(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ．直列に接続されている第１の部分と第２の部分を有する光導波路であって、前記第１の部分は前記第２の部分とは異なる光伝送特性を有する、光導波路と、
ｂ．モードＬＰ０１で伝搬する入射信号光の全てを、モードＬＰ０，ｎで伝搬する信号光に変換するための第１長周期ファイバ格子と、
ｃ．前記第１の部分においてモードＬＰ０，ｎで伝搬する信号光を、前記第２の部分においてＬＰｒ，ｓモードの光に送信するように構成された光カプラと、
ｄ．前記第２の部分においてモードＬＰｒ，ｓで伝搬する前記信号光のうちの選択された帯域Δλ２を、モードＬＰ０１で伝搬する光に変換する第２長周期ファイバ格子と
を備え、さらに、
前記第１長周期ファイバ格子は、前記入射信号光の全波長範囲に亘って位相整合関係を満たす格子周期を有する屈折率格子であり、
前記第２長周期ファイバ格子は、前記選択された帯域Δλ２のみに亘って位相整合関係を満たす格子周期を有する屈折率格子であり、
これらの屈折率格子は、ＵＶ光により光導波路に書き込まれた周期的な屈折率変化により形成されていることを特徴とする、光学フィルタ。
【請求項２】
光導波路の前記第１の部分と光導波路の前記第２の部分が、各々、光ファイバからなる、請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項３】
前記光カプラが、ファイバ・スプライスからなる、請求項１に記載の光学フィルタ。
【請求項４】
請求項１に記載の光学フィルタがレーザの一部として共振空洞内に配置されているデバイス。
【請求項５】
帯域Δλ１を有する光信号をフィルタリングするための方法であって、
ａ．ＬＰ０１モードからなる帯域Δλ１を有する光信号を、第１の光導波路を介して伝送するステップと、
ｂ．前記第１の光導波路において長周期ファイバ格子を介して前記ＬＰ０１信号モードを伝送するステップであって、前記長周期ファイバ格子は、広い通過帯域を有することにより、前記ＬＰ０１信号モードの全てを高次の信号モードＬＰ０ｎに変換する、ステップとからなり、
前記第１の光導波路における前記長周期ファイバ格子は、ＵＶ光により光導波路に書き込まれた周期的な屈折率変化により生成された屈折率格子であり、前記Δλ１に亘って位相整合関係を満たす格子周期を有し、本方法はさらに、
ｃ．前記第１の光導波路とは異なる伝送特性を有する第２の光導波路を介して前記高次のモードＬＰ０ｎを伝送するステップであって、これにより、前記光信号中の前記高次の信号モードＬＰ０ｎが前記第２の光導波路において高次の信号モードＬＰｒ，ｓとして伝搬する、ステップと、
ｄ．前記第２の光導波路において長周期ファイバ格子を介して前記高次の信号モードＬＰｒ，ｓを伝送し、前記高次の信号モードＬＰｒ，ｓのうちの選択された部分Δλ２を信号モードＬＰ０１に変換するステップとからなり、
Δλ１はΔλ２より十分大きく、前記第２の光導波路における前記長周期ファイバ格子は、ＵＶ光により光導波路に書き込まれた周期的な屈折率変化によって生成された屈折率格子であり、前記Δλ２のみに亘って位相整合関係を満たす格子周期を有する、帯域Δλ１を有する光信号をフィルタリングするための方法。
【請求項６】
請求項１に記載の光学フィルタが、ラマン共振器空洞を有するカスケード・ラマン共振器に直列に接続されているデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学フィルタに関し、より詳細には、低損失の光学帯域通過フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学帯域通過フィルタは、吸収、放射または散乱によって、他の波長をすべて除去しながら、波長の所定の帯域上で光を送信する。そのようなフィルタは、レーザ空洞または光通信システムにおいて有用である。例えば、レーザ空洞の内部または外部に配置されたとき、レーザの動作の波長を制約するために使用することが可能である。光通信システムでは、信号の波長帯域外の自然放出雑音など、望ましくない光を分離するために、光受信器の入力において使用することができる。Ｄ．Ｍ．Ｓｈａｍｏｏｎ、Ｊ．Ｍ．Ｈ．Ｅｌｍｉｒｇｈａｎｉ、Ｒ．Ａ．Ｃｒｙａｎの「Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  ｐｒｅａｍｐｌｉｆｉｅｄ  ｒｅｃｅｉｖｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ｆｉｂｒｅ  Ｂｒａｇｇ  ｇｒａｔｉｎｇ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｆｉｂｅｒｓ」、ＩＥＥＥ  Ｃｏｌｌｏｑｕｉｕｍ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｆｉｂｅｒ  Ｇｒａｔｉｎｇｓ、Ｍａｒｃｈ  １９９６を参照されたい。自己位相変調に基づく光再生成装置は、光の広いスペクトルから、所定の波長を抽出することを必要とする。
【０００３】
帯域通過フィルタリングの機能を提供するために、いくつかの装置が提案され、実証されてきた。ファイバ・ブラッグ格子は、狭い波長帯域を選択するために、サーキュレータを有する反射モード、または送信モードで使用することが可能である。Ｘｕ，Ｍ．Ｇ．；Ａｌａｖｉｅ，Ａ．Ｔ．；Ｍａａｓｋａｎｔ，Ｒ．；Ｏｈｎ，Ｍ．Ｍ．の「Ｔｕｎａｂｌｅ  ｆｉｂｅｒ  ｂａｎｄｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａ  ｌｉｎｅａｒｌｙ  ｃｈｉｒｐｅｄ  ｆｉｂｅｒ  Ｂｒａｇｇ  ｇｒａｔｉｎｇ  ｆｏｒ  ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  ｄｅｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ」、Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｌｅｔｔ．、３２、ｐｐ．１９１８−１９１９（１９９６）を参照されたい。反射モードでの動作は、送信線にサーキュレータを追加することが必要である。これにより、装置のコスト、損失、および複雑さが増大する。ブラッグ格子の他の欠点は、送信または反射に使用される際、そのようなフィルタは、高度に分散的なことがあり、これにより、パルスの形状にゆがみが生じることである。Ｌｅｎｚ，Ｇ．；Ｅｇｇｌｅｔｏｎ，Ｂ．Ｊ．；Ｇｉｌｅｓ，Ｃ．Ｒ．；Ｍａｄｓｅｎ，Ｃ．Ｋ．；Ｓｌｕｓｈｅｒ，Ｒ．Ｅ．の「Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌｆｉｌｔｅｒｓ  ｆｏｒ  ＷＤＭ  ｓｙｓｔｅｍｓ」、ＩＥＥＥ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｑｕａｎｔｕｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、３４、ｐｐ．１３９０−１４０２（１９９８）を参照されたい。代替として、薄膜誘電フィルタも帯域通過フィルタとして使用することが可能であるが（米国特許第５，６１５，２８９号参照）、分散的な性質の他に（ブラッグ格子と同様）、自由空間の装置であるという追加の欠点の影響を受ける。したがって、そのような光ファイバ・システムで使用するためには、光は、ファイバのピグテール内に結合する必要がある。これにより、損失、コスト、および複雑さが増大する。
【０００４】
帯域通過フィルタを作成する代替技術は、光ファイバ送信線において直列にスプライスされ、その間にコア・ブロックを有する、２つの同一の長周期ファイバ格子（ＬＰＧ）を使用する（米国特許第６，１５１，４２７号参照）。第１長周期格子は、コアモードの光の狭い波長帯域をクラッディング・モードに変換し、第２の同一の格子は、クラッディングモードの光を、再びコア・モードに結合する。２つのＬＰＧの間のコア・ブロックは、クラッディング・モードに変換されなかったあらゆる光を減衰させるか、または散乱する。この装置には、関連する欠点が存在する−（１）コア・ブロックは、すべてのモードの光を同時に減衰させ、したがって、装置は、本質的に損失が多い。そのため、より低次のクラッディング・モードは、さらにより大きな損失を提示するので、より高次のクラッディング・モードのみが使用可能である；（２）コア・ブロックは、ファイバに離散した不連続性を形成し、これにより、望ましくないモード結合および複合一慣輸送干渉がもたらされる；（３）フィルタは、両方のＬＰＧが同一のスペクトルを有するときのみ、適切に動作するので、そのようなフィルタの同調は、両方のＬＰＧを同じ量だけ同時に同調する必要がある。音響光学的に生成された、またはマイクロベンド誘導ＬＰＧを使用する帯域通過フィルタには、装置が本質的に偏光に感受性があるという、追加の欠点が存在する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、インライン・ファイバ装置であり、低損失を有し、偏光に対して感受性がなく、同調可能であり、実施が容易である、帯域通過フィルタが必要である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ＬＰＧは、光学システムにおいて、光信号のインライン帯域通過フィルタリングを提供するために、新しい構成で使用される。好ましい場合では、光学システムは、光ファイバ・システムである。本発明の基本的なフィルタの実施形態では、２つの類似していないＬＰＧを、送信線の直列にカスケードされている光導波路に取り付ける。フィルタの第１導波管では、信号光は、まず、基本モード、またはＬＰ０１モードで送信される。第１ＬＰＧは、広い波長の範囲にわたって、信号光を、第１光導波路のより高次のモード（ＨＯＭ）に変換する。この変換は、広いスペクトル上で強いモード変換を提供する広帯域ＬＰＧを使用して達成される。Ｓ．Ｒａｍａｃｈａｎｄｒａｎ、Ｍ．Ｆ．Ｙａｎ、Ｌ．Ｃ．Ｃｏｗｓａｒ、Ａ．Ｃ．Ｃａｒｒａ、Ｐ．Ｗｉｓｋ、Ｒ．Ｇ．Ｈｕｆｆ、およびＤ．Ｐｅｃｋｈａｍの「Ｌａｒｇｅ  ｂａｎｄｗｉｄｔｈ，ｈｉｇｈｌｙ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｍｏｄｅ  ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｕｓｉｎｇ  ｌｏｎｇ−ｐｅｒｉｏｄ  ｇｒａｔｉｎｇｓ  ｉｎ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ  ｔａｉｌｏｒｅｄ  ｆｉｂｒｅｓ」、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．２７、ｐｐ．６９８−７００（２００２）と、米国特許第６，０８４，９９６号とを参照されたい。両方とも、参照によって本明細書に組み込まれている。以下の記述では、広帯域ＬＰＧは、ＢＢ−ＬＰＧと呼ばれる。ＢＢ−ＬＰＧは、第１光導波路のコア誘導ＨＯＭまたはクラッディング誘導ＨＯＭを励起することによって、動作する。次いで、モードＬＰｍ，ｎを有するモード変換信号は、第１光導波路の送信特性とは異なる送信特性を有する第２光導波路に結合される。第２導波路は、ＬＰｍ，ｎモードに強く結合されるが、その理由は、従来のＬＰＧとすることが可能である第２ＬＰＧは、第２光導波路のＬＰｍ，ｎモードとＬＰ０１モードとの間に、強い狭帯域を提供するからである。第２ＬＰＧは、本明細書では、狭帯域ＬＰＧ（ＮＢ−ＬＰＧ）と呼ばれる。
【０００７】
二重ＬＰＧフィルタに入射する光は、まず、ＢＢ−ＬＰＧに遭遇し、ここで、信号の９９％を超える部分が、広い波長範囲にわたって、ＬＰｍ，ｎモードに変換される。変換された信号が、ＮＢ−ＬＰＧに遭遇するとき、ＮＢ−ＬＰＧによって受容された波長の選択された狭帯域上の信号は、第２導波路のＬＰ０１モードに再び変換される。ＬＰ０１モードの選択された狭帯域は、光導波路の送信経路の残り、すなわち第２導波路の残りの上で、効率的に伝搬する。
【０００８】
ＢＢ−ＬＰＧにおいて励起されたＬＰｍ，ｎモードと、ＮＢ−ＬＰＧにおいて返還されたＬＰｍ，ｎとのモード分布プロファイルは、モードのオーダ（ｍとｎ）が同じである限り、整合する必要はない。ＢＢ−ＬＰＧとＮＢ−ＬＰＧは、別々の導波路セクションを備えることが可能であるか、または、同じ長さの導波路に形成することが可能である。導波路は、光ファイバであることが好ましい。ＬＰＧが、共にスプライスされた別々の光ファイバを備える場合、モードの形状が同じなので、信号は、スプライスのところで断熱的に結合する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、示した構成は、本発明の帯域通過フィルタの全般的な形態を示す。フィルタは、ＢＢ−ＬＰＧ１２を有する第１ファイバ・セクション１１、ＮＢ−ＬＰＧ１４を有する第２ファイバ・セクション１３、および、２つのファイバ・セクションを接続するスプライス１５を備える。スプライス１５は、ファイバ１１のＨＯＭを、ファイバ１３のＨＯＭに断熱的に変換する。ＢＢ−ＬＰＧ１２は、広帯域モード変換のために選択された格子周期を有し、ＮＢ−ＬＰＧ１４は、狭帯域、すなわち帯域通過モード変換のために選択された異なる格子周期を有する。格子周期の選択を図２に示す。
【００１０】
図２を参照すると、位相整合関係が、（例えば）ＬＰモード０１モードをＬＰ０２モードに結合するＬＰＧに対して示されている。曲線２１は、約１４７０ｎｍにおいてＢＢ−ＬＰＧをもたらすファイバの位相整合関係を表す。曲線２１の固有の特徴は、位相整合関係の折返し点（ＴＡＰ）である。ＴＡＰにおいて、垂直線２２は、位相整合曲線２１の接線である。格子周期が、接線２２に対応する値を有する場合、波長の広い範囲は、ほぼ、位相整合関係を満足する。この範囲の波長では、ＢＢ−ＬＰＧとなるが、その理由は、波長が、ＴＡＰの近傍で、共振しているか、または共振に近いからである。この例では、１１５ミクロン（線２２）の周期を有するＢＢ−ＬＰＧは、約１４７０ｎｍにおいてＢＢ−ＬＰＧをもたらす。
【００１１】
曲線２３は、第２ファイバにおけるＬＰＧの位相整合関係に対応する。曲線２３から、ＬＰＧが、約１３００ｎｍより長いあらゆる波長に対して、ＮＢ−ＬＰＧをもたらすことがわかる。すなわち、１３００ｎｍより長い波長に対して、選択された格子周期に対応する垂直線は、決して、位相整合曲線２３に接しない。したがって、位相整合関係をほぼ満足する波長の広い範囲は存在しない。例えば、線２４は、１つの波長においてのみ、位相整合関係と交差する。
【００１２】
この例では、曲線２３は、曲線２１によって表されたものと同じ指数プロファイルを有するファイバを表すが、曲線２３に関連付けられるファイバは、曲線２１に関連付けられるファイバの当初の直径の８０％である直径にドローされる。このように、ファイバの寸法を縮尺することによって、ファイバのＴＡＰはシフトされる。したがって、一直径にドローされるときにＢＢ−ＬＰＧをもたらすファイバは、異なる直径にドローされるとき、ＮＢ−ＬＰＧをもたらす。寸法を縮尺することは、ファイバのＴＡＰをシフトまたは調節するいくつかの方式の１つである。ファイバに一定の指数変化を誘導することによって、またはクラッディングの外径をエッチングすることによって、同じ目的を実現することが可能である。前者の技術は、クラッディング・モードと、ならびにコア誘導モードの両方のＴＡＰのシフトをもたらすが、後者は、帯域通過フィルタに使用したＨＯＭがクラッディング・モードであるとき、有用である。
【００１３】
図１のフィルタにおけるファイバ・セクション１１と１３の特性を示すために、実験的に獲得されたスペクトルを図３に示す。ファイバ１１（外径ＯＤ＝１２１μｍ）に対する図２の位相整合曲線２１は、１５４０ｎｍにＴＡＰを有する。対応する格子周期（１１２．５μｍ）において書かれたＬＰＧは、Ｃバンド全体にわたって、入射ＬＰ０１モードをＬＰ０２モードに変換する。この格子の長さは１ｃｍであり、指数摂動は、５×１０−３である。これは、光の９９％（＞２０ｄＢ）を超える部分が、１５２７ｎｍと１５７１ｎｍの間のスペクトル範囲にわたって変換されることを示す。
【００１４】
より一般的には、ＢＢ−ＬＰＧの波長の範囲は、基本モードとＨＯＭに対して、異なる分散特性を有するファイバを適切に設計することによって、制御することが可能である。
【００１５】
ＢＢ−ＬＰＧの帯域幅Δλは、次式によって与えられる。
【数１】
0003875597.tif 000002
上式で、ΔＤは、ＢＢ−ＬＰＧによって結合されている２つのモード間の分散の相違であり、Ｌは格子の長さ、λｒｅｓは（最大結合が生じる）共振波長、ｃは真空における光速、Ａは格子の最大結合強度によって決定される一定値である。したがって、この概念を使用して、様々な広帯域スペクトルを獲得することが可能である。通常のＢＢ−ＬＰＧの波長の範囲は、４０から１００ｎｍの範囲とすることが可能である。
【００１６】
ファイバ・セクション１３は、ファイバ１１に類似の数モードのファイバであるが、１１２μｍのＯＤにドローされている。このファイバのＮＢ−ＬＰＧのスペクトルを、図３の曲線３２によって示す。このスペクトルは、１２０μｍの格子周期と１×１０−４の指数摂動を有する、５．７ｃｍの長さの均一のＬＰＧに対するものである。３ｄＢの帯域幅は、７ｎｍであり、１５５５ｎｍの共振波長において、９９．６％（２４ｄＢ）のモード変換を提供する。ＬＰＧスペクトルは、ファイバの分散特性、または、格子の物理パラメータを修正することによって、帯域幅についてテイラーすることが可能である。
ＮＢ−ＬＰＧの帯域幅Δλは、次式によって与えられる。
【数２】
0003875597.tif 000003
上式で、Δｎｇは、ＮＢ−ＬＰＧによって結合されている２つのモード間のグループ指数における相違であり、残りの項は、以前に確定されているものである。帯域幅上での制御の他に、格子の周期をチャープすること、または、格子の指数摂動をアポダイズすることにより、複数のスペクトルの形状（矩形、ガウス型など）をもたらすことができる。
【００１７】
図１の要素を参照すると、装置の機能は以下の通りである。
本質的に、ＢＢ−ＬＰＧ１２を通過する通信帯域全体のすべての光は、ＬＰ０２モードに変換される。ＬＰ０２モードの光が、ファイバ・セクション１１をファイバ・セクション１３にスプライスするスプライス１５を横切る際、ファイバ１１のＬＰ０２モードの光は、ファイバ１３のＬＰ０２モードに断熱的に変換される。次いで、ＮＢ−ＬＰＧ１４は、スペクトルの望ましい狭い部分を選択し、それを再びＬＰ０１モードに変換する。これにより、図４の曲線３５によって示した特性を有する、帯域通過フィルタが得られる。
【００１８】
図１に示した装置は、ＬＰＧを有する帯域消去フィルタとは対照的に、帯域選択を構築するための一般的なプラットフォームを提供する。第１モード・コンバータＢＢ−ＬＰＧ１２は、ＮＢ−ＬＰＧ１４に対する空間的に修正された入力を提供する装置としてのみ役立ち、帯域通過フィルタのスペクトル特性を確定しない。フィルタのスペクトルは、ＮＢ−ＬＰＧ１４の反転スペクトルによって確定される。さらに、唯一のＮＢ−ＬＰＧ１４の代わりに、いくつかのＮＢ−ＬＰＧを直列に追加することが可能である。代替として、ＮＢ−ＬＰＧは、複数の狭帯域共振を有するように設計することが可能である。これにより、１つまたは複数のＮＢ−ＬＰＧ１４のスペクトル特性を変化させることによって、帯域通過構成におけるスペクトルの形状の予想が可能になる。
【００１９】
直前に記述した装置は、コアブロッキング要素を使用しないという点で、ＬＰＧを使用する従来のフィルタに対して、利点を有する。これにより、その構成を有する装置に固有の損失が回避される。この区別を確定するために、ＢＢ−ＬＰＧとＮＢ−ＬＰＧの間の送信経路は、断熱的に機能する。さらに、ＬＰＧを結合する送信経路は、アクティブな減衰要素、すなわち、減衰光の意図した計画的な機能を有する要素を含まない。最小限の光の減衰に対して設計されている従来のスプライスは、この文脈では、アクティブな減衰要素ではないことを意図していない。
【００２０】
図１のスプライス要素１５は、ファイバ１１のＨＯＭを（ＮＢ−ＬＰＧを横切った後）ファイバ１３のＨＯＭに断熱的に変形する。これは、２つのＨＯＭが効率的に結合することを保証するために、スプライスに沿って熱プロファイルを誘導することによって、および／または、一方のファイバを他方に対して先細にすることによって、達成することが可能である。図１に示した実施形態では、２つのファイバ１１と１３は、それらを接合する物理スプライスを有するように示されている。すなわち、ファイバ１１と１３は別々のファイバである。物理スプライス１５と、そのスプライスにおける付随する損失は、２つの異なる送信特性を有する単一のファイバを作成することによって、回避することが可能である。例えば、ファイバの直径は、ファイバの全長に沿って、長手方向に変化するように作成することが可能である。すなわち、第１の直径を有する第１セクションと、第２の直径を有する第２セクションである。代替として、クラッディングは、単一ファイバの１つの部分から他の部分へ、選択的に変更することが可能である。したがって、スプライス１５の機能的な動作は、重要な態様であり、一特性を有するＨＯＴから、異なる特性を有する対応するＨＯＭへの変更を実施するための手段として確定することが可能である。
【００２１】
均一なＬＰＧは、分散型フィルタではないので、ここで説明した帯域通過フィルタは、分散型ではない。
【００２２】
また、本発明のフィルタは、ＮＢ−ＬＰＧの位相整合曲線（図２の曲線２３）にシフトを誘導することによって、同調することが可能である。代替として、ファイバのクラッディングをドープすること、または、電気光学材料または非線形光学材料でファイバの外部クラッディングをコーティングすることにより、帯域通過フィルタの共振波長の電気的または光学的制御が可能になる。
【００２３】
本発明の帯域通過フィルタは、様々なシステムにおいて使用することが可能である。例えば、様々なレーザ装置は、空洞内要素として、本発明の帯域通過フィルタを使用して、同調することができる。１つの高反射器と１つの弱反射器（出力鏡）の２つの狭帯域反射器によって画定される従来のレーザ空洞では、２つの狭帯域反射器は、空洞に本発明の帯域通過フィルタを有する２つの広帯域反射器（１つが高で１つが弱）によって置換される。レージング波長は、フィルタを同調することによって、調節することが可能である。複数のレージング波長は、複数の共振を有する帯域通過フィルタにおける１つまたは複数のＮＢ−ＬＰＧを有することによって、生成することができる。
【００２４】
レーザのこの一般化した形態の例を図５に示す。この図では、利得ファイバを３８、高反射器を３９、弱反射器を４１、入射信号を４３、レーザ・ポンプを４４、信号とポンプを組み合わせるためのＷＤＭを４５に示す。全体を４６で示し、ＢＢ−ＬＰＧ４７、ＮＢ−ＬＰＧ４８、およびスプライス４９を備える本発明の帯域通過フィルタは、図示したように、レーザ空洞の内部に配置される。
【００２５】
レーザの特有の形態、カスケード・ラマン・ファイバ・レーザは、本発明のフィルタと共に使用するために、特に適合される。これらの装置は、狭帯域の高反射器と出力カプラ／弱反射器を備えるブラッグ格子の複数のセットを使用することによって、複数の波長において動作するように作成することができる。ブラッグ格子のこれらの対は、レーザ空洞を画定し、狭帯域格子の共振波長は、レーザ波長を確定する。
【００２６】
この装置の実施形態を図６に示す。ラマン共振器５１は、ファイバ５２と格子５３、５４を備える。従来の装置では、共振器は、狭帯域格子によって、両側面上で境界を接している。この実施形態では、共振器は、広帯域高反射器４８と弱反射器４９の格子によって、境界が定められる。この場合、共振波長は、本発明の帯域通過フィルタ５６によって制御される。帯域通過フィルタ５６は、以前に記述したように、ＢＢ−ＬＰＧ５７、ＮＢ−ＬＰＧ５８、およびスプライス５９を備える。同調は、帯域通過フィルタのＮＢ−ＬＰＧを同調することによって達成される。ＬＰＧ（および、したがって、ＬＰＧの帯域通過フィルタ）は、以前に記述した方法によって、広範に同調可能なので、ラマン増幅光通信システムにおいて有用である掃引波長源は、容易に実現可能である。これらのシステムに関するより詳細と、これらのシステムにおける掃引波長の実装については、参照によって、本明細書に組み込まれている、２００２年３月１５日に出願された、「Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｒａｍａｎ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ」という名称の、同時係属中の出願第１０／０９８，２００号を参照されたい。より一般的には、いくつかのレージング波長にわたって、装置の同時同調可能動作を提供するために、複数のＮＢ−ＬＰＧ５８を直列に追加することが可能である。
【００２７】
また、本発明の帯域通過フィルタは、自己位相変調（ＳＰＭ）に基づく光再生成装置との使用に、よく適合されている。これらの装置は、比較的簡単であり、通常、帯域通過フィルタに関連付けられた非線形ファイバを備える（米国特許第６，１４１，１２９号参照）。信号は、非線形ファイバ・セクション内に入射され、それにより、信号にＳＰＭを誘導する。その効果は、選択した強度値を超える信号の部分のスペクトルを広げることである。次いで、帯域通過フィルタは、広くなったスペクトルの所定の部分を選択する。理想的には、この応用のための帯域通過フィルタは、スペクトルの時間的な変化を説明するように、同調可能であるべきである。また、フィルタは、分散のないことが望ましい。これらの是非望ましいものは、本発明の帯域通過フィルタによって満足される。
【００２８】
本発明の帯域通過フィルタを使用する光再生成装置の概略図を図７に示す。非線形ファイバ・セクションを６２、ＢＢ−ＬＰＧ６７、ＮＢ−ＬＰＧ６８、およびスプライス６９を備える帯域通過フィルタの全体を６６に示す。
【００２９】
光受信器のための前置増幅器は、受信した信号から自然発生雑音を除去するための雑音フィルタを使用する。この雑音は、送信経路に沿って、増幅器から発信される。雑音は、通常、信号の波長と、信号の実質的な側波帯とを含むスペクトル範囲全体にわたる。この背景雑音は、受信器への信号の信号対雑音比の質を下げる。帯域通過フィルタは、信号の波長外の雑音を選択的に減衰させ、したがって、光の信号対雑音比を向上させることができるが、帯域通過フィルタに分散がないとき、特に効果的である。この特性は、本発明の帯域通過フィルタによって提供される。
【００３０】
直前に記述した光前置増幅器システムを図８に示す。この図では、光増幅器７２には、ＢＢ−ＬＰＧ７７、ＮＢ−ＬＰＧ７８、およびスプライス７９を備える、全体を７６で示した帯域通過フィルタが続く。次いで、フィルタリングした信号は、感光ダイオード８１によって図に表した受信器に導入される。
【００３１】
本発明について、本発明の帯域通過フィルタを実装するために光ファイバを使用して、上記で説明した。光集積回路（ＯＩＣ）装置の平面導波路など、導波路の他の形態を使用して、同様の装置を構築することが可能である。
【００３２】
本明細書に記述した長周期の格子は、様々な技術によって形成することが可能である。一般的な手法は、ＵＶ光を使用して、Ｇｅをドープしたファイバに格子を書き込むものである。しかし、他の方法を使用することも可能である。例えば、マイクロベンド誘導ＬＰＧが適切である。これらは、音響光学格子、アークスプライサ誘導周期マイクロベンドで、または、必要な格子の周期性を有する波形ブロック間においてファイバをプレスすることによって、実現することができる。
【００３３】
当業者なら、本発明の様々な追加の修正を思いつくであろう。当技術分野が進展してきた原理とその等化物に基本的に依存する本明細書の特有の技術からの逸脱は、すべて、記述および主張されている本発明の範囲内において、適切に考慮されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の帯域通過フィルタの概略図である。
【図２】異なる光ファイバにおける２つのＬＰＧの関係を示す格子周期対波長のプロットである。
【図３】ＢＢ−ＬＰＧとＮＢ−ＬＰＧの効果的なモード変換特性を示す、強度対波長のプロットである。
【図４】図１のフィルタに対する、すなわち組み合わされたＬＰＧを有する、図３のプロットと類似のプロットである。
【図５】レーザにおいて、本発明の光学フィルタの使用を示す概略図である。
【図６】ラマン・レーザにおいて、本発明の光学フィルタの使用を示す概略図である。
【図７】光信号再生成装置において、本発明の光学フィルタの使用を示す概略図である。
【図８】光受信器のための光前置増幅器において、本発明の光学フィルタを使用するシステムの概略図である。
【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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