(57)【要約】【課題】広帯域ＡＳＥ光源においてＡＳＥ光のスペクトラム波形を環境温度変化に対して安定させる。【解決手段】広帯域ＡＳＥ光源において１５５０ｎｍ波長帯と１５８０ｎｍ波長帯出力を分けてモニターし、前記１５５０ｎｍ波長帯用モニター信号をＡＳＥ光出力端側の励起用光源の制御信号とし、前記１５８０ｎｍ波長帯用モニター信号をＡＳＥ光出力端側と反対側の励起用光源の制御信号とする。【選択図】  図１
2005158977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅用光ファイバーの一方側をＡＳＥ光の出力端とし、該出力端側と反対側にそれぞれ励起用光源を備え、１５５０ｎｍ波長帯（１５３０〜１５６５ｎｍ）及び１５８０ｎｍ波長帯（１５６５ｎｍ〜１６００ｎｍ）のＡＳＥを出力する広帯域ＡＳＥ光源において、前記ＡＳＥ出力光を１５５０ｎｍ波長帯及び１５８０ｎｍ波長帯に分けてモニターし、前記モニター信号を前記励起用光源の制御信号とすることを特徴とする広帯域ＡＳＥ光源。
【請求項２】
前記１５５０ｎｍ波長帯用モニター信号を出力端側の励起用光源の制御信号とし、前記１５８０ｎｍ波長帯用モニター信号を出力端側と反対側の励起用光源の制御信号とすることを特徴とする請求項１記載の広帯域ＡＳＥ光源。
【請求項３】
前記１５５０ｎｍ波長帯用モニター信号及び前記１５８０ｎｍ波長帯用モニター信号の出力がそれぞれ所望値になるように、出力端側の励起用光源及び出力端側と反対側の励起用光源の出力光をそれぞれ制御することを特徴とする請求項２記載の広帯域ＡＳＥ光源。
【請求項４】
前記制御信号を用いて前記励起光源の励起電流を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の広帯域ＡＳＥ光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エルビウム等の希土類が添加された増幅用光ファイバから発生される自然放出光（ＡＳＥ光）を発生する高出力ＡＳＥ光源に関し、その制御方法に関するものであり、光計測等の光源として使用するのに適するものである。
【技術背景】
【０００２】
エルビウム添加光ファイバは（以下ＥＤＦ）、ある波長範囲の励起光を入射することにより、ある波長に対して大きな利得を得ることができる特性を有する。このため、利得を有する波長帯の信号光をＥＤＦ内に透過させることで、信号光の光強度を非常に大きくすることが可能であり、現在光増幅器として光通信の分野において利用されている。
【０００３】
一方ＥＤＦに励起光を入射したとき、ＥＤＦは信号光の利得を発生させると共に自然放出光も発生する。発生した自然放出光は、利得の影響を受けて光出力が増大する。このようにして発生した光は、Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ光（以下、ＡＳＥ光）と呼ばれている。
【０００４】
ＥＤＦは、それ自身が持つ大きな利得によりＡＳＥ光を出射することができ、高出力な広帯域光源として使用することが可能である。近年、通信容量の拡大に伴い、広い波長帯域を用いて、異なる波長を持つ光信号を多重し、送受信する波長多重光通信システムが盛んに検討されており、このような背景のもと、ＥＤＦのＡＳＥ光を用いた高出力な広帯域光源が、インコヒーレントなＷＤＭ用光源として、またＷＤＭシステム用光部品の試験用光源のみならず光ファイバーを用いたセンシング用光源としてとして使用されている。
【０００５】
図５は特許文献１に示されている従来の広帯域ＡＳＥ光源の構成図である。増幅用光ファイバをなすＥＤＦ４、９８０ｎｍ帯の半導体レーザからなる励起光源６，７、ファイバ融着延伸型の合波器３、５、反射体８、ＡＳＥ光出力端１に備えた光アイソレータ２で構成されている。ＥＤＦ４の長さと励起光源６、７のパワーを適切に選択すると１５３０〜１６００ｎｍ帯を含むＡＳＥ光が得られる。
【０００６】
図６は特許文献１の構成でで得られるＡＳＥ光のスペクトラム波形温度依存性を本出願人が確認したものである。測定温度は０℃、２５℃、４０℃の３点でスペクトラム波形を測定した。
【特許文献１】特開２００１−１１１１４５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら従来のＡＳＥ光源では、温度によりスペクトラム波形が最大で３．１ｄＢ変動していた。低温では１５５０ｎｍ波長帯（１５３０〜１５６５ｎｍ）の出力が小さく、１５８０ｎｍ波長帯（１５６５〜１６００ｎｍ）の出力が大きくなる。高温になるに従い１５５０ｎｍ波長帯の出力が大きくなり１５８０ｎｍ波長帯が小さくなっていた。
【０００８】
一方光通信システム用光部品等の光波長損失特性を調べる場合、長時間安定したスペクトラム安定性が求められている。光波長損失特性の測定では、あらかじめ光スペクトラムアナライザーでＡＳＥ光のスペクトラム波形を測定し、その後被測定物をＡＳＥ光と光スペクトラムアナライザーの間に挿入し、そのスペクトラム波形の差異から求めることが出きる。沢山の被測定物を測定する場合に、ＡＳＥ光のスペクトラム波形を毎回測定するのは厄介であるが、ＡＳＥ光のスペクトラム波形が安定していればその必要は無くなる。このような問題に対処するため、ここではスペクトラム波形を温度に対して安定させた、ＡＳＥ光源を提供することを課題とする。
【０００９】
ＡＳＥ光のスペクトラム温度依存性は増幅用光ファイバの温度依存性が大きな要因である。そのため増幅用光ファイバをペルチェなどで温度制御する事も考えられるが、増幅用光ファイバ全体を温度制御する必要があり、装置が大きくなる問題がある為、別の方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明はこれらの課題を解決するためのものであり、請求項１記載の広帯域ＡＳＥ光源は、増幅用光ファイバーの一方側をＡＳＥ光の出力端とし、該出力端側と反対側にそれぞれ励起用光源を備え、１５５０ｎｍ波長帯（１５３０〜１５６５ｎｍ）及び１５８０ｎｍ波長帯（１５６５ｎｍ〜１６００ｎｍ）のＡＳＥを出力する広帯域ＡＳＥ光源において、前記ＡＳＥ出力光を１５５０ｎｍ波長帯及び１５８０ｎｍ波長帯に分けてモニターし、前記モニター信号を前記励起用光源の制御信号とすることを特徴とする。
【００１１】
また、前記１５５０ｎｍ波長帯用モニター信号をＡＳＥ光出力端側の励起用光源の制御信号とし、前記１５８０ｎｍ波長帯用モニター信号をＡＳＥ光出力端側と反対側の励起用光源の制御信号とすることを特徴とする。
【００１２】
また前記１５５０ｎｍ波長帯用モニター信号及び前記１５８０ｎｍ波長帯用モニター信号の出力がそれぞれ所望値になるように、ＡＳＥ光出力端側の励起用光源及びＡＳＥ光出力端側と反対側の励起用光源の出力光を制御することを特徴とする。
【００１３】
さらに前記制御信号を用いて前記励起光源の励起電流を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、広帯域ＡＳＥ光源において１５５０ｎｍ波長帯と１５８０ｎｍ波長帯の出力を分けてモニターし、前記モニター信号で２つの励起光源を別々に制御することで温度変化に対してもスペクトラム波形の安定したＡＳＥ光が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による広帯域ＡＳＥ光源について説明する。図１は本発明の第１の実施形態を示す構成図である。
【００１６】
本発明の広帯域ＡＳＥ光源は、ＡＳＥ光出力端１、光アイソレータ２、ファイバ融着延伸型の合波器３と５、増幅用光ファイバをなすＥＤＦ４、９８０ｎｍ帯の半導体レーザからなる励起光源６と７、反射体８、ファイバ融着延伸型の分岐器９，１５５０ｎｍ波長帯と１５８０ｎｍ波長帯を分波する分波器１０，pinフォトダイオードで構成される受光器１１と１２、励起光源６、７をそれぞれドライブする駆動回路と１３、１４で構成される。
【００１７】
ＡＳＥ光の発生に関しては特許文献１に詳細に記されているが概略を記すと次ぎのとおりである。
【００１８】
励起光源６から出力された励起光はその波長が９８０ｎｍ帯であって合波器３を介してＥＤＦ４に導かれる。上記励起光源６からの励起光が入射すると、合波器３側のＥＤＦ４前半部分でまず１５５０ｎｍ帯のＡＳＥ光が放出され、ＥＤＦ５の両側に伝播する。光アイソレータ２側に伝播したＡＳＥ光は１５５０ｎｍ帯であって光アイソレータ２を通過して出力端子１から出力される。さらに反射体８側に伝播する上記１５５０ｎｍ帯ＡＳＥは、その途中のＥＤＦ４後半部分で吸収されることにより１５８０ｎｍ帯のＡＳＥになり、さらに１５８０ｎｍ帯ＡＳＥ光は反射体８で反射され、ＥＤＦ４内に戻ることで、ＥＤＦ５内で増幅されて出力端子１から出力される。この状態で出力端子１から１５５０ｎｍ帯と１５８０ｎｍ帯のＡＳＥ光が出力されるが１５８０ｎｍ帯ＡＳＥ光の出力が１５５０ｎｍ帯のＡＳＥ光に比べて小さな値である。
【００１９】
さらに励起光源７はその波長が９８０ｎｍ帯の物であって励起光源７は主に、反射体８で反射される１５８０ｎｍ帯ＡＳＥの増幅に寄与し、１５８０ｎｍ帯ＡＳＥの出力レベルをあげることが可能となる。従って励起光６及び励起光７の光強度比を適切に選択することでＡＳＥスペクトラム密度が平坦化なＡＳＥ光を得ることができる。
【００２０】
本発明では、励起光源６，７の駆動電流を受光器１１，１２の出力に応じて制御する回路等を備えたことを特徴とする。分岐器９では出力されるＡＳＥ光の５％を分岐しモニター信号光とし、さらに分波器１０では波長を１５５０ｎｍ波長帯と１５８０ｎｍ波長に分波する。１５５０ｎｍ波長帯に分波されたモニター信号光は受光器１１で光量に応じた電圧に変換され駆動回路１３に導かれ、駆動回路１３では受光器１１の出力電圧が所望の一定値になるように励起光源６を駆動する。一方分波器１０で分波された１５８０ｎｍ波長帯モニター信号光は受光器１２に導かれ光量に応じた電圧に変換され駆動回路１４に導かれ、駆動回路１４では受光器１２の出力が所望の一定値になるように励起光源７を駆動する。
【００２１】
上記のように１５５０ｎｍ波長帯用モニター信号及び前記１５８０ｎｍ波長帯用モニター信号の出力がそれぞれ所望値になるように、ＡＳＥ光出力端側の励起用光源６及びＡＳＥ光出力端側と反対側の励起用光源７の出力光を制御する事によってＡＳＥ光出力端１からのＡＳＥ光のスペクトラム波形を制御することが出きる。
【００２２】
即ち、ＥＤＦの温度依存性によるＡＳＥスペクトラム波形の変化は前記１５５０ｎｍ波長帯用モニター信号及び前記１５８０ｎｍ波長帯用モニター信号の変化に現れ、それらはそれぞれ受光器１１，１２で検出される。それぞれ検出されたモニター信号の値が所望の一定値になるように駆動回路１３，１４を介して励起光源６，７の出力パワーを制御することで、温度依存性によるＡＳＥスペクトラム波形の変化を抑える効果がある。
【実施例】
【００２３】
図１に示す本発明の広帯域ＡＳＥ光源を作成し、ＡＳＥ光のスペクトラム波形温度依存性を評価した。図４は作成した広帯域ＡＳＥ光源の環境温度を２５℃〜３５℃に変化させた場合のＡＳＥスペクトラム波形である。制御しない場合２５℃と３５℃におけるスペクトラム偏差は最大０．７９ｄＢであるが、本方式を用いて制御すれば最大偏差は０．４４５ｄＢに抑えられる。この結果０．３４５ｄＢの改善を得られた。
【００２４】
また図２、図３は比較例のシミュレーション結果である。まず図２は図５（特許文献１）の構成において励起光源７の出力を変化させた場合のＡＳＥスペクトラムがどのように変化するかシミュレーションしたものである。励起光源６の出力を固定して、励起光源７の出力を変化させるとスペクトラム強度の変化はは波長１５６３ｎｍ付近を中心にして１５５０ｎｍ帯と１５８０ｎｍ帯が反転する。反転する状況は環境温度を変化させた場合のＡＳＥスペクトラムの温度依存性に似ている。
【００２５】
次に図３は図５（特許文献１）の構成において励起光源６の出力を変化させた場合のＡＳＥスペクトラムがどのように変化するかシミュレーションしたものである。励起光源７の出力を固定して、励起光源６の出力を変化させるとスペクトラム強度の変化は波長１５３０〜１６１０ｎｍの全帯域で出力に比例して増加するが、その変化は１５８０ｎｍ波長帯の方が大きい。
【００２６】
以上図２、図３からＡＳＥスペクトラム波形の制御には励起光源６、７を制御する事が必要であることがわかる。本発明の手法のように１５５０ｎｍ帯ＡＳＥと１５８０ｎｍ帯ＡＳＥを別々にモニターし、励起光源６，７を別々に制御する構成とすれば温度依存性の少ないＡＳＥスペクトラム波形を得ることが可能であることをシミュレーションにおいても確認した。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明における広帯域ＡＳＥ光源の実施形態を示す構成図である。
【図２】比較例における広帯域ＡＳＥ光源の励起電流を変化させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図３】比較例における広帯域ＡＳＥ光源の励起電流を変化させた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図４】本発明実施例におけＡＳＥスペクトラムの温度特性である。
【図５】従来のＡＳＥ光源の構成図である。
【図６】従来のＡＳＥ光源のスペクトラム波形である。
【符号の説明】
【００２８】
１：ＡＳＥ光出力端
２：光アイソレータ
３、５：合波器
４：増幅用ファイバ（ＥＤＦ）
６、７：励起光源
８：反射帯
９：分岐器
１０：分波器
１１、１２：受光器
１３、１４：駆動回路
【図１】
2005158977.tif 000003
【図２】
2005158977.tif 000004
【図３】
2005158977.tif 000005
【図４】
2005158977.tif 000006
【図５】
2005158977.tif 000007
【図６】
2005158977.tif 000008