(57)【要約】マルチプルグレーティングキャビティレーザは共振光学系長が長いために、共振器内の光の往復時間によって変調可能速度の上限が制限されていた。光増幅器（１）、ループ状光ファイバ（２）、光カプラ（４）、受動型波長多重化記（５）、受動型波長多重化器（５）の分波出力の各々に対応するループ状の光ファイバ（７−１〜７−ｎ）と光カプラ（６−１〜６−ｎ）を設けて、個別の波長のレーザ光について閉ループを形成し、さらに個別の波長のレーザ光を出力端子（１１−１〜１１−ｎ）から外部に取り出せるようにする。この個別の波長の光を光変調器で変調することによって、高速変調された波長多重化信号を得る。
2002047217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光増幅器、第一のループ状光ファイバ、第一の光カプラ、受動型波長多重化器、少なくともふたつからなる第二の光カプラ、少なくともふたつからなる第二のループ状光ファイバを備え、複数波長発振したレーザ光の内からひとつの波長のレーザ光のみを、第二の光カプラから分岐して外部に出力することを特徴とする波長多重化光源。
【請求項２】
請求の範囲１の波長多重化光源において、前記光増幅器を通過した光が第一のループ状光ファイバ、第一の光カプラを経て前記受動型波長多重化器に送られて複数の波長ごとに分離された後、個々の波長の光ごとに対応する第二の光カプラおよび第二のループ状光ファイバを経て再び前記受動型波長多重化器に送られて複数の波長の光がひとつの光ファイバにまとめられてから、第一の光カプラを経て光増幅器に再び送られるべく、閉じたループを形成すべく光学系が設けられていることを特徴とする波長多重化光源。
【請求項３】
請求の範囲１の波長多重化光源において、さらに、発振したレーザ光の強度を測定しレーザ光強度を一定に保つべく制御する自動出力制御手段および、前記自動出力制御手段からの信号によってレーザ光の強度を減衰させる可変減衰手段を備えたことを特徴とする波長多重化光源。
【請求項４】
請求の範囲１の波長多重化光源において、さらに、発振したレーザ光の強度を測定しレーザ光強度を一定に保つべく制御する自動出力制御手段および、前記自動出力制御手段からの信号によって光増幅器の励起手段を制御する手段を備えたことを特徴とする波長多重化光源。
【請求項５】
請求の範囲１の波長多重化光源において、第二の光カプラ、および第二のループ状光ファイバに代えて部分反射手段を用いたことを特徴とする波長多重化光源。
【請求項６】
請求の範囲１の波長多重化光源において、前記光増幅器を増幅可能波長帯域の異なる複数の光増幅器を並列接続した構成に置き換えたことを特徴とする波長多重化光源。
【請求項７】
請求の範囲１の波長多重化光源、用いる波長の数に対応した複数の光変調器、送信用光信号結合手段を備え、前記波長多重化光源からの複数の波長の光信号を前記光変調器によって変調した後、前記送信用光信号結合手段によって複数の波長の変調された光信号を一本の光ファイバに結合させることを特徴とする波長多重化装置。
【請求項８】
光増幅器、受動型波長多重化器、光信号結合手段、少なくともふたつからなる第二の光カプラを備えた、第二の光カプラによって複数波長発振したレーザ光の内からひとつの波長のレーザ光のみを分岐して外部に出力することを特徴とする波長多重化光源。
【請求項９】
請求の範囲８の波長多重化光源において、前記光信号結合手段は受動型波長多重下記であることを特徴とする波長多重化光源。
【請求項１０】
請求の範囲８の波長多重化光源において、前記光信号結合手段はツリー状光カプラであることを特徴とする波長多重化光源。
【請求項１１】
請求の範囲８の波長多重化光源において、光増幅器を出た光が第一の受動型波長多重化器、少なくともふたつからなる第二の光カプラ、第二の受動型波長多重化器を経て再び光増幅器に送られるべく、閉じたループを形成している光学系を備えたことを特徴とする波長多重化光源。
【請求項１２】
請求の範囲８の波長多重化光源、用いる波長の数に対応した複数の光変調器、送信用光信号結合手段を備え、前記波長多重化光源からの複数の波長の光信号を前記光変調器によって変調した後、前記送信用光信号結合手段によって複数の波長の変調された光信号を一本の光ファイバに結合させることを特徴とする波長多重化装置。
【請求項１３】
片側端面が高反射率、もう一方の端面が低反射率となるべく端面コートが施された半導体レーザ、光ファイバと該半導体レーザの低反射率端面との結合手段、受動型波長多重化器、少なくともふたつからなる第二の光カプラ、少なくともふたつからなる第二のループ状光ファイバを備え、複数波長発振したレーザ光の内からひとつの波長のレーザ光のみを、第二の光カプラから分岐して外部に出力することを特徴とする波長多重化光源。
【請求項１４】
請求の範囲１３の波長多重化光源、用いる波長の数に対応した複数の光変調器、送信用光信号結合手段を備え、前記波長多重化光源からの複数の波長の光信号を前記光変調器によって変調した後、前記送信用光信号結合手段によって複数の波長の変調された光信号を一本の光ファイバに結合させることを特徴とする波長多重化装置。
【請求項１５】
片側端面が高反射率、もう一方の端面が低反射率となるべく端面コートが施された半導体レーザ、該半導体レーザの低反射率端面と複数の光ファイバを波長を代えて結合する分光光学型結合手段、少なくともふたつからなる第二の光カプラ、少なくともふたつからなる第二のループ状光ファイバを備え、複数波長発振したレーザ光の内からひとつの波長のレーザ光のみを、第二の光カプラから分岐して外部に出力することを特徴とする波長多重化光源。
【請求項１６】
請求の範囲１５の波長多重化光源、用いる波長の数に対応した複数の光変調器、送信用光信号結合手段を備え、前記波長多重化光源からの複数の波長の光信号を前記光変調器によって変調した後、前記送信用光信号結合手段によって複数の波長の変調された光信号を一本の光ファイバに結合させることを特徴とする波長多重化装置。
【請求項１７】
複数の波長の光ループに対して多重化された経路を構成する第１の光ファイバおよび第１の光カプラと、前記第１の光ファイバに配された光増幅器と、複数の波長の光ループのそれぞれに対して経路を構成する複数の第２の光ファイバおよび複数の第２の光カプラと、前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバを接続する波長多重器とを有し、前記第２の光ファイバを介して対応する波長のレーザ光を出力することを特徴とする波長多重化光源。
【請求項１８】
複数の波長の光ループに対して多重化された経路を構成する第１の光ファイバおよび第１の光カプラと、前記第１の光ファイバに配された光増幅器と、複数の波長の光ループのそれぞれに対して経路を構成する複数の第２の光ファイバおよび複数の第２の光カプラと、前記第１の光ファイバおよび前記第２の光ファイバを接続する波長多重器と、前記第２の光ファイバのそれぞれに対応して設けられ、当該第２の光ファイバを介して案内される、対応する波長のレーザ光を変調する複数の光変調器と、前記光変調器により変調された異なる波長のレーザ光を結合する光信号結合器とを有することを特徴とする波長多重化装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は波長多重化装置（ＷＤＭ）に関する。特に、波長多重化装置の光源として用いられる複数の波長の光を発生する光源に関する。本発明は高密度波長多重化装置（ＤＷＤＭ）に関する。本発明は光ファイバー通信に関する。
背景技術
従来、図１０に示す構造を有するマルチプルグレーティングキャビティレーザ（ＭＧＣ）が知られている（米国特許第５，５７０，２２６号明細書、「Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｉｎｋ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ　ａｎｄ　ａ　Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ　Ｌａｓｅｒ　Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ」、特開昭６２−２２９８９１号公報、「多波長半導体光源」、特開平５−１９８８９３号公報、「波長多重レーザー発振器」、”Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−ｓｅｌｅｃｔａｂｌｅ　ｌａｓｅｒ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ａ　ｍｕｌｔｉｓｔｒｉｐｅ　ａｒｒａｙ　ｇｒａｔｉｎｇ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃａｖｉｔｙ　ｌａｓｅｒ，”Ｊ．Ｓｏｏｌｅ，Ｋ．Ｐｏｇｕｎｔｋｅ，Ａ．Ｓｃｈｅｒｅｒ，Ｈ．ＬｅＢｌａｎｃ，Ｃ．Ｃｈａｎｇ−Ｈａｓｎａｉｎ，Ｊ．Ｈａｙｅｓ，Ｃ．Ｃａｎｅａｕ，Ｒ．Ｂｈａｔ，ａｎｄ　Ｍ．Ｋｏｚａ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｐｐ．２７５０−２７５２，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，１９９２）。
半導体レーザアレイ１０１上には、レーザ１０２とレーザ１０３−１ないし１０３−ｎが配置されている。半導体レーザアレイ１０１の第一の端面１０４ａには数十パーセント程度の反射率を有するようなコーティングが施されている。一方、半導体レーザアレイ１０１の第二の端面１０４ｂには無反射コートが施されていて、その反射率はほとんどゼロパーセントである。レーザ１０２とレーザ１０３−１ないし１０３−ｎは凹面状回折格子１０６を介して、それぞれ固有の波長で結合している。例えば、レーザ１０２とレーザ１０３−１は波長λ１で結合しているし、レーザ１０２とレーザ１０３−ｎは波長λｎで結合している。このため、二つのレーザーは結合して外部共振器型のレーザ共振器を形成してレーザ発振が生じる。
レーザ１０３−１ないし１０３−ｎには図示しない電流変調回路から変調電流が加えられており、レーザ光は信号によって変調される。変調された波長λ１ないしλｎのレーザ光はレーザ１０２に集約されてから、光ファイバ１０５へと結合する。
すなわち、上記のマルチプルグレーティングキャビティレーザは多数の波長を同時に発振させる機能と、発振した多数の波長を個別に変調する機能、さらにこれら多数の波長からなる光信号を一本の光ファイバに結合させる機能とを併せ持っている。
さらに、共振器光学系が長いために発振したレーザ光の線幅が狭く、良質なレーザ光を生成することができるという利点も有している。
発明の開示
しかしながら、上記マルチプルグレーティングキャビティレーザは共振光学系長が長いがために、共振器内の光の往復時間によって変調可能速度の上限が制限され、たかだか６２２Ｍｂｐｓ程度の変調が限界であるという欠点があった。これでは、現状の波長多重化装置に要求される２．５Ｇｂｐｓ（ＯＣ−４８）、１０Ｇｂｐｓ（ＯＣ−１９２）、あるいは４０Ｇｂｐｓ（ＯＣ−７６８）という伝送速度には対応できない。
上記課題を解決するために、本発明の一側面に従う波長多重化光源は、光増幅器、第一のループ状光ファイバ、第一の光カプラ、受動型波長多重化器、少なくともふたつからなる第二の光カプラ、少なくともふたつからなる第二のループ状光ファイバを備え、複数波長発振したレーザ光の内からひとつの波長のレーザ光のみを、第二の光カプラから分岐して外部に出力することを特徴とする。
上記構成によれば、光増幅器と受動型波長多重化器を含む閉じたループ状の光回路が形成されるので、受動型波長多重化器によって選択された各波長の光信号のレーザ発振が生じる。そして、複数の第二の光カプラを経て個別の波長の光信号のみが外部に分岐されて出力される。この光信号を光変調器によって変調した後、波長多重化器によって一本の光ファイバに波長多重化することができる。
なお、本発明の上述の一側面および本発明の他の側面は特許請求の範囲に記載され、以下、詳細に説明される。
発明を実施するための最良の形態
以下実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
［第一実施例］
図１に本発明の第一実施例の波長多重化光源１０を示す。この波長多重化光源１０は光増幅器１、ループ状光ファイバ２、可変光減衰器３、光カプラ４、受動型波長多重化器（分光器）５、光カプラ６−１ないし６−ｎ、ループ状光ファイバ７−１ないし７−ｎ、自動出力制御装置（ＡＰＣ）８から成り立っている。
光増幅器１は具体的にはＬバンド（増幅可能波長帯域：１５３５−１５６５ｎｍ）のエルビウムドープ光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）を用いたが、これは、他の希土類ドープ光ファイバ増幅器であっても、あるいは、半導体レーザー光ファイバ増幅器やラマン光ファイバ増幅器であっても良い。なお、通常の光増幅器は内部に光アイソレータを備えており、光は単方向にしか増幅されない。
光カプラ４あるいは光カプラ６−１ないし６−ｎは融着型光ファイバカプラを用いたが、これは、導波路型の光カプラ、あるいは自由空間光学型の光カプラであっても良い。
受動型波長多重化器（分光器）５としては、アレイ状導波路回折格子（ＡＷＧ：Ａｒｒａｙｅｄ　Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ　Ｇｒａｔｉｎｇ）を用いたが、他の種類の受動型波長多重化器（分光器）、例えば、回折格子を用いた自由空間光学型波長多重化器、誘電体フィルタを用いた自由空間光学型波長多重化器、あるいは回折格子や誘電体フィルタを用いた光導波路型波長多重化器であっても良い。
また、後述のように本発明においては受動型波長多重化器によって発振するレーザ光の波長が決定されるので、受動型波長多重化器（分光器）５を図示しない温度制御機構によって所定温度に制御している。この機構は波長多重化の精度によっては省略可能である。
光増幅器（ＥＤＦＡ）１から発せられた広い波長幅のスペクトラムを有する自然放出光はループ状光ファイバ２、可変光減衰器３、光カプラ４を経て受動型波長多重化器（ＡＷＧ）５に達する。受動型波長多重化器（ＡＷＧ）５は自然放出光をとびとびの波長λ１ないしλｎに分光して各出力端子に出力する。波長λ１ないしλｎの分光された光は、それぞれループ状光ファイバ７−１ないし７−ｎ及び光カプラ６−１ないし６−ｎを経て再び受動型波長多重化器（ＡＷＧ）５へと帰還する。受動型波長多重化器（ＡＷＧ）５は波長λ１ないしλｎの光をひとつにまとめた上で、光カプラ４を経て光増幅器（ＥＤＦＡ）１へと送る。とびとびの波長λ１ないしλｎは光増幅器（ＥＤＦＡ）１によって増幅されてから、ループ状光ファイバ２、可変光減衰器３、光カプラ４、受動型波長多重化器（ＡＷＧ）５、光カプラ６−１ないし６−ｎ、ループ状光ファイバ７−１ないし７−ｎ、受動型波長多重化器（ＡＷＧ）５、光カプラ４、そして再び光増幅器（ＥＤＦＡ）１へと送られる。この結果、閉ループが形成され、とびとびの波長λ１ないしλｎがレーザ発振を起こすことになる。
光カプラ４はとびとびの波長λ１ないしλｎのレーザ光の一部を分岐して自動出力制御装置（ＡＰＣ）８へと送る。自動出力制御装置（ＡＰＣ）８はレーザ光発振出力が一定となるように可変光減衰器３を制御する。なお、自動出力制御装置（ＡＰＣ）８は省略することもできる。光増幅器は飽和出力特性を持っているので、所定の出力でレーザ出力は安定するからである。ただし、自動出力制御装置（ＡＰＣ）８を用いた方がレーザ出力の安定度は良好である。
光カプラ６−１ないし６−ｎは、とびとびの波長λ１ないしλｎのレーザ光の一部を分岐して、それぞれ出力端子１１−１ないし１１−ｎへと送る。
受動型波長多重化器（ＡＷＧ）５に対して光増幅器（ＥＤＦＡ）１側の光ファイバ中にはとびとびの波長λ１ないしλｎが混合して伝送されている。また、受動型波長多重化器（ＡＷＧ）５に対して光カプラ６−１ないし６−ｎ側では、それぞれの光ファイバにはとびとびの波長λ１ないしλｎが分離して伝送されている。
以上のように図１の構成によれば、光増幅器（ＥＤＦＡ）１の増幅可能波長帯域内の波長について受動型波長多重化器（ＡＷＧ）５によって決定される任意の数の波長のレーザー光を発振することができる。
図２は図１の波長多重化光源１０を用いた波長多重化装置の構成を示す図である。波長多重化光源１０の出力端子１１−１ないし１１−ｎからの異なる波長のレーザ光は送信モジュール１４−１ないし１４−ｎを経て受動型波長多重化器（ＡＷＧ）１５ａによって一本の光ファイバにまとめられる。送信モジュール１４−１ないし１４−ｎは電気信号ユニット１２−１ないし１２−ｎと光変調器１３−１ないし１３−ｎから成り立っている。電気信号ユニット１２−１ないし１２−ｎから加えられた電気信号によって光変調器１３−１ないし１３−ｎは、波長多重化光源１０からのレーザ光を変調する。したがって送信モジュール１４−１ないし１４−ｎを通過したレーザ光は例えば１０Ｇｂｐ／ｓ（毎秒１０ギガビット）の速度で変調された光信号となっている。光変調器１３−１ないし１３−ｎとしては公知のニオブ酸リチウムベースの電気光学変調器、半導体ベースの電気光学吸収変調器（ＱＣＳＥ変調器：Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｃｏｎｆｉｎｅｄ　Ｓｔａｒｋ　Ｅｆｆｅｃｔ：量子閉じこめシュタルク効果変調器）などを用いることができる。
受動型波長多重化器（ＡＷＧ）１５ａによって多重化された複数の波長の光信号１８ａは光サーキュレータ１６を経て通信用光ファイバ１７へと導かれる。光サーキュレータ１６の一方の端子は受信用の受動型波長多重化器（ＡＷＧ）１５ｂと接続されている。なお、光サーキュレータに代えて光カプラと光アイソレータを組み合わせて用いることもできる。
通信用光ファイバ１７を通って受信された波長多重化光信号１８ｂは光サーキュレータ１６によって受信用の受動型波長多重化器（ＡＷＧ）１５ｂへのみ伝送される。受信された波長多重化光信号は受信用受動型波長多重化器（ＡＷＧ）１５ｂによってそれぞれの波長に分離されて、受信ユニット１９−１ないし１９−ｎへと送られる。
図２では、受信用受動型波長多重化器と送信用受動型波長多重化器とを設けたが、ひとつのみの波長多重化器を設け、光サーキュレータないしは光カプラによって送信光信号と受信光信号を一本の光ファイバに結合した後、この波長多重化器によって波長多重化するように波長多重化装置を構築することもできる。この場合、光サーキュレータないし光カプラは用いる波長の数だけ設ける必要がある。
また、図２は双方向光伝送の波長多重化装置を示したが、送信用光ファイバと受信用光ファイバを分離して設ける単方向光伝送にも本発明は応用できる。この場合は、送信信号と受信信号とを結合させる光サーキュレータないし光カプラは不要となる。
図２においては、送信側に受動型波長多重化器を設けたが、これはツリー状光カプラのような波長選択性を有しない光結合手段によって代替することもできる。
図２の構成にさらに光増幅器を追加することもできる。受信側の受動型波長多重化器１５ｂと光サーキュレータ１６の間にプリアンプを設けたり、送信側の受動型波長多重化器１５ａと光サーキュレータ１６の間にブースターアンプを設けることができる。
なお、波長多重化光源１０における光カプラ６−１ないし６−ｎとループ状光ファイバ７−１ないし７−ｎからなる部分反射要素はハーフミラーに置き換えることもできる。図３（ａ）は光カプラ６とループ状光ファイバ７とからなる部分反射要素を示す。同図において左側から入射した光は光カプラ６とループ状光ファイバ７とによって一部が入射方向（同図左側）へと反射され、残りは右側の出力端子１１へと導かれる。
このような機能は図３（ｂ）に示すようにレンズ４６、ハーフミラー４７、レンズ４８からなる部分反射要素によっても実質的に同等の機能を実現することができる。光ファイバ４５からの光信号はレンズ４６によて略平行光に変換されてハーフミラー４７、レンズ４８を経て光ファイバ４９へと導かれる。この時、同図右側から入射した光の一部はハーフミラーによって反射されて、光ファイバ４５側へと送られ、残りは光ファイバ４９側へと送られる。したがって、図３（ｂ）の構成によれば図３（ａ）の構成と実質的に同等の機能を実現することができる。
図１に示した波長多重化光源１０は出力端子近傍に上記のような部分反射要素（光カプラ６とループ状光ファイバ７、もしくは、ハーフミラー４７）を備えているので、波長多重化光源１０の出力端子に外部から光信号が加えられると反射が生じる。しかしながら、図２の波長多重化装置においては光サーキュレータ１６が備えられているので、波長多重化光源１０の出力端子に外部から光信号が加えられることはない。
［第二実施例］
図４に本発明の第二実施例の波長多重化光源２０の構成を示す。この波長多重化光源２０は光増幅器（ＥＤＦＡ）２２、第一の受動型波長多重化器（ＡＷＧ）２３、光カプラ２８−１ないし２８−ｎ、第二の受動型波長多重化器（ＡＷＧ）２４、可変光減衰器２６、光カプラ２５、自動出力制御装置（ＡＰＣ）２７から成り立っている。なお、第一の受動型波長多重化器（ＡＷＧ）２３と第二の受動型波長多重化器（ＡＷＧ）２４は略同等の特性を有している。
光増幅器（ＥＤＦＡ）２２からの自然放出光は第一の受動型波長多重化器（ＡＷＧ）２３によって、とびとびの波長λ１ないしλｎの光に分けられてから、それぞれ対応する光カプラ２８−１ないし２８−ｎを経て第二の受動型波長多重化器（ＡＷＧ）２４によって再び一本の光ファイバにまとめられる。そして、可変光減衰器２６、光カプラ２５を経て再び光増幅器（ＥＤＦＡ）２２へと送られる。とびとびの波長λ１ないしλｎは光増幅器（ＥＤＦＡ）２２によって増幅されて上記と同様の経路をたどって再び光増幅器（ＥＤＦＡ）２２へと帰還してくる。すなわち、閉ループが形成されており、レーザ発振が生じる。
とびとびの波長λ１ないしλｎで発振したレーザ光は光カプラ２８−１ないし２８−ｎによって一部の光が分岐されて出力端子２１−１ないし２１−ｎへと導かれる。
とびとびの波長λ１ないしλｎのレーザ光の集合光は光カプラ２５によって一部が分岐されて自動出力制御装置（ＡＰＣ）２７へと送られる。自動出力制御装置（ＡＰＣ）２７はレーザ発振が一定強度となるべく、可変光減衰器２６を制御する。
この第二実施例の波長多重化光源はリングレーザの構造をなしており、部分反射要素を用いていないので、出力端子２１−１ないし２１−ｎへ外部から光信号が入射した場合でも反射光を返すことが無いという利点がある。反面、第一実施例に比べて高価な受動型波長多重化器（ＡＷＧ）を２個使うという欠点もある。出力端子２１−１ないし２１−ｎへ入射した光は光増幅器（ＥＤＦＡ）２２内に設けられた光アイソレータによって減衰してしまう。
本実施例の波長多重化光源２０を図２に示した波長多重化装置の波長多重化光源１０に置き換えて使用することができる。
［第三実施例］
図５に本発明の第三実施例の波長多重化光源３０の構成を示す。この波長多重化光源３０はエルビウムドープ光ファイバ３９、励起光源（半導体レーザ）３３、光アイソレータ３２、ＷＤＭ型光カプラ４０、光カプラ４１、ループ状光ファイバ４２、光カプラ３４、受動型波長多重化器（ＡＷＧ）３５、光カプラ３６−１ないし３６−ｎ、ループ状光ファイバ３７−１ないし３７−ｎ、自動出力制御装置（ＡＰＣ）３８から成り立っている。
励起光源（半導体レーザ）３３は波長９８０ｎｍあるいは１４８０ｎｍのレーザ光を発生する。ＷＤＭ型光カプラ４０は波長多重化機構を兼ね備えた融着型光ファイバカプラからなりたっている。ＷＤＭ型光カプラ４０は波長９８０ｎｍ（あるいは１４８０ｎｍ）の励起光とＣバンドの信号光（波長：１５３５−１５６５ｎｍ）とを一本の光ファイバに結合させる。または反対に、波長９８０ｎｍ（あるいは１４８０ｎｍ）の励起光とＣバンドの信号光（波長：１５３５−１５６５ｎｍ）とを２本の光ファイバに分離して結合させる機能を有する。
励起光源３３によって励起されたエルビウムドープ光ファイバ３９は光を増幅する機能を有するので、光カプラ４１とループ状光ファイバ４２からなる反射要素、受動型波長多重化器（ＡＷＧ）３５、光カプラ３６−１ないし３６−ｎとループ状光ファイバ３７−１ないし３７−ｎからなる部分反射要素群とで閉ループを形成し、受動型波長多重化器（ＡＷＧ）３５によって決定された複数のとびとびの波長λ１ないしλｎにおけるレーザ発振を生じる。そして、とびとびの波長λ１ないしλｎのレーザ光の一部は光カプラ３６−１ないし３６−ｎを経て、出力端子３１−１ないし３１−ｎへと出力される。
なお、光カプラ４１とループ状光ファイバ４２からなる反射要素に代えて反射鏡やファイバブラッググレーティングフィルタのような反射要素を用いても良い。
光カプラ３４で分岐されたレーザ光の一部は自動出力制御装置（ＡＰＣ）３８へと送られる。自動出力制御装置（ＡＰＣ）３８はレーザ発振出力が一定になるべく、励起光源３３の駆動電流を制御する。
励起光源３３からの励起光はＷＤＭ型光カプラ４０によってエルビウムドープ光ファイバ３９を励起し、光カプラ４１とループ状光ファイバ４２によって反射されて再びエルビウムドープ光ファイバ３９を励起したのち、ＷＤＭ型光カプラ４０を経て励起光源３３側へ送られる。しかしながら、反射されて戻ってきた励起光は光アイソレータ３２によって吸収され、励起光が励起光源３３に戻ることは妨げられている。
本実施例によれば、励起光源３３の駆動電流を制御することによってレーザ発振光出力制御が行われるので、可変光減衰器を省略することができる。
［第四実施例］
図６に本発明の第四実施例の波長多重化光源５０の構成を示す。この波長多重化光源５０は第一の光増幅器（ＥＤＦＡ−Ｃ）５９ａ、第二の光増幅器（ＥＤＦＡ−Ｌ）５９ｂ、第一の光カプラ５４ａ、第二の光カプラ５４ｂ、第三の光カプラ５４ｃ、可変光減衰器５３、受動型波長多重化器（分光器）５５、光カプラ５６−１ないし５６−ｎ、ループ状光ファイバ５７−１ないし５７−ｎ、自動出力制御装置（ＡＰＣ）５８から成り立っている。
本実施例は図１に示した第一実施例の変形例である。主たる違いは第一の光増幅器（ＥＤＦＡ−Ｃ）５９ａと第二の光増幅器（ＥＤＦＡ−Ｌ）５９ｂが設けられ、第二の光カプラ５４ｂと第三の光カプラ５４ｃによって並列に配置されていることである。第一の光増幅器（ＥＤＦＡ−Ｃ）５９ａはＣバンド（１５３５−１５６５ｎｍ）の波長帯域に利得を有し、第二の光増幅器（ＥＤＦＡ−Ｌ）５９ｂはＬバンド（１５６５−１５９５ｎｍ）の波長帯域に利得を有している。この結果、ＣバンドおよびＬバンド双方（波長：１５３５−１５９５ｎｍ）にわたってレーザ発振を生じせしめることが可能となっている。なお、この場合、受動型波長多重化器（分光器）５５は他の実施例のものとは異なって、この広い波長帯域にわたって波長多重化のできるように設計されたものを用いている。発振した各波長のレーザ光は出力端子５１−１ないし５１−ｎから出力される。
［第五実施例］
図７に本発明の第五実施例の波長多重化光源６０の構成を示す。この波長多重化光源６０は光増幅器（ＥＤＦＡ）６２、受動型波長多重化器（ＡＷＧ）６３、光カプラ６８−１ないし６８−ｎ、ツリー状光カプラ６４、可変光減衰器６６、光カプラ６５、自動出力制御装置（ＡＰＣ）６７から成り立っている。発振した各波長のレーザ光は出力端子６１−１ないし６１−ｎから出力される。
本実施例は図２に示した第二実施例の変形例である。第二実施例ではふたつの受動型波長多重化器（ＡＷＧ）２３ないし２４とを用いたが、受動型波長多重化器（ＡＷＧ）２４に代えてツリー状光カプラ６４を用いている点が異なる。本実施例の受動型波長多重化器（ＡＷＧ）６３は第二実施例の受動型波長多重化器（ＡＷＧ）２３に対応する。
ツリー状光カプラはアレイ状導波路回折格子（ＡＷＧ）に比べて低価格であるという利点を有する。反面、レーザ発振する波長数を増やそうとするとツリー状光カプラの場合、損失が急増するという欠点もある。したがって、比較的少ない波長数を低コストで発振させる場合に本実施例は適している。
［第六実施例］
図８に本発明の第六実施例の波長多重化光源７０の構成を示す。この波長多重化光源７０は半導体レーザ７９、レンズ７２、光カプラ７４、受動型波長多重化器（ＡＷＧ）７５、光カプラ７６−１ないし７６−ｎ、ループ状光ファイバ７７−１ないし７７−ｎ、自動出力制御装置（ＡＰＣ）７８から成り立っている。
半導体レーザの第一の端面７９ａは高反射率（ＨＲ）コートが施されており、第二の端面７９ｂは無反射（ＡＲ）コートが施されている。半導体レーザ７９は第二の端面７９ｂは無反射（ＡＲ）コートのために単体ではレーザ発振することができないが、外部の光学系からの光の帰還によって発振することができうる。いわゆる外部共振光学系を形成している。
半導体レーザ７９からの自然放出光はレンズ７２によって光ファイバ７３と結合する。光ファイバ７３に結合した光は光カプラ７４、受動型波長多重化器（ＡＷＧ）７５、光カプラ７６−１ないし７６−ｎとループ状光ファイバ７７−１ないし７７−ｎからなる部分反射要素群を経て、再び、受動型波長多重化器（ＡＷＧ）７５、光カプラ７４、光ファイバ７３、レンズ７２を経て半導体レーザ７９に入射する。即ち、全体として閉ループが形成されており、レーザ発振が生じる。
レーザ発振したλ１ないしλｎのレーザ光は光カプラ７６−１ないし７６−ｎによって一部が分岐されて出力端子７１−１ないし７１−ｎから出力される。また、レーザ光の一部は光カプラ７４によって分岐されて自動出力制御装置（ＡＰＣ）７８へと送られる。自動出力制御装置（ＡＰＣ）７８はレーザ発振出力が一定となるべく半導体レーザ７９の駆動電流を制御する。
半導体レーザ７９はエルビウムドープ光ファイバを初めとする希土類ドープ光ファイバに比べて波長選択の幅が広く、また、光増幅器としての光増幅可能波長帯域も広いという利点がある。また、一般に低コストでもある。
したがって、本実施例によれば、波長選択の幅を広げ、選択可能なチャネル数を増やすことが、低コストに実現できるという利点がある。
［第七実施例］
図９に本発明の第七実施例の波長多重化光源８０の構成を示す。この波長多重化光源８０は半導体レーザ８９、凹面状回折格子８２、光ファイバ８３−１ないし８３−ｎ、光カプラ８６−１ないし８６−ｎ、ループ状光ファイバ８７−１ないし８７−ｎから成り立っている。各波長のレーザ光は出力端子８１−１ないし８１−ｎから出力される。
半導体レーザの第一の端面８９ａは高反射率（ＨＲ）コートが施されており、第二の端面８９ｂは無反射（ＡＲ）コートが施されている。半導体レーザ８９は第二の端面８９ｂは無反射（ＡＲ）コートのために単体ではレーザ発振することができないが、外部の光学系からの光の帰還によって発振することができうる。いわゆる外部共振光学系を形成している。
本実施例は第六実施例の変形例である。本実施例では、アレイ状導波路回折格子（ＡＷＧ）に代えて凹面状回折格子８２と自由空間光学系からなる分光光学系を用いたことが特徴である。
半導体レーザ８９からの自然放出光は凹面回折格子８２によって光ファイバ８３−１ないし８３−ｎと特定の波長λ１ないしλｎにおいてそれぞれ結合する。光ファイバ８３−１ないし８３−ｎに結合した光は光カプラ７６−１ないし７６−ｎとループ状光ファイバ７７−１ないし７７−ｎからなる部分反射要素群を経て、再び、光ファイバ８３−１ないし８３−ｎ及び凹面回折格子８２を経て半導体レーザ８９に入射する。即ち、全体として閉ループが形成されており、レーザ発振が生じる。
アレイ状導波路回折格子（ＡＷＧ）に比べて凹面状回折格子は低コストであるという利点がある。
また、凹面状回折格子に代えて透過型回折格子とレンズの組合せ、あるいは誘電体フィルタとレンズの組合せなどを公知の分光光学系を用いることも可能である。また、光カプラ７６−１ないし７６−ｎとループ状光ファイバ７７−１ないし７７−ｎからなる部分反射要素群に代えて図３（ｂ）に示したハーフミラーとレンズからなる部分反射要素を用いることも可能である。
産業上の利用可能性
本発明によれば、複数の波長を同時にレーザ発振し、かつ個々の波長のレーザ光信号を分離して取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第一実施例の波長多重化光源１０の概略構成を示す図である。
図２は、本発明の第一実施例の波長多重化光源１０を用いて構成した波長多重化装置の概略構成を示す図である。
図３は、本発明の第一実施例の波長多重化光源１０に用いられている部分反射要素及びその代替手段を示す概略構成図である。
図４は、本発明の第二実施例の波長多重化光源２０の概略構成を示す図である。
図５は、本発明の第三実施例の波長多重化光源３０の概略構成を示す図である。
図６は、本発明の第四実施例の波長多重化光源５０の概略構成を示す図である。
図７は、本発明の第五実施例の波長多重化光源６０の概略構成を示す図である。
図８は、本発明の第六実施例の波長多重化光源７０の概略構成を示す図である。
図９は、本発明の第七実施例の波長多重化光源８０の概略構成を示す図である。
図１０は、従来公知のマルチプルグレーティングキャビティレーザの概略構成を示す図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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