JPH02120830A

JPH02120830A - 光増幅分配器

Info

Publication number: JPH02120830A
Application number: JP63276514A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Kaede; 楓　和久
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1990-05-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は光通信などに用いられる光増幅分配器に関する
。

（従来の技術）従来、１つの信号光のパワーレベルを増幅して複数の箇
所に分配する場合、昭和６３年の電子情報通信学会春季
全国大会の予稿集の論文番号Ｂ−７０４に記載の古賀曲
による“半導体レーザ増幅器を用いた光分配装置”に述
べられているように、１つの信号光を伝搬させている光
ファイバの途中に１個の半導体光増幅器を仲人し、その
１個の半導体増幅器で光パワーレベルを増幅した後、複
数の箇所に分配するものがあった。

（発明が解決しようとする課題）しかし、半導体光増幅器は通常ＴＥモードとＴＭモード
間で利得に差があるから、信号光の偏波状態によって半
導体光増幅器での増幅後の利得が異なると言う問題点が
あった。また、１個の光増幅器で増幅を行っているから
、その１個に障害が起きると、全ての分配先で信号を受
けられないと言う問題があった。このように、従来の光
増幅分配器には解決すべき課題があった。

本発明の目的は、上述の課題を解決し、信号光の偏光状
態に依存せず、また、１個の光増幅器の障害が光分配機
能に致命的な障害とならない光増幅分配器を提供するこ
とにある。

（課題を解決するための手段）本発明は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の入力端とＭ個（
Ｍは２以上の整数）の出力端を有するスターカップラと
、該スターカップラのＭ個の出力端の内の一つ以上の出
力端におのおの接続された反射型光増幅器とを含んで構
成される。

（作用）本発明の構成において、スターカップラのＮ個の入力端
の内のひとつへの入力信号光はスターカップラによって
Ｍ個の出力端へ分割されて出力された後、各々の出力端
に接続された別々の複数個の反射型光増幅器で増幅され
る。また、各反射型光増幅器では入射光をＴＥ／ＴＭモ
ードに分離して各々等しい利得となるよう増幅しており
、１゛Ｅ／ＴＭモード依存性のない光増幅を行っている
。

この反射型光増幅器で増幅された光は再びスターカップ
ラにもどされ−Ｎ個の入力端に分配される。

したがって、本発明の構成による光増幅分配器において
は入射光は複数の光増幅素子によって増幅されており、
仮にその一つが動作しなくなっても分配先の受信機のＡ
ＧＣ回路のダイナミックレンジにはいる程度の変動に抑
えることが出来るから、分配機能の致命的な障害とはな
らない、また、各光増幅素子ではＴＥ／ＴＭモード依存
性のない光増幅を行っているから、光増幅分配器への入
射光の偏光状態に依存しない。

（実施例）第１図は本発明の光増幅分配器の第１の実施例の構成図
である。第１の光ファイバ１１を通ってスターカップラ
２の第１の入力端２１から入射した光信号はスターカッ
プラ２によって第１から第４の４つの出力端２５〜２８
に分配して出力される。各出力端２５〜２８には第５か
ら第８の光ファイバ１５〜１８を介して反射型光増幅器
３１〜３４が接続されており、各出力端２５〜２８から
出射される前記分配された信号光はそれぞれ反射型増幅
器で増幅される。増幅後、再び同じ出力端２５〜２８を
通ってスターカップラ２に入射し、そこで４つに分配さ
れて前記４つの入力端２１〜２４から出力される。つま
り、第１の入力端２１から入力した光信号は４つの反射
型光増幅器３１〜３４で増幅され、第１の入力端２１を
含む４つの入力端２１〜２４に出力される。ここで、第
１から第４の反射型光増幅器３１〜３４は何れも同じ構
造であるが、以下では第１の反射型光増幅器３′１を例
に取って、その構造及び機能を第２図を用いて説明する
。

第５の光ファイバ１５を通ってきた前記分配出力された
信号光は半導体光増幅素子４の第１の端子４１へ入射す
る。この半導体光増幅素子４は第３図に示すようにＩ　
ｎＧａＡｓ層を活性層とし、通常良く用いられるファブ
リ・ペロー型半導体レーザの両端面に反射率１０−４の
無反射コーテイング膜を施した構造となっている。その
構造の詳細については、例えば、エム・ジエイ・オマホ
ニイ（Ｈ，Ｊ、０°ＨａｈＯｎ’／　）によるセミコン
ダクタ　レーザオプティカル　アンプリファイヤズ　フ
ォ　ユース　イン　ツユ−チャー　ファイバ　システム
ズ（Ｓｅｌｌｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌａ５ｅｒ　０ｐ
ｔｉｃａｌ　Ａｎｐｌｉｆｉｅｒｓｆｏｒ　ｕｓｅ　ｉ
ｎ　Ｆｕｔｕｒｅ　Ｆｉｂｅｒ　５ｙｓｔｅｌｓ）と題
するアイ１〜リグルイー（ＩＥＥＥ）の１９８８年のジ
ャーナル　イブ　ライ（−ウニイブ　テクノロジ（Ｊｏ
ｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｏｈｔｗａｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏ
ｌｏｇｙ　）の第６巻、第４号の第５３１頁から第５４
４頁記載の論文に詳しい。さて、このＷ４遣の半導体光
増幅素子４においては、ＴＥモードと７Ｍモードの間で
利得差があり、注入電流７０ｍＡにおいて、ＴＥモード
で入射した信号光成分に対しては２０ｄＢの利得、７Ｍ
モードで入射した信号光成分に対しては１５ｄＢの利得
となっている。

半導体光増幅素子４で増幅された信号光は、その第２の
端子４２から出力され第１の偏波面保存光ファイバ５に
結合される。このとき、半導体光増幅素子４のＴＥモー
ドと７Ｍモードの偏波面の方向が第１の偏波保存ファイ
バ５の主軸の何れかと一致するように結合される。この
第１の閑波面保存光ファイバ５に結合された信号光は同
光ファイバ５を通ってＴＥ−７Ｍモード分離素子６の第
１の端子６１に入射する。このＴ　Ｅ　−Ｔ　Ｍモード
分離素子６は第４図に示すように、ダブルモード光導波
路とそれにつながるＹ分岐光導波路で構成されており、
Ｌｉ　ＮｂＯ３基板上に形成されている。この詳細につ
いてはアプライド・フィジックス・レター（Ａｐｐｌｉ
ｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　１ｅｔｔｅｒ）誌の第４４巻第
６号の第５８３頁から第５８５頁記載のデイ−・ヤップ
（Ｄ、Ｙａｐ　）他による“パッシブＴ　ｉ　：　ｌ、
ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｓチャネル　ウニイブガイドＴＥ−ＴＭ
　　モード　スプリッタ（ｐａ３ｓｉｖｅＴｉ：ＬｉＮ
ｂ０ｉ　ｃｈａｎｎｅｌ　ＷａＶｅＯｕ！ｄＱ　ＴＥ−
ＴＨＩ！０ｄｅｓｐｌｉｔｔｅｒ　）”と題する論文に
詳しい。この′ｒＥＴＭモード分離素子６でＴＥモード
と］゛Ｍモードに分離された信号光は、それぞれ第２の
端子６２と第３の端子６３から出力される。

ＴＥ−７Ｍモード分離素子６の第２の端子６２と第３の
端子６３はそれぞれＴＥ−ＴＭモード変換素子７の第１
の端子７１と第２の端子７２に接続されている。ここで
、これらの接続にはそれぞれ第２の何波面保存ファイバ
８と第３の偏波面保存ファイバ９が用いられている。ま
た、その際、偏波面保存ファイバ８．９の主軸のいずれ
ががＴ　Ｅ　−Ｔ　Ｍモード分Ａ色素７′６の第２の端
子６２と第３の端子６３からの出力光の偏波面と一致す
るように接続されている。ＴＥ−ＴＭモード変換素子７
の第１の端子７１からＴＥモードとしてＴＥＴＭモード
変換素子７に入射した信号光は、該ＴＥ−ＴＭモード変
換素子７において７Ｍモードに変換され、同変換素子７
の第２の端子７２から出力される。同様に、’ｆ’　Ｅ
　−Ｔ　Ｍモード変換素子７の第２の端子７２から７Ｍ
モードとしてＴＥ−ＴＭモード変換素子７に入射した信
号光は、該ＴＥ−ＴＭモード変換素子７においてＴＥモ
ードに変換され、同変換素子７の第１の端子７２から出
力される。ここで、ＴＥ−ＴＭ（″ニード変換素子７は
第５図に示すように入力端と出力端で主軸の方向を９０
度回転させた１ｍ波面保存ファイバで構成されている。

偏波面を変換されたこれらＴＥ、７Ｍモードに分離され
ていた信号光は再び第２の偏波面保存ファイバ８と第３
の偏波面保存ファイバ９を通ってＴＥ−７Ｍモード分離
素子６にその第２の端子６２と第３の端子６３から入射
し、ＴＥ　　７Ｍモードが合波されて該ＴＥ−ＴＭモー
ド分離素子６の第１の端？６１から出力される。さらに
、第１の偏波面保存ファイバ５を通ってＴＥ／ＴＭの偏
波面を保ったまま再び半導体光増幅素子４に入射する。

半導体光増幅素子４に入射した信号光は前述のようにＴ
Ｅモードで入射した信号光成分に対してはパワーが２０
ｄＢ増幅され、７Ｍモードで入射した信号光成分に対し
てはパワーが１５ｄＢ増幅される。ここで、信号光のパ
ワーが半導体光増幅素子４において第１回目に増幅され
たときＴＥモードであった信号光成分は第２回目におい
ては７Ｍモードとなっている。また、第１回目の増幅時
に７Ｍモードであった信号光成分は第２回目においては
ＴＥモードとなっている。この２回の増幅により、信号
光のパワーは開光状態の如何によらず３５ｄＢ　（＝２
０ｄＢ＋１５ｄＢ）増幅される。

なお、スターカッグラ２へは第２から第４の光ファイバ
１２．１３．１４を介して入力端２２゜２３．２４から
も異なる信号光が入射されるが、これらの信号光に対す
る光増幅分配器の機能も上記と同様であるので省略する
。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第６図は本発明の第２の実施例の光増幅分配器における
反射型光増幅器部分の構成図である。ここで、反射型光
増幅器部分以外は第１の実施例と同じであるので説明を
省略する。

さて、第１の実施例と同じく、第５の光ファイバ１５に
出力された分配出力光は第５の反射型光増幅器３１に入
力する。第５の反射型増幅器３１ではまず第２のＴＥ−
７Ｍモード分離素子６００の第１の端子６０１に入射す
る。この第１の端子６０１から入射した信号光はＴＥと
ＴＭの２つのモードに分離され、それぞれ第２及び第３
の端子６０２．６０３から出力される。これら第２及び
第３の端子６０２，６０３から出力された信号光はそれ
ぞれ、第４及び第５の偏波面保存光ファイバ６１１，６
１２を通って各々第２及び第３の半導体光増幅素子６２
１，６２２に入力する。その際、偏波面保存ファイバ６
１１．６１２の主軸のいずれかがＴＥ−７Ｍモード分離
素子６００の第２の端子６０２と第３の端子６０３から
の出力光の偏波面と一致するように接続して、直線漏光
が保存されるようにしている。

ここで、これらの半導体増幅素子の構造を第７図に示す
、この半導体光増幅素子は第１の実施例とは異なって、
片方の端面は第１の実施例と同じ無反射コーティングを
施しているが、他方の端面には反射膜コーティングを施
している。この半導体光増幅素子の無反射コーティング
された端面から入射した光は、素子内で増幅されつつ前
記反射膜で反射され、再び無反射コーティングされた端
面から出射する。また、この半導体光増幅素子はＴＥモ
ードと７Ｍモードの間で利得差があり、注入電流７０ｍ
ＡにおいてＴＥモードの方が約５ｄＢ利得が大きい。

そこで、前記偏波面保存ファイバ６１１゜６１２から出
射する信号光の偏波面の方向が何れも１゛Ｅモードの偏
波面と一致するように第４及び第５の偏波面保存ファイ
バ６１１．６１２と第２及び第３の半導体光増幅素子６
２１，６２２を各々接続している。さて、第２及び第３
の半導体光増幅素子６２１．６２２で増幅された信号光
は再び各々第４及び第５の偏波面保存ファイバ６１１゜
６１２を通って第２のＴＥ−７Ｍモード分離素子６００
に入射し、合波されて第５の光ファイバ１５に入射する
。この後は第１の実施例と同じくスターカップラ２で４
つの入力端子に分配して出力される。

ここで、第２の実施例では第１の実施例に比べて２倍の
数の半導体光増幅素子を必要とするという欠点があるが
、一方では、第１の実施例では実質上２個の光増幅器に
相当する雑音光が信号光に付加されるのに対して、第２
の実施例で付加される雑音光は１個の光増幅８分だけと
いう利点がある。

以上、本発明の第１及び第２の実施例について説明した
。ここで、半導体光増幅素子としてＩｎＱａＡｓＰ層を
活性層とするものを用いたが、増幅すべき波長が異なる
場合、例えば波長０．８５μｍ（Ｑ場合にはＧａＡＳ層
を活性層とする半導体光増幅素子など、他の組成の活性
層を有する半導体光増幅素子を用いても良いことは言う
までもない、また、第１及び第２の実施例において、Ｔ
Ｅ−７Ｍモード分離素子にＬ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｓ基板上
に形成されな岑導波路素子を用いたが、誘電体多層膜を
用いたＴＥ−７Ｍモード分離素子などを用いても良い、
さらに、第１及び第２の実施例において、スターカッグ
ラの入力端及び出力端の数をそれぞれ４としたがこれに
限定されないことは言うまでもない、また、第１の実施
例においてＴＥ−７Ｍモード変換素子には入力端と出力
端で主軸の方向を９０度回転させた偏波面保存ファイバ
で構成されたものを用いたが、Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｓ基
板上に形成された光導波路間でのＴＥ−ＴＭモード間の
結合を利用したＴＥ−ＴＭモード変換素子などを用いて
も良い。

（発明の効果）上述のように、本発明の光増幅分配器においては、スタ
ーカップラのＮ個の入力端の内の一つへの入力信号光は
スターカッグラによってＭ個の出力端へ分割されて出力
された後、各々の出力ｆ４１に接続された別々の複数個
の反射型光増幅器で増幅される。したがって、入射光は
複数の光増幅素子によって増幅されており、仮にその一
つが動作しなくなっても分配先の受信機のＡＧＣ回路の
ダイナミックレンジにはいる程度の変動に抑えることが
出来るから、分配機能の致命的な障害とはならない、こ
の利点は、従来行われている１個の光増幅器による光増
幅とそれに接続されたスターカップラなどの光分配素子
を用いた光増幅・分配の場合には光増幅器が障害を起こ
すとスターカッグラからの出力レベルが大きく低下し、
受信端では信号を受信できないことと比較すると一層明
らかである。また、各反射型光増幅器では入射光をＴＥ
／１゛Ｍモードに分離して各々等しい利得となるよう増
幅しており、ＴＥ／ＴＭモード依存性のない光増幅を行
っているから、利得は光ＷＪ幅分配器への入射光の偏光
状態に依存しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光増幅分配器の第１の実施例の構成図
である。第２図は第１図に示した光増幅分配器に用いら
れる反射型光増幅器の構成を示す図、第３図、第４図及
び第５図はそれぞれ第２図に示した反射型光増幅器を構
成する半導体光増幅素子、Ｔ’　Ｅ〜ＴＭモード分離素
子及びＴＥ−ＴＭモード変換素子の構造図である。第６
図は本発明の光増幅分配器の第２の実施例の構成図、第
７図は第６図実施例における反射型光増幅器の構成図で
ある。２・・・スターカップラ、４・・・半導体光増幅素子、
５．８．９・・・偏波面保存光ファイバ、６・・・ＴＥ
ＴＭモード分離素子、７・・・ＴＥ−ＴＭモード変換素
子、１１〜１８・・・光ファイバ、２１〜２４・・・ス
ターカップラ２の入力端、２５〜２８・・・スターカッ
プラ２の出力端、３１〜３４・・・反射型光増幅器、４
１．４２・・・半導体光増幅素子の４の端子、６１〜６
３・・・’Ｔ’　Ｅ　−Ｔ　Ｍモード分離素子６の端子
、７１．７２・・・ＴＢ−ＴＭモード変換素子７の端子
、６００・−・ＴＥ−ＴＭモード分古す素子、６０１〜
６０３・・・ＴＥ−ＴＭモード分離素子６００の端子、
６１１，６１２・・・燭波面保存光ファイバ、６２１，
６２２・・・半導体光増幅素子。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の入力端とＭ個（Ｍは
２以上の整数）の出力端を有するスターカップラと、該
スターカップラのＭ個の出力端の内の一つ以上の出力端
におのおの接続された反射型光増幅器とを含んでなる光
増幅分配器。
（２）特許請求の範囲第１項記載の光増幅分配器に於て
、反射型光増幅器が、増幅する対象となる光を入出力す
る２つの端子を有する半導体光増幅素子と、該半導体光
増幅素子の２つの端子の内、前記スターカップラの出力
端に接続されていない側の端子に接続されたＴＥモード
−ＴＭモード分離素子と、該ＴＥ−ＴＭモード分離素子
の入出力端子の内のＴＥモードとＴＭモードをそれぞれ
分離して出力するＴＥ端子とＴＭ端子の間を結ぶＴＥ−
ＴＭモード変換素子とを含んでなる反射型偏光無依存光
増幅器であることを特徴とする光増幅分配器。
（３）特許請求の範囲第１項記載の光増幅分配器に於て
、各反射型光増幅器がＴＥ−ＴＭモード分離素子と２つ
の半導体増幅素子とからなり、該ＴＥ−ＴＭモード分離
素子はＴＥモードとＴＭモードをそれぞれ分離して出力
するＴＥ端子及びＴＭ端子を有し、各該半導体増幅素子
は無反射コーティングされた端面と反射膜コーティング
された端面とを有し、該無反射コーティング端面は前記
ＴＥ端子またはＴＭ端子に接続され、該半導体増幅素子
は前記無反射コーティング端面から入射された光を増幅
して前記反射膜コーティング端面で反射し前記無反射コ
ーティング端面から再び出射することを特徴とする光増
幅分配器。