(57)【要約】【課題】設計仕様の変更にも柔軟に対応できて設計の自由度が高く、小型化することができ、コスト面にも有利性がある光増幅器を提供すること【解決手段】反転分布媒質として希土類元素を添加してなる光の導波路３を備えるが、導波路３はガラス等の基板３０上に複数を並び列に形成して導波路アレイ４とする。励起光を発生するレーザ光源１を合波器２に接続し、入力ポート６から出力ポート７の間に、光アイソレータ８，合波器２，導波路アレイ４，光アイソレータ８を順に配置して、導波路アレイ４について各導波路３…を光ファイバ５により選択的に相互に連結して１つに繋がった光路に形成する。したがって複数ある導波路３の連結数を適宜に変更でき、誘導放出に係る導波路３の全長に関係する光学特性を調整することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した光信号に励起光を重ね合わせて反転分布媒質に通し、当該反転分布媒質からの誘導放出により前記光信号の増幅を行う光増幅器であって、
前記励起光を発生するレーザ光源と、前記光信号に前記励起光を重ね合わせる合波器と、前記反転分布媒質として希土類元素を添加してなる光の導波路とを備えて、前記導波路はガラス等の基板上に複数を並び列に形成して導波路アレイとし、当該導波路アレイについて各導波路を選択的に相互に連結して１つに繋がった光路に形成することを特徴とする光増幅器。
【請求項２】
前記導波路アレイの各導波路は、光ファイバにより相互に連結することを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記導波路アレイの各導波路は、前記反転分布媒質を添加しない通常の導波路により相互に連結することを特徴とする請求項１に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記光路の各所に、逆方向の戻り光を光路外に放出する光アイソレータを設けることを特徴とする請求項１〜３に記載の光増幅器。
【請求項５】
前記導波路アレイの各導波路はイオン交換法により形成することを特徴とする請求項１〜４に記載の光増幅器。
【請求項６】
前記導波路アレイの各導波路は火炎堆積法により形成することを特徴とする請求項１〜４に記載の光増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反転分布媒質からの誘導放出により光信号の増幅を行う光増幅器に関するもので、より具体的には、反転分布媒質を含む導波路を用いる構成を採りその導波路による光路構成の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
よく知られるように、光増幅器には反転分布媒質からの誘導放出を利用するレーザ増幅器がある。この種の光増幅器では、反転分布媒質として希土類元素、例えばエルビウムなどを添加した光ファイバを用いる構成が多く使われている。この場合、光ファイバは巻き重ねて装着するため全長を変えることが容易であり、誘導放出に係るその全長を長くとれる有利性がある。しかし逆に、光ファイバはその曲げ性のため巻き径が比較的に大きくなりコンパクトにまとめることが容易ではなく、このため１つの装置として小型に構成することが難しいという欠点がある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１などに示されているように、希土類元素を添加した導波路を用いる構成にして小型化する考えがあり、上記公報のものでは誘導放出に係る全長を得るためその導波路を渦巻き状に形成するようにしている。ただし一般的には、反転分布媒質を含む導波路は基板上には直線パターンで形成し、設計仕様にある増幅利得，波長特性などに応じた長さに切り出して使うことが多く、このため光増幅器が細長形状になることは避けられない。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２７３６１５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光増幅器について設計仕様を見ると、増幅利得，波長特性などの光学特性は使用目的に応じて様々であり、そこで多くの設計仕様に対して柔軟に対応したく、設計の自由度を良好にしたいという要求がある。この点では上記した特許文献１に開示された発明のように導波路を渦巻き状に形成する構成や、単に導波路を直線パターンで形成する構成は何れも仕様の変更には対応できず、多くの設計仕様に対応することが難しいという問題がある。
【０００６】
つまり、渦巻き状に形成する導波路は、そもそも設計仕様に応じた長さパターンに形成するため仕様変更は不可能であり、予め設定した設計仕様についての専用品となる。このため、多数の設計仕様に対応するにはパターン形成のためのフォトマスクをその都度作り直すことになり、コストが高くなる。また、一般的な直線パターンで形成する導波路も同様であり、これも設計仕様に応じた長さにその都度切り出すものなので、切り出した後には仕様変更は不可能である。
【０００７】
本発明は、上記した背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、上記した問題を解決し、設計仕様の変更にも柔軟に対応できて設計の自由度が高く、小型化することができ、コスト面にも有利性がある光増幅器を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る光増幅器では、入力した光信号に励起光を重ね合わせて反転分布媒質に通し、当該反転分布媒質からの誘導放出により前記光信号の増幅を行う光増幅器であって、前記励起光を発生するレーザ光源と、前記光信号に前記励起光を重ね合わせる合波器と、前記反転分布媒質として希土類元素を添加してなる光の導波路とを備えて、前記導波路はガラス等の基板上に複数を並び列に形成して導波路アレイとし、当該導波路アレイについて各導波路を選択的に相互に連結して１つに繋がった光路に形成した。
【０００９】
また、前記導波路アレイの各導波路は、光ファイバにより相互に連結したり、あるいは前記反転分布媒質を添加しない通常の導波路により相互に連結したりすることができる。さらにまた、前記光路の各所に、逆方向の戻り光を光路外に放出する光アイソレータを設けるようにするとよい。そして、前記導波路アレイの各導波路は、イオン交換法や、あるいは火炎堆積法により形成することができる。
【００１０】
したがって本発明では、反転分布媒質を含む導波路を基板上に複数配列し、それらを選択的に相互に連結して１つに繋がった光路を形成するので、誘導放出に係る導波路の全長を変更することができ、その長さを適宜に設定できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示している。本実施の形態において、光増幅器は基本的には、励起光を発生するレーザ光源１と、光信号に励起光を重ね合わせる合波器２と、反転分布媒質として希土類元素を添加してなる光の導波路３とを備えて、入力した光信号に励起光を重ね合わせて反転分布媒質に通し、当該反転分布媒質からの誘導放出により光信号の増幅を行う構成になっている。
【００１２】
導波路３は、ガラス等の基板３０上に複数本を並列に形成して導波路アレイ４とし、当該導波路アレイ４について各導波路３…を選択的に相互に連結して１つに繋がった光路に形成する。導波路アレイ４の各導波路３…は、本実施の形態では光ファイバ５により相互に連結する構成を採り、この連結は例えば反転分布媒質を添加しない通常の導波路により相互に連結する構成にしてもよい。
【００１３】
光信号の入力ポート６から出力ポート７に至る光路には各所に、逆方向の戻り光を光路外に放出する光アイソレータ８を設けている。本実施の形態では、入力ポート６から合波器２に至る光路と、導波路アレイ４から出力ポート７に至る光路とにそれぞれ配置する。またレーザ光源１は、合波器２に接続する。
【００１４】
導波路アレイ４の各導波路３…は、イオン交換法や火炎堆積法などの製造方法を用いて形成すればよく、希土類元素には例えばエルビウムを用いる。この導波路アレイ４には、図２に示すように、各導波路３…の先端が並ぶ端縁にフェルール９を接続し、それらフェルール９に光ファイバ５を適宜に固定するようになっている。ここでは第１導波路３と第３導波路３とを連結する構成であって、合波器２の出力に接続した光ファイバ５を第１導波路３の一端に連結し、その他端に接続した光ファイバ５を第３導波路３の一端に連結して、第３導波路３の他端に接続した光ファイバ５は出力側の光アイソレータ８に連結する。
【００１５】
したがって、入力した光信号は入力側の光アイソレータ８を介して合波器２に入り、またポンプ用のレーザ光源１から励起光を合波器２に取り込むので光信号と励起光とが重ね合わさる。この合波光は第１導波路３に入り、第１導波路３と第３導波路３とを繋ぐ光ファイバ５を介して第３導波路３を通り、そして出力側の光アイソレータ８を経て出力する。このため、第１導波路３と第３導波路３の両方において反転分布媒質からの誘導放出があり、これら２箇所の導波路で光信号の増幅が行われる。
【００１６】
このように、反転分布媒質を含む導波路３は基板３０上に複数を並び列に形成して導波路アレイ４とし、その導波路アレイ４について各導波路３…を選択的に相互に連結して１つに繋がった光路に形成するので、誘導放出に係る構成部分を組み替えることができ、導波路３の全長を適宜に設定できる。その結果、増幅利得，利得の波長特性，ＮＦ雑音指数値，ＮＦの波長特性など、導波路３の全長に関係する光学特性を調整することができる。したがって、設計仕様の変更にも柔軟に対応できて設計の自由度が高い。
【００１７】
また、増幅利得を大きく得るには導波路３の全長を長くすればよく、これには導波路アレイ４の上で各導波路３…の連結数を増すことで対処できるので、装置自体は大きくならずに小型にでき、装置サイズについての自由度も高い。そして、誘導放出に係る導波路３を複数パターン形成した導波路アレイ４により多くの設計仕様に柔軟に対応できることから、この導波路アレイ４は標準部品として用意することができ、コスト面にも有利性がある。
【００１８】
なお、導波路３…のパターンは、図２に示す直線に限定されるものではない。例えば図３に示すように、斜め方向に向かう短いパターンや、湾曲していて長いパターンなど、適宜に設定することができ、本発明ではこれらのパターンを要求仕様に応じて選択的に連結することになる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る光増幅器では、反転分布媒質を含む導波路を基板上に複数配列し、それらを選択的に相互に連結して１つに繋がった光路に形成するので、誘導放出に係る導波路の全長を変更することができ、その長さを適宜に設定できる。その結果、導波路の全長に関係する光学特性を調整することができ、したがって、設計仕様の変更にも柔軟に対応できて設計の自由度が高い。
【００２０】
また、増幅利得を大きく得るには導波路アレイの上で各導波路の連結数を増すので、装置自体は大きくならず小型にでき、装置サイズについての自由度も高い。そして、誘導放出に係る導波路を複数パターン形成した導波路アレイにより多くの設計仕様に柔軟に対応できることから、この導波路アレイは標準部品として用意することができ、コスト面にも有利性がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す光増幅器の構成図である。
【図２】図１に示す導波路アレイの平面図である。
【図３】導波路パターンの他例を示す導波路アレイの平面図である。
【符号の説明】
１  レーザ光源
２  合波器
３  導波路
４  導波路アレイ
５  光ファイバ
６  入力ポート
７  出力ポート
８  光アイソレータ
９  フェルール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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