(57)【要約】【課題】成膜時の膜厚の設定を改良して利得等化フィルタを製造し、この利得等化フィルタ用いて利得平坦性が良好な利得等化器を提供する。【解決手段】利得等化フィルタの成膜時に、この利得等化フィルタの膜厚の目標値を予め厚めに設定し、利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して長波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタと、利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して短波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタとを同じ頻度で製造する。このような利得等化フィルタであって、互いのシフト量の絶対値が略同一である２つの利得等化フィルタ４ａ、４ｂを用いて利得等化器を形成する。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体多層積層膜からなる利得等化フィルタの成膜時に、この利得等化フィルタの膜厚を基準値より予め厚めに設定し、該利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して長波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタと、該利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して短波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタとを同じ頻度で製造するようにしたことを特徴とする利得等化フィルタの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の利得等化フィルタの製造方法により製造された利得等化フィルタであり、この利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して長波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタと、該利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して短波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタとを用いて形成された利得等化器であって、互いのシフト量の絶対値が略同一である２つの利得等化フィルタを用いて形成されたことを特徴とする利得等化器。
【請求項３】
請求項２に記載の利得等化器において、各利得等化フィルタの長波長側および短波長側へのシフト量の範囲が仕様の許容範囲内であることを特徴とする利得等価器。
【請求項４】
請求項２または３に記載の利得等化器を用いて光増幅器の利得特性が平坦化されていることを特徴とする光増幅器モジュール。
【請求項５】
請求項１に記載の利得等化フィルタの製造方法により製造された利得等化フィルタを用いた利得等化器であり、該利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して長波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタを用いた利得等化器と、該利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して短波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタを用いた利得等化器とを用い、これら複数の利得等化フィルタの波長シフト量の平均がほぼゼロとなるように組み合わせることにより、これら利得等化フィルタを用いた光増幅器による利得の平坦性が良好となっていることを特徴とする光通信システム。
【請求項６】
請求項５に記載の光通信システムにおいて、各利得等化フィルタの長波長側および短波長側へのシフト量の範囲が仕様の許容範囲内であることを特徴とする光通信システム。
【請求項７】
請求項４に記載の光増幅器モジュールを用いて利得の平坦化がなされていることを特徴とする光通信システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、波長多重光通信システム等において用いられる光増幅器用の利得等化フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
利得等化フィルタは誘電体多層積層膜を成膜して形成され、通常、要求される光学特性に合わせて設計、成膜される。この光学特性を持つ利得等化フィルタを光増幅器に組み込んで、光増幅器の利得スペクトルを平坦化している。
図５に、利得等化フィルタの透過損失スペクトルの一例を示す。図５において、透過損失が特定の極小値をとるときの波長をλｍｉｎとする。利得等化フィルタの性能は、光アンプの利得特性（スペクトル）と利得等化フィルタの損失特性（スペクトル）によって評価される。一般に、誘電体多層膜フィルタは成膜された基板上で分布があり、この分布によりこのように、λｍｉｎの値がばらつく。
【０００３】
利得等化フィルタを成膜する際に、成膜される利得等化フィルタの透過損失がこの極小値をとるときの波長の目標値（以下「中心波長」と略記する）をλｃとすると、通常はλｍｉｎ＝λｃとなるように利得等化フィルタの光学膜厚を制御して成膜を行っている。
この成膜の際の、基板上の位置によって定まるλｍｉｎの分布を図６に示す。通常、仕様の中心に得られたフィルタの特性が入るように制御し、膜厚分布の傾きが最も少ない位置、すなわち膜厚分布の極大値の位置で光学的に膜厚制御を行うため、λｍｉｎ＝λｃとなるようにして成膜すると、得られた利得等化フィルタのλｍｉｎの分布は目標値であるλｃを最長波長として短波長側に分布を持つようになる。図７は、基板上に成膜される利得等化フィルタのλｍｉｎの頻度を表しており、この波長がλｃからλｃ−ｓｐｅｃの間にあるものが仕様範囲内のものである。図７からわかるように、成膜された利得等化フィルタは、λｍｉｎの分布がλｃより短波長側に偏っている。
図８は、利得等化フィルタを成膜する際に用いられる基板の一例を示しており、図８（ａ）は平板な円盤からなる円盤状基板、図８（ｂ）は中空部分を有する平板な円盤からなるドーナツ状基板である。図６の横軸である成膜位置は、図８（ａ）に示す基板上の位置＋Ｒ、Ｃ、−Ｒ、または図８（ｂ）に示す基板上の位置Ｒｉｎ、Ｒｏｕｔを用いている。
例えば、図８（ａ）に示す円盤状基板を用いる場合、基板の中心であるＣの位置においては膜厚が最適値となるが、基板の周辺に近づくほど膜厚が薄くなり、この膜厚分布に伴って、λｍｉｎの分布が生じる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図９は、利得等化フィルタ成膜時の膜厚の差による利得等化フィルタの透過損失特性の変化を示す。図９からわかるように、膜厚が基準値より厚くなると透過損失スペクトルは長波長側にシフトし、膜厚が基準値より薄くなると透過損失スペクトルは短波長側にシフトする。このように、利得等化フィルタの透過損失スペクトルが波長方向にシフトすると、図１０に示すように、この利得等化フィルタを用いて光増幅器の利得を等化したときの利得平坦度が悪くなる。
光通信システムにおいては光増幅器が数十段にも連結されており、各々の光増幅器については利得平坦度の仕様を満足しても、光増幅器を何十段も連結したシステム全体としては、利得等化フィルタの透過損失特性が短波長側に偏った分だけ、個々の利得残差の積み重ねにより利得平坦性が損なわれる。特に、光海底通信システムにおいてはその影響が顕著である。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、成膜時の膜厚の設定を改良して利得等化フィルタを製造し、この利得等化フィルタを用いて利得平坦性が良好な利得等化器を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、誘電体多層積層膜からなる利得等化フィルタの成膜時に、この利得等化フィルタの膜厚を基準値より予め厚めに設定し、該利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して長波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタと、該利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して短波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタとを同じ頻度で製造するようにしたことを特徴とする利得等化フィルタの製造方法である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の利得等化フィルタの製造方法により製造された利得等化フィルタであり、この利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して長波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタと、該利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して短波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタとを用いて形成された利得等化器であって、互いのシフト量の絶対値が略同一である２つの利得等化フィルタを用いて形成されたことを特徴とする利得等化器である。
これにより、利得等化の平坦性に優れた利得等化器を実現することができる。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の利得等化器において、各利得等化フィルタの長波長側および短波長側へのシフト量の範囲が仕様の範囲内であることを特徴とする利得等化器である。
これにより、利得等化の平坦性がより優れた利得等化器を実現できる。
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の利得等化器を用いて光増幅器の利得特性が平坦化されていることを特徴とする光増幅器モジュールである。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の利得等化フィルタの製造方法により製造された利得等化フィルタを用いた利得等化器であり、該利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して長波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタを用いた利得等化器と、該利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して短波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタを用いた利得等化器とを用い、これら複数の利得等化フィルタの波長シフト量の平均がほぼゼロとなるように組み合わせることにより、これら利得等化フィルタを用いた光増幅器による利得の平坦性が良好となっていることを特徴とする光通信システムである。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光通信システムにおいて、各利得等化フィルタの長波長側および短波長側へのシフト量の範囲が仕様の許容範囲内であることを特徴とする光通信システムである。
これにより、利得等化の平坦性がより優れた光通信システムが実現できる。
請求項７記載の発明は、請求項４記載の光増幅器モジュールを用いて利得の平坦化がなされていることを特徴とする光通信システムである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１に、本発明の利得等化フィルタの製造方法によって製造される利得等化フィルタについて、成膜時における利得等化フィルタのλｍｉｎと成膜位置との関係を示す。図１中の成膜位置は、図８（ａ）、（ｂ）に示した基板上の位置に対応している。
この例においては、図５に示す透過損失が特定の極小値をとるときの波長λｍｉｎの目標値を、従来の目標値であるλｃより長波長側に設定し、要求される光学特性の範囲内での最長波長であるλｃ＋ｓｐｅｃが目標値となるように設定して成膜している。
これは、利得等化フィルタの膜厚分布は、成膜位置の目標とする領域から離れるに従って薄くなり、これに伴って透過損失スペクトルは短波長側にシフトしていくので、利得等化フィルタの膜厚を基準値より予め厚めに設定することにより、波長λｍｉｎの目標値が長波長側にシフトするようにしたものである。ここで、膜厚の基準値とは、従来の膜厚の目標値である、λｍｉｎ＝λｃとなるときの膜厚である。
これは、図８（ａ）に示した円盤状基板を用いた場合では、基板の中心位置Ｃにおける膜厚を基準値より予め厚めに設定することを意味する。
【０００９】
図２は、基板上に成膜される利得等化フィルタのλｍｉｎの頻度を表しており、この波長がλｃ−ｓｐｅｃからλｃ＋ｓｐｅｃの間にあるものが仕様範囲内のものである。ここで、λｍｉｎの値がλｃからλｃ＋ｓｐｅｃまでの領域を正の領域とし、λｍｉｎの値がλｃ−ｓｐｅｃからλｃまでの領域を負の領域とすると、図２からわかるように、このようにして成膜された利得等化フィルタのλｍｉｎは、正の領域にある頻度と負の領域にある頻度とを等しくすることができ、目標に対する光学特性の分布を、λｃを挟んで長波長側と短波長側に均等に分散させることができる。
光通信システム全体においては、このような、正の領域の特性を持つ利得等化フィルタと、負の領域の特性を持つ利得等化フィルタとが均等となるように利得等化フィルタを組み合わせて使用する。
【００１０】
次に、本発明の利得等化器の例について説明する。
図３に、この例の利得等化器の構成を示す。
図３中、符号１ａは第１の光ファイバであり、この第１の光ファイバ１ａは第１のキャピラリ２ａに挿入されている。符号３ａは第１のレンズであり、この第１のレンズ３ａに対向して、第１の利得等化フィルタ４ａが成膜された第１の基板５ａが配置されている。
この第１の基板５ａに対向して第２の基板５ｂが配置され、この第２の基板５ｂには第２の利得等化フィルタ４ｂが成膜されている。符号３ｂは第２のレンズ、符号２ｂは第２のキャピラリであり、この第２のキャピラリ２ｂには第２の光ファイバ１ｂが挿入されている。
この利得等化器において用いられる第１の利得等化フィルタ４ａと第２の利得等化フィルタ４ｂは、いずれも利得等化器に求められる透過損失の半分の透過損失を持ち、一方の利得等化フィルタの透過損失特性が正の方向にシフトし、他方の利得等化フィルタの透過損失特性が負の方向にシフトし、互いのシフト量の絶対値がほぼ等しくなるようにして形成されている。
また、これら利得等化フィルタ４ａ、４ｂの長波長側および短波長側へのシフト量の範囲は、仕様の許容範囲内、すなわち必要とされるスペクトル特性のうち、使用上誤差が許される範囲内となっている。
【００１１】
この例の利得等化器においては、第１の光ファイバ１ａから入射した光は、第１のレンズ３ａを介して第１の利得等化フィルタ４ａ、第２の利得等化フィルタ４ｂに入射し、これらの利得等化フィルタによって波長依存性を持つ透過損失を受ける。これらの利得等化フィルタは、一方の利得等化フィルタの透過損失特性が正の方向にシフトし、他方の利得等化フィルタの透過損失特性が負の方向にシフトし、互いのシフト量の絶対値がほぼ等しくなるようにして形成されているため、利得等化器としての波長シフトは相殺され、利得等化器として要求される透過損失について良好な特性を有する。
このようにして透過損失を受けた光は、第２のレンズ３ｂを経て第２の光ファイバ１ｂから出力される。
【００１２】
次に、本発明の光増幅器モジュールの例について説明する。
図４に、この例の光増幅器モジュールの構成を示す。
図４中、符号１１は光伝送路であり、この光伝送路１１は、ＷＤＭカプラまたはＷＤＭフィルタ１２の入力ポートに接続されている。このＷＤＭカプラまたはＷＤＭフィルタ１２の他の入力ポートには、励起光源１３が接続され、ＷＤＭカプラまたはＷＤＭフィルタ１２の出力ポートは、利得媒体である希土類添加光ファイバ１４の一端に接続され、この希土類添加光ファイバ１４の他端は光アイソレータ１５の入力端に接続されている。光アイソレータ１５の出力端には利得等化器１６の一端が接続され、利得等化器１６の他端には光伝送路１１が接続されている。この利得等化器１６に用いられている利得等化フィルタは、上述したように、透過損失特性が正の方向にシフトした利得等化フィルタと、透過損失特性が負の方向にシフトした利得等化フィルタであって、互いのシフト量の絶対値がほぼ等しい２つの利得等化フィルタであるため、利得等化器としての波長シフトは相殺され、利得等化器として要求される透過損失について良好な特性を有している。そのため、利得媒体である希土類添加光ファイバ１４の利得特性を適切に平坦化することができる。
【００１３】
次に、本発明の光通信システムの例について説明する。
この例の光通信システムは、利得等化器を用いて光増幅器の利得特性を平坦化する際に、透過損失特性が正の方向にシフトした利得等化フィルタを用いて形成された利得等化器と、透過損失特性が負の方向にシフトした利得等化フィルタを用いて形成された利得等化器とを組み合わせて使用して、利得等化器の特性が正負均等に分布するようにして、個々の利得残差の積み重ねによる利得平坦性の劣化を抑制するようにしたものである。
光通信システムにおいては光増幅器が数十段にも連結されているため、各々の光増幅器については利得平坦度の仕様を満足し、かつ、この光増幅器を何十段も連結した光通信システム全体においても利得平坦度を良好なものとすることができる。特に、光海底通信システムにおいてはその効果が顕著である。
【００１４】
また、図３に示す利得等化器を用いた光増幅器モジュールを多段に接続して光通信システムを構築してもよい。この利得等化器は、既に説明したように、透過損失特性が正の方向にシフトした利得等化フィルタと、透過損失特性が負の方向にシフトした利得等化フィルタであって、互いのシフト量の絶対値がほぼ等しい２つの利得等化フィルタを用いて形成されているため、１つの利得等化器内において波長シフトは相殺され、利得等化器として要求される透過損失について良好な特性を有している。従って、この利得等化器を多段に接続することで、利得平坦性に優れた光通信システムを実現することができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、誘電体多層積層膜からなる利得等化フィルタの成膜時に、この利得等化フィルタの膜厚を基準値より予め厚めに設定することにより、利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して長波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタと、利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して短波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタとを同じ頻度で製造することができる。
このようにして製造された利得等化フィルタであり、この利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して長波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタと、この利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して短波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタとを用いて形成された利得等化器であって、互いのシフト量の絶対値が略同一である２つの利得等化フィルタを用いて利得等化器を形成することにより、利得等化の平坦性に優れた利得等化器を実現することができる。
【００１６】
また、この利得等化器を用いて光増幅器モジュールを形成することにより、光増幅器の利得特性の平坦性に優れた光増幅器モジュールを実現することができる。
また、本発明の利得等化フィルタの製造方法により製造された利得等化フィルタを用いた利得等化器であり、利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して長波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタを用いた利得等化器と、利得等化フィルタが満たすべき透過損失特性に対して短波長側にシフトした透過損失特性を持つ利得等化フィルタを用いた利得等化器とを組み合わせて用いることにより、複数の光増幅器による利得の平坦化がなされた光通信システムを実現することができる。
また、本発明の光増幅器モジュールを用いた光通信システムを形成することにより、利得の平坦化がなされた光通信システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の利得等化フィルタの例について、成膜時における利得等化フィルタのλｍｉｎと成膜位置との関係を示す図である。
【図２】基板上に成膜される利得等化フィルタのλｍｉｎの頻度を表す図である。
【図３】本発明の利得等化器の例の構成を示す図である。
【図４】本発明の光増幅器モジュールの例の構成を示す図である。
【図５】利得等化フィルタの透過損失スペクトルの一例を示す図である。
【図６】従来の利得等化フィルタの製造方法において、基板上の位置によって定まるλｍｉｎの分布を示す図である。
【図７】従来の利得等化フィルタの製造方法において、基板上に成膜される利得等化フィルタのλｍｉｎの頻度を表す図である。
【図８】利得等化フィルタを成膜する際に用いられる基板の一例を示す図である。
【図９】利得等化フィルタ成膜時の膜厚の差による利得等化フィルタの透過損失特性の変化を示す図である。
【図１０】利得等化フィルタを用いて光増幅器の利得を等化したときの利得平坦度を示す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ…光ファイバ、２ａ、２ｂ…キャピラリ、３ａ、３ｂ…レンズ、４ａ、４ｂ…利得等化フィルタ、５ａ、５ｂ…基板、１１…光伝送路、１２…ＷＤＭカプラまたはＷＤＭフィルタ、１３…励起光源、１４…希土類添加光ファイバ、１５…光アイソレータ、１６…利得等化器。
【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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【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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