(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光路に沿って供給された入力光を、第１の方向に直交する第２の方向に厚みを有し波長成分が上記第２の方向に空間的に分離された上記第１の方向に伝搬する分光ビームに変換する第１の手段と、
上記分光ビームを第２の光路に沿って出力される出力光に変換する第２の手段と、
上記分光ビームと交差し且つ上記第１の方向と実質的に直交する平面内で移動可能且つ上記第１の方向と平行な軸を中心に回転可能に設けられ透過率の平面的な分布を有し、上記第１の手段より上記第２の手段に向かう上記分光ビームをすべて入力する減衰プレートとを備え、
前記減衰プレートの透過率の分布は、等しい透過率を与える点の集合である等透過率線が、前記平面内で平行または同心円状となる分布であり、
前記減衰プレートの配置は、分光ビームの各波長が、異なる波長に対し異なる透過率分布となる配置となるよう、位置決めされることを特徴とする光イコライザ。
【請求項２】
請求項１に記載の光イコライザであって、
上記第１及び第２の光路をそれぞれ決定する第１及び第２の光ファイバを更に備え、
該第１及び第２の光ファイバはそれぞれ第１及び第２の励振端を有し、
上記第１の手段は上記第１の励振端に対して動作的に配置される第１及び第２の回折格子からなり、
上記第２の手段は上記第２の励振端に対して動作的に配置される第３及び第４の回折格子からなり、
上記分光ビームは上記第２及び第３の回折格子の間に形成される光イコライザ。
【請求項３】
請求項２に記載の光イコライザであって、
上記第１の励振端及び上記第１の回折格子の間に設けられる第１のレンズと、
上記第２の励振端及び上記第４の回折格子の間に設けられる第２のレンズとを更に備え、
上記第１の回折格子及び上記第２の回折格子は同じ格子定数を有し、
上記第３の回折格子及び上記第４の回折格子は同じ格子定数を有し、
これにより上記分光ビームはコリメートビームとして与えられる光イコライザ。
【請求項４】
請求項２に記載の光イコライザであって、
上記第１及び第２の回折格子の間に設けられ偏波面を９０°回転させる第１の旋光素子と、
上記第３及び第４の回折格子の間に設けられ偏波面を９０°回転させる第２の旋光素子とを更に備えた光イコライザ。
【請求項５】
請求項４に記載の光イコライザであって、
上記第１の旋光素子は上記第１及び第２の方向に直交する第３の方向に対して４５°傾斜した第１の主軸を有する第１の１／２波長板からなり、
上記第２の旋光素子は上記第３の方向に対して４５°傾斜した第２の主軸を有する第２の１／２波長板からなる光イコライザ。
【請求項６】
請求項１に記載の光イコライザであって、
上記分光ビームと交差するように設けられ上記分光ビームの偏波面を９０°回転させる旋光素子を更に備えた光イコライザ。
【請求項７】
請求項６に記載の光イコライザであって、
上記旋光素子は上記第２の方向に対して４５°傾斜した主軸を有する１／２波長板である光イコライザ。
【請求項８】
請求項１に記載の光イコライザであって、
上記平面内で上記減衰プレートの移動及び位置決めを行う駆動手段を更に備えた光イコライザ。
【請求項９】
請求項１に記載の光イコライザであって、
上記減衰プレートは複数ある光イコライザ。
【請求項１０】
請求項９に記載の光イコライザであって、
上記複数の減衰プレートのそれぞれの透過率は上記第２の方向に周期的に変化し、その周期は減衰プレート毎に異なる光イコライザ。
【請求項１１】
請求項１に記載の光イコライザであって、
上記第１及び第２の手段の波長特性を相殺するような透過率の分布を有する補償プレートを更に備えた光イコライザ。
【請求項１２】
請求項１に記載の光イコライザであって、
上記第１の手段及び上記減衰プレートの間に設けられ上記分光ビームから第１の分岐ビームを分岐する第１のビームスプリッタと、
上記第１の分岐ビームにおける波長が変化する方向に配列される複数の光／電気変換エレメントを有する第１の受光アレイと、
該第１の受光アレイの出力信号に基づき上記入力光のスペクトルをモニタリングする第１のスペクトルモニタとを更に備えた光イコライザ。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光イコライザであって、
上記減衰プレート及び上記第２の手段の間に設けられ上記分光ビームから第２の分岐ビームを分岐する第２のビームスプリッタと、
上記第２の分岐ビームにおける波長が変化する方向に配列される複数の光／電気変換エレメントを有する第２の受光アレイと、
該第２の受光アレイの出力信号に基づき上記出力光のスペクトルをモニタリングする第２のスペクトルモニタとを更に備えた光イコライザ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光イコライザであって、
上記第１及び第２の受光アレイの出力信号の比較により上記光イコライザの透過率の波長特性をモニタリングする手段を更に備えた光イコライザ。
【請求項１５】
請求項１に記載の光イコライザであって、
上記減衰プレート及び上記第２の手段の間に設けられ上記分光ビームから分岐ビームを分岐するビームスプリッタと、
上記分岐ビームにおける波長が変化する方向に配列される複数の光／電気変換エレメントを有する受光アレイと、
該受光アレイの出力信号に基づき上記出力光のスペクトルをモニタリングするスペクトルモニタとを更に備えた光イコライザ。
【請求項１６】
請求項１に記載の光イコライザであって、
上記入力光及び上記出力光の少なくともいずれか一方を増幅する光増幅器を更に備えた光イコライザ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光イコライザであって、
上記光増幅器は、希土類元素がドープされた光増幅媒体と、該光増幅媒体が利得帯域を有するように該光増幅媒体をポンピングする手段とを含む光イコライザ。
【請求項１８】
請求項１６に記載の光イコライザであって、
上記入力光は波長分割多重された信号光を含む光イコライザ。
【請求項１９】
請求項１に記載の光イコライザであって、
白色光を出力する光源を更に備え、該白色光が上記入力光として供給される光イコライザ。
【請求項２０】
請求項１に記載の光イコライザであって、
上記分光ビームの少なくとも一部に交差するポラライザを有し上記平面内で変位可能なポラライザプレートを更に備えた光イコライザ。
【請求項２１】
請求項１に記載の光イコライザであって、
上記分光ビームに交差するように設けられ互いに異なる方向の主軸をそれぞれ有する複数の領域からなる波長板を更に備え、
該波長板は上記平面内で変位可能である光イコライザ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は透過率と波長の関係を表す波長特性が可変な光イコライザに関する。エルビウムドープファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を始めとする光ポンピング型の光増幅器が実用化レベルにある。この種の光増幅器においては、いろいろな目的で光フィルタが用いられる。
【０００２】
例えば、自然放出光等の不要な光を除去するために、狭い通過帯域を有するバンドパス光フィルタが使用される。また、利得と波長の関係を表す光増幅器の利得特性は必ずしもフラットではないので、光増幅器を波長分割多重（ＷＤＭ）システムに適用する場合のようにフラットな利得特性が要求される場合には、光増幅器の利得特性と逆の波長特性を与える光フィルタが使用される。
【０００３】
光増幅器の利得特性や信号光の波長はシステムの稼働条件に応じて変化するので、波長特性が可変である光フィルタが要望されている。本願明細書では、このような波長特性が可変な光フィルタを光イコライザと称している。
【０００４】
【従来の技術】
従来、光イコライザに関連する技術として、特開昭５４−９２７６６号（米国特許４，１９７，００８）の光学的フィルタや特開昭６１−５０１７９８号（米国特許４，５７５，１９３）の光学空間周波数フィルタが知られている。また、本願発明者は、波長特性が可変であり且つ透過率の偏波依存性がない光フィルタを先に提案した（特願平７−２１４７３２号）。
【０００５】
更に、機械的又は電気的に減衰率を変化させることができる光アッテネータが知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光アッテネータでは、任意の成形された波長特性を得ることができない。
【０００７】
従来の波長特性が可変な光フィルタにあっては、調節するファクターと得られる波長特性との間に簡単な対応関係が成り立たないという問題がある。
よって、本発明の目的は、波長特性が可変で且つ調節するファクターと得られる波長特性との間に簡単な対応関係が成り立つ光イコライザを提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、任意の成形された波長特性を得ることができる光イコライザを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のある側面によると、第１の手段と第２の手段と減衰プレートとを備えた光イコライザが提供される。
【００１０】
第１の手段は、第１の光路に沿って供給された入力光を第１の方向に伝搬する分光ビームに変換する。分光ビームは、第１の方向に直交する第２の方向に厚みを有しており、分光ビームの波長成分は第２の方向に空間的に分離されている。
【００１１】
第２の手段は、分光ビームを第２の光路に沿って出力される出力光に変換する。
減衰プレートは、上記分光ビームと交差し且つ上記第１の方向と実質的に直交する平面内で移動可能且つ上記第１の方向と平行な軸を中心に回転可能に設けられ透過率の平面的な分布を有し、上記第１の手段より上記第２の手段に向かう上記分光ビームをすべて入力する。前記減衰プレートの透過率の分布は、等しい透過率を与える点の集合である等透過率線が、前記平面内で平行または同心円状となる分布であり、前記減衰プレートの配置は、分光ビームの各波長が、異なる波長に対し異なる透過率分布となる配置となるよう、位置決めされる。
【００１２】
この光イコライザにおいては、減衰プレートを移動させることによって波長特性を変化させることができる。また、調節されるファクター（減衰プレートの位置）と得られる波長特性との間に簡単な対応関係が成り立つ。
【００１３】
望ましくは複数の減衰プレートが用いられる。これにより任意の成形された波長特性を得ることができる。
本発明の他の側面によると、第１の光路に沿って供給された入力光を、第１の方向に直交する第２の方向に厚みを有し波長成分が上記第２の方向に空間的に分離された上記第１の方向に伝搬する分光ビームに変換する分光手段と、上記分光ビームを反射して反射ビームにする反射手段と、上記分光ビーム及び上記反射ビームと交差し且つ上記第１の方向と実質的に直交する平面内で移動可能に設けられ透過率の平面的な分布を有する減衰プレートとを備え、上記反射ビームは上記分光手段によって第２の光路に沿って出力される出力光に変換される光イコライザが提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明が適用される光イコライザの基本構成を示す図である。ビームエキスパンダ２は第１の光路ＯＰ１に沿って供給された入力光を分光ビームＳＰに変換する。分光ビームＳＰの波長成分は、分光ビームＳＰの厚みの方向に空間的に分離されている。
【００１５】
以下の説明では、分光ビームＳＰの伝搬方向をＸ軸、分光ビームＳＰの厚みが定義される方向をＹ軸、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸とするＸＹＺ座標系を採用する。
【００１６】
ビームコンデンサ４は、分光ビームＳＰを第２の光路ＯＰ２に沿って出力される出力光に変換する。分光ビームＳＰの断面は例えば長円形或いは長方形である。分光ビームＳＰはコリメートビームとして図示されているが、本発明はこれに限定されない。即ち、レンズの適当な組み合わせによってコリメートビーム以外の形状の分光ビームを形成することができる。本発明は、分光ビームＳＰの波長成分が分光ビームＳＰの伝搬方向に直交する方向に空間的に分離されていることのみによって限定される。
【００１７】
分光ビームＳＰと交差するように減衰プレート６が設けられている。減衰プレート６は透過率の平面的な分布を有している。
減衰プレート６は、ＹＺ平面内で移動可能に設けられている。ここで、「移動」と言う語は、Ｙ軸及びＺ軸上の変位並びにＸ軸回りの回転並びに変位及び回転の組み合わせを含むものとして理解される。
【００１８】
尚、Ｙ軸上では分光ビームＳＰの波長成分の波長が増大する方向を正とする。図２の（Ａ）及び図２の（Ｂ）を参照して、図１の光イコライザの動作原理を説明する。今、図２の（Ａ）に符号８で示されるように、減衰プレート６の減衰率ＴがＹ軸に沿って連続的に増加しているものとすると、分光ビームＳＰの性質によって、Ｙ座標は波長に変換され、図２の（Ｂ）に符号１０で示されるようなこの光イコライザの波長特性が得られる。ここでは、透過率のＹ軸上の分布（符号８）に対応して、波長λが増大するのに従って透過率Ｔが連続的に増加するような波長特性が得られている。
【００１９】
図１において、減衰プレート６をＹ軸の正方向に変位させることを想定する。こうすると、透過率の分布８は図２の（Ａ）においてＹ軸方向に平行移動して符号１２で示されるようになる。
【００２０】
これに伴って、この光イコライザの波長特性においても図２の（Ｂ）に符号１４で示されるように、波長特性１０が波長λが増大する方向に平行移動する。
このように図１の光イコライザにおいては、減衰プレート６を移動させることによって波長特性を変化させることができる。また、図２の（Ａ）及び図２の（Ｂ）により説明したように、調節されるファクター（減衰プレート６の位置）と得られる波長特性との間に簡単な対応関係が成り立つことがわかる。
【００２１】
図３及び図４はそれぞれ本発明の光イコライザの第１実施形態を示す斜視図及び平面図である。第１の光路ＯＰ１及び第２の光路ＯＰ２（図１参照）を決定するために、それぞれ光ファイバ１６及び１８が用いられている。光ファイバ１６及び１８はそれぞれ励振端１６Ａ及び１８Ａを有している。
【００２２】
ビームエキスパンダ２（図１参照）は励振端１６Ａに対して動作的に配置される第１及び第２の回折格子２０及び２２からなり、ビームコンデンサ４は励振端１８Ａに対して動作的に配置される第３及び第４の回折格子２４及び２６からなる。これにより分光ビームＳＰは第２及び第３の回折格子２２及び２４の間に形成される。
【００２３】
コリメートビーム系を形成するために、励振端１６Ａ及び１８Ａにそれぞれ対向してレンズ２８及び３０が設けられている。回折格子２０，２２，２４及び２６は反射型のものとして図示されているが、透過型の回折格子ももちろん使用可能である。また、ビームエキスパンダ２及びビームコンデンサ４としてプリズム等の他の分光素子を用いることもできる。
【００２４】
この実施形態では、第１の回折格子２０の格子定数は第２の回折格子２２のそれと等しく、第３の回折格子２４の格子定数は第４の回折格子２６のそれと等しい。このこと並びにレンズ２８及び３０が用いられていることにより、分光ビームＳＰはコリメートビームとして与えられる。
【００２５】
第１及び第２の回折格子２０及び２２の格子定数と第３及び第４の回折格子２４及び２６の格子定数とを等しくすることによって、回折格子２０，２２，２４及び２６の配置形態を対称にすることができる。また、各回折格子に同じブレーズ角を与えることによって、この光イコライザの挿入損失を小さくすることができる。
【００２６】
減衰プレート６をＹＺ平面内で移動させると共にその位置決めを行うためにドライバ３２が設けられている。ドライバ３２は、減衰プレート６をＹ軸及びＺ軸に沿って変位させるためのメカニズムと、減衰プレート６をＸ軸の回りに回転させるためのメカニズムとを有している。減衰プレート６をいずれの方向に変位させるか或いは変位及び回転のいずれを選択するかは減衰プレート６における透過率の分布及び所望する波長特性に応じて決定すべきである。その具体例については後述する。
【００２７】
励振端１６Ａから放射された光はレンズ２８によってコリメートビームにされる。このコリメートビームにおいては、入力光の波長成分はＹ軸及びＺ軸のいずれについても空間的に分離されていない。
【００２８】
レンズ２８からのコリメートビームは第１の回折格子２０により波長成分毎に異なる回折角で回折される。この実施形態では長波長の光ほど大きな角度で回折される。
【００２９】
第１の回折格子２０からの回折光は更に第２の回折格子２２で同じように回折され、これにより分光ビームＳＰが得られる。回折格子２０及び２２の格子定数が等しいことにより、分光ビームＳＰは互いに平行な光線束として与えられる。
【００３０】
回折格子２０及び２２の各格子はＺ軸と平行に配置されている。これにより、分光ビームＳＰにおいては、その波長成分がＹ軸について空間的に分離されている。
【００３１】
分光ビームＳＰは減衰プレート６を透過するときに、減衰プレート６の減衰率の分布に従って波長成分毎に異なる減衰を受ける。
第３及び第４の回折格子２４及び２６のそれぞれの格子もＺ軸と平行に配置されている。減衰プレート６を透過した分光ビームＳＰは、回折格子２４及び２６によりこの順で回折され、再びコリメートビームにされる。このコリメートビームにおいては、波長成分はＹ軸及びＺ軸のいずれに関しても空間的に分離されていない。
【００３２】
回折格子２６からのコリメートビームはレンズ３０により集束されて励振端１８Ａから光ファイバ１８へ導き入れられる。
図３に示されるように、回折格子２０，２２，２４及び２６は筐体３４内に固定されている。筐体３４の蓋は図示されていない。
【００３３】
光ファイバ１６及びレンズ２８は励振端１６Ａ及びレンズ２８が予め定められた相対的位置関係になるようにファイバコリメータ３６により保持されており、光ファイバ１８及びレンズ３０も同じようにファイバコリメータ３８により保持されている。
【００３４】
ファイバコリメータ３６及び３８は筐体３４の側面に形成された開口をそれぞれ覆うように筐体３４に固定されており、これにより筐体３４の内外の光学的インターフェースがなされている。
【００３５】
図５の（Ａ）〜（Ｆ）を参照して、減衰プレートの第１の例とその駆動モードを説明する。この減衰プレート６Ａは、Ｚ軸に関して透過率が単純に変化する透過率の分布を有している。具体的には、減衰プレート６Ａにおいてそれぞれ等しい透過率を与える点の集合として与えられる複数の等透過率線ＥＴＬは、Ｙ軸と平行な直線である。分光ビームＳＰと交差する部分は長方形で示されている。この長方形のＹ軸方向の長さが分光ビームＳＰの幅を与える。
【００３６】
減衰プレート６Ａの減衰率は、図５の（Ａ）において下方に行くに従って（Ｚ軸座標が負に向かうに従って）大きくなっている。
減衰プレートにおけるこのような透過率の分布は、例えば、ガラス板上に徐々に厚みが小さくなるような金属膜を蒸着により形成することによって得ることができる。
【００３７】
図５の（Ａ）に示される減衰プレート６Ａの配置形態においては、透過率がＹ軸の方向に変化していないので、図５の（Ｂ）に示されるように、得られる波長特性は一定である。
【００３８】
減衰プレート６ＡをＹ軸方向に変位させたとしてもこの波長特性は変化しないが、減衰プレート６ＡをＺ軸の方向に変位させると、図５の（Ｂ）の波長特性は上下方向に変化する。即ち、減衰プレート６ＡをＺ軸の正の方向に変位させると透過率は減少し、これとは逆に減衰プレート６ＡをＺ軸の負の方向に変位させると透過率は増加する。従って、この光イコライザを用いて可変光減衰器の機能が得られるのである。
【００３９】
次に、図５の（Ｃ）に示されるように、減衰プレート６Ａを分光ビームＳＰの伝搬方向（Ｘ軸の正に向かう方向）に向かって時計方向に回転させると、図５の（Ｄ）に示されるように波長λが増大するのに従って透過率Ｔが増加するような波長特性が得られる。当該回転角を９０°以内で大きくするのに従って波長特性の傾斜は大きくなる。
【００４０】
図５の（Ｅ）に示されるように減衰プレート６Ａを反時計方向に回転した場合には、図５の（Ｆ）に示されるように波長λが増大するのに従って透過率Ｔが減少するような波長特性が得られる。
【００４１】
図６の（Ａ）〜（Ｆ）を参照して減衰プレートの第２の例及びその駆動モードを説明する。図６の（Ａ）には、複数の等透過率線ＥＴＬが同心円上にある減衰プレート６Ｂが示されている。当該中心で透過率が最も低くなっている。
【００４２】
図６の（Ａ）では中心が分光ビームＳＰのＹ軸方向におけるほぼ中央に対応しているので、図６の（Ｂ）に示されるように透過率の最小値を与える波長特性が得られている。
【００４３】
図６の（Ｃ）に示されるように、減衰プレート６ＢをＹ軸の正に向かって変位させると、図６の（Ｄ）に示されるように透過率の最小値を与える波長特性が長波長側に変化した波長特性が得られる。尚、減衰プレート６Ｂの減衰率分布の中心（最低透過率点）がＹ軸方向について分光ビームＳＰから外れると、透過率Ｔがλに関して単調に増加又は減少するような波長特性が得られる。
【００４４】
図６の（Ｅ）に示されるように、図６の（Ａ）に対して減衰プレート６ＢをＺ軸の正方向に変位させると、図６の（Ｆ）に示されるように、図６の（Ｂ）の曲線を全体的に下げ且つ湾曲曲率を小さくしたような波長特性が得られる。
【００４５】
図７の（Ａ）に示される減衰プレート６Ｃは、Ｚ軸の方向に延在する遮蔽ストライプ４０を有している。遮蔽ストライプ４０は例えば金属薄膜からなり、ストライプ４０上における透過率は原理的には０％、ストライプ４０外の透過率は原理的には１００％である。
【００４６】
このような減衰プレート６Ｃを用いることによって、図７の（Ｂ）に示されるように、光バンドリジェクションの波長特性が得られる。リジェクションバンドの中心波長は減衰プレート６ＣをＹ軸の方向に変位させることによって変化する。
【００４７】
図７の（Ｃ）に示される減衰プレート６Ｄは、Ｚ軸の方向に延在する透過ストライプ（スリット）４２を有している。ストライプ４２上における透過率は原理的には１００％であり、ストライプ４２外の透過率は原理的には０％である。
【００４８】
減衰プレート６Ｄを用いることによって、図７の（Ｄ）に示されるように、光バンドパスの波長特性を得ることができる。パスバンドの中心波長は、減衰プレート６ＤをＹ軸の方向に変位させることによって変化する。
【００４９】
図７の（Ｅ）に示される減衰プレート６Ｅは、幅がＺ軸の方向に変化する遮蔽ストライプ４０′を有している。この減衰プレート６ＥをＺ軸の方向に変位させると、遮蔽ストライプ４０′における分光ビームＳＰと交差する部分の面積が変化するので、図７の（Ｆ）に示されるようにリジェクションバンドの幅を変えることができる。また、減衰プレート６Ｃと同じように減衰プレート６ＥをＹ軸の方向に変位させることによって、リジェクションバンドの中心波長を変化させることができる。
【００５０】
減衰プレート６ＥをＹ軸の正方向に変位させることによってリジェクションバンドの中心波長は長波長側に変化し、減衰プレート６ＥをＹ軸の負方向に変位させることによって中心波長は短波長側に変化する。
【００５１】
図示はしないが遮蔽ストライプ４０′と同じように透過ストライプ４２の幅をＺ軸の方向に変化させることによってパスバンドの幅を変化させるようにしてもよい。
【００５２】
以上説明した減衰プレートの５つの具体例とそれらの駆動モードにおいては、調節するファクターと得られる波長特性との間に簡単な対応関係が成り立つので、所望の波長特性を容易に得ることができる。
【００５３】
図８は本発明の光イコライザの第２実施形態を示す平面図である。この光イコライザは第１実施形態（図４参照）と対比して減衰プレート６と第３の回折格子２４との間に１／２波長板４４及び補償プレート４６が分光ビームＳＰと交差するように設けられている点で特徴付けられる。１／２波長板４４及び補償プレート４６のいずれか一方又は両方が第２の回折格子２２と減衰プレート６との間に設けられていてもよい。
【００５４】
１／２波長板４４は、分光ビームＳＰが直線偏波であるとした場合におけるその偏波面を９０°回転させる旋光素子として機能する。９０°の回転を与えるために、１／２波長板４４の主軸（光学軸）はＹ軸及びＺ軸に対して４５°傾斜している。
【００５５】
このような旋光素子を用いている理由は次の通りである。一般に回折格子の回折効率は若干の偏波依存性を有している。特にこの実施形態のように４つの回折格子２０，２２，２４及び２６が用いられている場合、偏波依存性が累積する。
【００５６】
そこで、第１及び第２の回折格子２０及び２２で生じた偏波依存性と第３及び第４の回折格子２４及び２６で生じた偏波依存性とを相殺させるために、分光ビームＳＰの途中に１／２波長板４４を挿入しているのである。
【００５７】
補償プレート４６は、回折格子２０，２２，２４及び２６の波長特性を相殺するような透過率の分布を有している。
つまり、各回折格子自体が波長特性を有している場合、図５の（Ａ）の減衰プレート６Ａが使用される場合或いはいかなる減衰プレートも使用されない場合であっても、図５の（Ｂ）に示されるような平坦な波長特性が得られないことがあるので、これを補償するために透過率の適切な分布を有する補償プレート４６が分光ビームＳＰと交差するように設けられるのである。
【００５８】
図９は本発明の光イコライザの第３実施形態を示す平面図である。この光イコライザは、図８の第２実施形態と対比して、４つの減衰プレート６（＃１〜＃４）が用いられている点で特徴付けられる。減衰プレート６の数は４に限定されない。
【００５９】
各減衰プレート６をＹＺ平面内で独立に移動させると共にその位置決めを行うために改良されたドライバ３２′が用いられている。
図１０の（Ａ）〜（Ｃ）は図９の光イコライザの波長特性の例を示す図である。図１０の（Ａ）に示される波長特性は、減衰プレート６（＃４）が分光ビームＳＰと交差しないようにこれをＺ軸の方向に変位させると共に、減衰プレート６（＃１〜＃３）がそれぞれ図７の（Ｃ）に示されるような透過ストライプ４２を有するようにした場合に得られる。３つのピークが波長軸上で等間隔に並ぶように減衰プレート６（＃１〜＃３）のＹ座標が調節され、これにより各パスバンドの中心波長が設定されるのである。
【００６０】
このような光イコライザを用いることによって、例えば、ＷＤＭシステムの受信局において複数チャネルの信号光を選択すると共にその背景にある雑音光を除去して、信号対雑音比を改善することができる。
【００６１】
また、減衰プレート６（＃４）として図５の（Ｅ）に示されるような減衰プレート６Ａを用いて、図５の（Ｆ）に示される波長特性と図１０の（Ａ）に示される波長特性とを重ね合わせることによって、図１０の（Ｂ）に示されるように複数チャネルのスペクトルピークに重み付けを行うことができる。
【００６２】
更に、適切な任意の波長特性を重ね合わせることによって、図１０の（Ｃ）に示されるような所望の任意の波長特性を得ることができる。
このように複数の減衰プレートを用いることによって、任意の成形された波長特性を得ることができる。
【００６３】
図１１の（Ｅ）を参照すると、図９の光イコライザの特性の他の例が示されている。図１１の（Ａ）から（Ｄ）は、それぞれ、減衰プレート（＃１〜＃４）の透過率のＹ軸方向の分布を示している。各分布では透過率Ｔ（対数スケール）がＹ軸の方向に周期的に変化しており、その周期は減衰プレート毎に異なっている。例えば、減衰プレート６（＃１〜＃４）におけるそれぞれの減衰率の分布の周期は、分光ビームＳＰの幅（Ｙ軸方向の長さ）の０．５倍、１倍、２倍及び３倍である。
【００６４】
このような減衰プレート６（＃１〜＃４）のそれぞれのＹ座標を適当に調節することによって、図１１の（Ｅ）に示されるように、透過率Ｔが波長λに対して連続的に変化する任意の波長特性を得ることができる。
【００６５】
一般的には、限られた波長範囲内で透過率が連続的に変化する特性は、フーリエ級数の原理に従って、有限個の正弦曲線（ここでは正弦関数の対数）の重ね合わせによって表現可能である。実用的には、例えば光増幅器の利得特性を平坦にするためには、３〜４個の減衰プレートを用いれば足りる。
【００６６】
図１２は本発明の光イコライザの第４実施形態を示す平面図、図１３はＡ方向矢視図、図１４は図１２の光イコライザの全体を示す斜視図である。入力光のスペクトルをモニタリングするために、回折格子２２と減衰プレート６（＃１）との間には、分光ビームＳＰから入力光に対応する分岐ビームを分岐するためのビームスプリッタ４８が設けられている。
【００６７】
この分岐ビームは受光アレイ５２へ供給される。受光アレイ５２は、分岐ビームにおける波長が変化する方向、即ちＹ軸の方向に配列される複数の光／電気変換エレメント５０を有している。
【００６８】
入力スペクトルモニタ５４は、受光アレイ５２の出力信号に基づき入力光のスペクトルをモニタリングする。
ビームスプリッタ４８としてはハーフミラーを用いることができる。分光ビームＳＰのＺ軸方向の長さが各光／電気変換エレメント５０の受光径よりも大きい場合には、ビームスプリッタ４８と受光アレイ５２との間にシリンドリカルレンズを配置して、分岐ビームがＸ軸に関して集束されるようにしてもよい。
【００６９】
受光アレイ５２としては、フォトダイオードアレイ、例えば浜松ホトニクス社製Ｓ４１１１シリーズを用いることができる。また、ＣＣＤを有するリニアイメージセンサを採用することもできる。
【００７０】
本発明では、分光ビームＳＰの波長成分は、Ｙ軸の方向に空間的に分離されているので、このような受光アレイを用いることによって入力光のスペクトルを容易にモニタリングすることができる。
【００７１】
出力光のスペクトルをモニタリングするために、補償プレート４６と回折格子２４との間には、分光ビームＳＰから出力光に対応する分岐ビームを分岐するためのビームスプリッタ５４が設けられている。この分岐ビームは受光アレイ５８へ供給される。
【００７２】
受光アレイ５８は、分岐ビームにおける波長が変化する方向、即ちＹ軸の方向に配列される複数の光／電気変換エレメント５６を有している。
出力スペクトルモニタ６０は、受光アレイ５８の出力信号に基づき出力光のスペクトルをモニタリングする。
【００７３】
このように入力光及び出力光のそれぞれについてスペクトルのモニタリングを行うことによって、この光イコライザの波長特性を演算により求めることができる。この演算は、例えば、受光アレイ５２及び５８の出力信号の比較（差分を求めること）を含む。
【００７４】
この実施形態では入力光及び出力光のそれぞれのスペクトルをモニタリングしているが、入力光及び出力光のいずれか一方のスペクトルだけをモニタリングするようにしてもよい。
【００７５】
この実施形態では、分光ビームＳＰに交差するように設けられる旋光素子としての１／２波長板４４（図９等参照）に代えて、２つの旋光素子が用いられている。
【００７６】
第１の旋光素子は回折格子２０及び２２間に配置される１／２波長板６２であり、この１／２波長板６２はその透過光の偏波面を９０°回転させる。
第２の旋光素子は回折格子２４及び２６間に配置されるもう１つの１／２波長板６４であり、この１／２波長板６４はその透過光の偏波面を９０°回転させる。
【００７７】
１／２波長板６２及び６４の主軸（光学軸）はＺ軸に対して４５°傾斜している。
１／２波長板６２によって、回折格子２０の偏波依存性及び回折格子２２の偏波依存性が相殺され、１／２波長板６４によって、回折格子２４の偏波依存性及び回折格子２６の偏波依存性が相殺される。
【００７８】
このように２つの１／２波長板により回折格子の偏波依存性を排除するようにしているのは、スペクトルのモニタリングにおける偏波依存性を排除するためである。
【００７９】
尚、図１４においては、図面の明瞭さを確保するために、１／２波長板６２及び６４の図示は省略されている。
図１５は本発明の光イコライザに適用可能な自動コントローラのブロック図である。ここでは、入力スペクトルモニタ５４及び出力スペクトルモニタ６０を有する第４実施形態の光イコライザ６６が用いられている。
【００８０】
光源６８からの光は、光ファイバ１６を介して光イコライザ６６へ供給され、そこで影響を与えられた出力光は光ファイバ１８を介して出力される。
モニタリング結果に基づく演算等を行うために、ＣＰＵ（中央演算ユニット）７０が設けられている。ＣＰＵ７０には、入力スペクトルモニタ５４（図１２参照）からの信号７２と、出力スペクトルモニタ６０からの信号７４と、所望する波長特性に関するデータ８０とが供給される。
【００８１】
光イコライザ６６の入力光及び出力光のスペクトルのモニタリング結果は、それぞれＣＰＵ７０から表示装置８２及び８４へ送られる。また、入力光及び出力光のモニタリング結果に基づく適切な演算をＣＰＵ７０が行って、その演算の結果得られる光イコライザ６６の波長特性がＣＰＵ７０から表示装置８６へ送られる。
【００８２】
ＣＰＵ７０は、場合によっては、回折格子、特に図１２の回折格子２４及び２６の波長特性による影響を除去するために、スペクトルモニタからの信号７２及び７４に電気的な補正を行う。
【００８３】
プロセッサ８８は、ＣＰＵ７０からの命令に基づいて、各減衰プレート６の位置決めを制御するための信号をドライバ３２′へ送る。
本発明では、調節するファクターと得られる波長特性との間に簡単な対応関係が成り立つので、所望する任意の成形された波長特性を得るための演算を容易に自動化することができる。
【００８４】
図１６は本発明の光イコライザの第５実施形態を示す平面図である。この光イコライザは、図４の第１実施形態と対比して、減衰プレート６と第３の回折格子２４との間に波長板９０及びポラライザプレート９２をこの順に配置している点で特徴づけられる。
【００８５】
波長板９０及びポラライザプレート９２はドライバ９４に接続されて、それぞれ独立にＹＺ平面内における移動及び位置決めがなされるようになっている。
図１７の（Ａ）に示されるように、波長板９０は、互いに異なる方向の主軸をそれぞれ有する３つの領域９０Ａ，９０Ｂ及び９０Ｃからなる。領域の数は３より大きい数でもよいし２でもよい。
【００８６】
ポラライザプレート９２は、図１７の（Ｂ）に示されるように、透明な領域９２Ａとポラライザ領域９２Ｂと遮蔽領域９２Ｃとからなる。
いま、図１６において、ポラライザプレート９２が分光ビームＳＰに交差せず且つ波長板９０が分光ビームＳＰに交差するようにドライバ９４が制御されているものとする。こうすると、出力光の偏波状態として、波長に応じて偏波状態が連続的に変化しているという他の方法では実現困難な状態を提供することができる。また、このような波長板９０を用いることによって、この光イコライザをデポラライザとして機能させることもできる。
【００８７】
一方、波長板９０が分光ビームＳＰに交差しないようにし、ポラライザプレート９２が分光ビームＳＰに交差するようにし、この状態でポラライザプレート９２をＺ軸の方向に変位させると偏光度が可変になる。
【００８８】
図１７の（Ｂ）に示されるようにポラライザ領域９２ＢのＺ軸方向の長さが一定である場合には平坦な波長／偏光特性が得られる。ポラライザ領域９２ＢのＺ軸方向の長さをＹ軸に対して変化するようにしておくことによって、任意の波長／偏光特性を得ることができる。即ち波長に応じて任意の偏光度を得ることができる。
【００８９】
図１８は本発明の光イコライザを適用可能なＷＤＭ（波長分割多重）システムのブロック図である。複数の入力ポート９６へそれぞれ供給された互いに異なる波長（λ1 〜λ8 ）の信号光は、光マルチプレクサ９８で加え合わされる。光マルチプレクサ９８から出力されたＷＤＭ信号光は、光ファイバ伝送路１００を通って受信局へ伝送される。
【００９０】
受信局は、伝送されたＷＤＭ信号光を各チャネルの信号光に分ける光デマルチプレクサ１０２を有している。得られた信号光はチャネル数に応じて設けられる出力ポート１０４から出力される。
【００９１】
光ファイバ伝送路１００の途中には複数の（図では２つの）光増幅器１０６が設けられている。また、光デマルチプレクサ１０２の直ぐ上流側には本発明の光イコライザ１０８が設けられている。
【００９２】
光増幅器１０６の各々は、送信局に設けられる、即ち光マルチプレクサ９８の直ぐ下流側に設けられる光ブースタであってもよいし、光中継器に内蔵されていてもよいし、受信局に設けられる光ポストアンプであってもよい。
図１９は図１８のＷＤＭシステムに適用可能な光増幅器のブロック図である。この光増幅器は、第１端１１０Ａ及び第２端１１０Ｂを有するドープファイバ（光増幅媒体）１１０と、ポンプ光を出力するレーザダイオード等からなるポンプ光源１１２と、ポンプ光を第２端１１０Ｂからドープファイバ１１０へ供給するための光カプラ１１４とを備えている。光カプラ１１４としては、カップリング比が波長に依存するＷＤＭカプラを用いることができる。
【００９３】
増幅すべきＷＤＭ信号光の波長が１．５５μｍ帯にある場合、ドープファイバ１１０のドーパントとしてはＥｒ（エルビウム）が適しており、この場合ポンプ光の波長としては０．９８μｍ帯または１．４８μｍ帯が有力である。
【００９４】
ポンプ光がドープファイバ１１０へ供給されると、ドープファイバ１１０はＷＤＭ信号光の波長を含む利得帯域を有するようにポンピングされる。このポンピング状態でＷＤＭ信号光が光アイソレータ１１６を介して第１端１１０Ａからドープファイバ１１０へ供給されると、ドープファイバ１１０においてＷＤＭ信号光が増幅される。
【００９５】
増幅された信号光は光カプラ１１４及び光アイソレータ１１８をこの順に通って光増幅器から出力される。
図示された例では、光カプラ１１４をドープファイバ１１０の第２端１１０Ｂに接続してＷＤＭ信号光とポンプ光とがドープファイバ１１０内を互いに逆方向に伝搬するようにしている。即ちバックワードポンピングである。
【００９６】
ポンプ光源をドープファイバ１１０の第１端１１０Ａに動作的に接続してＷＤＭ信号光及びポンプ光がドープファイバ１１０内を同方向に伝搬するようにし、フォワードポンピングを行うするようにしてもよい。また、２台のポンプ光源を用いて双方向ポンピングを行ってもよい。
【００９７】
このような光増幅器をＷＤＭシステムに適用する場合、光増幅器のゲインチルトに対処することが要求される。具体的には次の通りである。
図２０を参照して光増幅器のゲインチルトを説明する。波長１５４８，１５５１，１５５４及び１５５７ｎｍの４チャネルのＷＤＭ信号光を同じ入力パワー（−３５ｄＢｍ／ｃｈ）でドープファイバへ入力したときの出力光のスペクトルが示されている。縦軸は出力パワー（ｄＢｍ）であり、横軸は波長（ｎｍ）である。
【００９８】
Ａで示されるスペクトルはポンプ光のパワーが比較的大きいときに対応しており、負のゲインチルトが生じている。即ち、ゲインの波長微分は負である（ｄＧ／ｄλ＜０）。
【００９９】
Ｃで示されるスペクトルはポンプ光のパワーが比較的小さいときに対応しており、正のゲインチルトが得られている（ｄＧ／ｄλ＞０）。
Ｂで示されるスペクトルはゲインチルトを生じさせないための最適なポンプ光パワーに対応しており、ゲインの波長微分は０である（ｄＧ／ｄλ＝０）。何れのスペクトルも、ＡＳＥ（増幅された自然放出光）のスペクトルに各チャネルの信号光に対応する４つの鋭いスペクトルが重畳された形状を有している。
【０１００】
このように、図１８の各光増幅器のゲインチルト（波長特性）は少なくとも各ポンプ光のパワーに依存して変化する。また、各チャネルの信号光それ自体のパワーや環境条件（温度等）によっても複雑に変化する。
【０１０１】
ゲインチルトが複数の光増幅器によって累積すると、受信局へ伝送される信号光の強度がチャネル毎に異なるものとなり、信号対雑音比がチャネル毎にバラつく。
【０１０２】
これに対処するために光イコライザの適用が提案される。本発明の光イコライザで任意の成形された波長特性を得ることができるので、上述のようなゲインチルトの変化に容易に対応することができる。例えば、図１８のシステムにおいては、出力ポート１０４から出力される各チャネルの信号光の相対パワーが一定になるように光イコライザ１０８の波長特性が調節される。
【０１０３】
また、光マルチプレクサ９８の直ぐ下流側に本発明の光イコライザを設けておき、光増幅器１０６で生じるゲインチルトを予め予測し、その予測値に基づいて各チャネルのパワーに重み付けを行ってもよい。これがプリエンファシスである。
【０１０４】
図２１を参照すると、本発明の光イコライザが適用される光源装置が示されている。白色光源１２０は広い波長帯域に渡って比較的平坦なスペクトルを有する白色光を出力する。
【０１０５】
この白色光は本発明の光イコライザ１０８を通って出力される。光イコライザ１０８の波長特性はコントローラ１２２によって調節される。
この構成によると、任意の波長特性を有する光源装置の提供が可能になる。
【０１０６】
図１６の光イコライザや図２１の光源装置は光システムの評価において有用である。例えば図１６の光イコライザを用いて光システムの対偏波依存特性を評価することができる。
【０１０７】
図２２は本発明の光イコライザの第６実施形態を示す図である。ここでは、ミラー１２４を用いることによって回折格子２０及び２２に図１のビームエキスパンダ２の機能だけでなくビームコンデンサ４の機能をも持たせ、これにより例えば図４の回折格子２４及び２６並びにレンズ３０を不要にしている。
【０１０８】
入力光の光路を決定するための光ファイバ１６と出力光の光路を決定するための光ファイバ１８′は、Ｚ軸の方向に僅かに離間している。図では光ファイバ１６及び１８′はＹ軸の方向に僅かに離間して図示されているが、これは図面を明瞭にするための配慮である。
【０１０９】
光ファイバ１６のためのレンズ２８は光ファイバ１８′に対しても用いられる。
光ファイバ１６の励振端から放射された光はレンズ２８によってコリメートビームにされ、このコリメートビームは第１の回折格子２０により回折される。
【０１１０】
回折格子２０からの回折光はさらに第２の回折格子２２により回折されて波長成分がＹ軸の方向に空間的に分離された分光ビームＳＰ１に変換される。
分光ビームＳＰ１は補償プレート４６、ビームスプリッタ４８′、減衰プレート６及び１／２波長板（旋光素子）４４をこの順に通ってミラー１２４で反射される（反射ビームＳＰ２）。
【０１１１】
ミラー１２４における分光ビームＳＰ１の入射方向と反射ビームＳＰ２の反射方向とがなす角はＸＺ平面上で極めて鋭い鋭角として定義される。
反射ビームＳＰ２は今度は１／２波長板４４、減衰プレート６、ビームスプリッタ４８′及び補償プレート４６をこの順に通って第２の回折格子２２へ供給される。
【０１１２】
反射ビームＳＰ２に対しては回折格子２２及び２０はビームコンデンサとして機能し、回折格子２０の回折光は波長成分が空間的に分離されていないコリメートビームとなる。このコリメートビームはレンズ２８によって集束されて光ファイバ１８′へ導入される。
【０１１３】
このように本実施形態によると、これまでの種々の実施形態の機能を得るための部品点数を少なくすることができる。分光ビームＳＰ１及び反射ビームＳＰ２はほぼ重なり合っているので１つのビームスプリッタ４８′を用いて入力光及び出力光の双方のスペクトルをモニタリングすることができる。
【０１１４】
図中左から右に向かって伝搬する分光ビームＳＰ１の一部はビームスプリッタ４８′で分岐されて受光アレイ５２へ供給される。また、図中右から左に向かって伝搬する反射ビームＳＰ２の一部はビームスプリッタ４８′で分岐されて受光アレイ５８へ供給される。図１２の入力スペクトルモニタ５４及び出力スペクトルモニタ６０の図示は省略されている。
【０１１５】
このように本実施形態によると１つのビームスプリッタ４８′を用いて入力光及び出力光のスペクトルをモニタリングすることができる。
分光ビームＳＰ１を反射ビームＳＰ２に変換するためにこの実施形態ではミラー１２４が用いられているが、プリズム等の他の反射手段も採用可能である。
【０１１６】
図２３は本発明の光イコライザの第７実施形態を示す図である。この光イコライザは、図２２の第６実施形態と対比して、入力光の光路及び出力光の光路を決定するために共通の光ファイバ１２６が用いられ、入力光及び出力光を分離するために、光ファイバ１２６に動作的に接続される光サーキュレータ１２８が設けられている点で特徴づけられる。
【０１１７】
光サーキュレータ１２８は３つのポート１２８Ａ，１２８Ｂ及び１２８Ｃを有している。ポート１２８Ａに供給された光はポート１２８Ｂから出力され、ポート１２８Ｂに供給された光はポート１２８Ｃから出力する。
【０１１８】
入力光の光路及び出力光の光路は同じ位置に設定されるので、ミラー１２４は分光ビームＳＰ１に対して垂直、即ちＹＺ平面に対して平行である。換言すれば、ミラー１２４における分光ビームＳＰ１の入射方向と反射ビームＳＰ２の反射方向とがなす角は０°である。
【０１１９】
この実施形態によると、図２２の第６実施形態と比較して、光ファイバの光軸調整を容易に行うことができる。
【０１２０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、波長特性が可変で且つ調節するファクターと得られる波長特性との間に簡単な対応関係が成り立つ光イコライザの提供が可能になる。また、本発明の他の側面によると、任意の成形された波長特性を得ることができる光イコライザの提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光イコライザの基本構成を示す図である。
【図２】図１の光イコライザの動作原理の説明図である。
【図３】本発明の光イコライザの第１実施形態を示す斜視図である。
【図４】本発明の光イコライザの第１実施形態を示す平面図である。
【図５】減衰プレートの第１の例を示す図である。
【図６】減衰プレートの第２の例を示す図である。
【図７】減衰プレートの第３，第４及び第５の例を示す図である。
【図８】本発明の光イコライザの第２実施形態を示す平面図である。
【図９】本発明の光イコライザの第３実施形態を示す平面図である。
【図１０】図９の光イコライザの特性の例を示す図である。
【図１１】図９の光イコライザの特性の他の例を示す図である。
【図１２】本発明の光イコライザの第４実施形態を示す平面図である。
【図１３】図１２におけるＡ方向矢視図である。
【図１４】本発明の光イコライザの第４実施形態を示す斜視図である。
【図１５】自動コントローラのブロック図である。
【図１６】本発明の光イコライザの第５実施形態を示す平面図である。
【図１７】波長板及びポラライザプレートの正面図である。
【図１８】本発明を適用可能なＷＤＭシステムのブロック図である。
【図１９】光増幅器の構成を示す図である。
【図２０】ゲインチルトの説明図である。
【図２１】本発明の光イコライザが適用される光源装置のブロック図である。
【図２２】本発明の光イコライザの第６実施形態を示す平面図である。
【図２３】本発明の光イコライザの第７実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
２  ビームエキスパンダ
４  ビームコンデンサ
６  減衰プレート
１６，１８，１２６  光ファイバ
２０，２２，２４，２６  回折格子
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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