一方、他方の偏波成分の光信号を出力する。ファラデー回転子１１は一方の偏波成分の光信号の偏波面を第１のファラデー回転角で回転して出力し、当該光信号を反射ミラー１２により反射してファラデー回転子１１を介して偏光ビームスプリッタ１０に戻す。ファラデー回転子２１は他方の偏波成分の光信号の偏波面を第２のファラデー回転角で回転して出力し、当該光信号を反射ミラー２２により反射してファラデー回転子２１を介して偏光ビームスプリッタ１０に戻す。偏光ビームスプリッタ１０は戻される２つの光信号を合成して出力し、ファラデー回転角を変化して合成した光信号の減衰量を変化させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２と第３と第４のポートを有し、第１のポートを介して入力される光信号を互いに実質的に直交する２つの偏波成分の光信号に偏波分離して、一方の偏波成分の光信号を第２のポートを介して出力する一方、他方の偏波成分の光信号を第３のポートを介して出力する偏波分離合成手段と、
上記偏波分離合成手段の第２のポートから出力される一方の偏波成分の光信号の偏波面を所定の第１のファラデー回転角で回転して出力する第１のファラデー回転子と、
上記偏波分離合成手段の第３のポートから出力される他方の偏波成分の光信号の偏波面を所定の第２のファラデー回転角で回転して出力する第２のファラデー回転子と、
上記第１のファラデー回転子から出力される光信号を反射した後、上記第１のファラデー回転子を介して上記偏波分離合成手段の第２のポートに戻す第１の反射手段と、
上記第２のファラデー回転子から出力される光信号を反射した後、上記第２のファラデー回転子を介して上記偏波分離合成手段の第３のポートに戻す第２の反射手段とを備え、
上記偏波分離合成手段は、第２のポートに戻される光信号と、第３のポートに戻される光信号とを合成して、第４のポートと第１のポートのうちの少なくとも一方から合成した光信号を出力し、上記第１と第２のファラデー回転角を変化することにより、第４のポートと第１のポートのうちの少なくとも一方から出力される合成した光信号の減衰量を変化させることを特徴とする光処理装置。
【請求項２】
第１と第２と第３と第４のポートを有し、第１のポートを介して入力される光信号を互いに実質的に直交する２つの偏波成分の光信号に偏波分離して、一方の偏波成分の光信号を第２のポートを介して出力する一方、他方の偏波成分の光信号を第３のポートを介して出力する偏波分離合成手段と、
上記偏波分離合成手段の第２のポートから出力される一方の偏波成分の光信号の偏波面を所定の第１のファラデー回転角で回転して出力する第１のファラデー回転子と、
上記偏波分離合成手段の第３のポートから出力される他方の偏波成分の光信号の偏波面を所定の第２のファラデー回転角で回転して出力する第２のファラデー回転子と、
上記第１のファラデー回転子から出力される光信号を、上記第２のファラデー回転子を介して上記偏波分離合成手段の第２のポートに戻すとともに、上記第２のファラデー回転子から出力される光信号を、上記第１のファラデー回転子を介して上記偏波分離合成手段の第３のポートに戻す光伝送路手段とを備え、
上記偏波分離合成手段は、第２のポートに戻される光信号と、第３のポートに戻される光信号とを合成して、第４のポートと第１のポートのうちの少なくとも一方から合成した光信号を出力し、上記第１と第２のファラデー回転角を変化することにより、第４のポートと第１のポートのうちの少なくとも一方から出力される合成した光信号の減衰量を変化させることを特徴とする光処理装置。
【請求項３】
上記光伝送路手段は、複数の反射手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の光処理装置。
【請求項４】
上記第１のファラデー回転子と上記第２のファラデー回転子とを同様に制御する第１の制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の光処理装置。
【請求項５】
上記第１のファラデー回転子と上記第２のファラデー回転子とを独立に制御する第２の制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の光処理装置。
【請求項６】
上記第１のファラデー回転子と上記第２のファラデー回転子とを１つのファラデー回転子で形成したことを特徴とする請求項１乃至５のうちのいずれか１つに記載の光処理装置。
【請求項７】
上記偏波分離合成手段の第１のポートの前段に設けられ、入力される光信号を上記偏波分離合成手段の第１のポートに出力する一方、上記偏波分離合成手段の第１のポートから出力される光信号を、上記入力される光信号のポートとは別のポートから出力する光サーキュレータをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか１つに記載の光処理装置。
【請求項８】
上記偏波分離合成手段の第１のポートの前段に設けられ、入力される光信号を上記偏波分離合成手段の第１のポートに出力する光アイソレータをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至７のうちのいずれか１つに記載の光処理装置。
【請求項９】
励起光源からの励起光を用いて光信号を増幅する光増幅器を備えた光増幅システムにおいて、
上記光増幅器の前段に、上記光信号を処理する請求項１乃至８のうちのいずれか１つに記載の光処理装置を備えたことを特徴とする光増幅システム。
【請求項１０】
上記光処理装置から出力される光信号の光強度が実質的に一定となるように上記光処理装置の光減衰量を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項９記載の光増幅システム。
【請求項１１】
励起光源からの励起光を用いて光信号を増幅する光増幅器を備えた光増幅システムにおいて、
上記励起光源と上記光増幅器との間に、上記励起光を処理する請求項１乃至８のうちのいずれか１つに記載の光処理装置を備えたことを特徴とする光増幅システム。
【請求項１２】
上記光増幅器から出力される光信号の光強度が実質的に一定となるように上記光処理装置の光減衰量を制御する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１１記載の光増幅システム。
【請求項１３】
上記偏波分離合成手段の第１のポートの前段に設けられ、入力される光信号の偏波状態を調整し、当該光信号の偏波軸が上記偏波分離合成手段の第１のポートの光軸に実質的に一致するように当該光信号の偏波状態を制御する偏波制御手段をさらに備え、
上記第１と第２のファラデー回転角を変化することにより偏波モード分散を補償することを特徴とする請求項１記載の光処理装置。
【請求項１４】
上記偏波分離合成手段の第１のポートの前段に設けられ、入力される光信号の偏波状態を調整する偏波制御手段をさらに備え、
上記偏波分離合成手段の第２のポートから上記第１のファラデー回転子、上記第１の反射手段、上記第１のファラデー回転子を介して上記偏波分離合成手段の第２のポートに戻る第１の距離と、上記偏波分離合成手段の第３のポートから上記第２のファラデー回転子、上記第２の反射手段、上記第２のファラデー回転子を介して上記偏波分離合成手段の第３のポートに戻る第２の距離とは互いに異なるように設定され、
上記偏波制御手段を制御することにより偏波モード分散を補償する制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の光処理装置。
【請求項１５】
上記偏波分離合成手段の第１のポートの前段に設けられ、入力される光信号の偏波状態を調整し、当該光信号の偏波軸が上記偏波分離合成手段の第１のポートの光軸に実質的に一致するように当該光信号の偏波状態を制御する偏波制御手段と、
上記第１の反射手段の光軸方向の位置と、上記第２の反射手段の光軸方向の位置とを変化することにより偏波モード分散を補償する制御手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の光処理装置。
【請求項１６】
上記第１と第２の反射手段は、グレーティングを有する光ファイバケーブルであることを特徴とする請求項１４記載の光処理装置。
【請求項１７】
上記偏波制御手段と上記偏波分離合成手段の第１のポートとの間に設けられ、上記偏波制御手段からの光信号を上記偏波分離合成手段の第１のポートに出力する一方、上記偏波分離合成手段の第１のポートから出力される光信号を、上記入力される光信号のポートとは別のポートから出力する光サーキュレータをさらに備えたことを特徴とする請求項１６記載の光処理装置。
【請求項１８】
上記偏波制御手段と上記偏波分離合成手段の第１のポートとの間に設けられ、上記偏波制御手段からの光信号を上記偏波分離合成手段の第１のポートに出力する光アイソレータをさらに備えたことを特徴とする請求項１６記載の光処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば光減衰器や偏波モード分散補償器などの光処理装置及びそれを用いた光増幅システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムで用いられる光増幅器は、光信号の入力強度の変動によって増幅特性が変動する。また、波長多重伝送システムにおいて、光増幅器に入力する光信号の波長数に変更があった場合にも同様に増幅特性が変化する。そこで、光増幅器の光信号強度を一定に保ち、増幅特性を安定化させるために可変光減衰器が用いられる。可変光減衰器は入射光の強度を減衰させる素子であって、減衰量を変化させることのできるものである。４０Ｇｂｉｔ／ｓ以上の超高速光通信システムにおいて使用される光部品においては、偏波モード分散（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  ｍｏｄｅ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ：以下、ＰＭＤという。）及び偏波依存損失が非常に小さなことが要求され、また小型であることが望ましい。
【０００３】
また、超高速光通信システムにおいては、光ファイバ伝送路のＰＭＤが問題となる。光ファイバが真円からずれていたり、応力がかかることにより基底モードの縮退が解け、２つの直交した偏波成分の光の伝搬速度の違いにより群遅延時間差が生じる。その結果、光パルス信号には広がりが生じるために、光通信システムにおける伝送速度や伝送距離を制限する。また、偏波状態も任意の偏波状態となる。このような問題を解決するためには、受信端において偏波状態を制御し、光ファイバ伝送路とは逆の群遅延時間差を発生させる補償方法が必要になる。
【０００４】
例えば、特許文献１において開示された従来技術に係る光減衰器は、２個の偏光ビームスプリッタと、光の偏波面を回転させるための電気光学素子と、２個の反射ミラーを備えて構成されている。この光減衰器では、電気光学素子に所定の電圧を印加することにより偏波面の回転角を調整し、出力光強度の制御ができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２７２６３８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１において開示された従来技術に係る光減衰器では、超高速光通信システムに耐えうるＰＭＤや偏波依存損失の非常に小さな光減衰器を得ることは難しく、また、比較的大きなデバイスとなっていた。さらに、当該光減衰器において、ＰＭＤの補償はできなかった。
【０００７】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、従来技術に比較して極めて小さいＰＭＤや偏波依存損失を有し、しかも小型・軽量化できる光減衰器などの光処理装置とそれを利用した光増幅システムを提供することにある。
【０００８】
また、本発明の別の目的は以上の問題点を解決し、従来技術に比較して極めて小さいＰＭＤや偏波依存損失を有してＰＭＤを補償でき、しかも小型・軽量化できるＰＭＤ補償器などの光処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光処理装置は、第１と第２と第３と第４のポートを有し、第１のポートを介して入力される光信号を互いに実質的に直交する２つの偏波成分の光信号に偏波分離して、一方の偏波成分の光信号を第２のポートを介して出力する一方、他方の偏波成分の光信号を第３のポートを介して出力する偏波分離合成手段と、
上記偏波分離合成手段の第２のポートから出力される一方の偏波成分の光信号の偏波面を所定の第１のファラデー回転角で回転して出力する第１のファラデー回転子と、
上記偏波分離合成手段の第３のポートから出力される他方の偏波成分の光信号の偏波面を所定の第２のファラデー回転角で回転して出力する第２のファラデー回転子と、
上記第１のファラデー回転子から出力される光信号を反射した後、上記第１のファラデー回転子を介して上記偏波分離合成手段の第２のポートに戻す第１の反射手段と、
上記第２のファラデー回転子から出力される光信号を反射した後、上記第２のファラデー回転子を介して上記偏波分離合成手段の第３のポートに戻す第２の反射手段とを備え、
上記偏波分離合成手段は、第２のポートに戻される光信号と、第３のポートに戻される光信号とを合成して、第４のポートと第１のポートのうちの少なくとも一方から合成した光信号を出力し、上記第１と第２のファラデー回転角を変化することにより、第４のポートと第１のポートのうちの少なくとも一方から出力される合成した光信号の減衰量を変化させることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態について説明する。以下の図面において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明に係る実施の形態１である光減衰器１０１の構成を示すブロック図であり、図２は、図１の偏光ビームスプリッタ１０の動作を示す斜視図である。この実施の形態１に係る光減衰器１０１は、偏波分離合成素子である偏光ビームスプリッタ１０と、偏波変換素子である２個のファラデー回転子１１，２１と、２個の反射ミラー１２，２２とを備えて構成したことを特徴としている。
【００１２】
図１及び図２において、偏光ビームスプリッタ１０は、互いに対向する第１の面と第２の面を有するとともに、互いに対向する第３の面と第４の面を有する。図１及び図２に示すように、光信号は入力ポートＰ１を介して偏光ビームスプリッタ１０の第１の面Ｓ１に入射し、互いに実質的に直交するＴＥ波とＴＭ波の各偏波成分の光信号に分離され、偏波分離されたＴＥ波の光信号は透過して第２の面Ｓ２からファラデー回転子１１を介して反射ミラー１２に出力される一方、偏波分離されたＴＭ波の光信号は直角で偏光されて第３の面Ｓ３から反射ミラー２０及びファラデー回転子２１を介して反射ミラー２２に出力される。すなわち、偏波分離されたＴＥ波の光信号はファラデー回転子１１を透過し、反射ミラー１２により反射され、再度ファラデー回転子１１を透過した後、偏光ビームスプリッタ１０の第２の面Ｓ２に戻って入射する。一方、偏波分離されたＴＭ波の光信号はファラデー回転子２１を透過し、反射ミラー２２により反射され、再度ファラデー回転子２１を透過した後、偏光ビームスプリッタ１０の第３の面Ｓ３に戻って入射する。次いで、偏光ビームスプリッタ１０は戻って入射してきた２つの光信号を合成して第４の面Ｓ４から出力ポートＰ１１を介して出力する。
【００１３】
ここで、両方のファラデー回転子１１，２１に対して、コントローラ４０により制御される磁界印加装置３０から所定の磁界を印加すると、透過する光信号の偏波面が回転する。そのため、ＴＭ波からＴＥ波、あるいはその逆の偏波変換が起こり、偏波変換された光信号は、上述のように、偏光ビームスプリッタ１０により合成されて出力ポートＰ１１に出力される。残りの光信号は入力ポートＰ１への戻り光信号となる。すなわち、各ファラデー回転子１１，２１の偏波面を回転させることにより、第１の出力ポートＰ１１からの出力光強度を制御できる。各ファラデー回転子１１，２１での偏波面のファラデー回転角［度］と出力光強度の関係は図３のようになる。光信号が各ファラデー回転子１１，２１を１回透過したときの回転角をθとすると、反射ミラー１２，２２により反射して再度ファラデー回転子１１，２１を透過した際には回転角は２θとなる。例えば、θ＝４５度に設定したときは、図１に示すように、ＴＥ波の光信号がファラデー回転子１１を２回通過したときは、ＴＭ波の光信号となって偏光ビームスプリッタ１０に戻り、ＴＭ波の光信号がファラデー回転子２１を２回通過したときは、ＴＥ波の光信号となって偏光ビームスプリッタ１０に戻ってくる。なお、特許文献１に開示された従来技術に係る電気光学素子の場合には、光信号が往復するとファラデー回転角はゼロ度に戻ってしまうため、本実施の形態のように、光信号を折り返す構成を用いることはできない。
【００１４】
以上の実施の形態において、伝送された光信号におけるＰＭＤや偏波依存損失を非常に小さくするためには、光減衰器１０１の製造時において、各反射ミラー１２，２２の位置と回転角度を微調整した後に反射ミラー１２，２２を接着剤等で固定すればよい。図４（ａ）に示すように、各反射ミラー１２，２２の光軸方向の位置をそれぞれ、各移動回転機構１３，２３により光軸に平行な方向２００で移動するように微調整して各偏波の群遅延時間差を微調整することにより、ＰＭＤを例えばゼロになるように補償できる。また、図４（ｂ）に示すように、各反射ミラー１２，２２の光軸に対する角度φを、各移動回転機構１３，２３により微調整すれば、反射ミラー１２，２２での反射角度が変化して各偏波の損失を微調整できる。このような調整方法により、ＰＭＤや偏波依存損失をそれぞれ独立に制御できるため、ＰＭＤと偏波依存損失の両者を非常に小さくすることができる。
【００１５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、各ファラデー回転子１１，２１を通過した光信号を反射ミラー１２，２２により折り返す構成としたため、反射ミラー１２，２２の位置と角度の微調整によりそれぞれＰＭＤや偏波依存損失を非常に小さくすることができ、しかも光減衰器１０１を小型・軽量化できる。
【００１６】
実施の形態２．
図５は、本発明に係る実施の形態２である光減衰器１０２の構成を示すブロック図である。この実施の形態２に係る光減衰器１０２は、図１に図示された実施の形態１に係る光減衰器１０１に比較して、磁界印加装置３０に代えて、各ファラデー回転子１１，２１に対して別々に、コントローラ４１により制御される磁界印加装置３１，３２を備えたことを特徴としている。なお、ファラデー回転子１１，２１の間に、上記磁界を遮蔽する磁界遮蔽板５０を設ける。以下、これらの相違点について詳細説明する。
【００１７】
図５において、各ファラデー回転子１１，２１を磁界印加装置３１，３２により独立に制御するため、各偏波の出力光強度を独立に制御できる。一般に、光通信システムで用いられる光増幅器は、偏波依存性があり、ＴＭ波に対する増幅率とＴＥ波に対する増幅率が異なる。よって、入射する光信号の偏波状態により増幅率が変動する。それを防止するためには、各偏波のファラデー回転角θを互いに独立に制御して、各偏波の強度を独立に制御することが好ましい。
【００１８】
従って、本実施の形態によれば、第１の実施の形態に係る作用効果に加えて、各ファラデー回転子１１，２１のファラデー回転角θを独立に制御することにより、各偏波の出力光強度を独立に制御できるという特有の効果を有する。
【００１９】
実施の形態３．
図６は、本発明に係る実施の形態３である光減衰器１０３の構成を示すブロック図である。この実施の形態３に係る光減衰器１０３は、図１に図示された実施の形態１に係る光減衰器１０１に比較して、２個のファラデー回転子１１，１２に代えて、１個のファラデー回転子１１ａを備えたことを特徴としている。以下、これらの相違点について詳細説明する。
【００２０】
図６において、１個のファラデー回転子１１ａを各偏波の光伝送路で共用している。そのため各偏波の出力光強度を独立には制御できないが、使用するファラデー回転子１１ａが１個であるため、それに対して所定の磁界を印加する磁界印加装置３０を１個にすることができる。従って、本実施の形態においては、実施の形態１の作用効果に加えて、当該光減衰器１０３における装置全体の消費電力を低減できるとともに、当該光減衰器１０３を小型・軽量化できる。
【００２１】
実施の形態４．
図７は、本発明に係る実施の形態４である光減衰器１０４の構成を示すブロック図である。この実施の形態４に係る光減衰器１０４は、図１に図示された実施の形態１に係る光減衰器１０１に比較して、入力ポートＰ１と偏光ビームスプリッタ１０の第１の面Ｓ１との間に光サーキュレータ５１を挿入したことを特徴としている。以下、これらの相違点について詳細説明する。
【００２２】
図７において、入力ポートＰ１に入力された光信号は光サーキュレータ５１の第１のポートＰ２１及び第２のポートＰ２２を介して、偏光ビームスプリッタ１０の第１の面Ｓ１に入射する。また、偏光ビームスプリッタ１０の第３の面から出力される、出力ポートＰ１１に出力される光信号とは別の残りの光信号は、偏光ビームスプリッタ１０の第１の面Ｓ１から光サーキュレータ５１の第２のポートＰ２２及び第３のポートＰ２３を介して出力ポートＰ２２に出力される。
【００２３】
図８は、図７の光減衰器１０４においてファラデー回転子１１，２１におけるファラデー回転角θに対する出力ポートＰ１２の出力光強度を示すグラフである。図８から明らかなように、出力ポートＰ１２から出力される光信号の出力光強度は、ファラデー回転角θの変化に対して、図３の出力ポートＰ１１への出力光強度の逆相の関係で変化する。
【００２４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態に係る作用効果に加えて、偏光ビームスプリッタ１０の入力側に光サーキュレータ５１を配置しているため、偏光ビームスプリッタ１０の入力側への不要な戻り光信号を防ぐことができ、また、第２の出力ポートＰ１２からの出力光強度をモニターすれば、光減衰器１０４による光の減衰量を把握できるという特有の効果を有する。
【００２５】
以上の実施の形態における光サーキュレータ５１の挿入については、他の実施の形態に適用することができる。
【００２６】
実施の形態５．
図９は、本発明に係る実施の形態５である光減衰器１０５の構成を示すブロック図である。この実施の形態４に係る光減衰器１０４は、図１に図示された実施の形態１に係る光減衰器１０１に比較して、入力ポートＰ１と偏光ビームスプリッタ１０の第１の面Ｓ１との間に光アイソレータ５２を挿入したことを特徴としている。以下、これらの相違点について詳細説明する。
【００２７】
図９において、入力ポートＰ１に入力された光信号は光アイソレータ５２を介して、偏光ビームスプリッタ１０の第１の面Ｓ１に入射する。また、偏光ビームスプリッタ１０の第３の面から出力される、出力ポートＰ１１に出力される光信号とは別の残りの光信号は、偏光ビームスプリッタ１０の第１の面Ｓ１から光アイソレータ５２に戻るが、光アイソレータ５２により当該戻り光信号は入力ポートＰ１に出力されることが防止される。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態に係る作用効果に加えて、偏光ビームスプリッタ１０の入力側に光アイソレータ５２を配置しているため、当該入力側への不要な戻り光を防ぐことができるという特有の効果を有する。
【００２９】
以上の実施の形態における光アイソレータ５２の挿入については、他の実施の形態に適用することができる。
【００３０】
実施の形態６．
図１０は、本発明に係る実施の形態６であるＰＭＤ補償器１０６の構成を示すブロック図である。この実施の形態６に係るＰＭＤ補償器１０６は、図５に図示された実施の形態２に係る光減衰器１０２に比較して、入力ポートＰ１と偏光ビームスプリッタ１０の第１の面Ｓ１との間に偏波制御器６０を挿入したことを特徴としている。以下、これらの相違点について詳細説明する。
【００３１】
図１０において、入力ポートＰ１に入力された光信号は、偏波制御器６０の１／４波長板６１と１／２波長板６２を介して偏光ビームスプリッタ１０の第１の面Ｓ１に入射する。ここで、偏波制御器６０は１／４波長板６１と１／２波長板６２を備えて構成され、偏波制御器６０を制御するコントローラ６３から１／４波長板６１に印加される制御信号Ｓｃ１と、１／２波長板６２に印加される制御信号Ｓｃ２の各レベルを調整することにより各波長板１１，１２を伝搬する光信号の偏波状態を調整し、これにより、入力ポートＰ１を介して入力されて伝搬する光信号の偏波軸が偏光ビームスプリッタ１０側の光軸に実質的に一致するように上記光信号の偏波状態を制御する。
【００３２】
当該ＰＭＤ補償器１０６においては、各ファラデー回転子１１，２１のファラデー回転角θの制御により一方の偏波成分のみを出力ポートＰ１１から出力できる。そのため、群遅延時間差の生じた余分な光信号を排除でき、パルス広がりのないきれいな信号を出力ポートＰ１１から出力できる。すなわち、各ファラデー回転子１１，２１のファラデー回転角θを制御することにより、ＰＭＤを実質的にゼロになるようにＰＭＤを補償することができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、実施の形態２に係る作用効果に加えて、ＰＭＤを有する光信号の一方の偏波成分のみを出力ポートＰ１１から出力できるために、光伝送路を伝搬してきた光信号のＰＭＤを補償できるという特有の効果を有する。
【００３４】
実施の形態６の変形例．
図１０に図示された実施の形態６に係るＰＭＤ補償器１０６において、偏光ビームスプリッタ１０から反射ミラー１２までの第１の距離ｄ１と、偏光ビームスプリッタ１０から反射ミラー２２までの第２の距離ｄ２とが異なるように設定されている場合（以下、実施の形態６の変形例という。）について以下に説明する。
【００３５】
この変形例において、偏波分離された各偏波間に群遅延時間差が生じる構成となっている。ＰＭＤを有し、任意の偏波状態の光信号は偏波制御器１によりその偏波状態が調整され、偏光ビームスプリッタ１０の光軸に合った直線偏波に変換される。例えば、光伝送路で生じた各偏波間における群遅延時間差とは逆の群遅延時間差が生じるように偏波制御器１により偏波状態が調整され、偏光ビームスプリッタ１０に入力されたとき、偏光ビームスプリッタ１０から各反射ミラー１２，２２までの距離ｄ１，ｄ２は、各偏波により異なる設定となっているため、これにより逆の群遅延時間差が発生し、コントローラ６３により偏波制御器１を制御することによりＰＭＤを実質的にゼロになるように補償できる。
【００３６】
実施の形態７．
図１１は、本発明に係る実施の形態７であるＰＭＤ補償器１０７の構成を示すブロック図である。この実施の形態７に係る光減衰器１０７は、図１０に図示された実施の形態６に係るＰＭＤ補償器１０６に比較して、移動回転機構１３，２３の移動及び回転動作を制御するコントローラ４２をさらに備え、各ファラデー回転子１１，２１のファラデー回転角θを４５度に固定したことを特徴としている。以下、これらの相違点について詳細説明する。
【００３７】
図１１において、入力される光信号の偏波状態を偏波制御器１により各波長板１１，１２を伝搬する光信号の偏波状態を調整し、これにより、入力ポートＰ１を介して入力されて伝搬する光信号の偏波軸が偏光ビームスプリッタ１０側の光軸に実質的に一致するように上記光信号の偏波状態を制御する。一方、各ファラデー回転子１１，２１のファラデー回転角θを４５度に固定しているので、すべての光信号は第１の出力ポートＰ１１から出力されるため、余分な戻り光信号が入力ポートＰ１に戻らず、偏光ビームスプリッタ１０は光サーキュレータの役割をして動作する。また、コントローラ４２は各移動回転機構１３，２３を制御して上記２つの距離ｄ１，ｄ２を調整することにより、光信号の群遅延時間差を調整し、光信号のＰＭＤを補償して第１の出力ポートＰ１１から出力する。ここで、光信号の群遅延時間差を調整できるため、ＰＭＤを実質的にゼロとなるように精密に補償できる。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、実施の形態６に係るＰＭＤ補償器１０６の作用効果に加えて、偏光ビームスプリッタ１０が光サーキュレータとして動作して入力ポートＰ１側への戻り光信号を実質的にゼロとするとともに、コントローラ４２により制御される移動回転機構１３，２３により反射ミラー１２，２２の光軸方向の位置を変更して、光信号の各偏波成分の間の群遅延時間差を調整することにより、ＰＭＤを実質的にゼロとなるように精密に補償できる。
【００３９】
実施の形態８．
図１２は、本発明に係る実施の形態８であるＰＭＤ補償器１０８の構成を示すブロック図である。この実施の形態８に係る光減衰器１０８は、図１０に図示された実施の形態６に係るＰＭＤ補償器１０６に比較して、反射ミラー１２に代えてグレーティングを有する光ファイバケーブル１４を備えるとともに、反射ミラー２２に代えてグレーティングを有する光ファイバケーブル２４を備えたことを特徴としている。以下、この相違点について詳細説明する。
【００４０】
図１２において、光ファイバケーブル１４は、グレーティングを有しない光ファイバケーブルに対して、所定の紫外線を照射することにより、その長手方向に対して屈折率が一定であるグレーティングを形成して構成される。また、光ファイバケーブル５も光ファイバケーブル４と実質的に同様のグレーティングを有するように形成される。このように形成された光ファイバケーブル１４，２４はそれぞれ、入力される光信号のうち所定のスペクトル成分のみを反射し、残りの光信号を透過させる。従って、光ファイバケーブル１４，２４はいわゆる所定の反射フィルタ機能を有する。
【００４１】
本実施の形態において、偏光ビームスプリッタ１０から各グレーティングを有する光ファイバケーブル１４，２４の各グレーティングまでの距離ｄ１，ｄ２は互いに異なるように設定されており、分離された各偏波間に群遅延時間差が生じる。この場合において、入力される光信号の偏波状態を調整し、これにより、入力ポートＰ１を介して入力されて伝搬する光信号の偏波軸が偏光ビームスプリッタ１０側の光軸に実質的に一致するように上記光信号の偏波状態を制御する。ここで、コントローラ６３は、入力される光信号に対して、光伝送路における各偏波成分間の群遅延時間差と逆の群遅延時間差が生じるように偏波制御器１により偏波状態を調整し、偏波状態が調整された光信号が偏光ビームスプリッタ１０に入力される。
【００４２】
次いで、偏光ビームスプリッタ１０により偏波分離されたＴＥ波の光信号は、ファラデー回転子１１を介してグレーティングを有する光ファイバケーブル１４に入射した後、グレーティングによって帯域ろ波されてグレーティングに対応したスペクトル成分の光信号のみが反射され、残りの光信号は光ファイバケーブル１４を透過して出力される。反射された光信号は再度ファラデー回転子１１を介して偏光ビームスプリッタ１０に戻って入力される。一方、偏光ビームスプリッタ１０により偏波分離されたＴＭ波の光信号は、ファラデー回転子２１を介してグレーティングを有する光ファイバケーブル２４に入射した後、グレーティングによって帯域ろ波されてグレーティングに対応したスペクトル成分の光信号のみが反射され、残りの光信号は光ファイバケーブル２４を透過して出力される。グレーティングによって帯域ろ波されてグレーティングに対応したスペクトル成分の光信号のみが反射され、残りの光信号は光ファイバケーブル２４を透過して出力される。反射された光信号は再度ファラデー回転子２１を介して偏光ビームスプリッタ１０に戻って入力される。さらに、偏光ビームスプリッタ１０は入力される２つの反射光信号を合成して出力ポートＰ１１に出力する。
【００４３】
以上のように構成されたＰＭＤ補償器１０８において、光伝送路で光信号においてＰＭＤが生じなかった場合には、偏波制御器１によりＴＥ波又はＴＭ波のみとなるようにその光信号の偏波状態が調整され、偏光ビームスプリッタ１０に入力される。この場合には、ＴＥ波とＴＭ波との間の群遅延時間差が発生しないため、ＰＭＤは実質的にゼロであるまま出力ポートＰ１１に出力される。また、本実施の形態では、反射器としてグレーティングを有する光ファイバケーブル１４，２４を用いているため、当該ＰＭＤ補償器１０８は波長フィルタの機能を有する。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、実施の形態６に係るＰＭＤ補償器１０６に係る作用効果に加えて、偏光ビームスプリッタ１０からそれぞれの反射器である各光ファイバケーブル１４，２４のグレーティングまでの距離は異なるように設定されており、偏波制御器１を調整することにより、光信号のＰＭＤを実質的にゼロとなるように補償できる。また、反射器として各光ファイバケーブル１４，２４のグレーティングを用いているため、当該ＰＭＤ補償器１０８は波長フィルタとしての機能を有するという特有の効果を有する。
【００４５】
実施の形態８の変形例．
図１２の各光ファイバケーブル１４，２４はグレーティング周期が一定であるグレーティングを有しているが、本発明はこれに限らず、位置によりグレーティング周期を変化させたチャープグレーティングを用いてもよい。このチャープグレーティングを有する光ファイバケーブルにより、光伝送路で生じた波長分散も補償できる。
【００４６】
実施の形態９．
図１３は、本発明に係る実施の形態９であるＰＭＤ補償器１０９の構成を示すブロック図である。この実施の形態９に係るＰＭＤ補償器１０９は、図１２に図示された実施の形態８に係るＰＭＤ補償器１０８に比較して、偏波制御器１と、偏光ビームスプリッタ１０との間に、光サーキュレータ５１を挿入したことを特徴としている。以下、この相違点について詳細説明する。
【００４７】
図１３において、偏波制御器６０からの光信号は光サーキュレータ５１を介して偏光ビームスプリッタ１０に入射し、また、偏光ビームスプリッタ１０からの戻し光信号は光サーキュレータ５１を介して第２の出力ポートＰ１２に出力される。従って、本実施の形態によれば、第８の実施の形態に係る作用効果に加えて、偏光ビームスプリッタ１０の入力側に光サーキュレータ５１を配置しているため、当該入力側への不要な戻り光信号を防ぐことができ、また、第２の出力ポートＰ１２からの出力光強度をモニターすれば、ＰＭＤ補償器１０９による光の減衰量を把握できるという特有の効果を有する。
【００４８】
実施の形態１０．
図１４は、本発明に係る実施の形態１０であるＰＭＤ補償器１１０の構成を示すブロック図である。この実施の形態９に係るＰＭＤ補償器１０９は、図１２に図示された実施の形態８に係るＰＭＤ補償器１０８に比較して、偏波制御器１と、偏光ビームスプリッタ１０との間に、光アイソレータ５２を挿入したことを特徴としている。以下、この相違点について詳細説明する。
【００４９】
図１４において、偏波制御器６０からの光信号は光アイソレータ５２を介して偏光ビームスプリッタ１０に入射し、また、偏光ビームスプリッタ１０からの戻し光信号は光アイソレータ５２により入力ポートＰ１側に戻ることが阻止される。従って、本実施の形態によれば、第８の実施の形態に係る作用効果に加えて、偏光ビームスプリッタ１０の入力側に光アイソレータ５２を配置しているため、入力ポートＰ１側への不要な戻り光信号を防ぐことができる。
【００５０】
実施の形態１１．
図１５は、本発明に係る実施の形態１１である光減衰器１１１の構成を示すブロック図である。この実施の形態１１に係る光減衰器１１１は、図７に図示された実施の形態４に係る光減衰器１０４に比較して、反射ミラー１２，１３に代えてそれぞれ、４５度の入射角及び４５度の反射角で入射する光信号を反射する反射ミラー１６，１７を備え、偏光ビームスプリッタ１０の第２の面Ｓ２からファラデー回転子１１と反射ミラー１６，１７とファラデー回転子２１と反射ミラー２０とを介して偏光ビームスプリッタ１０の第３の面Ｓ３までの光ループ回路を形成したことを特徴としている。以下、この相違点について詳細説明する。
【００５１】
図１５において、入力ポートＰ１から光サーキュレータ５１を介して入力された光信号は偏向ビームスプリッタ１０の第１の面Ｓ１に入射し、入射された光信号はＴＥ波とＴＭ波の光信号に偏波分離される。次いで、偏波分離されたＴＥ波の光信号は、ファラデー回転子１１と、反射ミラー１６と、反射ミラー１７と、ファラデー回転子２１と、反射ミラー２０とを介して、偏光ビームスプリッタ１０の第３の面Ｓ３に出力される一方、偏波分離されたＴＭ波の光信号は、反射ミラー２０と、ファラデー回転子２１と、反射ミラー１７と、反射ミラー１６と、ファラデー回転子１１とを介して、偏光ビームスプリッタ１０の第２の面Ｓ２に出力される。次いで、偏光ビームスプリッタ１０は入力された２つの偏波成分の光信号は合波され、合波後の光信号は第４の面Ｓ４から第１の出力ポートＰ１１に出力されるとともに、合波後の残りの光信号は第１の面Ｓ１から光サーキュレータ５１のポートＰ２２及びポートＰ２３を介して第２の出力ポートＰ１２に出力される。
【００５２】
図１６は、図１５の光減衰器１１１においてファラデー回転子１１，２１におけるファラデー回転角θに対する出力ポートＰ１１の出力光強度を示すグラフであり、図１７は、図１５の光減衰器１１１においてファラデー回転子１１，２１におけるファラデー回転角θに対する出力ポートＰ１２の出力光強度を示すグラフである。図１６及び図１７から明らかなように、ファラデー回転子１１，２１のファラデー回転角θを変化することにより、第１の出力ポートＰ１１及び第２の出力ポートＰ１２に出力される光信号のレベルを変化させることができ、しかもこれらの２つの光信号のレベルは逆相関係になっている。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、偏光ビームスプリッタ１０により偏波分離された各偏波成分は同一のループ形状の光伝送路を透過する。各偏波成分の光信号が受ける群遅延時間や損失が異なるとＰＭＤや偏波依存損失が生じるが、本実施の形態では、各偏波が受ける群遅延時間及び損失は同一のため、ＰＭＤ及び偏波依存損失は原理的に発生しない。従って、反射ミラーなどの位置の微調整を行わずに、ＰＭＤや偏波依存損失が非常に小さく、しかも光減衰量を変化できる光減衰器を実現できる。
【００５４】
以上の実施の形態における偏光ビームスプリッタ１０により偏波分離された各偏波成分は同一のループ形状の光伝送路を透過させる構成については、他の実施の形態における光減衰器に適用するこおとができる。
【００５５】
実施の形態１２．
図１８は、本発明に係る実施の形態１２である光減衰器１１２の構成を示すブロック図である。この実施の形態１２に係る光減衰器１１２は、図１７に図示された実施の形態１１に係る光減衰器１１１に比較して、反射ミラー１２，１３に代えて、偏波保存光ファイバケーブル１８を用いて、偏光ビームスプリッタ１０の第２の面Ｓ２からファラデー回転子１１とファラデー回転子２１と反射ミラー２０とを介して偏光ビームスプリッタ１０の第３の面Ｓ３までの光ループ回路を形成したことを特徴としている。
【００５６】
図１８に図示されたこの実施の形態においても、実施の形態１１に係る作用効果と同様の作用効果を有する。なお、この実施の形態においては、偏波保存光ファイバケーブル１８を用いたが、本発明はこれに限らず、シングルモードの光ファイバケーブルを使用できる。
【００５７】
以上の実施の形態における偏光ビームスプリッタ１０により偏波分離された各偏波成分は同一のループ形状の光伝送路を透過させる構成については、他の実施の形態における光減衰器に適用するこおとができる。
【００５８】
実施の形態１３．
図１９は、本発明に係る実施の形態１３である光増幅システム１１３の構成を示すブロック図である。この実施の形態に係る光増幅システム１１３は、光減衰器１０１と、光方向性結合器７０と、コントローラ８０と、光増幅器８１と、励起光源８２とを備えて構成される。
【００５９】
図１９において、入力される光信号は、光減衰量がコントローラ８０により制御される光減衰器１０１及び光方向性結合器７０を介して光増幅器８１に出力され、光増幅器８１は、励起光源８２からの励起光を用いて、入力される光信号を増幅して出力する。ここで、光減衰器１０１は、例えば、実施の形態１に係る光減衰器であって、その他の実施の形態に係る光減衰器１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１１１，１１２であってもよい。また、光方向性結合器７０は、互いに光学的に結合された２つの光導波路７１，７２を備えて構成され、光減衰器１０１から光増幅器８１への進行波である光信号の一部を分岐検出してコントローラ８０に出力する。これに応答して、コントローラ８０は、分岐検出された光信号のレベルが実質的に一定となるように、光減衰器１０１の光減衰量を制御する。
【００６０】
一般に、光増幅器８１は入力される光信号強度の変動によりその増幅特性も変動する。そのため、光増幅器８１に入力される光信号強度を一定に保つ必要がある。この実施の形態では、光増幅器８１の前段に光減衰器１０１を挿入し、その後段の光方向性結合器７０にて分岐された光強度を検出して、その光強度を一定にするようにコントローラ８０により光減衰器１０１の光減衰量を制御することにより、光増幅器８１に入力される光信号強度を一定に保つことができる。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、例えば光通信システムにおける光増幅システム１１３に入力される光信号強度を一定に保つことができ、光増幅器８１の増幅特性を安定化できる。
【００６２】
実施の形態１４．
図２０は、本発明に係る実施の形態１４である光増幅システム１１４の構成を示すブロック図である。この実施の形態に係る光増幅システム１１４は、光減衰器１０１と、光方向性結合器７０と、コントローラ８０と、光増幅器８１と、励起光源８２とを備えて構成される。
【００６３】
図２０において、励起光源８２は所定の励起光を発生して、光減衰器１０１を介して光増幅器８１に出力する。当該光増幅システム１１４に入力される光信号は、光増幅器８１により上記励起光を用いて増幅された後、光方向性結合器７０を介して出力される。ここで、光方向性結合器７０は、図１９と同様に、互いに光学的に結合された２つの光導波路７１，７２を備えて構成され、当該光増幅システム１１４から出力される光信号の一部を分岐検出してコントローラ８０に出力する。これに応答して、コントローラ８０は、分岐検出された光信号に基づいて、当該光信号の光強度が一定となるように、光減衰器１０１の光減衰量を制御する。なお、光減衰器１０１は、例えば、実施の形態１に係る光減衰器であって、その他の実施の形態に係る光減衰器１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１１１，１１２であってもよい。
【００６４】
一般に、波長多重伝送システムにおいては、光増幅システム１１４に入力する光信号の波長数が変化した場合には、光増幅器８１の増幅特性が変化し、その出力光強度も変動する。そのため、光増幅器８１の出力光強度を一定に保つためには励起光源８２の光強度を調整する必要がある。図２０の実施の形態においては、励起光源８２の後段に光減衰器１０１を挿入し、光増幅器８１の後段に設けられた光方向性結合器７０にて分岐された光強度を検出し、その光強度を一定にするようにコントローラ８０により光減衰器１０１を制御することにより、光増幅器８１から出力される光信号強度を一定に保つことができる。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、光通信システムにおける光増幅システム１１４に入力される光信号の波長数が変化した場合にも、出力光強度を一定に保つことができ、当該光通信システムの動作を安定化できる。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明に係る光処理装置によれば、第１と第２と第３と第４のポートを有し、第１のポートを介して入力される光信号を互いに実質的に直交する２つの偏波成分の光信号に偏波分離して、一方の偏波成分の光信号を第２のポートを介して出力する一方、他方の偏波成分の光信号を第３のポートを介して出力する偏波分離合成手段と、
上記偏波分離合成手段の第２のポートから出力される一方の偏波成分の光信号の偏波面を所定の第１のファラデー回転角で回転して出力する第１のファラデー回転子と、
上記偏波分離合成手段の第３のポートから出力される他方の偏波成分の光信号の偏波面を所定の第２のファラデー回転角で回転して出力する第２のファラデー回転子と、
上記第１のファラデー回転子から出力される光信号を反射した後、上記第１のファラデー回転子を介して上記偏波分離合成手段の第２のポートに戻す第１の反射手段と、
上記第２のファラデー回転子から出力される光信号を反射した後、上記第２のファラデー回転子を介して上記偏波分離合成手段の第３のポートに戻す第２の反射手段とを備え、
上記偏波分離合成手段は、第２のポートに戻される光信号と、第３のポートに戻される光信号とを合成して、第４のポートと第１のポートのうちの少なくとも一方から合成した光信号を出力し、上記第１と第２のファラデー回転角を変化することにより、第４のポートと第１のポートのうちの少なくとも一方から出力される合成した光信号の減衰量を変化させる。
従って、上記偏波分離合成手段から出力される２つの光信号をそれぞれ折り返す構成としたため、上記２つの反射手段の位置と角度の微調整により偏波モード分散や偏波依存損失を非常に小さくすることができ、かつ小型・軽量化した光減衰器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施の形態１である光減衰器１０１の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の偏光ビームスプリッタ１０の動作を示す斜視図である。
【図３】図１の光減衰器１０１においてファラデー回転子１１，２１におけるファラデー回転角θに対する出力ポートＰ１１の出力光強度を示すグラフである。
【図４】図１の反射ミラー１２，２２の位置を移動しかつ回転する移動回転機構１３，２３の動作を示す図であって、（ａ）は移動回転機構１３，２３が移動動作をするときの図であり、（ｂ）は移動回転機構１３，２３が回転動作をするときの図である。
【図５】本発明に係る実施の形態２である光減衰器１０２の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明に係る実施の形態３である光減衰器１０３の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る実施の形態４である光減衰器１０４の構成を示すブロック図である。
【図８】図７の光減衰器１０４においてファラデー回転子１１，２１におけるファラデー回転角θに対する出力ポートＰ１２の出力光強度を示すグラフである。
【図９】本発明に係る実施の形態５である光減衰器１０５の構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態６であるＰＭＤ補償器１０６の構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態７であるＰＭＤ補償器１０７の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態８であるＰＭＤ補償器１０８の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態９であるＰＭＤ補償器１０９の構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態１０であるＰＭＤ補償器１１０の構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明に係る実施の形態１１である光減衰器１１１の構成を示すブロック図である。
【図１６】図１５の光減衰器１１１においてファラデー回転子１１，２１におけるファラデー回転角θに対する出力ポートＰ１１の出力光強度を示すグラフである。
【図１７】図１５の光減衰器１１１においてファラデー回転子１１，２１におけるファラデー回転角θに対する出力ポートＰ１２の出力光強度を示すグラフである。
【図１８】本発明に係る実施の形態１２である光減衰器１１２の構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明に係る実施の形態１３である光増幅システム１１３の構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明に係る実施の形態１４である光増幅システム１１４の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  偏光ビームスプリッタ、１１，１１ａ，２１  ファラデー回転子、１２，２２  反射ミラー、１３，２３  移動回転機構、１４，２４  グレーティングを有する光ファイバケーブル、１８  光ファイバケーブル、２０  反射ミラー、３０，３１，３２  磁界印加装置、４０，４１，４２  コントローラ、５０  磁界遮蔽板、５１  光サーキュレータ、５２  光アイソレータ、６０  偏波制御器、６１  １／４波長板、６２  １／２波長板、６３  コントローラ、７０  光方向性結合器、７１，７２  光導波路、８０  コントローラ、８１  光増幅器、８２励起光源、１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１１１，１１２  光減衰器、１０６，１０７，１０８，１０９，１１０  ＰＭＤ補償器、１１３，１１４  光増幅システム、Ｐ１  入力ポート、Ｐ１１，Ｐ１２  出力ポート、Ｓ１  第１の面、Ｓ２  第２の面、Ｓ３  第３の面、Ｓ４  第４の面、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４  ポート。
【図１】
2004151339.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】
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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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【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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