(57)【要約】【課題】  フィルタ素材の選択およびモジュールを構成する光学素子の配置を工夫することにより，容易に偏波合成を可能とし，小型，構造容易，および低コストを実現することの可能な光モジュールを提供する。【解決手段】  光モジュール１００は，偏波面に依存した透過率特性を有する誘電体多層膜フィルタ１３０と，誘電体多層膜フィルタの透過率の高い偏波面に設定される第１のレーザ光源１１０と，誘電体多層膜フィルタの反射率の高い偏波面に設定される第２のレーザ光源１２０とを含み，誘電体多層膜フィルタを透過した第１のレーザ光源の光と，誘電体多層膜フィルタで反射した第２のレーザ光源の光とが偏波合成される。偏波合成に用いるフィルタとして誘電体多層膜フィルタを用い，光学素子の配置を工夫することで，容易に偏波合成を可能とし，小型，構造容易，かつ低コストを実現することが可能である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏波面に依存した透過率特性を有する誘電体多層膜フィルタと，
前記誘電体多層膜フィルタの透過率の高い偏波面に設定される第１のレーザ光源と，
前記誘電体多層膜フィルタの反射率の高い偏波面に設定される第２のレーザ光源と，
前記第１，第２のレーザ光源から前記誘電体多層膜フィルタを介して光が出射される光ファイバと，
を含み，
前記誘電体多層膜フィルタを透過した第１のレーザ光源の光と，前記誘電体多層膜フィルタで反射した第２のレーザ光源の光とが偏波合成されることを特徴とする，光モジュール。
【請求項２】
前記誘電体多層膜フィルタは短波長透過型フィルタであり，
前記第１のレーザ光源の偏波面はＰ偏波に設定され，
前記第２のレーザ光源の偏波面はＳ偏波に設定されることを特徴とする，請求項１に記載の光モジュール。
【請求項３】
前記第１のレーザ光源の波長は，前記第２のレーザ光源の波長以下であることを特徴とする，請求項２に記載の光モジュール。
【請求項４】
前記誘電体多層膜フィルタは長波長透過型フィルタであり，
前記第１のレーザ光源の偏波面はＳ偏波に設定され，
前記第２のレーザ光源の偏波面はＰ偏波に設定されることを特徴とする，請求項１に記載の光モジュール。
【請求項５】
前記第１のレーザ光源の波長は，前記第２のレーザ光源の波長以上であることを特徴とする，請求項４に記載の光モジュール。
【請求項６】
偏波面に依存した透過率特性を有する誘電体多層膜フィルタと，
前記誘電体多層膜フィルタの透過率の高い偏波面に設定されるレーザ光源と，
前記レーザ光源から前記誘電体多層膜フィルタを介して光が出射される光ファイバと，
前記光ファイバからの戻り光を前記誘電体多層膜フィルタを介して受光する受光素子と，
含むことを特徴とする，光モジュール。
【請求項７】
前記誘電体多層膜フィルタは短波長透過型フィルタであり，
前記レーザ光源の偏波面はＰ偏波に設定されることを特徴とする，請求項６に記載の光モジュール。
【請求項８】
前記誘電体多層膜フィルタは長波長透過型フィルタであり，
前記レーザ光源の偏波面はＳ偏波に設定されることを特徴とする，請求項６に記載の光モジュール。
【請求項９】
前記戻り光は，前記光ファイバの異常により発生したものであることを特徴とする，請求項６〜８のいずれかに記載の光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光モジュールにかかり，光ファイバ増幅器用励起光源や光ファイバセンサに用いる偏波合成型光モジュールの構成に関する発明である。本発明の光モジュールは構成するフィルタ素材の選定および光学素子の構成に特徴を有しており，偏波合成型光モジュールにおいて小型化，低価格化を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，光ファイバ増幅器は光ファイバを伝送する際の光減衰を補強する方法として主に長距離大容量伝送システム用に開発が進められてきた。しかし最近では加入者系システムを含む短距離ネットワークシステムの分野まで高速化の需要が高まり，この分野での光ファイバ通信の実用化が進んでいる。この短距離ネットワークシステムは数多くの光増幅器が必要となり，そのため従来にも増して構成部品の小型化や低価格化の要求が強まっている。本発明の光モジュールは光増幅器に対するこのような要求を満たすために考案したものであり，小型化，低価格化を可能とする偏波合成光モジュール装置である。
【０００３】
さらに本発明の光モジュールは光ファイバの障害点を検知するＯＴＤＲ装置や光ファイバ自身をセンシング素子とし，ファイバの透過特性の変動を検知するセンサにも適用する。これらの装置でも偏波合成光モジュールが重要構成部品となっており，ここにおいても高性能，小型，低価格の偏波合成光モジュールが重要技術となっている。本発明の偏波合成光モジュールはこのように光増幅器やＯＴＤＲ装置，光ファイバセンサの小型化，低価格化するための優れた装置を提供するものである。
【０００４】
ここでいう偏波合成光モジュールとはシングルモード光ファイバに偏波面が互いに直交する２つのレーザ光を光ファイバに挿入して合算した光エネルギーをファイバに挿入する装置である。このような装置として従来以下の方法が知られている。
【０００５】
第１の方法として，偏光フィルタを用いることである。すなわち直交する２つのレーザ光をそれぞれ平行ビームにし，２つのレーザ光を一方の偏波面に対しては透過し，他方の偏波面の光に対しては反射するように偏光フィルタを設置して偏波合成する方法である。第２の方法として偏波保持ファイバを溶着したファイバカプラを用いることである。図６にファイバカプラによる偏波合成の従来例を記載する。
【０００６】
このファイバカプラは偏波保存型ファイバを２本図のごとく融着する。偏波保存型ファイバのポート１とポート２にはそれぞれ直交する偏波光を挿入する。両者のコアの接近間隔と長さの調整によりＹ偏波光は直進し，Ｘ偏波光はポート４に移る。結果として２本のファイバから挿入した光エネルギを一本のファイバに合算できる。
【０００７】
【非特許文献１】「高性能偏波ビームコンバイナ・偏波保持カプラ」（大内，大橋，田中，フジクラ技報  （２００３）  第１０４号  Ｐ１〜）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記２つの従来の方法は下記の欠点を有している。すなわち前者の例では偏光フィルタの価格が高いため，これを構成材料として用いた光モジュールを低価格にするには限界があること。またファイバカプラによる後者の方法は高い加工精度が必要であり，またファイバの引き回しによる実装スペースが大きくなってしまうため，小型化，低価格化が困難であることである。
【０００９】
本発明は，従来の偏光フィルタを用いる方法やファイバカプラを用いた偏波合成光モジュールが有する上記問題点を鑑みて考案されたものであり，本発明の目的は，フィルタの素材の選択およびモジュールを構成する光学素子の配置を工夫することにより，容易に偏波合成を可能とし，小型，構造容易，および低価格を実現するものである。本発明の光モジュールは高出力動作を必要とする光増幅用励起光源や高感度動作を必要とする光ファイバセンサに適用できるものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために，本発明の第１の特徴として高価な偏光フィルタを用いず，広く一般に用いられ，かつ低価格で製作できる誘電体多層フィルタを用いることである。第２の特徴はモジュール構成を高精度位置合わせと実装スペースを必要とするファイバカプラを用いずに，コリメータレンズを用いた空間平行ビームによる光結合方式を採用することである。本発明では誘電体多層フィルタに斜めから光を入射することにより，このフィルタが透過率と反射率に偏波面依存性を示し，その特性を利用することにより，通常の誘電体多層フィルタでも偏波合成を実現することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように，本発明によれば，偏波合成に用いるフィルタとして誘電体多層膜フィルタを用い，光学素子の配置を工夫することで，容易に偏波合成を可能とし，小型，構造容易，かつ低コストを実現することが可能である。さらに，同様のフィルタ素材を選択し，光学素子の配置を工夫することにより，光モジュールを，出力ファイバの異常検知のためのセンサとして利用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる光モジュールの好適な実施形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について説明する。図１は光ファイバ増幅器のファイバ励起用の偏波合成型高出力レーザモジュールを示している。２個のレーザの光出力を加算してエルビウムドープされた光ファイバに光励起することにより，エルビウムドープしたファイバで光増幅動作を行わせるための光モジュールである。
【００１４】
本実施形態にかかる偏波合成モジュール１００は，図１に示したように，第１のレーザ光源１１０と，第２のレーザ光源１２０と，フィルタ１３０と，コリメータ１４０と，出力ファイバ１５０を含んで構成されている。図１に示した一例では，第１のレーザ光源１１０，第２のレーザ光源１２０，誘電体多層膜フィルタ１３０，およびコリメータ１４０をパッケージ１６０の側壁に取り付け，出力ファイバ１５０をパッケージ１６０の外に突出させた構成となっている。
【００１５】
（第１のレーザ光源１１０，第２のレーザ光源１２０）
第１のレーザ光源１１０，第２のレーザ光源１２０は，コリメータレンズ一体形の光出射用光学素子であり，ＬＤチップから出射した光をコリメータレンズで平行光に変換し，平行光を出射する。第１のレーザ光源１１０，第２のレーザ光源１２０は，図１に示したように，パッケージ１６０の隣接する側壁に配置されており，それぞれ誘電体多層膜フィルタ１３０に対して光を出射する。第１のレーザ光源１１０，第２のレーザ光源１２０から誘電体多層膜フィルタ１３０への入射角は，それぞれ約４５°に設定されている。
【００１６】
第１のレーザ光源１１０の偏波面は，本実施形態ではＰ偏波に設定される。また，第２のレーザ光源１２０の偏波面は，本実施形態ではＳ偏波に設定される。
【００１７】
（誘電体多層膜フィルタ１３０）
誘電体多層膜フィルタ１３０は，本実施形態では，短波長透過型フィルタである。誘電体多層膜フィルタ１３０は，図１に示したように，第１のレーザ光源１１０，第２のレーザ光源１２０に対し，それぞれ入射角が約４５°になるよう配置されている。
【００１８】
誘電体多層膜フィルタ１３０の透過率および反射率は偏波依存性を示す。誘電体多層膜フィルタ１３０の反射率および透過率は，垂直入射の場合，偏波無依存である。しかし，入射角度を変えることにより，透過率波長特性が偏波に依存して大きく変化する。
【００１９】
図２は，入射角度を変えたときの透過率波長特性を示す説明図である。
入射角が１８度および４５度の場合について透過損失の波長依存性を示している。入射角が４５度の場合，透過または反射を区別できる波長を５０ｎｍ以上確保できる。図２に示した例では，グラフ中符号Ａ（約１５１０ｎｍ）〜符号Ｂ（約１５６０ｎｍ）の波長では，Ｐ偏波で入射させれば誘電体多層膜フィルタ１３０はほぼ完全透過となり，Ｓ偏波で入射させれば誘電体多層膜フィルタ１３０はほぼ完全反射とできる。従って，第１のレーザ光源１１０，第２のレーザ光源１２０から同じ波長の光（例えば１５５０ｎｍ）を出射した場合であっても，Ｐ偏波で入射させれば誘電体多層膜フィルタ１３０はほぼ完全透過となり，Ｓ偏波で入射させれば誘電体多層膜フィルタ１３０はほぼ完全反射とできる。
【００２０】
図３は，異なる波長の光に，誘電体多層膜フィルタ１３０として，短波長透過型エッジフィルタを用いて波長合成する場合を示す説明図である。この場合，第１のレーザ光源１１０の偏波面をＰ偏波に設定し，波長をλ２以下とすることにより，第１のレーザ光源１１０を透過光として用いることができる。また，第２のレーザ光源１２０の偏波面をＳ偏波に設定し，波長をλ１以上とすることにより，第２のレーザ光源１２０を反射光として用いることができる。このようにして，効率良く波長合成を実現できる。
【００２１】
（コリメータ１４０，出力ファイバ１５０）
コリメータ１４０は，入射される光をレンズにより収束光に変換（または平行光に変換）する光学素子である。本実施形態では，誘電体多層膜フィルタ１３０で偏波合成された光がコリメータ１４０へ入射され，コリメータ先端のレンズで収束光に変換されて出力ファイバ１５０の端面に入射する。出力ファイバ１５０は，コリメータ１４０から入射された光を外部へ伝送する出射用光ファイバである。なお，コリメータ１４０と出力ファイバ１５０とを一体化した光学素子をコリメータと称する場合もある。
【００２２】
（第１の実施形態の効果）
以上のように，本実施形態によれば，偏波合成に用いるフィルタとして誘電体多層膜フィルタ１３０を用い，第１のレーザ光源１１０，第２のレーザ光源１２０等の光学素子の配置を工夫することで，容易に偏波合成を可能とし，小型，構造容易，かつ低コストを実現することが可能である。
【００２３】
（第２の実施形態）
本実施形態では，誘電体多層膜フィルタ１３０として，長波長透過型エッジフィルタを用いた場合について説明する。
【００２４】
第１のレーザ光源１１０の偏波面は，本実施形態ではＳ偏波に設定される。また，第２のレーザ光源１２０の偏波面は，本実施形態ではＰ偏波に設定される。
【００２５】
図４は，異なる波長の光に，誘電体多層膜フィルタ１３０として，長波長透過型エッジフィルタを用いて波長合成する場合を示す説明図である。この場合，第１のレーザ光源１１０の偏波面をＳ偏波に設定し，波長をλ１以上とすることにより，第１のレーザ光源１１０を透過光として用いることができる。また，第２のレーザ光源１２０の偏波面をＰ偏波に設定し，波長をλ２以下とすることにより，第２のレーザ光源１２０を反射光として用いることができる。このようにして，効率良く波長合成を実現できる。
【００２６】
（第２の実施形態の効果）
以上のように，本実施形態によれば，第１の実施形態と同様に，偏波合成に用いるフィルタとして誘電体多層膜フィルタ１３０を用い，第１のレーザ光源１１０，第２のレーザ光源１２０等の光学素子の配置を工夫することで，容易に偏波合成を可能とし，小型，構造容易，かつ低コストを実現することが可能である。
【００２７】
（第３の実施形態）
以上は本発明の偏波合成光モジュールを光増幅器用高出力励起光源に用いた場合について説明してきた。次に本発明の偏波合成光モジュールをファイバセンサとして用いた装置を図５に示す。すなわち第３の実施形態にかかる装置は第１の実施形態にかかる光モジュール１００（図１）の第２のレーザ光源１２０の代わりに，受光素子３２０を備えたことを特徴とする。
【００２８】
レーザ光源３１０は，第１の実施形態にかかる第１のレーザ光源１１０と実質的に同様である。また，誘電体多層膜フィルタ３３０，コリメータ３４０，およびパッケージ３６０についても，第１の実施形態にかかる誘電体多層膜フィルタ１３０，コリメータ１４０，およびパッケージ１６０と実質的に同様である。
【００２９】
３５０ａはファイバ内に存在する反射物である。この反射物とは，ファイバの破断，ひずみ，温度差等により起因するファイバの伝播損失の変化に基づき引き起こされる物理的変化量である。本図において誘電体フィルタ３３０は偏波分岐機能として動作をしており，誘電体フィルタ３３０はレーザ光源の光を透過させる機能とコリメータ３４０から入射してくる（戻り）光を選択的に受光素子３２０に導入する機能を有している。本図の偏波フィルタは図１の偏波合成モジュールと同じ光学特性を有しているが，光の進行方向を変えることにより偏波分離動作させている点が異なる。すなわちレーザ光源３１０から放出した光は障害点３５０で反射され戻された光を受光素子３２０で検知することができる。なお通常，戻り光は偏波無依存となるため戻り光の一部が誘電体フィルタ３３０で反射され，受光素子３２０に入射してくる。
【００３０】
以上説明したように，本実施形態によれば，出力ファイバ３５０ａに生じた異常，あるいは物理変化により発生した戻り光の強度変化を，受光素子３２０で検知することができる。またレーザ光源３１０から出射したパルス光が受光素子に到達する時間から光源から障害物点までの距離を検知することも可能である。このように本発明の光モジュールを用いることにより，ＯＴＤＲ装置のごとく敷設されたファイバの点探査や計測用ファイバセンサのごとくファイバの特定な点の物理状態を検知することが可能となる。
【００３１】
（第３の実施形態の効果）
以上説明したように誘電体多層膜フィルタを用いた偏波合成光モジュールは小型，低価格化に優れており，これらの特徴を必要とするＯＴＤＲ装置や光ファイバセンサ用の光モジュールとして優れた方法である。
【００３２】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる光モジュールの好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は光モジュールに利用可能であり，特に，高出力光アンプ用励起光源や光ファイバからの戻り光を利用して光ファイバの異常を検知する光モジュールに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す説明図である。
【図２】フィルタの入射角度を変えたときの透過率波長特性を示す説明図である。
【図３】異なる波長の光に短波長透過型エッジフィルタを用いて波長合成する場合を示す説明図である。
【図４】異なる波長の光に長波長透過型エッジフィルタを用いて波長合成する場合を示す説明図である。
【図５】第３の実施形態にかかる光モジュールの構成を示す説明図である。
【図６】ファイバカプラによる偏波合成の従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００  偏波合成モジュール
１１０  第１のレーザ光源
１２０  第２のレーザ光源
１３０  誘電体多層膜フィルタ
１４０  コリメータ
１５０  出力ファイバ
１６０  パッケージ
３００  光モジュール
３１０  レーザ光源
３２０  受光素子
３３０  誘電体多層膜フィルタ
３４０  コリメータ
３５０  出力ファイバ
３６０  パッケージ
【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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