JP2004147199A - 可変フィルタ、光増幅装置および光通信システム - Google Patents
可変フィルタ、光増幅装置および光通信システム Download PDFInfo
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Abstract
【課題】所定波長帯域内の特定波長で利得の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動するという光増幅部の利得スペクトルの変動に対して利得等化器として好適に用いられ得る可変フィルタを提供する。
【解決手段】可変フィルタ１００は、損失可変フィルタ１１０および固定型フィルタ１２０を備えている。損失可変フィルタ１１０は、所定波長帯域内の特定波長で損失が最大となる透過スペクトルを有しており、その損失の最大値が可変である。固定型フィルタ１２０は、特定波長で損失が最小となる透過スペクトルを有する。損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルの損失の最大値の可変範囲内の何れかの値において、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルと固定型フィルタ１２０の透過スペクトルとを総合した全体の透過スペクトルが所定波長帯域内で透過率が略一定となる。
【選択図】 図１
【解決手段】可変フィルタ１００は、損失可変フィルタ１１０および固定型フィルタ１２０を備えている。損失可変フィルタ１１０は、所定波長帯域内の特定波長で損失が最大となる透過スペクトルを有しており、その損失の最大値が可変である。固定型フィルタ１２０は、特定波長で損失が最小となる透過スペクトルを有する。損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルの損失の最大値の可変範囲内の何れかの値において、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルと固定型フィルタ１２０の透過スペクトルとを総合した全体の透過スペクトルが所定波長帯域内で透過率が略一定となる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過スペクトルが可変である可変フィルタ、この可変フィルタを含む光増幅装置、および、この可変フィルタまたは光増幅装置を含む光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムは、信号光を光ファイバ伝送路により伝送することで大容量の情報を高速に送受信することができる。特に、波長分割多重（ＷＤＭ： Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信システムは、信号光波長帯域に含まれる多波長の信号光を多重化して伝送するものであって、更なる大容量化を図ることができる。また、光通信システムでは、光ファイバ伝送路により伝送される間に信号光が損失を被ることから、損失を補償するために信号光を光増幅する光増幅装置が設けられる。
【０００３】
光増幅装置としては、Ｅｒ元素が添加された増幅用光ファイバ（ＥＤＦ： Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ）を光増幅媒体として用いる光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ： Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）が知られている。このＥＤＦＡは、ＥＤＦに励起光（波長０．９８μｍ帯または１．４８μｍ帯）を供給することで、ＥＤＦにおいて波長１．５５μｍ帯の多波長の信号光を一括して光増幅することができる。
【０００４】
また、光増幅装置は、光増幅媒体における利得スペクトルが信号光波長帯域で平坦でない場合があることから、利得スペクトルを等化する利得等化器を更に備えている（例えば非特許文献１および非特許文献２を参照）。すなわち、利得等化器の損失スペクトルは光増幅媒体の利得スペクトルと同様の形状のものとされており、光増幅装置の全体の利得スペクトルが信号光波長帯域で平坦とされる。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｈ． Ｎａｋａｊｉ， ｅｔ ａｌ．， ”Ｕｌｔｒａ−Ｗｉｄｅ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ Ｓｌｏｐｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ”， ＯＡＡ２０００， ＯＷＡ２ （２０００）
【非特許文献１】
Ｈ． Ｊ． Ｐａｔｒｉｃｋ， ｅｔ ａｌ．， ”Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｏｆ Ｌｏｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ ＦｉｂｅｒＧｒａｔｉｎｇｓ ｔｏ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ”， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ．１６， Ｎｏ．９， ｐｐ．１６０６−１６１２ （１９９８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のＥＤＦの利得スペクトルは種々の要因（例えば、入力信号光強度、入力信号光波数、温度、など）により変動することが知られている。
【０００７】
図１１は、入力信号光強度が変動したときのＥＤＦの利得スペクトルの変化の様子を示す図である。この図には、入力信号光強度が基準値（δ＝０）であるときの利得スペクトルを基準として、入力信号光強度が３ｄＢだけ大きい値（δ＝＋３．０ｄＢ）であるときの利得スペクトルの変化、および、入力信号光強度が３ｄＢだけ小さい値（δ＝−３．０ｄＢ）であるときの利得スペクトルの変化、それぞれが示されている。この図から判るように、波長１５４０ｎｍ以上の波長域では、利得が波長に対して略線型であって、その利得傾斜が入力信号光強度により変化している。一方、波長１５４０ｎｍ以下の波長域では、波長１５３０ｎｍ付近に利得の極大点または極小点が存在しており、入力信号光強度が増加した場合（δ＞０）には利得の極小が生じ、入力信号光強度が減少した場合（δ＜０）には利得の極大が生じている。
【０００８】
図１２は、ホールバーニングに因るＥＤＦの利得スペクトルの変化の様子を示す図である（文献１「Ｊ． Ｗ． Ｓｕｌｈｏｆｆ， ｅｔ ａｌ， ”Ｓｐｅｃｔｒａｌ−Ｈｏｌｅ Ｂｕｒｎｉｎｇ ｉｎ Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃａ ａｎｄ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ Ｆｉｂｅｒｓ”， ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．９， Ｎｏ．１９， ｐｐ．１５７８−１５７９ （１９９７）」を参照）。この図に示されるように、ホールバーニングに因り波長１５３２ｎｍ付近に利得の極小が生じ、その極小値が変化する。
【０００９】
図１３は、温度が変動したときのＥＤＦの利得スペクトルの変化の様子を示す図である。この図には、温度が８℃であるときの利得スペクトルを基準として、温度が４０℃であるときの利得スペクトルの変化が示されている。この図から判るように、温度が高くなると、波長１５３３ｎｍ付近および１５４５ｎｍ付近それぞれに利得の極小が生じ、波長１５６５ｎｍ付近に利得の極大が生じる。
【００１０】
図１１の波長１５４０ｎｍ以上の波長域に示されるような利得スペクトルの変動に対しては、これを補償することができる利得等化器が知られている（文献２「Ｈ． Ｎａｋａｊｉ， ｅｔ ａｌ．， ”Ｕｌｔｒａ−Ｗｉｄｅ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ Ｓｌｏｐｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ”， ＯＡＡ’２０００， ＯＷＡ２， ｐｐ．１６７−１６９ （２０００）」を参照）。
【００１１】
しかし、図１１の波長１５４０ｎｍ以下の波長域、図１２の波長１５３２ｎｍ付近の波長域、ならびに、図１３の波長１５３３ｎｍ付近，波長１５４５ｎｍ付近および波長１５６５ｎｍ付近それぞれの波長域に示されるような、所定波長帯域内の特定波長で利得の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動するという利得スペクトルの変動に対しては、これを補償することができる利得等化器は知られていない。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、所定波長帯域内の特定波長で利得の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動するという光増幅部の利得スペクトルの変動に対して利得等化器として好適に用いられ得る可変フィルタ、この可変フィルタを利得等化器として含む光増幅装置、および、この可変フィルタまたは光増幅装置を含む光通信システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る可変フィルタは、（１） 所定波長帯域内の特定波長で付与損失が最大となり、或る状態において第１透過スペクトルを有し、付与損失の最大値が可変である損失可変フィルタと、（２） 損失可変フィルタと光学的に接続され、特定波長で付与損失が最小となる第２透過スペクトルを有する固定型フィルタとを備えを備えることを特徴とする。さらに、第１透過スペクトルと第２透過スペクトルとを総合した透過率が所定波長帯域内で略一定であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る可変フィルタは、 （１） 所定波長帯域内で或る条件下で特定ピーク形状の透過スペクトルを有し、条件の変化に伴い特定ピーク形状を維持し、或る状態において第１透過スペクトルを有し、付与損失の最大値が可変である損失可変フィルタと、（２） 前記損失可変フィルタと光学的に接続され、前記特定波長で付与損失が最小となる第２透過スペクトルを有する固定型フィルタとを備えることを特徴とする。さらに、第１透過スペクトルと第２透過スペクトルとを総合した透過率が所定波長帯域内で略一定であることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る可変フィルタの全体の透過スペクトルは、損失可変フィルタの第１透過スペクトルと固定型フィルタの第２透過スペクトルとを総合したものであり、第１透過スペクトルの損失の最大値の可変範囲内の何れかの値において、所定波長帯域内で透過率が略一定となっている。そして、損失可変フィルタの第１透過スペクトルは、所定波長帯域内の特定波長で付与損失が最大値となり、この付与損失の最大値が可変である。この損失可変フィルタの第１透過スペクトルの特定波長における損失の最大値が変化することにより、可変フィルタの全体の透過スペクトルは、所定波長帯域内の特定波長で透過率の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動する。したがって、この可変フィルタは、所定波長帯域内の特定波長で利得の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動するという光増幅部の利得スペクトルの変動に対して利得等化器として好適に用いられ得る。
【００１６】
本発明に係る可変フィルタは、損失可変フィルタまたは固定型フィルタと光学的に接続され所定波長帯域内において損失傾斜が可変である損失傾斜可変フィルタを更に備えるのが好適である。この場合には、可変フィルタの全体の透過スペクトルは、損失可変フィルタの第１透過スペクトルと固定型フィルタの第２透過スペクトルと損失傾斜可変フィルタの透過スペクトルとを総合したものである。この可変フィルタの全体の透過スペクトルは、所定波長帯域内で全体として損失傾斜が生じ、これに加えて、所定波長帯域内の特定波長で透過率の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動する。
【００１７】
本発明に係る光増幅装置は、（１） 所定波長帯域内の信号光を光増幅する光増幅部と、（２） 光増幅部と光学的に接続され、信号光に対して損失を付与する上記の本発明に係る可変フィルタと、（３） 可変フィルタの透過スペクトルを調整して、光増幅部および可変フィルタを含む利得を所定波長帯域内で一定となるように制御する制御部とを備えることを特徴とする。また、利得等化器を更に備えるのも好適である。
【００１８】
本発明に係る光増幅装置では、信号光は、光増幅部により光増幅され、可変フィルタにより損失を被る。この光増幅装置の全体の利得スペクトルは、光増幅部の利得スペクトルと可変フィルタの損失スペクトルとを総合したものである。或る条件下では、光増幅部の利得スペクトルは所定波長帯域において平坦とされている。しかし、他の条件下では、光増幅部の利得スペクトルは平坦性が損なわれる。このとき、可変フィルタに含まれる損失可変フィルタの透過スペクトルを調整することで、光増幅装置の全体の利得スペクトルを所定波長帯域において平坦とすることができる。
【００１９】
また、本発明に係る光増幅装置は、制御部が、信号光強度の波長依存性、入力信号光強度、入力信号光波数および温度のうち少なくとも１以上のものに基づいて、可変フィルタの透過スペクトルを調整するのが好適である。この場合、可変フィルタの透過スペクトルは、入力信号光強度、入力信号光波数および温度のうち少なくとも１以上のものに基づいてフィードフォワード制御される。また、利得等化される所定波長帯域内において、光増幅装置の全体の利得スペクトルの偏差が１．５ｄＢ以下であるのが好適であり、この偏差が１ｄＢ以下であれば更に好適である。また、利得等化される所定波長帯域が波長域１５２０ｎｍ〜１５４０ｎｍの全部または一部を含むのが好適である。
【００２０】
本発明に係る光通信システムは、上記の本発明に係る光増幅装置を含み、この光増幅装置により信号光を増幅して伝送することを特徴とする。或いは、上記の本発明に係る光増幅装置を複数含み、これら複数の光増幅装置により信号光を多段増幅して伝送することを特徴とする。この光通信システムでは、上記の本発明に係る光増幅装置により信号光が光増幅されて伝送されるので、高品質の信号光伝送が可能である。
【００２１】
本発明に係る光通信システムは、（１） 信号光伝送経路上に設けられ所定波長帯域内の信号光を光増幅する複数の光増幅装置と、（２） 複数の光増幅装置と光学的に接続され、信号光に対して損失を付与する上記の本発明に係る可変フィルタと、（３） 可変フィルタの透過スペクトルを調整して、複数の光増幅装置および可変フィルタを含む利得を所定波長帯域内で一定となるように制御する制御部とを備えることを特徴とする。この光通信システムでは、複数の光増幅装置それぞれにより信号光が光増幅されるとともに、上記の本発明に係る可変フィルタにより波長に応じた損失が信号光に与えられて、全体の利得が所定波長帯域内で一定とされるので、高品質の信号光伝送が可能である。
【００２２】
本発明に係る光通信システムは、制御部が、信号光強度の波長依存性、入力信号光強度、入力信号光波数および温度のうち少なくとも１以上のものに基づいて、可変フィルタの透過スペクトルを調整するのが好適である。利得等化される所定波長帯域内において、光増幅装置の全体の利得スペクトルの偏差が１．５ｄＢ以下であるのが好適であり、この偏差が１ｄＢ以下であれば更に好適である。また、利得等化される所定波長帯域が波長域１５２０ｎｍ〜１５４０ｎｍの全部または一部を含むのが好適である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２４】
先ず、本発明に係る可変フィルタの第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る可変フィルタ１００の構成図である。この図に示される可変フィルタ１００は、入力端１０１から出力端１０２へ至る信号光伝送経路上に、損失可変フィルタ１１０、固定型フィルタ１２０および光カプラ１４０を順に備えており、また、光カプラ１４０に光学的に接続されたモニタ部１５０と、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルを調整する制御部１６０とを備えている。
【００２５】
損失可変フィルタ１１０は、所定波長帯域内の特定波長で付与損失が最大となる透過スペクトルを有している。また、この損失可変フィルタ１１０は、その付与損失の最大値が可変であり、或いは、定波長帯域内で或る条件下で特定ピーク形状の透過スペクトルを有し、条件の変化に伴い特定ピーク形状を維持し、付与損失の最大値が可変である。
【００２６】
損失可変フィルタ１１０は、光ファイバの長手方向に沿って長周期（数百μｍ程度）の格子間隔の回折格子が形成された長周期グレーティング１１１と、この長周期グレーティング１１１を浸漬するオイル１１２と、このオイル１１２の温度を調整するヒータ１１３とを有する。光ファイバの材料である石英ガラスの屈折率の温度依存性（５×１０−６／℃）より、オイル１１２の屈折率の温度依存性の方が１桁以上大きいことから、このように構成される損失可変フィルタ１１０は、ヒータ１１３による温度調整により、上述したような可変の透過スペクトルを有するものとなる。また、光ファイバのコアおよびクラッドを構成するガラスの添加物とその量を適当に調整することにより、温度の変化による損失ピーク波長の変化を低減することも可能で、このファイバに長周期グレーティングを作製して用いることもできる。また、オイルの代わりに樹脂を用いても屈折率の温度変化は石英ガラスよりも十分に大きいので好適である。
【００２７】
固定型フィルタ１２０は、損失可変フィルタ１１０と光学的に接続され、特定波長で付与損失が最小となる透過スペクトルを有する。そして、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルの損失の最大値の可変範囲内の何れかの値において、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルと固定型フィルタ１２０の透過スペクトルとを総合した透過率が所定波長帯域内で略一定となる。
【００２８】
光カプラ１４０は、固定型フィルタ１２０より出力された信号光の一部を分岐してモニタ部１５０へ出力し、残部を出力端１０２へ出力する。モニタ部１５０は、光カプラ１４０より到達した信号光の強度または波数を検出し、その検出結果を表す検出信号を制御部１６０へ出力する。制御部１６０は、モニタ部１５０より出力された検出信号を入力して、これに基づいて、損失可変フィルタ１１０のヒータ１１３の温度を調整し、これにより、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルを調整する。或いは、制御部１６０は、可変フィルタ１００の周辺の温度に基づいて、損失可変フィルタ１１０のヒータ１１３の温度を調整し、これにより、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルを調整するのも好適である。
【００２９】
図２〜図４は、第１実施形態に係る可変フィルタ１００の透過スペクトルの説明図である。各図で、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１は、波長帯域１５２０ｎｍ〜１５５０ｎｍ内の特定波長１５３０ｎｍで損失が最大（透過率が最小）となっている。固定型フィルタ１２０の透過スペクトルＴ２は、波長帯域１５２０ｎｍ〜１５５０ｎｍ内の特定波長１５３０ｎｍで損失が最小（透過率が最大）となっている。可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１と固定型フィルタ１２０の透過スペクトルＴ２とを総合したものとなる。
【００３０】
図２では、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１の損失の最大値が可変範囲内の所定値となっていて、可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は所定波長帯域内で略一定となっている。図３では、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１の損失の最大値が上記所定値より大きくなっていて、可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は特定波長１５３０ｎｍで透過率が小さくなっている。逆に、図４では、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１の損失の最大値が上記所定値より小さくなっていて、可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は特定波長１５３０ｎｍで透過率が大きくなっている。
【００３１】
次に、本発明に係る可変フィルタの第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係る可変フィルタ１００Ａの構成図である。この図に示される可変フィルタ１００Ａは、入力端１０１から出力端１０２へ至る信号光伝送経路上に、損失可変フィルタ１１０、固定型フィルタ１２０、損失傾斜可変フィルタ１３０および光カプラ１４０を順に備えており、また、光カプラ１４０に光学的に接続されたモニタ部１５０と、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルを調整する制御部１６０とを備えている。この可変フィルタ１００Ａは、図１に示されたものと比較すると、損失傾斜可変フィルタ１３０を更に備えている点で相違する。損失傾斜可変フィルタ１３０の透過スペクトルは、所定波長帯域内において、損失が波長に対して略線型であって、損失傾斜が可変である。
【００３２】
図６〜図８は、第２実施形態に係る可変フィルタ１００Ａの透過スペクトルの説明図である。各図で、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１は、波長帯域１５２０ｎｍ〜１５７０ｎｍ内の特定波長１５３０ｎｍで損失が最大（透過率が最小）となっている。固定型フィルタ１２０の透過スペクトルＴ２は、波長帯域１５２０ｎｍ〜１５７０ｎｍ内の特定波長１５３０ｎｍで損失が最小（透過率が最大）となっている。損失傾斜可変フィルタ１３０の透過スペクトルＴ３は、波長帯域１５２０ｎｍ〜１５７０ｎｍ内において損失が波長に対して略線型である。可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１と固定型フィルタ１２０の透過スペクトルＴ２と損失傾斜可変フィルタ１３０の透過スペクトルＴ３とを総合したものとなる。
【００３３】
図６では、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１の損失の最大値が可変範囲内の所定値となっており、また、損失傾斜可変フィルタ１３０の透過スペクトルＴ３が平坦となっていて、可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は所定波長帯域内で略一定となっている。
【００３４】
図７では、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１の損失の最大値が上記所定値より大きくなっており、また、損失傾斜可変フィルタ１３０の透過スペクトルＴ３が右上がりとなっていて、可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は、所定波長帯域内で全体としては右上がり（波長が長いほど透過率が大きい）となって、特定波長１５３０ｎｍで透過率が小さくなっている。
【００３５】
逆に、図８では、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１の損失の最大値が上記所定値より小さくなっており、また、損失傾斜可変フィルタ１３０の透過スペクトルＴ３が右下がりとなっていて、可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は、所定波長帯域内で全体としては右下がり（波長が長いほど透過率が小さい）となって、特定波長１５３０ｎｍで透過率が大きくなっている。
【００３６】
次に、本発明に係る光増幅装置の実施形態について説明する。図９は、本実施形態に係る光増幅装置１０の構成図である。この図に示される光増幅装置１０は、入力端１１から出力端１２へ至る信号光伝送経路上に、光カプラ２１、光増幅部としてのＥＤＦ２２、利得等化器２３および可変フィルタ１００を順に備えており、また、光カプラ２１に光学的に接続された励起光源２４をも備えている。
【００３７】
光カプラ２１は、入力端１１に入力した信号光と励起光源２４より出力された励起光とを入力し、これらを合波してＥＤＦ２２へ出力する。ＥＤＦ２２は、Ｅｒ元素が添加された光ファイバであり、励起光が供給されることにより信号光を光増幅することができる。利得等化器２３は、ＥＤＦ２２の利得を等化するものである。また、可変フィルタ１００は、上述した本実施形態に係るものである。
【００３８】
この光増幅装置１０では、励起光源２４より出力された励起光は、光カプラ２１を経てＥＤＦ２２に供給される。入力端１１に入力した信号光は、光カプラ２１を経てＥＤＦ２２に入力して、このＥＤＦ２２において光増幅される。光増幅された信号光は、利得等化器２３および可変フィルタ１００それぞれにより波長に応じた損失が与えられて、出力端１２より出力される。
【００３９】
この光増幅装置１０の全体の利得スペクトルは、ＥＤＦ２２の利得スペクトルと利得等化器２３の損失スペクトルと可変フィルタ１００の損失スペクトルとを総合したものとなる。或る条件下で、利得等化器２３の損失スペクトルはＥＤＦ２２の利得スペクトルを等化するように設定されており、両スペクトルを総合した利得スペクトルは所定波長帯域において平坦とされている。しかし、入力信号光強度、入力信号光波数または温度が変動すると、利得等化器２３による利得等化の作用が不完全なものとなって、図１１〜図１３に示されたように利得の平坦性が損なわれる。
【００４０】
このとき、可変フィルタ１００に含まれる損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルを調整することで、光増幅装置１０の全体の利得スペクトルを所定波長帯域において平坦とすることができる。図１２または図１３に示されるような利得変動に対しては、図２〜図４に示されるような透過スペクトルの変化が可能な図１に示された可変フィルタ１００が好適に用いられる。図１１に示されるような利得変動に対しては、図６〜図８に示されるような透過スペクトルの変化が可能な図５に示された可変フィルタ１００Ａが好適に用いられる。また、利得等化される所定波長帯域内において、光増幅装置１０の全体の利得スペクトルの偏差が１．５ｄＢ以下であるのが好適であり、この偏差が１ｄＢ以下であれば更に好適である。また、利得等化される所定波長帯域が波長域１５２０ｎｍ〜１５４０ｎｍの全部または一部を含むのが好適である。これらの利得スペクトルの調整は、入力または出力の信号光強度の波長依存性をモニタして可変フィルタ１００Ａを制御することで精度が向上する。また、入力信号光強度、入力信号光波数および温度とスペクトルの変化との関係を予め把握しておくことで、これらをモニタすることでも制御が可能である。
【００４１】
次に、本発明に係る光通信システムの実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係る光通信システム１の構成図である。この図に示される光通信システム１は、信号光伝送経路上に設けられたＮ段（Ｎは２以上の整数）の光増幅装置３０１〜３０Ｎおよび可変フィルタ１００を備えている。光増幅装置３０１〜３０Ｎそれぞれは、図９に示された構成から可変フィルタ１００を除いた構成のものである。可変フィルタ１００は、上述した本実施形態に係るものである。この光通信システム１では、信号光は、光増幅装置３０１〜３０Ｎそれぞれにより光増幅された後に、可変フィルタ１００により波長に応じた損失が与えられる。
【００４２】
この光通信システム１の全体の利得スペクトルは、Ｎ段の光増幅装置３０１〜３０Ｎそれぞれの利得スペクトルと可変フィルタ１００の損失スペクトルとを総合したものとなる。或る条件下で、Ｎ段の光増幅装置３０１〜３０Ｎそれぞれの利得スペクトルは所定波長帯域において平坦とされている。しかし、入力信号光強度、入力信号光波数または温度が変動すると、Ｎ段の光増幅装置３０１〜３０Ｎそれぞれに含まれる利得等化器による利得等化の作用が不完全なものとなって、図１１〜図１３に示されたように利得の平坦性が損なわれる。
【００４３】
このとき、可変フィルタ１００に含まれる損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルを入力信号光強度の波長依存性に基づいて調整することで、光通信システム１の全体の利得スペクトルを所定波長帯域において平坦とすることができる。図１２または図１３に示されるような利得変動に対しては、図２〜図４に示されるような透過スペクトルの変化が可能な図１に示された可変フィルタ１００が好適に用いられる。図１１に示されるような利得変動に対しては、図６〜図８に示されるような透過スペクトルの変化が可能な図５に示された可変フィルタ１００Ａが好適に用いられる。また、利得等化される所定波長帯域内において、光通信システム１の全体の利得スペクトルの偏差が１．５ｄＢ以下であるのが好適であり、この偏差が１ｄＢ以下であれば更に好適である。また、利得等化される所定波長帯域が波長域１５２０ｎｍ〜１５４０ｎｍの全部または一部を含むのが好適である。
【００４４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、光通信システムは、１または複数の光増幅装置１０（図９）を含み、この光増幅装置により信号光を光増幅して伝送するのも好適である。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、可変フィルタの全体の透過スペクトルは、損失可変フィルタの第１透過スペクトルと固定型フィルタの第２透過スペクトルとを総合したものであり、第１透過スペクトルの損失の最大値の可変範囲内の何れかの値において、所定波長帯域内で透過率が略一定となっている。そして、損失可変フィルタの第１透過スペクトルは、所定波長帯域内の特定波長で付与損失が最大値となり、この付与損失の最大値が可変である。この損失可変フィルタの第１透過スペクトルの特定波長における損失の最大値が変化することにより、可変フィルタの全体の透過スペクトルは、所定波長帯域内の特定波長で透過率の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動する。したがって、この可変フィルタは、所定波長帯域内の特定波長で利得の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動するという光増幅部の利得スペクトルの変動に対して利得等化器として好適に用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る可変フィルタ１００の構成図である。
【図２】第１実施形態に係る可変フィルタ１００の透過スペクトルの説明図である。
【図３】第１実施形態に係る可変フィルタ１００の透過スペクトルの説明図である。
【図４】第１実施形態に係る可変フィルタ１００の透過スペクトルの説明図である。
【図５】第２実施形態に係る可変フィルタ１００Ａの構成図である。
【図６】第２実施形態に係る可変フィルタ１００Ａの透過スペクトルの説明図である。
【図７】第２実施形態に係る可変フィルタ１００Ａの透過スペクトルの説明図である。
【図８】第２実施形態に係る可変フィルタ１００Ａの透過スペクトルの説明図である。
【図９】本実施形態に係る光増幅装置１０の構成図である。
【図１０】本実施形態に係る光通信システム１の構成図である。
【図１１】入力信号光強度が変動したときのＥＤＦの利得スペクトルの変化の様子を示す図である。
【図１２】ホールバーニングに因るＥＤＦの利得スペクトルの変化の様子を示す図である。
【図１３】温度が変動したときのＥＤＦの利得スペクトルの変化の様子を示す図である。
【符号の説明】
１…光通信システム、１０…光増幅装置、２１…光カプラ、２２…ＥＤＦ、２３…利得等化器、２４…励起光源、３０…光増幅装置、１００，１００Ａ…可変フィルタ、１１０…損失可変フィルタ、１１１…長周期グレーティング、１１２…オイル、１１３…ヒータ、１２０…固定型フィルタ、１３０…損失傾斜可変フィルタ、１４０…光カプラ、１５０…モニタ部、１６０…制御部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過スペクトルが可変である可変フィルタ、この可変フィルタを含む光増幅装置、および、この可変フィルタまたは光増幅装置を含む光通信システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光通信システムは、信号光を光ファイバ伝送路により伝送することで大容量の情報を高速に送受信することができる。特に、波長分割多重（ＷＤＭ： Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）光通信システムは、信号光波長帯域に含まれる多波長の信号光を多重化して伝送するものであって、更なる大容量化を図ることができる。また、光通信システムでは、光ファイバ伝送路により伝送される間に信号光が損失を被ることから、損失を補償するために信号光を光増幅する光増幅装置が設けられる。
【０００３】
光増幅装置としては、Ｅｒ元素が添加された増幅用光ファイバ（ＥＤＦ： Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ）を光増幅媒体として用いる光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ： Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）が知られている。このＥＤＦＡは、ＥＤＦに励起光（波長０．９８μｍ帯または１．４８μｍ帯）を供給することで、ＥＤＦにおいて波長１．５５μｍ帯の多波長の信号光を一括して光増幅することができる。
【０００４】
また、光増幅装置は、光増幅媒体における利得スペクトルが信号光波長帯域で平坦でない場合があることから、利得スペクトルを等化する利得等化器を更に備えている（例えば非特許文献１および非特許文献２を参照）。すなわち、利得等化器の損失スペクトルは光増幅媒体の利得スペクトルと同様の形状のものとされており、光増幅装置の全体の利得スペクトルが信号光波長帯域で平坦とされる。
【０００５】
【非特許文献１】
Ｈ． Ｎａｋａｊｉ， ｅｔ ａｌ．， ”Ｕｌｔｒａ−Ｗｉｄｅ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ Ｓｌｏｐｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ”， ＯＡＡ２０００， ＯＷＡ２ （２０００）
【非特許文献１】
Ｈ． Ｊ． Ｐａｔｒｉｃｋ， ｅｔ ａｌ．， ”Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｏｆ Ｌｏｎｇ Ｐｅｒｉｏｄ ＦｉｂｅｒＧｒａｔｉｎｇｓ ｔｏ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ”， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ．１６， Ｎｏ．９， ｐｐ．１６０６−１６１２ （１９９８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のＥＤＦの利得スペクトルは種々の要因（例えば、入力信号光強度、入力信号光波数、温度、など）により変動することが知られている。
【０００７】
図１１は、入力信号光強度が変動したときのＥＤＦの利得スペクトルの変化の様子を示す図である。この図には、入力信号光強度が基準値（δ＝０）であるときの利得スペクトルを基準として、入力信号光強度が３ｄＢだけ大きい値（δ＝＋３．０ｄＢ）であるときの利得スペクトルの変化、および、入力信号光強度が３ｄＢだけ小さい値（δ＝−３．０ｄＢ）であるときの利得スペクトルの変化、それぞれが示されている。この図から判るように、波長１５４０ｎｍ以上の波長域では、利得が波長に対して略線型であって、その利得傾斜が入力信号光強度により変化している。一方、波長１５４０ｎｍ以下の波長域では、波長１５３０ｎｍ付近に利得の極大点または極小点が存在しており、入力信号光強度が増加した場合（δ＞０）には利得の極小が生じ、入力信号光強度が減少した場合（δ＜０）には利得の極大が生じている。
【０００８】
図１２は、ホールバーニングに因るＥＤＦの利得スペクトルの変化の様子を示す図である（文献１「Ｊ． Ｗ． Ｓｕｌｈｏｆｆ， ｅｔ ａｌ， ”Ｓｐｅｃｔｒａｌ−Ｈｏｌｅ Ｂｕｒｎｉｎｇ ｉｎ Ｅｒｂｉｕｍ−Ｄｏｐｅｄ Ｓｉｌｉｃａ ａｎｄ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ Ｆｉｂｅｒｓ”， ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．９， Ｎｏ．１９， ｐｐ．１５７８−１５７９ （１９９７）」を参照）。この図に示されるように、ホールバーニングに因り波長１５３２ｎｍ付近に利得の極小が生じ、その極小値が変化する。
【０００９】
図１３は、温度が変動したときのＥＤＦの利得スペクトルの変化の様子を示す図である。この図には、温度が８℃であるときの利得スペクトルを基準として、温度が４０℃であるときの利得スペクトルの変化が示されている。この図から判るように、温度が高くなると、波長１５３３ｎｍ付近および１５４５ｎｍ付近それぞれに利得の極小が生じ、波長１５６５ｎｍ付近に利得の極大が生じる。
【００１０】
図１１の波長１５４０ｎｍ以上の波長域に示されるような利得スペクトルの変動に対しては、これを補償することができる利得等化器が知られている（文献２「Ｈ． Ｎａｋａｊｉ， ｅｔ ａｌ．， ”Ｕｌｔｒａ−Ｗｉｄｅ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｅｒｂｉｕｍ Ｄｏｐｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎ Ｓｌｏｐｅ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ”， ＯＡＡ’２０００， ＯＷＡ２， ｐｐ．１６７−１６９ （２０００）」を参照）。
【００１１】
しかし、図１１の波長１５４０ｎｍ以下の波長域、図１２の波長１５３２ｎｍ付近の波長域、ならびに、図１３の波長１５３３ｎｍ付近，波長１５４５ｎｍ付近および波長１５６５ｎｍ付近それぞれの波長域に示されるような、所定波長帯域内の特定波長で利得の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動するという利得スペクトルの変動に対しては、これを補償することができる利得等化器は知られていない。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、所定波長帯域内の特定波長で利得の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動するという光増幅部の利得スペクトルの変動に対して利得等化器として好適に用いられ得る可変フィルタ、この可変フィルタを利得等化器として含む光増幅装置、および、この可変フィルタまたは光増幅装置を含む光通信システムを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る可変フィルタは、（１） 所定波長帯域内の特定波長で付与損失が最大となり、或る状態において第１透過スペクトルを有し、付与損失の最大値が可変である損失可変フィルタと、（２） 損失可変フィルタと光学的に接続され、特定波長で付与損失が最小となる第２透過スペクトルを有する固定型フィルタとを備えを備えることを特徴とする。さらに、第１透過スペクトルと第２透過スペクトルとを総合した透過率が所定波長帯域内で略一定であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る可変フィルタは、 （１） 所定波長帯域内で或る条件下で特定ピーク形状の透過スペクトルを有し、条件の変化に伴い特定ピーク形状を維持し、或る状態において第１透過スペクトルを有し、付与損失の最大値が可変である損失可変フィルタと、（２） 前記損失可変フィルタと光学的に接続され、前記特定波長で付与損失が最小となる第２透過スペクトルを有する固定型フィルタとを備えることを特徴とする。さらに、第１透過スペクトルと第２透過スペクトルとを総合した透過率が所定波長帯域内で略一定であることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る可変フィルタの全体の透過スペクトルは、損失可変フィルタの第１透過スペクトルと固定型フィルタの第２透過スペクトルとを総合したものであり、第１透過スペクトルの損失の最大値の可変範囲内の何れかの値において、所定波長帯域内で透過率が略一定となっている。そして、損失可変フィルタの第１透過スペクトルは、所定波長帯域内の特定波長で付与損失が最大値となり、この付与損失の最大値が可変である。この損失可変フィルタの第１透過スペクトルの特定波長における損失の最大値が変化することにより、可変フィルタの全体の透過スペクトルは、所定波長帯域内の特定波長で透過率の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動する。したがって、この可変フィルタは、所定波長帯域内の特定波長で利得の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動するという光増幅部の利得スペクトルの変動に対して利得等化器として好適に用いられ得る。
【００１６】
本発明に係る可変フィルタは、損失可変フィルタまたは固定型フィルタと光学的に接続され所定波長帯域内において損失傾斜が可変である損失傾斜可変フィルタを更に備えるのが好適である。この場合には、可変フィルタの全体の透過スペクトルは、損失可変フィルタの第１透過スペクトルと固定型フィルタの第２透過スペクトルと損失傾斜可変フィルタの透過スペクトルとを総合したものである。この可変フィルタの全体の透過スペクトルは、所定波長帯域内で全体として損失傾斜が生じ、これに加えて、所定波長帯域内の特定波長で透過率の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動する。
【００１７】
本発明に係る光増幅装置は、（１） 所定波長帯域内の信号光を光増幅する光増幅部と、（２） 光増幅部と光学的に接続され、信号光に対して損失を付与する上記の本発明に係る可変フィルタと、（３） 可変フィルタの透過スペクトルを調整して、光増幅部および可変フィルタを含む利得を所定波長帯域内で一定となるように制御する制御部とを備えることを特徴とする。また、利得等化器を更に備えるのも好適である。
【００１８】
本発明に係る光増幅装置では、信号光は、光増幅部により光増幅され、可変フィルタにより損失を被る。この光増幅装置の全体の利得スペクトルは、光増幅部の利得スペクトルと可変フィルタの損失スペクトルとを総合したものである。或る条件下では、光増幅部の利得スペクトルは所定波長帯域において平坦とされている。しかし、他の条件下では、光増幅部の利得スペクトルは平坦性が損なわれる。このとき、可変フィルタに含まれる損失可変フィルタの透過スペクトルを調整することで、光増幅装置の全体の利得スペクトルを所定波長帯域において平坦とすることができる。
【００１９】
また、本発明に係る光増幅装置は、制御部が、信号光強度の波長依存性、入力信号光強度、入力信号光波数および温度のうち少なくとも１以上のものに基づいて、可変フィルタの透過スペクトルを調整するのが好適である。この場合、可変フィルタの透過スペクトルは、入力信号光強度、入力信号光波数および温度のうち少なくとも１以上のものに基づいてフィードフォワード制御される。また、利得等化される所定波長帯域内において、光増幅装置の全体の利得スペクトルの偏差が１．５ｄＢ以下であるのが好適であり、この偏差が１ｄＢ以下であれば更に好適である。また、利得等化される所定波長帯域が波長域１５２０ｎｍ〜１５４０ｎｍの全部または一部を含むのが好適である。
【００２０】
本発明に係る光通信システムは、上記の本発明に係る光増幅装置を含み、この光増幅装置により信号光を増幅して伝送することを特徴とする。或いは、上記の本発明に係る光増幅装置を複数含み、これら複数の光増幅装置により信号光を多段増幅して伝送することを特徴とする。この光通信システムでは、上記の本発明に係る光増幅装置により信号光が光増幅されて伝送されるので、高品質の信号光伝送が可能である。
【００２１】
本発明に係る光通信システムは、（１） 信号光伝送経路上に設けられ所定波長帯域内の信号光を光増幅する複数の光増幅装置と、（２） 複数の光増幅装置と光学的に接続され、信号光に対して損失を付与する上記の本発明に係る可変フィルタと、（３） 可変フィルタの透過スペクトルを調整して、複数の光増幅装置および可変フィルタを含む利得を所定波長帯域内で一定となるように制御する制御部とを備えることを特徴とする。この光通信システムでは、複数の光増幅装置それぞれにより信号光が光増幅されるとともに、上記の本発明に係る可変フィルタにより波長に応じた損失が信号光に与えられて、全体の利得が所定波長帯域内で一定とされるので、高品質の信号光伝送が可能である。
【００２２】
本発明に係る光通信システムは、制御部が、信号光強度の波長依存性、入力信号光強度、入力信号光波数および温度のうち少なくとも１以上のものに基づいて、可変フィルタの透過スペクトルを調整するのが好適である。利得等化される所定波長帯域内において、光増幅装置の全体の利得スペクトルの偏差が１．５ｄＢ以下であるのが好適であり、この偏差が１ｄＢ以下であれば更に好適である。また、利得等化される所定波長帯域が波長域１５２０ｎｍ〜１５４０ｎｍの全部または一部を含むのが好適である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２４】
先ず、本発明に係る可変フィルタの第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る可変フィルタ１００の構成図である。この図に示される可変フィルタ１００は、入力端１０１から出力端１０２へ至る信号光伝送経路上に、損失可変フィルタ１１０、固定型フィルタ１２０および光カプラ１４０を順に備えており、また、光カプラ１４０に光学的に接続されたモニタ部１５０と、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルを調整する制御部１６０とを備えている。
【００２５】
損失可変フィルタ１１０は、所定波長帯域内の特定波長で付与損失が最大となる透過スペクトルを有している。また、この損失可変フィルタ１１０は、その付与損失の最大値が可変であり、或いは、定波長帯域内で或る条件下で特定ピーク形状の透過スペクトルを有し、条件の変化に伴い特定ピーク形状を維持し、付与損失の最大値が可変である。
【００２６】
損失可変フィルタ１１０は、光ファイバの長手方向に沿って長周期（数百μｍ程度）の格子間隔の回折格子が形成された長周期グレーティング１１１と、この長周期グレーティング１１１を浸漬するオイル１１２と、このオイル１１２の温度を調整するヒータ１１３とを有する。光ファイバの材料である石英ガラスの屈折率の温度依存性（５×１０−６／℃）より、オイル１１２の屈折率の温度依存性の方が１桁以上大きいことから、このように構成される損失可変フィルタ１１０は、ヒータ１１３による温度調整により、上述したような可変の透過スペクトルを有するものとなる。また、光ファイバのコアおよびクラッドを構成するガラスの添加物とその量を適当に調整することにより、温度の変化による損失ピーク波長の変化を低減することも可能で、このファイバに長周期グレーティングを作製して用いることもできる。また、オイルの代わりに樹脂を用いても屈折率の温度変化は石英ガラスよりも十分に大きいので好適である。
【００２７】
固定型フィルタ１２０は、損失可変フィルタ１１０と光学的に接続され、特定波長で付与損失が最小となる透過スペクトルを有する。そして、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルの損失の最大値の可変範囲内の何れかの値において、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルと固定型フィルタ１２０の透過スペクトルとを総合した透過率が所定波長帯域内で略一定となる。
【００２８】
光カプラ１４０は、固定型フィルタ１２０より出力された信号光の一部を分岐してモニタ部１５０へ出力し、残部を出力端１０２へ出力する。モニタ部１５０は、光カプラ１４０より到達した信号光の強度または波数を検出し、その検出結果を表す検出信号を制御部１６０へ出力する。制御部１６０は、モニタ部１５０より出力された検出信号を入力して、これに基づいて、損失可変フィルタ１１０のヒータ１１３の温度を調整し、これにより、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルを調整する。或いは、制御部１６０は、可変フィルタ１００の周辺の温度に基づいて、損失可変フィルタ１１０のヒータ１１３の温度を調整し、これにより、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルを調整するのも好適である。
【００２９】
図２〜図４は、第１実施形態に係る可変フィルタ１００の透過スペクトルの説明図である。各図で、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１は、波長帯域１５２０ｎｍ〜１５５０ｎｍ内の特定波長１５３０ｎｍで損失が最大（透過率が最小）となっている。固定型フィルタ１２０の透過スペクトルＴ２は、波長帯域１５２０ｎｍ〜１５５０ｎｍ内の特定波長１５３０ｎｍで損失が最小（透過率が最大）となっている。可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１と固定型フィルタ１２０の透過スペクトルＴ２とを総合したものとなる。
【００３０】
図２では、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１の損失の最大値が可変範囲内の所定値となっていて、可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は所定波長帯域内で略一定となっている。図３では、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１の損失の最大値が上記所定値より大きくなっていて、可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は特定波長１５３０ｎｍで透過率が小さくなっている。逆に、図４では、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１の損失の最大値が上記所定値より小さくなっていて、可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は特定波長１５３０ｎｍで透過率が大きくなっている。
【００３１】
次に、本発明に係る可変フィルタの第２実施形態について説明する。図５は、第２実施形態に係る可変フィルタ１００Ａの構成図である。この図に示される可変フィルタ１００Ａは、入力端１０１から出力端１０２へ至る信号光伝送経路上に、損失可変フィルタ１１０、固定型フィルタ１２０、損失傾斜可変フィルタ１３０および光カプラ１４０を順に備えており、また、光カプラ１４０に光学的に接続されたモニタ部１５０と、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルを調整する制御部１６０とを備えている。この可変フィルタ１００Ａは、図１に示されたものと比較すると、損失傾斜可変フィルタ１３０を更に備えている点で相違する。損失傾斜可変フィルタ１３０の透過スペクトルは、所定波長帯域内において、損失が波長に対して略線型であって、損失傾斜が可変である。
【００３２】
図６〜図８は、第２実施形態に係る可変フィルタ１００Ａの透過スペクトルの説明図である。各図で、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１は、波長帯域１５２０ｎｍ〜１５７０ｎｍ内の特定波長１５３０ｎｍで損失が最大（透過率が最小）となっている。固定型フィルタ１２０の透過スペクトルＴ２は、波長帯域１５２０ｎｍ〜１５７０ｎｍ内の特定波長１５３０ｎｍで損失が最小（透過率が最大）となっている。損失傾斜可変フィルタ１３０の透過スペクトルＴ３は、波長帯域１５２０ｎｍ〜１５７０ｎｍ内において損失が波長に対して略線型である。可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１と固定型フィルタ１２０の透過スペクトルＴ２と損失傾斜可変フィルタ１３０の透過スペクトルＴ３とを総合したものとなる。
【００３３】
図６では、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１の損失の最大値が可変範囲内の所定値となっており、また、損失傾斜可変フィルタ１３０の透過スペクトルＴ３が平坦となっていて、可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は所定波長帯域内で略一定となっている。
【００３４】
図７では、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１の損失の最大値が上記所定値より大きくなっており、また、損失傾斜可変フィルタ１３０の透過スペクトルＴ３が右上がりとなっていて、可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は、所定波長帯域内で全体としては右上がり（波長が長いほど透過率が大きい）となって、特定波長１５３０ｎｍで透過率が小さくなっている。
【００３５】
逆に、図８では、損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルＴ１の損失の最大値が上記所定値より小さくなっており、また、損失傾斜可変フィルタ１３０の透過スペクトルＴ３が右下がりとなっていて、可変フィルタ１００の全体の透過スペクトルＴ０は、所定波長帯域内で全体としては右下がり（波長が長いほど透過率が小さい）となって、特定波長１５３０ｎｍで透過率が大きくなっている。
【００３６】
次に、本発明に係る光増幅装置の実施形態について説明する。図９は、本実施形態に係る光増幅装置１０の構成図である。この図に示される光増幅装置１０は、入力端１１から出力端１２へ至る信号光伝送経路上に、光カプラ２１、光増幅部としてのＥＤＦ２２、利得等化器２３および可変フィルタ１００を順に備えており、また、光カプラ２１に光学的に接続された励起光源２４をも備えている。
【００３７】
光カプラ２１は、入力端１１に入力した信号光と励起光源２４より出力された励起光とを入力し、これらを合波してＥＤＦ２２へ出力する。ＥＤＦ２２は、Ｅｒ元素が添加された光ファイバであり、励起光が供給されることにより信号光を光増幅することができる。利得等化器２３は、ＥＤＦ２２の利得を等化するものである。また、可変フィルタ１００は、上述した本実施形態に係るものである。
【００３８】
この光増幅装置１０では、励起光源２４より出力された励起光は、光カプラ２１を経てＥＤＦ２２に供給される。入力端１１に入力した信号光は、光カプラ２１を経てＥＤＦ２２に入力して、このＥＤＦ２２において光増幅される。光増幅された信号光は、利得等化器２３および可変フィルタ１００それぞれにより波長に応じた損失が与えられて、出力端１２より出力される。
【００３９】
この光増幅装置１０の全体の利得スペクトルは、ＥＤＦ２２の利得スペクトルと利得等化器２３の損失スペクトルと可変フィルタ１００の損失スペクトルとを総合したものとなる。或る条件下で、利得等化器２３の損失スペクトルはＥＤＦ２２の利得スペクトルを等化するように設定されており、両スペクトルを総合した利得スペクトルは所定波長帯域において平坦とされている。しかし、入力信号光強度、入力信号光波数または温度が変動すると、利得等化器２３による利得等化の作用が不完全なものとなって、図１１〜図１３に示されたように利得の平坦性が損なわれる。
【００４０】
このとき、可変フィルタ１００に含まれる損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルを調整することで、光増幅装置１０の全体の利得スペクトルを所定波長帯域において平坦とすることができる。図１２または図１３に示されるような利得変動に対しては、図２〜図４に示されるような透過スペクトルの変化が可能な図１に示された可変フィルタ１００が好適に用いられる。図１１に示されるような利得変動に対しては、図６〜図８に示されるような透過スペクトルの変化が可能な図５に示された可変フィルタ１００Ａが好適に用いられる。また、利得等化される所定波長帯域内において、光増幅装置１０の全体の利得スペクトルの偏差が１．５ｄＢ以下であるのが好適であり、この偏差が１ｄＢ以下であれば更に好適である。また、利得等化される所定波長帯域が波長域１５２０ｎｍ〜１５４０ｎｍの全部または一部を含むのが好適である。これらの利得スペクトルの調整は、入力または出力の信号光強度の波長依存性をモニタして可変フィルタ１００Ａを制御することで精度が向上する。また、入力信号光強度、入力信号光波数および温度とスペクトルの変化との関係を予め把握しておくことで、これらをモニタすることでも制御が可能である。
【００４１】
次に、本発明に係る光通信システムの実施形態について説明する。図１０は、本実施形態に係る光通信システム１の構成図である。この図に示される光通信システム１は、信号光伝送経路上に設けられたＮ段（Ｎは２以上の整数）の光増幅装置３０１〜３０Ｎおよび可変フィルタ１００を備えている。光増幅装置３０１〜３０Ｎそれぞれは、図９に示された構成から可変フィルタ１００を除いた構成のものである。可変フィルタ１００は、上述した本実施形態に係るものである。この光通信システム１では、信号光は、光増幅装置３０１〜３０Ｎそれぞれにより光増幅された後に、可変フィルタ１００により波長に応じた損失が与えられる。
【００４２】
この光通信システム１の全体の利得スペクトルは、Ｎ段の光増幅装置３０１〜３０Ｎそれぞれの利得スペクトルと可変フィルタ１００の損失スペクトルとを総合したものとなる。或る条件下で、Ｎ段の光増幅装置３０１〜３０Ｎそれぞれの利得スペクトルは所定波長帯域において平坦とされている。しかし、入力信号光強度、入力信号光波数または温度が変動すると、Ｎ段の光増幅装置３０１〜３０Ｎそれぞれに含まれる利得等化器による利得等化の作用が不完全なものとなって、図１１〜図１３に示されたように利得の平坦性が損なわれる。
【００４３】
このとき、可変フィルタ１００に含まれる損失可変フィルタ１１０の透過スペクトルを入力信号光強度の波長依存性に基づいて調整することで、光通信システム１の全体の利得スペクトルを所定波長帯域において平坦とすることができる。図１２または図１３に示されるような利得変動に対しては、図２〜図４に示されるような透過スペクトルの変化が可能な図１に示された可変フィルタ１００が好適に用いられる。図１１に示されるような利得変動に対しては、図６〜図８に示されるような透過スペクトルの変化が可能な図５に示された可変フィルタ１００Ａが好適に用いられる。また、利得等化される所定波長帯域内において、光通信システム１の全体の利得スペクトルの偏差が１．５ｄＢ以下であるのが好適であり、この偏差が１ｄＢ以下であれば更に好適である。また、利得等化される所定波長帯域が波長域１５２０ｎｍ〜１５４０ｎｍの全部または一部を含むのが好適である。
【００４４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、光通信システムは、１または複数の光増幅装置１０（図９）を含み、この光増幅装置により信号光を光増幅して伝送するのも好適である。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したとおり、本発明によれば、可変フィルタの全体の透過スペクトルは、損失可変フィルタの第１透過スペクトルと固定型フィルタの第２透過スペクトルとを総合したものであり、第１透過スペクトルの損失の最大値の可変範囲内の何れかの値において、所定波長帯域内で透過率が略一定となっている。そして、損失可変フィルタの第１透過スペクトルは、所定波長帯域内の特定波長で付与損失が最大値となり、この付与損失の最大値が可変である。この損失可変フィルタの第１透過スペクトルの特定波長における損失の最大値が変化することにより、可変フィルタの全体の透過スペクトルは、所定波長帯域内の特定波長で透過率の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動する。したがって、この可変フィルタは、所定波長帯域内の特定波長で利得の極大または極小が生じて極大値または極小値が変動するという光増幅部の利得スペクトルの変動に対して利得等化器として好適に用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る可変フィルタ１００の構成図である。
【図２】第１実施形態に係る可変フィルタ１００の透過スペクトルの説明図である。
【図３】第１実施形態に係る可変フィルタ１００の透過スペクトルの説明図である。
【図４】第１実施形態に係る可変フィルタ１００の透過スペクトルの説明図である。
【図５】第２実施形態に係る可変フィルタ１００Ａの構成図である。
【図６】第２実施形態に係る可変フィルタ１００Ａの透過スペクトルの説明図である。
【図７】第２実施形態に係る可変フィルタ１００Ａの透過スペクトルの説明図である。
【図８】第２実施形態に係る可変フィルタ１００Ａの透過スペクトルの説明図である。
【図９】本実施形態に係る光増幅装置１０の構成図である。
【図１０】本実施形態に係る光通信システム１の構成図である。
【図１１】入力信号光強度が変動したときのＥＤＦの利得スペクトルの変化の様子を示す図である。
【図１２】ホールバーニングに因るＥＤＦの利得スペクトルの変化の様子を示す図である。
【図１３】温度が変動したときのＥＤＦの利得スペクトルの変化の様子を示す図である。
【符号の説明】
１…光通信システム、１０…光増幅装置、２１…光カプラ、２２…ＥＤＦ、２３…利得等化器、２４…励起光源、３０…光増幅装置、１００，１００Ａ…可変フィルタ、１１０…損失可変フィルタ、１１１…長周期グレーティング、１１２…オイル、１１３…ヒータ、１２０…固定型フィルタ、１３０…損失傾斜可変フィルタ、１４０…光カプラ、１５０…モニタ部、１６０…制御部。
Claims (15)
- 所定波長帯域内の特定波長で付与損失が最大となり、或る状態において第１透過スペクトルを有し、前記付与損失の最大値が可変である損失可変フィルタと、
前記損失可変フィルタと光学的に接続され、前記特定波長で付与損失が最小となる第２透過スペクトルを有する固定型フィルタと
を備え、
前記第１透過スペクトルと前記第２透過スペクトルとを総合した透過率が前記所定波長帯域内で略一定である
ことを特徴とする可変フィルタ。 - 所定波長帯域内で或る条件下で特定ピーク形状の透過スペクトルを有し、条件の変化に伴い前記特定ピーク形状を維持し、或る状態において第１透過スペクトルを有し、前記付与損失の最大値が可変である損失可変フィルタと、
前記損失可変フィルタと光学的に接続され、前記特定波長で付与損失が最小となる第２透過スペクトルを有する固定型フィルタと
を備え、
前記第１透過スペクトルと前記第２透過スペクトルとを総合した透過率が前記所定波長帯域内で略一定である
ことを特徴とする可変フィルタ。 - 前記損失可変フィルタまたは前記固定型フィルタと光学的に接続され、前記所定波長帯域内において損失傾斜が可変である損失傾斜可変フィルタを更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の可変フィルタ。
- 所定波長帯域内の信号光を光増幅する光増幅部と、
前記光増幅部と光学的に接続され、前記信号光に対して損失を付与する請求項１または２に記載の可変フィルタと、
前記可変フィルタの透過スペクトルを調整して、前記光増幅部および前記可変フィルタを含む利得を前記所定波長帯域内で一定となるように制御する制御部と
を備えることを特徴とする光増幅装置。 - 前記所定波長帯域内における前記全体の利得スペクトルの偏差が１．５ｄＢ以下であることを特徴とする請求項４記載の光増幅装置。
- 前記所定波長帯域内における前記全体の利得スペクトルの偏差が１ｄＢ以下であることを特徴とする請求項４記載の光増幅装置。
- 前記制御部が、信号光強度の波長依存性、入力信号光強度、入力信号光波数および温度のうち少なくとも１以上のものに基づいて、前記可変フィルタの透過スペクトルを調整することを特徴とする請求項４記載の光増幅装置。
- 前記所定波長帯域が波長域１５２０ｎｍ〜１５４０ｎｍの全部または一部を含むことを特徴とする請求項４記載の光増幅装置。
- 請求項４記載の光増幅装置を含み、この光増幅装置により信号光を増幅して伝送することを特徴とする光通信システム。
- 請求項４記載の光増幅装置を複数含み、これら複数の光増幅装置により信号光を多段増幅して伝送することを特徴とする光通信システム。
- 信号光伝送経路上に設けられ所定波長帯域内の信号光を光増幅する複数の光増幅装置と、
前記複数の光増幅装置と光学的に接続され、前記信号光に対して損失を付与する請求項１または２に記載の可変フィルタと、
前記可変フィルタの透過スペクトルを調整して、前記複数の光増幅装置および前記可変フィルタを含む利得を前記所定波長帯域内で一定となるように制御する制御部と
を備えることを特徴とする光通信システム。 - 前記制御部が、信号光強度の波長依存性、入力信号光強度、入力信号光波数および温度のうち少なくとも１以上のものに基づいて、前記可変フィルタの透過スペクトルを調整することを特徴とする請求項１１記載の光通信システム。
- 前記所定波長帯域内における前記全体の利得スペクトルの偏差が１．５ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１１記載の光通信システム。
- 前記所定波長帯域内における前記全体の利得スペクトルの偏差が１ｄＢ以下であることを特徴とする請求項１１記載の光通信システム。
- 前記所定波長帯域が波長域１５２０ｎｍ〜１５４０ｎｍの全部または一部を含むことを特徴とする請求項１１記載の光通信システム。
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|---|---|---|---|
| JP2002311412A JP2004147199A (ja) | 2002-10-25 | 2002-10-25 | 可変フィルタ、光増幅装置および光通信システム |
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| JP2002311412A JP2004147199A (ja) | 2002-10-25 | 2002-10-25 | 可変フィルタ、光増幅装置および光通信システム |
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|---|---|
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| JP2002311412A Pending JP2004147199A (ja) | 2002-10-25 | 2002-10-25 | 可変フィルタ、光増幅装置および光通信システム |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012015692A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Fujitsu Ltd | 光伝送システム |
| JPWO2017033438A1 (ja) * | 2015-08-27 | 2018-06-21 | 日本電気株式会社 | イコライザ、中継器および通信システム |
-
2002
- 2002-10-25 JP JP2002311412A patent/JP2004147199A/ja active Pending
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