(57)【要約】従来は、後方励起用の励起光をエルビゥムドープト・ファイバに入力するために、少なくとも偏波合成器とＷＤＭカプラと余分の光ファイバが必要であり、光結合器が大型で、高価で、損失が大きいなど、多くの課題があった。本発明の後方励起用光結合方法および光結合器では、ＷＤＭカプラ機能、偏波合成機能、アイソレータ機能、さらには励起光源保護用のアイソレータ機能を１つのアイソレータ素子でもって併用せしめることにより、従来の課題を解決した。具体的には、アイソレータ素子の入力側にＳＭＦコリメータを１つ配置し、出力側にＳＭＦコリメータを１つと偏波保持ファイバ（ＰＭＦ）コリメータを２つ配置し、ＰＭＦコリメータから励起光を入力する。本発明は、このような構成をとることにより、４１ｍｍ×２５ｍｍ×７ｍｍ以下の寸法のケースに実装した後方励起用光結合器を実現可能にした。
2003009436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の偏波面をもつ光を順方向に入射させたとき、その出射光が互いに光軸を平行にもち、かつ近接した２つの光ビームに分離せしめ、他方、任意の偏波面をもつ光を逆方向に入射させたとき、その出射光が互いに直交する直線偏波面をもち、かつ互いに非平行なる光軸をもつ２つの光ビームに分離せしめる機能をもつ光アイソレータとも呼ばれているアイソレータ素子と、前記アイソレータ素子の、以下においてアイソレータ素子の入力側とも称する、光を順方向に入射させたときの光の入射側に、以下においてＳＭＦコリメータとも称するシングルモードファイバコリメータを１つ配置し、前記アイソレータ素子の出力側にＳＭＦコリメータを１つと偏波保持ファイバコリメータを２つ配置したことを特徴とする後方励起用光結合器。
【請求項２】
請求項１に記載の後方励起用光結合器において、前記アイソレータ素子の入力側に配置されたＳＭＦコリメータである入力側ＳＭＦコリメータと前記アイソレータ素子の出力側に配置されたＳＭＦコリメータである出力側ＳＭＦコリメータとが前記アイソレータ素子を挟んで光結合が対向して形成されるように配置され、前記各偏波保持ファイバコリメータと前記入力側ＳＭＦコリメータとが前記アイソレータ素子を挟んで光結合が対向して形成されるように配置されていることを特徴とする後方励起用光結合器。
【請求項３】
請求項１に記載の後方励起用光結合器において、前記アイソレータ素子の出力側の少なくとも一つの光路に光路変更プリズムを配置したことを特徴とする後方励起用光結合器。
【請求項４】
請求項３に記載の後方励起用光結合器において、前記入力側ＳＭＦコリメータが１つで、前記出力側ＳＭＦコリメータが１つで、前記光路変更プリズムが２つで、前記偏波保持ファイバコリメータが２つであることを特徴とする後方励起用光結合器。
【請求項５】
請求項４に記載の後方励起用光結合器において、前記出力側ＳＭＦコリメータの両側に、それぞれ前記偏波保持ファイバコリメータを隣接配置し、前記出力側ＳＭＦコリメータは、前記アイソレータ素子をはさんで、前記入力側ＳＭＦコリメータと光結合が対向して形成されるように配置され、前記各偏波保持ファイバコリメータは、前記光路変更プリズムおよび前記アイソレータ素子を介して前記入力側ＳＭＦコリメータとそれぞれ対向して光結合が形成されるように配置されていることを特徴とする後方励起用光結合器。
【請求項６】
請求項４に記載の後方励起用光結合器において、前記２つの光路変更プリズムに、それぞれのプリズムの頂点間に空隙をもたせ、その空隙が少なくとも前記アイソレータ素子の入力側および出力側に対向してなる１対のＳＭＦコリメータが形成している光ビーム径より大であるように配置されていることを特徴とする後方励起用光結合器。
【請求項７】
請求項３に記載の後方励起用光結合器において、光路を平面的に折り返すことができる光路折り返しプリズムを少なくとも１つ設けたことを特徴とする後方励起用光結合器。
【請求項８】
請求項７に記載の後方励起用光結合器において、前記出力側ＳＭＦコリメータと前記アイソレータ素子との間に、光路を平面的に折り返す光路折り返しプリズムを配置し、その部分の光路を反転することで、すべての４つのコリメータをケースの同一側面に配置せしめたことを特徴とする後方励起用光結合器。
【請求項９】
請求項７に記載の後方励起用光結合器において、前記出力側ＳＭＦコリメータと前記アイソレータ素子との間に光路を平面的に折り返すことができる光路折り返しプリズムを２つ互いにその光通過面が対向するように配置し、その部分の光路を平行に移動することで、入力側ＳＭＦコリメータと他の３つのコリメータとをケースの対向側面に配置せしめたことを特徴とする後方励起用光結合器。
【請求項１０】
請求項１に記載の後方励起用光結合器において、ケースの少なくとも１つの面に、そこに実装される少なくとも１つの光学部品の前記１つの面に配置する部分の形状寸法にほぼ等しいかあるいは少なくとも一つの辺または径の寸法が当該光学部品の当該寸法よりも０．１ｍｍ以内の範囲で大きいか小さい寸法の凹部を設け、その凹部に前記光学部品を配置したことを特徴とする後方励起用光結合器。
【請求項１１】
請求項１０に記載の後方励起用光結合器において、前記ケースに配置された光学部品の位置を調整する手段を前記ケースに設けていないことを特徴とする後方励起用光結合器。
【請求項１２】
請求項１に記載の後方励起用光結合器において、前記光結合器を構成している各光学部品が、直交する３つの平面に投影した寸法がそれぞれ４１ｍｍ×２５ｍｍ×７ｍｍ以下のケースに実装されていることを特徴とする後方励起用光結合器。
【請求項１３】
任意の偏波面をもつ光を順方向に入射させたとき、その出射光が互いに光軸を平行にもち、かつ近接した２つの光ビームに分離せしめ、他方、任意の偏波面をもつ光を逆方向に入射させたとき、その出射光が互いに直交する直線偏波面をもち、かつ互いに非平行なる光軸をもつ２つの光ビームに分離せしめる機能をもつ光アイソレータとも呼ばれているアイソレータ素子と、前記アイソレータ素子の、以下においてアイソレータ素子の入力側とも称する、光を順方向に入射させたときの光の入射側に、以下においてＳＭＦコリメータとも称するシングルモードファイバコリメータを１つ配置し、前記アイソレータ素子の出力側にＳＭＦコリメータを１つと偏波保持ファイバコリメータを２つ配置して光結合を行うことを特徴とする後方励起用光結合方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の後方励起用光結合方法において、前記アイソレータ素子の入力側に配置されたＳＭＦコリメータである入力側ＳＭＦコリメータと前記アイソレータ素子の出力側に配置されたＳＭＦコリメータである出力側ＳＭＦコリメータとが前記アイソレータ素子を挟んで光結合が対向して形成されるように配置され、前記偏波保持ファイバコリメータと前記入力側ＳＭＦコリメータとが前記アイソレータ素子を挟んで光結合が対向して形成されるように配置されて光結合を行うことを特徴とする後方励起用光結合方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の後方励起用光結合方法において、前記アイソレータ素子の出力側の光路に、光路変更プリズムを配置して光結合を行うことを特徴とする後方励起用光結合方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の後方励起用光結合方法において、前記入力側ＳＭＦコリメータが１つで、前記出力側ＳＭＦコリメータが１つで、前記光路変更プリズムが２つで、前記偏波保持ファイバコリメータが２つであることを特徴とする後方励起用光結合方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の後方励起用光結合方法において、前記出力側ＳＭＦコリメータの両側に、それぞれ前記偏波保持ファイバコリメータを隣接配置し、前記出力側ＳＭＦコリメータは、前記アイソレータ素子をはさんで、前記入力側ＳＭＦコリメータと光結合が対向して形成されるように配置され、前記各々の偏波保持ファイバコリメータは、前記光路変更プリズムおよび前記アイソレータ素子を介して前記入力側ＳＭＦコリメータとそれぞれ対向して光結合が形成されるように配置されて光結合を行うことを特徴とする後方励起用光結合方法。
【請求項１８】
請求項１６に記載の後方励起用光結合方法において、前記２つの光路変更プリズムに、それぞれのプリズム頂点間に空隙をもたせ、その空隙間隔は前記アイソレータ素子の入力側および出力側に対向してなる１対のＳＭＦコリメータが形成している光ビーム径より大であるように配置されていることを特徴とする後方励起用光結合方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載の後方励起用光結合方法において、前記出力側ＳＭＦコリメータと前記アイソレータ素子との間に、光路を平面的に折り返すための光路折り返しプリズムを少なくとも１つ配置し、その部分の光路を反転させていることを特徴とする後方励起用光結合方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載の後方励起用光結合方法において、前記出力側ＳＭＦコリメータと前記アイソレータ素子との間に光路を平面的に折り返すための２つの光路折り返しプリズムを互いにその光通過面が対向するように配置し、その部分の光路を平行に移動するようにしたことを特徴とする後方励起用光結合方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は光ファイバ増幅器を構成する励起光源結合用の励起モジュールなど、後方励起用光結合方法およびその方法を用いた後方励起用光結合器に関する。
そして、以下の説明では、後方励起用光結合器を例にとって主に説明し、その説明を通じて本発明の光結合方法について説明する。
本発明でいう「光軸」とは、次の２つの場合があるが、説明の内容からどちらの場合であるかが明らかであるので、特に注釈をつけないで用いることにする。
１）複屈折結晶について用いる光軸、
すなわち、英語のｏｐｔｉｃａｌ  ｃｒｙｓｔａｌ  ａｘｉｓの意味の場合、
２）光ビーム、光路について説明するときの光軸、
すなわち、英語のｏｐｔｉｃａｌ  ｂｅａｍ  ａｘｉｓの意味の場合。
背景技術
光ファイバ増幅器（以下、光ファイバのことを、単に、ファイバともいう）の一つであるエルビウム・ドープト・ファイバ増幅器（Ｅｒ  Ｄｏｐｅｄ  Ｆｉ−ｂｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、以下、ＥＤＦＡとも称す）はこれまで光ファイバ通信システムの分野で広く実用に供されている。
図５はＥＤＦＡの構成形態の１つである従来の後方励起型ＥＤＦＡの第１の例としての代表的な例を示す図である。周知のように、ＥＤＦＡにおいては、図５に示すように入力信号ポート４０３、出力信号ポート４０４および励起光入力ポート５０５をもち、入力信号ポート４０３から入射するたとえば１．５５μｍの波長の入力信号光は、ＥＤＦＡで増幅され、出力信号ポート４０４に達する。この場合、光増幅作用が行われるためには、これより短い波長をもつ励起光（たとえば、１．４８μｍなる波長）が、励起光入力ポート５０５からＷＤＭ（Ｗａ−ｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｒ）カプラ５０１を経由してエルビウム・ドープト・ファイバ（以下ＥＤＦとも称す）４０２に結合されていることが必要である。
以下に図５に示すＥＤＦＡ内部の光経路について述べる。まず入力信号ポート４０３に入射したたとえば波長１．５５μｍの信号光は、矢印１１２３で示した信号光伝搬方向に進行して入力側光アイソレータ（以下、光アイソレータを単にアイソレータともいう）モジュール（以下、光アイソレータモジュールをアイソレータモジュールともいう。ここでいうアイソレータモジュールとは、アイソレータ素子にアイソレータ素子入力側のファイバコリメータとアイソレータ素子出力側のファイバコリメータとを組み込んだものをいう。）４０１を経由してＥＤＦ４０２に達する。
一方、これとは別に励起光入力ポート５０５から入射した励起光（たとえば、波長１．４８μｍの励起光）は、矢印１１３４と１１３５で示した励起光伝搬方向に、ＷＤＭカプラ５０１を経由して、前記ＥＤＦ４０２に結合する。このとき、ＥＤＦ４０２に入射する入力信号光と励起光の進行方向は、ＥＤＦ４０２内部において逆方向であることは言うまでもない。
つまり、大出力の励起光をＥＤＦ４０２の後方から注入することによって、微弱な入力信号光がＥＤＦ内部で増幅される。このようにして増幅された信号光は、矢印１１２４の方向へ進み、共通ポート５０６からＷＤＭカプラ５０１を経由し、矢印１１２５の方向へ、すなわち、出射ポート５０７に進み、出力側アイソレータモジュール５０８を通過した後、出力信号ポート４０４に達する。
一般にＥＤＦＡからの出力信号を増大するには、励起光出力を大にすることが必要である。この目的を達成するため、図５の構成のＥＤＦＡでは、２つの励起光源（ここでは半導体レーザ光源４０５および４０６）を用意し、これらの光源から出射する直線偏波光をそれぞれ偏波保持ファイバ（Ｐｏｌａｒｉｓａｔｉ−ｏｎ  Ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ  Ｆｉｂｅｒ、以下、ＰＭＦとも称す）５０２および５０３に結合し、さらにこれらのＰＭＦから出射するそれぞれの直線偏波光を偏波合成器５０４にて合成し、その合成出力を前記ＷＤＭカプラ５０１の励起光入力ポート５０５へ入力している。
偏波合成器５０４は、２つの直線偏波入力光パワーの和に相当する光パワーを合成し、したがって、大出力の励起光源を生成せしめ、励起光入力ポート５０５へ供給することにより、大出力のＥＤＦＡを提供している。
このように、従来の後方励起用光結合方法では、後方励起用の光源からの光をＥＤＦに入射させるのに、少なくとも偏波合成器５０４とＷＤＭカプラ５０１を用いざるを得ず、さらにそのために余分の光ファイバを用いざるを得なかった。したがって、従来の方法を用いた後方励起用光結合器には、これら偏波合成器、ＷＤＭカプラ、さらにそれらに必要な光ファイバを組み込む必要があった。
上記のごとく、従来の方法によれば、後方励起用の励起光をＥＤＦに入力するために、少なくとも偏波合成器とＷＤＭカプラと余分の光ファイバが必要で、そのために、後方励起用光結合器が大型になり、製品コストも高くなるという大きな欠点があるばかりでなく、光学特性面では挿入損失が大きくなってしまうという大きな欠点があった。これらの諸課題について以下に説明する。
（１）光結合器が大型であることと高価であることについて
偏波合成器とＷＤＭカプラを実装することによる大型化と製品コストの上昇は特に詳しく記すまでもなく理解できることであるが、これに加えてこれら各部品を光ファイバで接続するにあたり、所定の長さの光ファイバが必要となり、この光ファイバの取り回しにかなりの実装スペースが必要であるとともに、光ファイバの接続コストが各光学部品の実装コストに加えてかかることになる。
また、一般に、後方励起用光源として用いられる半導体レーザ光源は、各々の半導体レーザモジュール内部に励起光源を安定化させる目的でアイソレータ（図示せず）が用いられている。この部分にアイソレータが用いられる理由は、ＥＤＦ側からレーザダイオード素子へ向かう光を吸収するためである。
このことはＥＤＦＡのコストを増大する一因となっている。
したがって、従来の後方励起用光結合器は、３０ｍｍ×２０ｍｍ×６．８ｍｍのケースに実装されている偏波合成器に直径５．５ｍｍ×長さ２５．５ｍｍのケースに実装されているＷＤＭカプラを接続して構成されており、さらにこれらを互いに結合するための光ファイバを収納する実装スペースも必要であるため、大型であり、たとえば後述する本発明の実施例に用いたような４１ｍｍ×２５ｍｍ×７ｍｍ以下のケースに実装できるような小型化は困難であり、製品価格を下げることも難しかった。
（２）挿入損失が大きくなることについて
ＷＤＭカプラ、偏波合成器、アイソレータモジュールはそれぞれ固有の挿入損失をもっている。これらはそれぞれ内部に光ファイバ間の光結合を形成するためのレンズ結合系が実装されており、レンズ結合そのものの結合損失が発生し、そのため各レンズ結合系の結合損失が挿入損失を増大させている。
しかるに、これら部品を互いに光結合したとき、光結合後の挿入損失総和は、これら個別機能部品の挿入損失の累積損失になるばかりでなく、これらを結合する光ファイバ接続に伴う損失が加算される。これらの挿入損失はＥＤＦＡの大出力化を阻害する原因となっている。
また、従来のＷＤＭカプラでは、一般に内部に波長分離素子たとえば誘電体多層膜フィルタが実装されており、異なる波長の光を合成、分離している。ＷＤＭカプラの特性は、その波長分離素子そのものの特性に依存し、その特性の不完全性はＥＤＦＡとしての信号伝送特性を劣化させる要因ともなっていた。
望ましくは  信号光波長に対して挿入損失特性が平坦であることが望まれる。
（３）課題を解決する従来の試み
図７は従来のＥＤＦＡの構成形態の第２の例を示す図である。
従来の後方励起型ＥＤＦＡの他の例として、図７のように光サーキュレータを用いた構成のものがある。
図７において、半導体レーザ光源７０１からの励起光（励起光波長として、たとえば１．４８μｍ）は、シングルモードファイバ（以下、ＳＭＦとも称す）７０２を矢印１１３７の方向へ進み光サーキュレータ７０３の励起光入力ポート５０５に入射した後、矢印１１３８の方向へ進み、共通ポート５０６から出射してＥＤＦ４０２に達する。
一方、入力信号ポート４０３から入射し入射側アイソレータ４０１を経由して矢印１１２６の方向へ進みＥＤＦ４０２内部で増幅された信号光（たとえば、波長１．５５μｍ）は、矢印１１２７の方向へ進み、前記光サーキュレータ７０３の共通ポート５０６に入射した後、矢印１１２８の方向へ進み出射ポート５０７から出射し、出力側アイソレータモジュール５０８を経由して、出力信号ポート４０４へ導かれる。この場合、信号光波長と励起光波長とは互いに近接しているため、両波長帯とも光サーキュレータの動作範囲内にあることは言うまでもない。
しかしながら、この構成のものもまた、大出力化のために必要な偏波合成器を光サーキュレータと半導体レーザ光源の間に必要とし、上記課題を回避することはできない。
発明の開示
本発明は、上記課題をすべて解決するとともに、大出力用ＥＤＦＡの後方励起部に必要とされる上記２種のモジュール機能と出力側アイソレータモジュールの能機と、さらには励起光源安定化用のアイソレータ機能の計４機能をわずか１つのアイソレータ素子を用いたモジュールにて実現することのできる新しい後方励起用光結合方法とその方法を用いた後方励起用光結合器を提供することを目的とする。
本発明の特に大きな特徴は、大出力特性を目的とする後方励起型ＥＤＦＡの後方励起部において必要な機能であるＷＤＭカプラ機能、偏波合成機能、信号光用のアイソレータ機能、さらには励起光源保護用のアイソレータ機能を１つのアイソレータ素子でもって併用せしめるものである。
これを実現する手段として、アイソレータ素子に、アイソレータ素子が本来有しているアイソレータ機能はもちろんのこと、アイソレータ素子に内在している複屈折光学結晶を用いた偏波合成機能を行わしめるとともに、さらに光アイソレータ素子が本来有している非相反特性を用いてＷＤＭ機能を同時に利用することにある。
本発明の後方励起用光結合方法およびその方法を用いた後方励起用光結合器は、アイソレータ素子の入力側にＳＭＦコリメータを配置し、出力側にＳＭＦコリメータと偏波保持ファイバコリメータ（ＰＭＦコリメータともいう）を配置し、ＰＭＦコリメータから励起光を入力することを特徴としている。
以下、具体的に本発明の特徴を説明する。
本発明の目的を達成するため、本発明の後方励起用光結合器は、以下に述べるアイソレータ素子と各種コリメータを使用している。すなわち、本発明の後方励起用光結合器は、任意の偏波面をもつ光を順方向に入射させたとき、その出射光が互いに光軸を平行にもち、かつ近接した２つの光ビームに分離せしめ、他方、任意の偏波面をもつ光を逆方向に入射させたとき、その出射光が互いに直交する直線偏波面をもち、かつ互いに非平行なる光軸をもつ２つの光ビームに分離せしめる機能をもつ光アイソレータとも呼ばれているアイソレータ素子と、前記アイソレータ素子の、以下において入力側とも称する、光を順方向に入射させたときの光の入射側に、以下においてＳＭＦコリメータとも称するシングルモードファイバコリメータを１つ配置し、前記アイソレータ素子の出力側にＳＭＦコリメータを１つと偏波保持ファイバコリメータを２つ配置したことを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合器の例は、前記アイソレータ素子の入力側に配置されたＳＭＦコリメータである入力側ＳＭＦコリメータと前記アイソレータ素子の出力側に配置されたＳＭＦコリメータである出力側ＳＭＦコリメータとが前記アイソレータ素子を挟んで光結合が対向して形成されるように配置され、前記各偏波保持ファイバコリメータと前記入力側ＳＭＦコリメータとが前記アイソレータ素子を挟んで光結合が対向して形成されるように配置されていることを特徴としている。
また、本発明の後方励起用光結合器の例は、前記アイソレータ素子の出力側に光路変更プリズムを配置したことを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合器の例は、前記入力側ＳＭＦコリメータが１つで、前記出力側ＳＭＦコリメータが１つで、前記光路変更プリズムが２つで、前記偏波保持ファイバコリメータが２つであることを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合器の例は、前記出力側ＳＭＦコリメータの両側に、それぞれ前記偏波保持ファイバコリメータを隣接配置し、前記出力側ＳＭＦコリメータは、前記アイソレータ素子をはさんで、前記入力側ＳＭＦコリメータと光結合が対向して形成されるように配置され、前記各々の偏波保持ファイバコリメータは、前記光路変更プリズムおよび前記アイソレータ素子を介して前記入力側ＳＭＦコリメータとそれぞれ対向して光結合が形成されるように配置されていることを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合器の例は、前記２つの光路変更プリズムに、それぞれのプリズムの頂点間に空隙をもたせ、その空隙が少なくとも前記アイソレータ素子の入力側および出力側に対向してなる１対のＳＭＦコリメータが形成している光ビーム径より大であるように配置されていることを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合器の例は、光路を平面的に折り返すことができる光路折り返しプリズムを少なくとも１つ設けたことを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合器の例は、前記出力側ＳＭＦコリメータと前記アイソレータ素子との間に、光路を平面的に折り返す光路折り返しプリズムを配置し、その部分の光路を反転することで、すべての４つのコリメータをケースの同一側面に配置せしめたことを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合器の例は、前記出力側ＳＭＦコリメータと前記アイソレータ素子との間に光路を平面的に折り返すことができる光路折り返しプリズムを２つ互いにその光通過面が対向するように配置し、その部分の光路を平行に移動することで、入力側ＳＭＦコリメータと他の３つのコリメータとをケースの対向側面に配置せしめたことを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合器の例は、ケースの少なくとも１つの面に、そこに実装される少なくとも１つの光学部品の前記面に配置する部分の形状寸法にほぼ等しいかあるいは少なくとも一つの辺または径の寸法が当該光学部品の寸法よりも０．１ｍｍ以内の範囲で大きいか小さい寸法の凹部を設け、その凹部に前記光学部品を配置したことを特徴としている。ここで凹部を設ける手段として、切削加工を用いることができる。
本発明の後方励起用光結合器の例は、前記ケースに配置された光学部品の位置を調整する手段を前記ケースに設けていないことを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合器の例は、前記光結合器を構成している各光学部品が、直交する平面に投影した寸法がそれぞれ４１ｍｍ×２５ｍｍ×７ｍｍ以下のケースに実装することができる。
本発明の後方励起用光結合方法は、任意の偏波面をもつ光を順方向に入射させたとき、その出射光が互いに光軸を平行にもち、かつ近接した２つの光ビームに分離せしめ、他方、任意の偏波面をもつ光を逆方向に入射させたとき、その出射光が互いに直交する直線偏波面をもち、かつ互いに非平行なる光軸をもつ２つの光ビームに分離せしめる機能をもつ光アイソレータとも呼ばれているアイソレータ素子と、前記アイソレータ素子の、以下において入力側とも称する、光を順方向に入射させたときの光の入射側に、以下においてＳＭＦコリメータとも称するシングルモードファイバコリメータを１つ配置し、前記アイソレータ素子の出力側にＳＭＦコリメータを１つと偏波保持ファイバコリメータを２つ配置して光結合を行うことを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合方法の例は、前記アイソレータ素子の入力側に配置されたＳＭＦコリメータである入力側ＳＭＦコリメータと前記アイソレータ素子の出力側に配置されたＳＭＦコリメータである出力側ＳＭＦコリメータとが前記アイソレータ素子を挟んで光結合が対向して形成されるように配置され、前記偏波保持ファイバコリメータと前記入力側ＳＭＦコリメータとが前記アイソレータ素子を挟んで光結合が対向して形成されるように配置されて光結合を行うことを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合方法の例は、前記アイソレータ素子の出力側に光路変更プリズムを配置して光結合を行うことを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合方法の例は、前記入力側ＳＭＦコリメータが１つで、前記出力側ＳＭＦコリメータが１つで、前記光路変更プリズムが２つで、前記偏波保持ファイバコリメータが２つであることを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合方法の例は、前記出力側ＳＭＦコリメータの両側に、それぞれ前記偏波保持ファイバコリメータを隣接配置し、前記出力側ＳＭＦコリメータは、前記アイソレータ素子をはさんで、前記入力側ＳＭＦコリメータと光結合が対向して形成されるように配置され、前記各々の偏波保持ファイバコリメータは、前記光路変更プリズムおよび前記アイソレータ素子を介して前記入力側ＳＭＦコリメータとそれぞれ対向して光結合が形成されるように配置されて光結合を行うことを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合方法の例は、前記２つの光路変更プリズムに、それぞれのプリズム頂点間に空隙をもたせ、その空隙間隔は前記アイソレータ素子の入力側および出力側に対向してなる１対のＳＭＦコリメータが形成している光ビーム径より大であるように配置されていることを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合方法の例は、前記出力側ＳＭＦコリメータと前記アイソレータ素子との間に、光路を平面的に折り返すための光路折り返しプリズムを少なくとも１つ配置し、その部分の光路を反転させていることを特徴としている。
本発明の後方励起用光結合方法の例は、前記出力側ＳＭＦコリメータと前記アイソレータ素子との間に光路を平面的に折り返すための２ヶの光路折り返しプリズムを互いにその光通過面が対向するように配置し、その部分の光路を平行に移動するようにしたことを特徴としている。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、説明に用いる各図はこれらの各発明を理解できる程度に各構成成分の寸法、形状、配置関係などを概略的に示してあり、したがって、各図面の各部の寸法は必ずしも実際のものと相似形でないこともある。また、各図において、同様な構成成分については同一の番号を付けて示し、重複する説明を省略することもある。
本発明の後方励起用光結合方法を用いた後方励起用光結合器の構成を示す前に、後方励起用光結合器の構成部品の一つであるアイソレータ素子そのものの構成と動作原理を図６を用いて説明する。
図６は、一般的なアイソレータモジュール６００の構成を説明する図である。この種のアイソレータ素子６１１の基本構成は、文献「１２ｔｈ  Ｅｕｒｏｐ−ｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａ−ｔｉｏｎ  Ｓｅｐｔ．２２／２５  １９８６」に詳述されているように、円筒状の永久磁石６１０の同軸中心部に置かれたファラデー回転子６０９（非相反ガーネット）とその前後に配置された結晶光軸方向を異にしたくさび形状の複屈折光学結晶６０７および６０８からなっている。
アイソレータ素子６１１の前後に、レンズ６０３とシングルモードファイバ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｍｏｄｅ  Ｆｉｂｅｒ、すなわち、ＳＭＦ）６０１からなるＳＭＦコリメータ６０２と、レンズ６０６とＳＭＦ６０５とからなるＳＭＦコリメータ６０４を配置することによって、アイソレータモジュール６００が構成されている。
このアイソレータモジュール６００において、ＳＭＦコリメータ６０２から図６の右方向に向かう光は、アイソレータ素子６１１内部で２つの光ビームに分かれてアイソレータ素子６１１から出射する。このとき、この２つの光ビームの光軸は互いに平行になるごとく、かつ近接した状態で、アイソレータ素子６１１から出射する。コリメータの特性上、この２つの光ビームが互いに平行であり、かつ互いに近接しているとき、いずれの光ビームをもＳＭＦコリメータ６０４は受容することができる。
かくして、ＳＭＦコリメータ６０２からの光はそのまま低損失にてＳＭＦコリメータ６０４へと結合される。
一方、これとは逆にＳＭＦコリメータ６０４から図６の左方向に光が入射する場合を考える。このときはアイソレータ素子６１１の非相反性効果により、上記の場合とは異なり、２つに分かれた光ビームは、互いに直交する直線偏波光に分離されてはいるものの、それら光ビームの光軸は互いに平行にならずにアイソレータ素子６１１の左側に出射する。コリメータの特性上、光ビームの光軸方向を異にする光は、ＳＭＦコリメータ６０２に結合し得ず、したがって、ＳＭＦコリメータ６０２とＳＭＦコリメータ６０４との間には光結合系が形成され得ない。
このことは図６において、右方向に進む光は光結合が形成されるが、左方向に進む光は光結合が形成されない。つまり、アイソレータモジュールとしての機能が達成されることを示している。
本発明においては、以上のアイソレータ特性のみを使うことに非ずして、以下の副次的効果をも積極的に利用することに重点を置いたものである。
すなわち、本発明においては、
（１）上記アイソレータの逆方向（ＳＭＦコリメータ６０４からＳＭＦコリメータ６０２へ向かう方向）作用時に、互いに非平行の光ビーム光軸をもつ２つの光ビームに分かれることを述べたが、このとき、これら２つの光ビームは、その偏波面が互いに直交していることを利用する。
（２）次に、上記２つの直線偏波をもった光ビームを、それぞれアイソレータの逆方向からＳＭＦコリメータ６０２に結合する手段を講じる。
（３）さらに、この種のアイソレータでは挿入損失の波長特性が広いことを利用する。具体的には、ＥＤＦＡにおいて、たとえば、１．５μｍ帯の波長の光信号を増幅する際、たとえば１．４８μｍなる波長の励起光が必要となるが、幸いなことに、これらの波長帯は近接しており、この波長帯はアイソレータの低挿入損失領域にある。
以上述べた観点から、本発明の後方励起用光結合方法および後方励起用光結合器について説明する。
図１Ａと図１Ｂは本発明の後方励起用光結合器の第１の実施例を説明する図である。
図１Ａは本発明の第１の実施例の基本構成を示す図であって、アイソレータ素子１０９を挟んでコリメータ群が対向配置されている。
コリメータは前述のごとくファイバとレンズにて形成されており、ファイバ内を伝搬する光を平行ビームに変換する機能を有しており、ここでは２種類のものが使用される。そのうちの１種類のものは伝搬光の偏波方向に制限を与えることのないコリメータで、これに使用されるファイバは通常のＳＭＦであり、ＳＭＦコリメータ１０１と１０３である。
一方、他の種類のものは伝搬光の偏波方向を限定せしむるコリメータであり、これは偏波保持ファイバコリメータ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｍａｉｎｔ−ａｉｎｉｎｇ  Ｆｉｂｅｒ  コリメータ、すなわち、ＰＭＦコリメータ）１０５と１０８である。
この２つのＰＭＦコリメータ１０５および１０８は、ＳＭＦコリメータ１０３の両側に隣接配置されており、アイソレータ素子１０９とはそれぞれ光路変更プリズム１１０および１１１を介在して、光学的に結合している。
ＰＭＦコリメータ１０５から矢印１１３１で示す方向へ進む励起光は、符号１１４で示す紙面に垂直な方向の偏波方向を有し、図示のように偏向角θ１でアイソレータ１０９に入射し、ＰＭＦコリメータ１０８から矢印１１３２で示す方向へ進む励起光は、符号１１５で示す紙面内で上下方向の偏波方向を有し、偏向角θ２でアイソレータ１０９に入射し、それぞれＳＭＦコリメータ１０１に結合する。なお、偏向角θ１とθ２は等しいこともあり、おおむね２〜４度である。
次にこのモジュールの動作原理について述べる。
図１Ａにおいて、まずＳＭＦ１０２とレンズ１１６から成るＳＭＦコリメータ１０１から、図１Ａの右方向に、すなわち、アイソレータ素子１０９に入射した光がアイソレータ素子１０９の順方向（矢印１１２１で示す方向）に相当しているものとする。
任意の偏波面をもつ入射光は、アイソレータ素子１０９内で２つの光ビームに分離し、さらにアイソレータ素子１０９から出射するときには、これらの２つの光は互いに光ビームの光軸が平行であり、かつ、２つの近接した光ビームに分かれる。この２つの近接した光は矢印１１２２で示す方向へ進み、コリメータの特質上、そのいずれの光もレンズ１１８とＳＭＦ１０４とから成るＳＭＦコリメータ１０３（すなわちＳＭＦ１０４）に低損失で結合する。
逆に、ＳＭＦコリメータ１０３から左方向に出射する光は、アイソレータ素子１０９内部で互いに非平行なる光ビームの光軸をもち、かつ、互いに直交する直線偏波面をもつ２つの光に分かれる。このように互いに非平行の光ビームの光軸を持つ光は、原理的に同一のコリメータ、すなわち、ＳＭＦコリメータ１０１には結合し得ない。
以上説明したアイソレータの作用は従来周知のことであり、その詳細は、アイソレータに関する文献（１２ｔｈ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｐｔ．２２／２５  １９８６）に述べられている。
本発明の目的の１つである従来のような偏波合成器を用いることなく偏波合成機能を得るためには、上記アイソレータ素子内部において逆方向に伝搬するそれぞれの直線偏波光をいずれも同一のＳＭＦに効率よく結合せしむることが必要である。
これを実現するには、逆方向伝搬光として、ＳＭＦコリメータ１０３の実装位置から出射させるのではなく、アイソレータ素子１０９内部において、逆方向伝搬時に生じる偏向角度に相当する角度をもって、逆方向伝播光をアイソレータ素子１０９の逆方向から入射させることによりこれを可能とする。ただし、このとき、アイソレータ素子１０９に図の右側から左側に向かって進む光の偏波面は、適正な偏波回転角度をもった直線偏波光でなければならないことは言うまでもない。
ここで重要なことは、アイソレータ素子１０９の逆方向から適正な偏向角（図１Ａでθ１およびθ２で示した角）（偏波回転角度ではない）をもって入射させ、これをＳＭＦコリメータ１０１に結合しうる光は１つのみではなく２つ存在するという事実である。
すなわち、偏波保持ファイバからなるＰＭＦコリメータ１０５および１０８から矢印１１３１および１１３２で示す方向へそれぞれ出射する光は、それらの偏波面が互いに直交し、かつ、それぞれのコリメータのアイソレータ素子１０９への入射偏向角θ１およびθ２が適正に配置されているときに限り、アイソレータ素子１０９を矢印１１３３で示す方向へ逆方向伝搬した後に、いずれもＳＭＦコリメータ１０１、すなわちＳＭＦ１０２に結合し得る。
図１Ａに示した例では、ＰＭＦコリメータ１０５から出射した直線偏波方向は紙面に垂直に、またＰＭＦコリメータ１０８から出射した直線偏波方向は紙面に平行な場合が１つの例として描かれている。
ここで、アイソレータ素子１０９へのこれら２つの直線偏波光の入射偏向角θ１およびθ２は、一般に小（２度程度）であるために、隣接配置されるコリメータ、つまりＰＭＦコリメータ１０５とＳＭＦコリメータ１０３およびＰＭＦコリメータ１０８とＳＭＦコリメータ１０３との各々の間隔が小となりやすい。この間隔を大ならしむるために光路変更プリズム１１０および１１１を用いる。
図１Ａに示した例においては、ＰＭＦコリメータ１０５から出射する光の偏波方向は紙面に垂直に（黒丸で図示）、またＰＭＦコリメータ１０８から出射する光の偏波方向は紙面に平行（線で図示）になるごとく、各コリメータが配置されている。
以上説明したように、偏波保持ファイバ（すなわちＰＭＦ）１０６と１０７の各々からの直線偏波光は、同一のＳＭＦ１０２に結合する。換言すればこの部分で偏波合成機能が達成されることを意味する。
次に、本発明の後方励起用光結合器の特性について述べる。
まず、ＳＭＦコリメータ１０１からＳＭＦコリメータ１０３へ向かう信号光に対しては、ＥＤＦＡの光増幅波長帯である１．５μｍ帯の光を低損失にて結合し、逆にＳＭＦコリメータ１０３からＳＭＦコリメータ１０１に向かう光に対しては同波長帯で大きな損失を与える。
この特性はアイソレータ特性そのものであり、ＥＤＦＡの増幅作用を可能にするための必要不可欠な条件として作用する。
一方、ＰＭＦコリメータ１０５から出射した波長１．４８μｍの直線偏波光は、励起光としてＳＭＦコリメータ１０１に達する。この波長は、アイソレータ素子１０９の低損失なる波長領域であるので、励起光を低損失にてＳＭＦコリメータ１０１に結合することができる。
同様にＰＭＦコリメータ１０８から出射した波長１．４８μｍの直線偏波光もＳＭＦコリメータ１０１に低損失にて結合することができる。
さらに、この後方励起用光結合器においては、ＳＭＦコリメータ１０１からの光は、前述のごとくＳＭＦコリメータ１０３には結合するが、ＰＭＦコリメータ１０５やＰＭＦコリメータ１０８には結合し得ない。このことは、ＳＭＦコリメータ１０１からの光は、ＰＭＦコリメータ１０５、ＰＭＦコリメータ１０８の他端に接続されている励起光源である半導体レーザへ向かう光を阻止することができることを意味している。
図１Ｂは本発明の第１の実施例の具体的実装構成図である。各コリメータ１０１、１０３、１０５、１０８は、筐体ケース（以下、単に、ケースともいう）１１１６にＹＡＧ溶接等によって直接固定されている。各コリメータの光通過部においては、それぞれ貫通孔１１１７，１１１８，１１１９，１１２０が設けられている。
図２Ａと図２Ｂは本発明の第２の実施例を説明する図であり、図２Ａはその基本構成と機能を説明する図、図２Ｂはその実装構成を説明する図である。
図２Ａの基本構成図において、第１の実施例と異なる点は、光路折り返しプリズム２０１を用いていることである。光路折り返しプリズム２０１により、アイソレータ素子１０９からＳＭＦコリメータ１０３へ向かう光路およびＰＭＦコリメータ１０５および１０８からアイソレータ素子１０９へ向かう光路を図２Ａに示すように反転させることにより、すべてのコリメータを、図２Ｂに示すように、アイソレータ素子１０９の同じ側に、そしてケース２０２の同じ側に配置することができる。
図２Ｂで、符号２０３〜２０６は貫通孔であり、各コリメータ１０１、１０３、１０５、１０８がＹＡＧ溶接等により、ケース２０２に固定されている。
動作については、第１の実施例において図１Ａを用いて述べたことと基本的に同様である。
本発明の第３の実施例を図３Ａ〜Ｄに示す。図３Ａに基本構成を示すように、光路折り返しプリズム３０１と３０２で、アイソレータ素子１０９からＳＭＦコリメータ１０３へ向かう光路およびＰＭＦコリメータ１０５および１０８からアイソレータ素子１０９へ向かう光路をそれぞれ反転させることで、全体寸法を小さくすることができる。
図３Ｂは、実際の実装構成図である。符号３０３はケース、３０４〜３０７は貫通孔である。ケース３０３の各コリメータの光通過部には貫通孔３０４〜３０７が設けられている。各コリメータ１０１，１０３，１０５，１０８は、ＹＡＧ溶接やねじ止め等によりケース３０３に保持されている。
動作については、第１の実施例において図１Ａを用いて述べたことと基本的に同様である。
図３Ｃ〜Ｄは図３Ａの基本構成を用いた本発明の第３の実施例の実装を説明する図で、図３Ｃはケース３０３ａにアイソレータ素子１０９、光路折り返しプリズム３０１ａ、３０２ａ、光路変更プリズム１１０、１１１を配置したときの平面図、図３Ｄは、この光結合器を図３ＣのＸ１−Ｘ２の位置で切断して見たときの側面図である。図３Ｃ、図３Ｄともに、コリメータ１０１、１０３、１０５、１０８およびそれらをケース３０３ａに取り付ける位置のケースに設けられている各貫通孔は図示していない。図３Ｃにおいて、アイソレータ素子１０９、光路折り返しプリズム３０１ａ、３０２ａ光路変更プリズム１１０、１１１の各光学部品は、前記ケース底面の各部品の配置位置に前記各光学部品の寸法よりわずかに大きいたとえば１つの辺の寸法で０．１ｍｍ程度大きいか小さい凹部を形成しておき、その凹部に各当該部品を配置して固定することによって、難しい調整をすることなく、容易に、高精度にケース内に配置することができる。
たとえば、図３Ｃのケース３０３ａのアイソレータ素子１０９，光路折り返しプリズム３０１ａ、３０２ａ光路変更プリズム１１０、１１１が配置される面（たとえばケース３０３ａの底面）に、アイソレータ素子１０９，光路折り返しプリズム３０１ａ、３０２ａ光路変更プリズム１１０、１１１の当該面の形状（たとえば、図示のアイソレータ１０９の場合には四角形の、光路折り返しプリズム３０１ａの場合には図のような三角形の２つの頂点を切り取った五角形の形状）とほぼ同じ形状でしかも各辺の寸法がほぼ等しいか少なくとも一つの辺の寸法が０．１ｍｍ以内の範囲で大きいか小さい寸法の凹部を設けておき、その凹部にそこに配置される光学部品をはめ込んで固定する。この固定手段としては、接着剤を用いることもでき、あるいは、該凹部の少なくとも一つの辺の寸法を光学部品の当該寸法よりわずかに小さく形成しておき、該凹部に光学部品を押し込んだり打ち込んだりして接着剤を用いずに固定する手段などがある。
また、この凹部の形成手段としては、たとえば部品を搭載しているケース底面の金属平面部の一部を光学部品の形状に応じて掘りこみ加工をする方法がある。
ケース３０３ａの底面に設けた前記各凹部の一部とそこに配置する各当該部品に基準面を１〜２カ所設けておくことにより、高精度で簡単に光結合器を組み立てることができるとともに、一層の小型化を図ることができる。
図３Ｄにおいて、符号１１０（１１１）は光路変更プリズム１１０の向こう側に光路変更プリズム１１１があることを意味している。
図３Ｃと図３Ｄで、符号１２００はアイソレータ素子１０９の入力側ＳＭＦコリメータから出力側ＳＭＦコリメータに結合する信号光の光路の中心線を示す点線で、図中、励起光の光路については図示していない。
また、光路折り返しプリズム３０１ａと３０２ａは、図３Ｂのような三角形の二つの頂点（コーナー）を切り取ってあり、一層の小型化を図っている。
そして、光路折り返しプリズム３０１ａと３０２ａの前記切り取られた部分（頂点）の間に、アイソレータ素子１０９の入力側ＳＭＦコリメータと出力側ＳＭＦコリメータの間で形成されている信号光ビームの径よりも大きな間隙（隙間）を設けて光路折り返しプリズム３０１ａと３０２ａを配置している。
図３Ｃ〜Ｄに示した各寸法Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は、本実装例の場合、それぞれ４１ｍｍ、２５ｍｍ、７ｍｍである。この実装寸法は、さらに小さくすることができる。
図３Ｃ〜Ｄに示したケースに図示のように光学部品を配置して、さらに、図示していないが、各貫通孔と各コリメータを配置して、図３Ａと同様の構成の光結合器を構成したところ、次の特性が得られた。
１）前記入力側ＳＭＦコリメータから前記出力側ＳＭＦコリメータへの信号光挿入損失は、波長１．５５μｍの信号光の場合、０．４４ｄＢであり、ＰＤＬは０．１ｄＢ以下であった。
２）前記出力側ＳＭＦコリメータから前記入力側ＳＭＦコリメータへの光アイソレーションは、波長が１．５５μｍの信号光の場合、５２ｄＢであった。
３）励起光を入力する前記２つのＰＭＦコリメータから前記入力側ＳＭＦコリメータへ励起光を伝送する場合の励起光挿入損失は、たとえば、波長が１．４８μｍの励起光でそれぞれ０．６７ｄＢと０．７１ｄＢであった。
図４は、本発明の後方励起用光結合器を使った大出力ＥＤＦＡへの適用形態の例を示す図である。
図４において、入力側アイソレータモジュール４０１とＥＤＦ４０２の部分は図５に示した従来のＥＤＦＡの形態と同じであるが、後方励起部には本発明の後方励起用光結合器（点線で囲んだ部分）４１２を適用している。
この構成において、増幅されるべき波長１．５μｍ帯の信号光は、入力信号ポート４０３から入力側アイソレータモジュール４０１を通過後、ＥＤＦ４０２に達する。
一方、半導体レーザ光源４０５から励起光入力ポート４０７を通して入射した波長１．４８μｍの直線偏波光をもつ励起光は、ＰＭＦ４１０を経由してＰＭＦコリメータ１０５から直線偏波光ビームの形でアイソレータ素子１０９を逆進（図４の右から左方向へ、すなわち、矢印１１３３で示した方向へ進行）し、ＳＭＦコリメータ１０１に結合し、ＥＤＦ４０２を励起する。
同様に、他の半導体レーザ光源４０６から励起光入力ポート４０８を経由して入射した波長１．４８μｍ帯の励起光もまた、ＰＭＦ４１１、ＰＭＦコリメータ１０８を通り、アイソレータ素子１０９を逆進する前記と同様の過程を経てＥＤＦ４０２を励起する。
この状態において、入力信号ポート４０３から入射した１．５μｍ帯の信号光は、ＥＤＦ４０２内部で大出力に増幅され共通ポート４０９に入力され、ＳＭＦコリメータ１０１から矢印１１２１で示した方向へ進み、アイソレータ素子１０９を経由し、ＳＭＦコリメータ１０３に結合し、矢印１１２２の方向へ進み、出力ポート４０４へと出力される。
以上のように、本発明の後方励起用光結合器は、大出力ＥＤＦＡの基本構成部品として作用することがわかる。
産業上の利用可能性
この後方励起用光結合器をＥＤＦＡに適用したとき、従来のＥＤＦＡと比較して、その利点は次の如くである。
（１）１つのアイソレータ素子を利用することによって４つの機能を作用させることができる。
すなわち、本発明の光結合方法によれば、１つのアイソレータ素子に
▲１▼信号光に対するアイソレータ機能、
▲２▼励起光に対する偏波合成機能、
▲３▼励起光に対するＷＤＭ機能（励起光をＥＤＦに結合するとともに、信号光をＳＭＦコリメータ１０３に結合し、出力信号ポートに出力する機能）、
▲４▼励起用光源へ向かう光を阻止する機能、
の４つの機能を与えることができるので、従来のＥＤＦＡの構成形態と比較して、構成部品点数が極端に少なくなり、したがって品質の信頼性が増大する。
（２）低価格の後方励起モジュールが提供できる。
１つのアイソレータ素子にて、上記４つの機能を持つモジュールが実現できる。したがって、本モジュールは従来のような個別のモジュールコストの総和に比較して、はるかに安価である。さらに従来のように個別のモジュールを互いに光ファイバにて接続（融着接続）する必要がないので  その作業にかかわるコストも発生しない。
（３）小型である。
従来の後方励起モジュールのように個別のモジュール間を光ファイバにて接続することがないので、その部分のファイバの実装スペースそのものが存在しない。
さらに、第２の実施例に示す如く、４つのポートすべてをケースの同じ方向に実装する場合は、ファイバ余長を処理するためのスペースを全て共通にすることができ、一層の小型化が図れる。このため、モジュール寸法を小にすることができる。
（４）光結合損失が小さい。
従来のように個別のモジュールを光ファイバにて接続すると、全体の挿入損失は少なくともそれらの累積損失を上回る。さらにそのほかに、ファイバ同士の接続損失が発生する。
しかるに、本発明の後方励起用光結合方法およびその方法を用いた後方励起用光結合器においては、１つの対向しているコリメータビームの間にアイソレータ素子のみが挿入された状態にあるので、ファイバ接続損失はもちろんのこと、累積損失が発生しない。したがって、光結合損失が小さい。
（５）信号光の波長損失特性が平坦である。
従来においては、励起光と信号光とを共通のファイバに合波、分波する場合、合分波機能をもつ波長分離素子（たとえば誘電体薄膜）が用いられていた。周知のように、波長分離素子は、励起光と信号光の波長の境界部に急峻な波長・損失特性をもたせているので、励起光波長帯域および信号光波長帯域にはその波長損失特性がそれぞれ平坦になりにくい。
光ファイバ通信システムにおいてはこの平坦性は信号伝送特性上重要な特性である。
しかるに、本発明の後方励起用光結合器においては、このような波長分離素子を含まないので、両波長帯においても平坦性が得られ、したがって、これによる信号伝送特性劣化を招かない。
以上、本発明の詳細を本発明の後方励起用光結合器を中心に説明してきたが、本発明の後方励起用光結合方法は、主に、上記図１Ａ〜Ｂ、図２Ａ〜Ｂ、図３Ａ〜Ｄ、図４および図６を用いて説明した後方励起用光結合器において用いられた光結合方法と同様であり、上記発明の効果も同様である。
以上説明したように、本発明によれば、従来は考えられなかったような小型の後方励起用光結合器を安価に、高精度に、量産することができるため、光増幅器の一層の利用拡大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１Ａと図１Ｂは本発明の後方励起用光結合器の第１の実施例を説明する図であり、図１Ａは基本構成を示す図、図１Ｂは実装構成を示す図である。
図２Ａと図２Ｂは本発明の後方励起用光結合器の第２の実施例を説明する図であり、図２Ａは基本構成を示す図、図２Ｂは実装構成を示す図である。
図３Ａ〜Ｄは本発明の後方励起用光結合器の第３の実施例を説明する図であり、図３Ａは基本構成を示す図、図３Ｂは実装構成を示す図、図３Ｃと図３Ｄは実際に実装した例を説明する図で、図３Ｃは平面図、図３Ｄは側面図である。
図４は本発明の後方励起用光結合器を大出力ＥＤＦＡへ適用した例を説明する図である
図５は従来のＥＤＦＡの構成形態の第１の例を説明する図である。
図６はアイソレータモジュールの構成を説明する図である。
図７は従来のＥＤＦＡの構成形態の第２の例を示す図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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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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【国際調査報告】
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