(57)【要約】【課題】安価な光増幅器とその光増幅器を具備した光学装置を提供することを目的とする。【解決手段】光ファイバアンプでは、多数の入出力回線で必要となる光ファイバアンプの１入出力回線当たりのコストを低減するために，複数の入出力の光ファイバアンプを、複数の増幅媒体に共通の励起光源と、ほぼ平行な複数の光線に一括して作用する複数の回線に共通の光アイソレータを用いる。【選択図】  図６
2004207754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２以上の自然数Ｎ本の反転分布を構成し増幅媒体となる光ファイバと、
Ｎ個より少ない数の励起光源と２×Ｎ個より少ない光アイソレータ、光結合系、合波器、光バンドパスフィルターとから構成されることを特徴とするＮ入力Ｎ出力の光ファイバアンプ。
【請求項２】
２以上の自然数Ｎ本の反転分布を構成し増幅媒体となる光ファイバと、
Ｎ個より少ない数の励起光源と２個の光アイソレータ、光結合系、合波器、光バンドパスフィルターとから構成されることを特徴とするＮ入力Ｎ出力の光ファイバアンプ。
【請求項３】
２以上の自然数Ｎ本の入力光ファイバ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ本の光線に対して機能する１個の光アイソレータ、Ｎ本の入力光線とＮ個より少ない励起光源とに対して作用して励起光を後続するＮ本の増幅媒体となるファイバに結合させる分岐・合波器、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ本の増幅媒体となるファイバ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ本の光線に対して機能する１個の光アイソレータ、Ｎ本の光線に対して機能する光バンドパスフィルター、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ本の出力光ファイバ、を以上の順に配置し、更にＮ個より少ない励起光源を設けたことを特徴とする光ファイバアンプ。
【請求項４】
２以上の自然数Ｎ本の入力光ファイバ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ本の光線に対して機能する１個の光アイソレータ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ本の増幅媒体となるファイバ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ本の入力光線とＮ個より少ない励起光源とに対して作用して励起光を前方のＮ本の増幅媒体となるファイバに結合させる分岐・合波器、Ｎ本の光線に対して機能する１個の光アイソレータ、Ｎ本の光線に対して機能する光バンドパスフィルター、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ本の出力光ファイバ、を以上の順に配置し、更にＮ個より少ない励起光源を設けたことを特徴とする光ファイバアンプ。
【請求項５】
２以上の自然数Ｎ本の入力光ファイバ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ本の光線に対して機能する１個の光アイソレータ、Ｎ本の入力光線とＮ個より少ない励起光源とに対して作用して励起光を後続するＮ本の増幅媒体となるファイバに結合させる分岐・合波器、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ本の増幅媒体となるファイバ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ本の入力光線とＮ個より少ない励起光源とに対して作用して励起光を前方のＮ本の増幅媒体となるファイバに結合させる分岐・合波器、Ｎ本の光線に対して機能する１個の光アイソレータ、Ｎ本の光線に対して機能する光バンドパスフィルター、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ本の出力光ファイバ、を以上の順に配置し、更にＮ個より少ない励起光源を設けたことを特徴とした光ファイバアンプ。
【請求項６】
２以上の自然数Ｎ本の入力光ファイバ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ本の光線に対して機能する１個の光アイソレータ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ本の入力光線とＮ個より少ない励起光源とに対して作用して励起光を後続するＮ本の増幅媒体となるファイバに結合させる分岐・合波器、Ｎ本の増幅媒体となるファイバ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ本の光線に対して機能する１個の光アイソレータ、Ｎ本の光線に対して機能する光バンドパスフィルター、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ本の出力光ファイバ、を以上の順に配置し、更にＮ個より少ない励起光源を設けたことを特徴とする光ファイバアンプ。
【請求項７】
２以上の自然数Ｎ本の入力光ファイバ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ本の光線に対して機能する１個の光アイソレータ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ本の増幅媒体となるファイバ、Ｎ本の入力光線とＮ個より少ない励起光源とに対して作用して励起光を前方のＮ本の増幅媒体となるファイバに結合させる分岐・合波器、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ本の光線に対して機能する１個の光アイソレータ、Ｎ本の光線に対して機能する光バンドパスフィルター、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ本の出力光ファイバ、を以上の順に配置し、更にＮ個より少ない励起光源を設けたことを特徴とする光ファイバアンプ。
【請求項８】
２以上の自然数Ｎ本の入力光ファイバ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ本の光線に対して機能する１個の光アイソレータ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ本の入力光線とＮ個より少ない励起光源とに対して作用して励起光を後続するＮ本の増幅媒体となるファイバに結合させる分岐・合波器，Ｎ本の増幅媒体となるファイバ、Ｎ本の入力光線とＮ個より少ない励起光源とに対して作用して励起光を前方のＮ本の増幅媒体となるファイバに結合させる分岐・合波器、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ本の光線に対して機能する１個の光アイソレータ、Ｎ本の光線に対して機能する光バンドパスフィルター、Ｎ個の空間的に並列に配置したレンズ、Ｎ個の並列なファイバ端面整列機構、Ｎ本の出力光ファイバ、を以上の順に配置し、更にＮ個より少ない励起光源を設けたことを特徴とした光ファイバアンプ。
【請求項９】
請求項目３〜８における光ファイバアンプであって、ファイバ端面整列機構と空間的に配列したレンズの代わりに、ファイバとコリメート用レンズを一体化させてサブアセンプリ（ＳＡ）を構成して、複数のＳＡの位置と角度とを空間的に整列させる支持体に一体化させた物を用いることを特徴とする光ファイバアンプ。
【請求項１０】
請求項目１〜８における光ファイバアンプであって、ファイバを２次元に配列した場合のファイバ端面整列機構を用いる場合に、列（又は行）ごとに斜め研磨したファイバ端面整列機構を用いることを特徴とする光ファイバアンプ。
【請求項１１】
励起光を入力し、光ファイバを用いて入力される信号光を増幅する光ファイバアンプであって、
２以上の自然数Ｎ本の反転分布を構成し増幅媒体となる光ファイバと、
Ｎ個より少ない数の励起光源と、
該励起光源から出力される励起光をＮ個より少ない数の光ブラインチングデバイスを介して前記Ｎ本の光ファイバに供給することを特徴とする光ファイバアンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学装置とその装置に用いる光デバイスに係り、特に光通信における光交換機，光を用いた信号処理，光計測などにおいて用いる光学装置とその光学装置に用いる光増幅器などの光デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の偏波制御を用いた光スイッチは図４３（ａ）、（ｂ）に示すように，光線をシフトさせるのに, 複屈折板や複雑な形状に集積化した偏波分離膜を用いたビームスプリッターを用いていた（参考文献：K. Noguchi, T. Sakano, T. Matsumoto, "A rearrangeable multichannel free-space optical switch based multistage network configuration", IEEE, J. of Lightwave Technology vol.9, pp. 1726 (1991)）。
【０００３】
また、従来の光ファイバアンプは図４４に示すように、１入力１出力の光ファイバアンプを用いて光増幅を行ってきた。
【０００４】
更に、研究段階ではアレイ化した半導体アンプも現在検討されている。
【０００５】
更に、現在、集積化した光フィルターは基板上に集積化した導波路型フィルターや、エタロンの屈折率を部分的に変化させてエタロン面内の透過波長を制御するなどする光フィルターが，研究・開発されている。
【非特許文献１】K. Noguchi, T. Sakano, T. Matsumoto, "A rearrangeable multichannel free-space optical switch based multistage network configuration"， 1991, IEEE, J. of Lightwave Technology vol.9, pp.1726 1991).
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の光スイッチにおいては、図４３に示すこれらの構成要素で大規模のスイッチを構成する場合、複屈折板等の部品の信頼性に対する不安や、部品精度と組立精度の要求が高く、実際に製造する場合の歩留りの低下を引き起こす要因となる欠点があった。
【０００７】
また、従来の光アンプにおいては、１入出力の光ファイバアンプに対して、最低１個の励起光源と通常２個の光アイソレータを用いていたため、１入出力回線あたりの光アンプのコストが高いという問題があり，光アンプの普及を妨げていた。
【０００８】
また，半導体光アンプでは入力偏波による増幅率の変動が大きく、更に、電子緩和時間の影響でパターン効果が出る等の問題点があった。
【０００９】
一方、光フィルターにおける集積化では、２次元面内の特定の点の温度や電圧を制御してフィルターの透過波長を変化させていて、例えばフィルターの透過波長を等間隔にする場合には、各フィルターの透過波長を測定するか、各制御点での温度や電圧等の制御要素をそれぞれの点でモニタする必要があり、制御が複雑であるという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は、製造時に歩留まりの低下を引き起こさない光スイッチとその光スイッチを具備した光学装置を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の目的は、簡単な温度制御や電圧制御を行うことができる光フィルタとその光フィルタを具備した光学装置を提供することにある。
【００１２】
更に、本発明の目的は、安価な光増幅器とその光増幅器を具備した光学装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）第１の発明の構成
第１の発明における光スイッチの基本構成及び駆動方法を以下に述べる。
【００１４】
図１は第１の発明における光スイッチの基本構成を示す図である。
【００１５】
図１において、１は偏波面回転素子、２は偏波分離膜、３は光入力Ａ、４は光入力Ｂ、５は光出力Ｃ、６は光出力Ｄである。
【００１６】
光入力３，４はＰ偏波（電場の振動方向が紙面に平行）で入力する。
【００１７】
図中に示しているように、２つの偏波面回転素子１との間に１つの偏波分離膜２が設けられる。
図２は第１の発明における光スイッチの動作を示す図であり、液晶や偏波面回転素子等で実現した偏波面回転素子は透過光の偏波面を回転させない設定にした場合に図２（ａ）で示すクロス状態の設定になり，偏波面回転素子で入射光の偏波面を９０度回転した場合に図２（ｂ）で示すバー状態の設定になる。
光出力５，６はクロス，バーの状態に係わらず，入射光と同じ偏波で出力される。
【００１８】
また，スイッチへの光入力３，４をＳ偏波にした場合には，偏波面回転素子で偏波を回転指せない場合にバー状態になり，偏波面回転素子で９０度偏波面を回転させた場合にクロス状態になる。
クロス，バーいずれの設定でも出力される光の偏光状態は変化しないので，このスイッチは集積化するのに適している。
【００１９】
第１の発明における光スイッチでは, 平板ミラー, 平板偏波分離膜, 平板状液晶を平行な位置関係を保って組み立てることが出来るため，部品の製造が簡易で，組立精度も容易に高くできる。
【００２０】
また，各スイッチ要素は従来の光導波路のクロスバースイッチと等価であり導波路型PI-LOSS スイッチ（参考文献：T. Simoe, K. Hajikano, and K. Murakami, "A path-independent insertion loss opticalspace switching network", in Tech. Dig. ISS 1987, vol. 4, Paper C12.2, 1987）と同じ構成が可能で, スイッチング制御が簡易で，かつ，接続チャンネル によらず一定の損失のスイッチングが可能である。
（２）第２の発明の構成
第２の発明における光ファイバアンプでは、多数の入出力回線で必要となる光ファイバアンプの１入出力回線当たりのコストを低減するために，複数の入出力の光ファイバアンプを、複数の増幅媒体に共通の励起光源と、ほぼ平行な複数の光線に一括して作用する複数の回線に共通の光アイソレータを用いる。
【００２１】
また、本発明の光ファイバアンプでは、励起光を入力し、光ファイバを用いて入力される信号光を増幅する光ファイバアンプであって、２以上の自然数Ｎ本の反転分布を構成し増幅媒体となる光ファイバと、Ｎ個より少ない数の励起光源と、該励起光源から出力される励起光をＮ個より少ない数の光ブラインチングデバイスを介して前記Ｎ本の光ファイバに供給する。
【００２２】
このことで，一入出力回線当たりの光ファイバアンプのコストを低減できる。
（３）第３の発明の構成
第３の発明における光フィルターでは、ある物理量Ｐにより透過（または反射，吸収）する波長が変化する複数の光フィルターを、ある物理量が１次元的に変化する場Ｆに配置することにより、場Ｆの両端もしくは適当な間隔での物理量Ｐまたはフィルタリングした光波長をモニタするだけで、フィルタリングする波長を規則的に設定することができるようになる。
【００２３】
このことで、複数の光フィルターの制御が容易になる。
(1)例えば，各光フィルタをファブリペロー・エタロンの形状にして，物理量Ｐに温度を用いると，温度変化（ΔＴ）による透過波長の変化（Δλ）は，以下のように表せられる。
【００２４】
Δλ＝（α＋β）＊λ＊ΔＴ
α：線膨張係数
β：屈折率で規格化した屈折率の温度による変化の係数
λ：元々の透過波長（参考文献：M. Ito, T. Kimura, IEEE. J. of Quantum Electronics, VOL. QE-16, pp. 910-911 (1980)）
このように，透過波長の変化が温度変化の１次の式で表せられるから，均一な断面形状・均一な材質の直方体に等間隔に，この光フィルタを配置すれば，直方体の両端の温度を制御することで，直方体上に配置した複数の光フィルタを同時に制御できる。
【００２５】
α，βの具体的な数値としては，AlGaAs系化合物でファブリペロー・エタロンを作った場合は, α＝0.6 ×10-5 ,β=0.99 ×10-4であり，λ＝1550 nm に対して, ΔＴ=5℃のとき, Δλ〜0.8 nmとなる（参考文献：M. Ito, T. Kimura, IEEE. J. of Quantum Electronics, VOL. QE-16, pp. 910-911 (1980)）。
(2)例えば，各光フィルタをファブリペロー・エタロンの形状にして，物理量Ｐに電圧を用いると，電圧変化（ΔＶ）による透過波長の変化（Δλ）は，以下のように表せられる。
【００２６】
Δλ＝γ＊λ＊ΔＶ
γ：屈折率で規格化した屈折率の電圧による変化の係数
λ：元々の透過波長
電圧の分布は抵抗を直列に配置して，両端に電位差を持たせて，抵抗の間に電極を配置して, それらの電極をそれぞれ光フィルタの一辺に接続して，電極間に電位差を発生させ，一方, 全ての光フィルタに共通にある電位の電極を接続させる。
【００２７】
以上の方法により, 両端の電圧を変化させるだけで, 各光フィルタに規則的に変化する電圧を加えることができ, 透過波長を規則的に変化させることが可能になる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、以下のような効果が得られる。
（１）部品点数を少なくすることができるので、組み立て時に生じる歩留りの低下をきたさないようにすることができる。
【００２９】
また、Ｎ入力・Ｎ出力のＮ×Ｎ光スイッチをバイパススイッチとして用いることにより、各種の光通信システムの回線切り換えをスムーズにすることができる。
（２）入射光のスペクトル分布が変化する特定の波長領域の光を効率よく得ることができる。
（３）より均一に筐体手段内の温度を制御することができる。
（４）ミラー手段を通過する光の波長が異なるように設定することにより、光の識別を容易にすることなどができる。
（５）放射高価を高めることができる。
（６）光の波長をそのままにして光の強度のみを高くすることが可能となる。
【００３０】
また、励起光源および光アイソレータの部品点数を少なくすることができるので、製造コストを低くすることができる。
（７）光通信用のスイッチとして好適な光スイッチを提供することができる。
（８）光通信用のフィルタとして好適な光フィルタを提供することができる。
（９）光通信用の増幅器として好適な光増幅器を提供することができる。
（１０）組み立て時に生じる歩留りの低下をきさないように処理することができる。
【００３１】
また、各種の光通信システムの回線切り換えをスムーズにすることができる。
（１１）光波長をそのままにして光の強度のみを高くすることが可能となる。
（１２）光波長をそのままにして光強度のみを高くすることが可能となり、処理回数を少なくすることができるので処理時間および処理に要するコストを低くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（１）第１の発明
図１は第１の発明における光スイッチの第１の基本構成を示す図である。
【００３３】
光入力３，４はＰ偏波（電場の振動方向が紙面に平行）で入力する。
【００３４】
図２は第１の発明における光スイッチの光線の透過状態を示す図である。
【００３５】
同図（ａ）はクロスの状態の光線の透過状態を，同図（ｂ）はバーの状態の光線の透過状態を示す図である。
【００３６】
液晶や偏波面回転素子等で実現した偏波面回転素子は透過光の偏波面を回転させない設定にした場合に図２（ａ）で示すクロス状態の設定になり，偏波面回転素子で入射光の偏波面を９０度回転する設定にした場合に図２（ｂ）で示すバー状態の設定になる。
【００３７】
光出力５，６はクロス，バーの状態に係わらず，入射光と同じ偏波で出力される。
スイッチへの光入力３，４をＳ偏波にした場合には，偏波面回転素子で偏波を回転指せない場合にバー状態になり，偏波面回転素子で９０度偏波面を回転させた場合にクロス状態になる。
【００３８】
図３は第１の発明における光スイッチの第２の基本構成を示す図であり、偏波分離膜の代わりにコレステリック液晶を含む物質を用いた場合の光スイッチを示している。
コレステリック液晶を含む物質の液晶分子系の螺旋ピッチを入力光の波長とほぼ等しくして, 効果的に選択反射（螺旋の向きによって右回転円偏波，左回転円偏波の内一方の円偏波成分を透過させ，もう一方の円偏波成分を反射させる現象）が生じるように設定しておく。
【００３９】
図４は４×４のＰＩ−ＬＯＳＳ構成スイッチの実施例を示す図である。
【００４０】
図４において、９はミラー、１０はプリズム、１１は入力 0、１２は入力 1、１３は入力 2、１４は入力 3、１５は出力 0、１６は出力 1、１７は出力 2、１８は出力3、１９は屈折率約1.5 の物質、２０は光を拡散させる砂面である。
【００４１】
図５は１６×１６のＰＩ−ＬＯＳＳ構成スイッチの実施例を示す図である。
【００４２】
図５において、２１は４×４ＰＩ−ＬＯＳＳスイッチを４個並列に集積化したスイッチ、２２は光路調整用プリズム、２３は入力光線列、２４は出力光線列である。
（２）第２の発明
図６〜図１１はそれぞれ第２の発明における光増幅器アレイの第１〜第６の実施例を示す図である。
各図において、３１はErドープ光ファイバ束、３２は励起光源、３３は分岐＆合波器、３４は光アイソレータ、３５は光バンドパスフィルター、３６はレンズアレイ、３７はアレイ化フェルール、３８は入力光ファイバー束、３９は出力光ファイバー束である。
【００４３】
また，図１２は図６〜図８で用いる分岐・合波器（ポンプ光の４分岐と, ポンプ光と信号光との合波）の実施例を示す図であり、同図（ａ）は上面図、同図（ｂ）は側面図である。
【００４４】
図１２において、４１は分岐用NDフィルタ、４２はミラー、４３は信号光、４４はポンプ光、４５は信号光+ ポンプ光である。
【００４５】
図１３〜図１６は光増幅器アレイの断面を示す図であり、ファイバの端面は斜め研磨しており，反射を低減させている。
【００４６】
図中、４６は光線、４７はファイバとコリメート用レンズを一体化させてサブアセンプリ（ＳＡ）、４８はＳＡの位置と角度とを空間的に整列させる支持体である。
【００４７】
また，図１７は図１３又は図１４における光ファイバ端面整列機構を示す図であり，端面を斜めにして反射を抑制させた実施例を示している。
同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図である。
（３）第３の発明
図１８は第３の発明における光フィルタの第１の実施例を示す図である。
【００４８】
図中、５１は剛体Ａ、５２は光フィルタ、５３はレンズ、５４はフェルール、５５は光ファイバ、５６は光コネクタ、５７は光線、５８は熱センサ、５９は発熱体、６０は温度制御器１、６１はペルチエ素子、６２は温度制御器２、６３は筺体、６４は放熱フィンである。
【００４９】
物理量Ｐとして温度を用い，ガラス等で作った剛体Ａに温度分布を持たせ，その温度分布を剛体Ａ両端に配置した発熱体と温度センサと温度制御器を用いて設定する。
【００５０】
各光フィルタは半導体等の温度による屈折率変化の大きな物質をエタロン構成にした物であり，剛体 Ａの各位置での温度に応じて透過波長が規則性を持って設定される。
【００５１】
また，光フィルタの筺体温度は筺体外周に配置した温度センサとペルチエ素子および温度制御器２で一定温度に保つように制御して外界の影響を排除できるようにしてある。
【００５２】
図１９は第３の発明における光フィルタの第２の実施例を示す図である。
【００５３】
図１９は図１８の制御に加えて，光フィルタ２個置きに接地した発熱体および温度センサにより，各光フィルタ透過波長の微調整ができるようにした物である。
【００５４】
図１９の微調整は，例えば以下のような事を考慮する必要がある場合に有効となる。
(1)個別光フィルタ部分の剛体Ａ上の取り付け位置がずれて，設計時の温度と異なる設定になった場合の補正。
(2)剛体Ａの熱伝導率に部位による偏差があり，個別光フィルタの設定温度が設計と異なるようになった場合の補正。
【００５５】
また、補正の方法（共通）としては、剛体Ａの両端以外の場所に設置した熱センサ で測定した温度が設計値より低い場合は，この熱センサ に近接して配置した発熱体の温度を上げて調整する。
逆に温度が設定値より高い場合には，制御しない。
【００５６】
図２０は第３の発明における光フィルタの第３の実施例（部分）を示す図であり、図１８，図１９に示す温度勾配制御型の光フィルタにおいて，各光フィルタ自体内部の温度分布を小さくできるように，温度勾配を持った剛体Ａとの接続を断面積の小さい支持体を介しておこなうようにした物である。
【００５７】
図２１は第３の発明における光フィルタの第４の実施例（部分）を示す図であり、物理量Ｐとして電圧を用い、分布を発生させる場として電気抵抗を用いた光フィルタの実施例である。
【００５８】
各光フィルタに加わる電圧によって透過波長が異なるように設定している。
【００５９】
図２２は第３の発明における光フィルタの第５の実施例を示す図であり、図１８の光フィルタの制御に両端の波長をモニタする場合の構成例である。
図２２の波長のモニタ は，予め，基準となる波長の光を，基準となる光フィルタに入力した場合の光量をフォトダイオードと電気回路からなる波長モニタ で電気信号に変換して基準となる光量を記憶しておき，光フィルタ使用時に波長モニタ に入力される光量を電気変換して基準値と比較して，その時の値が基準値からある程度の範囲内の偏差となるように，温度制御を行う。
【００６０】
また、制御方法は、光フィルタアレイ の両端の光フィルタでの波長を制御すれば，それらの間の光フィルタの波長は制御できる。
（４）第４の発明（光スイッチの偏波無依存化の構成例）
図２３は入力光信号の偏波による依存性を殆どなくす実施例を示す図であり、（ａ）〜（ｃ）の３通りが示されている。
【００６１】
入力部の偏波分離器で互いに直交する2 つの偏波成分に分離し, 空間的に分離した一方の偏波成分を，λ／２板や偏波面回転素子などを用いて偏波面を約９０度回転させ，偏波分離器で分離したもう一方の偏波と，ほぼ等しい偏波面に合わせて，互いに平行な２本の光線にして，光スイッチ本体部分に光信号を送る。
【００６２】
光スイッチ本体部分では，以下の３通りの方法のいずれかでスイッチの設定を行う。
【００６３】
(1)通常構成のスイッチ全体を２台並列に配置してスイッチの設定を行う。
【００６４】
(2)２個並んだスイッチ素子を同時に同じ動作をさせてスイッチの設定を行う。
【００６５】
(3)１個のスイッチ素子に２本の光線を入力してスイッチの設定をおこなう。
【００６６】
スイッチ本体部分を透過した後は，２本の平行な光線の内，一方の偏波をλ／２板や偏波面回転素子などで約９０度回転させて，互いに直交する偏波にして，偏波合成器で１本の光線にして出力する。
尚, この種の偏波無依存化の方法は既に知られている。ただ，本光スイッチに適用しただけである。
（５）第５の発明（光スイッチ、光増幅器、光フィルタ等の組合せ方）
イ）光スイッチと光増幅器との組合せの実施例
図２４〜２６はそれぞれ光アンプアレイと空間型光スイッチとを組み合わせて用いた第１〜３の実施例を示す図である。
アレイ化した光増幅器を光スイッチと組み合わせて用いることにより，光スイッチ単体で用いた場合の損失を補償でき，かつ，光スイッチと複数の個別光増幅器を組み合わせて用いる場合より，低価格かつ小型にシステムを実現できるという利点がある。
【００６７】
ロ）光増幅器と光フィルタとの組合せの実施例
図２７は光フィルタアレイと光アンプアレイとを組み合わせて用いた実施例を示す図である。
光フィルタと光増幅器とを組み合わせて用いることにより，光フィルタでの損失を補償できる。
また，アレイ 化した光フィルタとアレイ 化した光増幅器とを組み合わせて用いることにより，個別光フィルタと個別光増幅器とを用いて構成するよりも小型かつ低価格で実現できる。
【００６８】
ハ）光フィルタと波長型スイッチとの組合せの実施例
図２８は光フィルタアレイと波長型光スイッチとを組み合わせて用いた第１の実施例を示す図である。
アレイ 化した光フィルタを波長型スイッチと組み合わせて用いることにより，個別光フィルタと波長型光フィルタとを組み合わせて用いる場合より，小型に実現できる。
また, 図２９は光フィルタアレイと波長型光スイッチとを組み合わせて用いた第２の実施例を示す図であり、アレイ 化した光フィルタを波長型スイッチの波長選択性遅延部分に適用した例である。
この場合も個別光フィルタを用いるより小型化が図れる。
【００６９】
ニ）光フィルタと空間型光スイッチとの組合せの実施例
図３０は光フィルタアレイと空間型光スイッチとを組み合わせて用いた実施例を示す図である。
アレイ 化した光フィルタを用いることにより, 個別光フィルタを複数個用いるより小型に実現できる。
【００７０】
ホ）光スイッチと光増幅器と光フィルタとの組合せの実施例
図３１は光フィルタアレイと空間型光スイッチとを組み合わせて用いた実施例を示す図である。
波長型スイッチの入力または出力に用いる光フィルタに, アレイ 化した光フィルタを用いることにより, 個別の光フィルタを複数個用いるよりも，小型化が図れる。
また，損失を補償する光増幅器として, アレイ 化した光増幅器を用いることによっても, 個別の光増幅器を複数個用いるより，小型化が図れる。
また，低コスト 化の可能性も高い。
【００７１】
ヘ）光増幅器と伝送線路との組合せの実施例
図３２は光増幅器アレイと伝送路とを組み合わせて用いた実施例を示す図である。
複数の伝送線路が並んで配置される場合, 線路に設置される光増幅器はアレイ化することにより，個別の光増幅器をもちいるより, 小型かつ低価格で実現できるという利点がある。
【００７２】
ト）光増幅器と波長型スイッチとの組合せの実施例
図３３、３４は光フィルタアレイと波長型光スイッチとを組み合わせて用いた第１，２の実施例を示す図である。
【００７３】
波長型スイッチ等の損失を補償する光増幅器として, アレイ 化した光増幅器を用いることによっても, 個別の光増幅器を複数個用いるより，小型化が図れる。
【００７４】
また，低コスト 化の可能性も高い。
【００７５】
チ）光増幅器と光フィルタと光減衰器との組合せの実施例
図３５は光増幅器アレイと光フィルタと光減衰器とを組み合わせて用いた実施例を示す図である。
増幅器は波長による増幅率依存性があり，光カプラと光フィルタアレイ により特定の波長帯ごとに波長帯域を区切って用いて, 帯域ごとに減衰率を調整して, 全体の増幅率の波長依存性を小さくできるという利点がある。
アレイ 化した光増幅器とアレイ 化した光フィルタを用いることにより小型化も図れるという利点がある。
【００７６】
リ）光増幅器と光送信機との組合せの実施例
図３６は光増幅器と複数の光送信機とを組み合わせて用いた実施例を示す図である。
複数の送信機に対して１台のアレイ 化光増幅器で対処しており，個別の光増幅器を複数個用いるより，低コスト 化を図れる利点がある。
【００７７】
ヌ）光増幅器と光受信機との組合せの実施例
図３７は光増幅器と複数の光受信機とを組み合わせて用いた実施例を示す図である。
複数の受信器に対して１台のアレイ 化光増幅器で対応しており，個別の光増幅器を複数個用いるより，低コスト 化を図れる利点がある。
【００７８】
ル）光増幅器と光カプラとの組合せの実施例
図３８は光増幅器アレイと光カプラとを組み合わせて用いた実施例を示す図である。
カプラで分岐した後で増幅することにより，過度の光入力による光ファイバ内での非線形効果を抑え，かつ，アレイ 化した光増幅器を用いることにより，個別の光増幅器を複数個用いるより，コスト の低減と小型化を図れる利点がある。
【００７９】
ヲ）光増幅器と光検出器との組合せの実施例
図３９は光増幅器アレイと複数の光検出器とを組み合わせて用いた実施例を示す図である。
複数の光検出器のプリアンプとしてアレイ 化した光増幅器を用いることにより，個別の光増幅器を複数個用いるより，小型化とコスト の低減を図れる利点がある。
【００８０】
ワ）光増幅器と波長変換器との組合せの実施例
図４０、４１は光増幅器アレイと波長変換器とを組み合わせて用いた第１，２の実施例を示す図である。
光増幅器は増幅できる波長帯域に制限があるので，光増幅器の増幅可能な帯域外の波長を増幅させるためには，光増幅器の前で波長を変換させて増幅可能な帯域内の波長にして増幅させて，増幅後に再び元の波長に波長変換させる必要がある。
複数の波長変換器のアンプとしてアレイ 化した光増幅器を用いることによりコスト の低減を図れる利点がある。
【００８１】
カ）光増幅器と分波器と合波器と光減衰器との組合せの実施例
図４２は光増幅器アレイと光分波器／光合波器と光減衰器とを組み合わせて用いた実施例を示す図である。
増幅器は波長による増幅率依存性があり，波長帯域を区切って用いて, 帯域ごとに減衰率を調整して, 全体の増幅率の波長依存性を小さくできるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１の発明における光スイッチの第１の基本構成を示す図
【図２】第１の発明における光スイッチの動作を示す図
【図３】第１の発明における光スイッチの第２の基本構成を示す図
【図４】４×４のＰＩ−ＬＯＳＳ構成スイッチの実施例を示す図
【図５】１６×１６のＰＩ−ＬＯＳＳ構成スイッチの実施例を示す図
【図６】第２の発明における光増幅器アレイの第１の実施例を示す図
【図７】第２の発明における光増幅器アレイの第２の実施例を示す図
【図８】第２の発明における光増幅器アレイの第３の実施例を示す図
【図９】第２の発明における光増幅器アレイの第４の実施例を示す図
【図１０】第２の発明における光増幅器アレイの第５の実施例を示す図
【図１１】第２の発明における光増幅器アレイの第６の実施例を示す図
【図１２】図６〜図８における分岐・合波器の実施例を示す図
【図１３】図６又は図７における第１の光ファィバ増幅器アレイの断面を示す図
【図１４】図６又は図７における第２の光ファィバ増幅器アレイの断面を示す図
【図１５】第３の光ファィバ増幅器アレイの断面を示す図
【図１６】第４の光ファィバ増幅器アレイの断面を示す図
【図１７】図１３又は図１４における光ファイバ端面整列機構を示す図
【図１８】第３の発明における光フィルタの第１の実施例を示す図
【図１９】第３の発明における光フィルタの第２の実施例を示す図
【図２０】第３の発明における光フィルタの第３の実施例（部分）を示す図
【図２１】第３の発明における光フィルタの第４の実施例（部分）を示す図
【図２２】第３の発明における光フィルタの第５の実施例を示す図
【図２３】入力光信号の偏波による依存性を殆どなくす実施例を示す図
【図２４】光アンプアレイと空間型光スイッチとを組み合わせて用いた第１の実施例を示す図
【図２５】光アンプアレイと空間型光スイッチとを組み合わせて用いた第２の実施例を示す図
【図２６】光アンプアレイと空間型光スイッチとを組み合わせて用いた第３の実施例を示す図
【図２７】光フィルタアレイと光アンプアレイとを組み合わせて用いた実施例を示す図
【図２８】光フィルタアレイと波長型光スイッチとを組み合わせて用いた第１の実施例を示す図
【図２９】光フィルタアレイと波長型光スイッチとを組み合わせて用いた第２の実施例を示す図
【図３０】光フィルタアレイと空間型光スイッチとを組み合わせて用いた実施例を示す図
【図３１】光フィルタアレイと空間型光スイッチとを組み合わせて用いた実施例を示す図
【図３２】光増幅器アレイと伝送路とを組み合わせて用いた実施例を示す図
【図３３】光フィルタアレイと波長型光スイッチとを組み合わせて用いた第１の実施例を示す図
【図３４】光フィルタアレイと波長型光スイッチとを組み合わせて用いた第２の実施例を示す図
【図３５】光増幅器アレイと光フィルタと光減衰器とを組み合わせて用いた第１の実施例を示す図
【図３６】光増幅器と複数の光送信機とを組み合わせて用いた実施例を示す図
【図３７】光増幅器と複数の光受信機とを組み合わせて用いた実施例を示す図
【図３８】光増幅器アレイと光カプラとを組み合わせて用いた実施例を示す図
【図３９】光増幅器アレイと複数の光検出器とを組み合わせて用いた実施例を示す図
【図４０】光増幅器アレイと波長変換器とを組み合わせて用いた第１の実施例を示す図
【図４１】光増幅器アレイと波長変換器とを組み合わせて用いた第２の実施例を示す図
【図４２】光増幅器アレイと光分波器／光合波器と光減衰器とを組み合わせて用いた実施例を示す図
【図４３】従来の偏波制御を用いた光スイッチを示す図
【図４４】従来の光ファイバアンプを示す図
【符号の説明】
【００８３】
1:偏波面回転素子
2:偏波分離膜
3:光入力Ａ
4:光入力Ｂ
5:光出力Ｃ
6:光出力Ｄ
7:コレステリック液晶を含む物質
8:λ/4  板
9:ミラー
10:プリズム
11:入力 0
12:入力 1
13:入力 2
14:入力 3
15:出力 0
16:出力 1
17:出力 2
18:出力 3
19:屈折率約1.5 の物質
20:光を拡散させる砂面
21:4 ×4 PI-LOSS スイッチを4 個並列に集積化したスイッチ
22:光路調整用プリズム
23:入力光線列
24:出力光線列
31:Erドープ光ファイバ束
32:励起光源
33:分岐＆合波器
34:光アイソレータ
35:光バンドパスフィルター
36:レンズアレイ
37:アレイ化フェルール
38:入力光ファイバー束
39:出力光ファイバー束
40:合波フィルタ
41:分岐用NDフィルタ
42:ミラー
43:信号光
44:ポンプ光
45:信号光+ ポンプ光
51:剛体Ａ
52:光フィルタ
53:レンズ
54:フェルール
55:光ファイバ
56:光コネクタ
57:光線
58:熱センサ
59:発熱体
60:温度制御器１
61:ペルチエ素子
62:温度制御器２
63:筺体
64:放熱フィン
65:支持体
66:電気光学効果を有する物質
67:抵抗
68:透明電極
69:電圧Ｖ0
70:電圧Ｖ1
71:電圧Ｖ2
72:波長モニタ
【図１】
2004207754.tif 000003
【図２】
2004207754.tif 000004
【図３】
2004207754.tif 000005
【図４】
2004207754.tif 000006
【図５】
2004207754.tif 000007
【図６】
2004207754.tif 000008
【図７】
2004207754.tif 000009
【図８】
2004207754.tif 000010
【図９】
2004207754.tif 000011
【図１０】
2004207754.tif 000012
【図１１】
2004207754.tif 000013
【図１２】
2004207754.tif 000014
【図１３】
2004207754.tif 000015
【図１４】
2004207754.tif 000016
【図１５】
2004207754.tif 000017
【図１６】
2004207754.tif 000018
【図１７】
2004207754.tif 000019
【図１８】
2004207754.tif 000020
【図１９】
2004207754.tif 000021
【図２０】
2004207754.tif 000022
【図２１】
2004207754.tif 000023
【図２２】
2004207754.tif 000024
【図２３】
2004207754.tif 000025
【図２４】
2004207754.tif 000026
【図２５】
2004207754.tif 000027
【図２６】
2004207754.tif 000028
【図２７】
2004207754.tif 000029
【図２８】
2004207754.tif 000030
【図２９】
2004207754.tif 000031
【図３０】
2004207754.tif 000032
【図３１】
2004207754.tif 000033
【図３２】
2004207754.tif 000034
【図３３】
2004207754.tif 000035
【図３４】
2004207754.tif 000036
【図３５】
2004207754.tif 000037
【図３６】
2004207754.tif 000038
【図３７】
2004207754.tif 000039
【図３８】
2004207754.tif 000040
【図３９】
2004207754.tif 000041
【図４０】
2004207754.tif 000042
【図４１】
2004207754.tif 000043
【図４２】
2004207754.tif 000044
【図４３】
2004207754.tif 000045
【図４４】
2004207754.tif 000046