JPH0327027A - 光増幅器 - Google Patents

光増幅器

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JPH0327027A
JPH0327027A JP1160925A JP16092589A JPH0327027A JP H0327027 A JPH0327027 A JP H0327027A JP 1160925 A JP1160925 A JP 1160925A JP 16092589 A JP16092589 A JP 16092589A JP H0327027 A JPH0327027 A JP H0327027A
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light
port
polarization
plane
semiconductor laser
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JP1160925A
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Inventor
Yasuaki Tamura
安昭 田村
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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    • G02B6/26—Optical coupling means
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    • G02B6/2746—Optical coupling means with polarisation selective and adjusting means comprising non-reciprocal devices, e.g. isolators, FRM, circulators, quasi-isolators
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
    • G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
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    • H01S5/50—Amplifier structures not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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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、光信号を直接増幅する光増幅器に関するもの
である。
（従来の技術） 半導体レーザを用いた光増幅器のうち進行波型光増幅器
は、増幅可能な光信号波長帯域が広く、！た、光信号に
対する応答速度が極めて大きいという利点をもつため、
将来の光通信産業分野への応用が期待されている。
この進行波光増幅器は半導体レーザの入出力端面を無反
射処理することによう自己発振を抑圧することで光増幅
機能を得ているもので、半導体レーザチップの片端面に
注入された光はチップ内で増幅され、他端面に出力とし
て現れる。そして、光増幅は半導体レーザチッゾ内の光
の進行方向に関係なく、いずれの方向にでも行われる。
したがって、半導体レーザチップの両端面のうち片端面
を無反射化し、他端面を反射化すれば、無反射化した端
面から入射された光は半導体レーザチッゾ内部で増幅さ
れて反射化端面に達し、該反射化端面によって反射され
て方向を反転し、再び半導体チップ内部で増幅されて前
記無反射化の端面に達し、外部に出射されるので、人，
出力される光を分離する機能を有する光回路を外部に設
けることにより光増幅器を得ることができる。
第２図は、この種の光増幅器の従来例（例えば、特開昭
６３−２２４２８３号公報）を示すブロック図であって
、２０１は偏光ビームスプリツタ、２０２はファラデー
回転子、２０３は片面を無反射膜２０４、他面を反射膜
２０５とする半導体レーザチップである。壕ず、入カポ
ート２ｏ６からの直線偏波をもつ入力光は、偏光ビーム
スプリッタ２０１をＰ偏波として通過し、ファラデー回
転子２０２によｐ４５゜旋光された後、半導体レーザチ
ップ２０３に注入され、増幅される。増幅された光は反
射膜２０５で反射され、再度増幅され、前記注入端から
出射される。出射された光はファラデ−回転子２０２に
よう再び４５°旋光される。したがって旋光された光は
入力光の偏波面と相対的に９０°旋光されることになり
、偏光ビームスプリッタ２θ１の入射部にかいてＰ偏波
として入射した光は出力ポート２０７にＳ偏波として現
われる。
すなわち、入力ポート２０６からの光は増幅されて出力
ポート２０７に現われる、いわゆる反射型の光増幅器と
なる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記の光増幅器では、入力光信号が偏光
ビームスプリッタ２０１のＰ偏光として入射したときの
み増幅作用があシ、他の偏光戎分を含む場合、その光は
偏光ビームスプリッタ２０１によシ反射されて半導体レ
ーザチッ７°２０３には到達しないので、その増幅度は
入力光信号の偏波面に依存し、増幅器として作用させる
ためには入力光信号の偏波面に一定の制限を課す必要が
あるという欠点があった。
例えば、この光増幅器を光中継増幅等に適用する場合、
光ファイバを伝搬する光の偏波面ぱ該光ファイバの物理
的環境、例えば光ファイバへの圧力、屈曲、温度等によ
り変動するため、光増幅器への入力光信号の偏波面は一
定ではなく、どのような偏波面で到来するかは不明であ
るため、光増幅器の入力段に偏波制御器などを配置して
常にＰ偏波が入射されるように操作する必要があった。
このため、入力光信号の偏波面に関係なく、一定の増幅
度をもつ光増幅器の出現が望まれていた。
本発明は上記欠点を除去するもので、入力光信号の偏波
面に関係なく、任意の偏波面をもつ入力光信号に対して
一定の増幅度をもつ光増幅器を提供することを目的とす
る。
（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、第１，第２及び第３
のポートを有し、偏波面に関係なく前記第１のポートに
入射された光を前記第３のポートから出射し、前記第３
のポートに入射された光を前記第２のポートから出射す
るポート分離器と、無反射処理された第１，第２の端面
を有し、前記第１の端面に入射された光を増幅して前記
第２の端面から出射し、前記第２の端面に入射された光
を増幅して前記第１の端面から出射する半導体レーザと
、第１，第２の端面を有し、前記第１の端面に入射され
た光の偏波面に４５°の回転を与えて前記第２の端面か
ら出射し、前記第２の端面に入射された光の偏波面に同
方向に４５°の回転を与えて前記第１の端面から出射す
るファラデー回転子と、前記ファラデ−回転子の第２の
端面からの光を反射して元へ戻す反射器とを備え、前記
ポート分離器の第３のポートと前記半導体レーザの第１
の端面とを光結合し、前記半導体レーザの第２の端面と
前記ファラデー回転子の第１の端面とを光結合したもの
である。
（作用） ポート分離器の第１のポートに入射された光は、第３の
ポートから出射され半導体レーザに入射されて増幅され
る。増幅された光は７ァラデー回転子により４５°の偏
波面回転を受けて出射される。
出射された光は反射器により反射されて再び前記ファラ
デー回転子に戻シ、前記回転と同一方向に４５°の偏波
面回転を受け、前記半導体レーザに入射される。入射さ
れた光は増幅され、前記ポート分離器の第３のポートに
入射し、第２のポートから外部へ出射される。前記半導
体レーザを往復する光は、往路と復路においてその偏波
面が互いに直交するので、その偏波面とは関係なく常に
一定の増幅度で増幅される。
（実施例） 第１図は本発明の原理を示すブロック図であう、１０１
はポート分離器、１０２ぱ半導体レーザチップ、１０４
はファラデー回転子、１０５は反射器、１０６〜１０８
はポートである。
ポート分離器１０１はポート１０６に入射された光をポ
ート１０８から出射し、またポート１０Ｂに入射された
光をポート１０７から出射し、ポート１０７の光はポー
ト１０６へは戻さないという機能を有しておｂ、しかも
その機能は任意の偏諌面をもつ光に対して成り立ち、光
の偏波面には依存しない。次に、半導体レーザ１０２は
レーザチッゾ端面に注入される光の偏波方向により光増
幅度が異ねる通常の半導体レーザチップであって、その
接合面に平行な偏波面をもつ光に対する光増幅度はその
接合面に垂直な偏波面をもつ光に対する増幅度に較べて
大きく、その差異は一般的に５〜７ｄＢである。なか、
この半導体レーザ１０２の端面には、レーザ発振を防止
するための無反射膜１０３＆’Ｊｙよび１０３ｂが蒸着
されている。筐た、ファラデ−回転子１０４は内部を伝
搬する光の偏波面に回転を与える非相反回路素子であっ
て、往復する光ビームに対して９　０’の偏波面回転を
与える機能を有している。
次に、第１図に示すブロック図に基づいて光増幅器の動
作を説明する。
まず、ポート１０６に入射された光はポート分離器１０
１を通シ、ポート１０８から出射される。
出射された光は半導体レーザ１０２に入射され、半導体
レーザ１０２の中を通過する間に光増幅される。このと
き、半導体レーザ１０２の接合面に平行な偏波面を有す
る成分は大きい増幅効果を受けるが、その接合面に垂直
な偏波面を有する成分は小さい増幅効果を受ける。光増
幅された光はファラデー回転子１０４に入射され、４５
゜の偏波面回転を受けて出射される。出射された光は反
射器１０５によって反射され、再びファラデー回転子１
０４に戻り、その偏波面は先の回転と同一方向に４５°
回転される。つｌり、光がファラデー回転子１０４を１
往復する間に、その偏波面は９　０’の回転を受けるこ
ととなる。９０°の偏波の回転を受けた光は再び半導体
レーザ１０２の中を逆方向に通過して増幅作用を受ける
。このとき、先に、半導体レーザ１０２の接合面にその
偏波面が垂直であるため小さい増幅効果しか受けれなか
った成分は、今度は前記接合面に偏波面が平行となるた
め大きい増幅効果を受け、逆に、先に、前記接合面に偏
波面が平行であるため大きい増幅効果を受けた成分は、
今度は前記接合面に偏波面が垂直となるため小さい増幅
効果しか受けれないことになる。
したがって両成分とも同じ増幅効果を受けることとなり
、任意の偏波面を有する光に対して常に一定の増幅が行
われる。増幅された光はポート１０８を介してポート分
離器１０１に入射し、ポート１０７から出射されて出力
光となる。
このようにして、ポート１゜０６に入射された光は、そ
の偏波面とは無関係に一定の増幅を受けてポー｝Ｚ　０
７から出力される、いわゆる「偏波無依存型光増幅器」
が得られる。
次に、前記ポート分離器１０１の第１の実施例を第３図
に基づいて説明する。ポート分離器は偏光ビームスプリ
ッタ３０１ｍ，３０ｌｂと、ファラデ一回転子３０３と
から構成されており、前記ファラデー回転子３０３は通
過する光の偏波面に２２．５の回転を与える旋光子３０
２ａ，３０２ｂと、磁石３０５によジ磁界が与えられ、
通過する光の偏波面に４５の回転を与える非相反素子３
０４とがらなっている。
１ず、／一ト３０６からの入力光は偏光ビームスゾリッ
タ３０１ａによってＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分けら
れる。Ｐ偏光はファラデー回転子３０３の中を第３図イ
に示す道を通って伝搬し、Ｓ偏光は口に示す道を通って
伝搬し、それぞれ偏光ビームスプリッタ３０１ｂに到達
する。到達したＰ偏光、Ｓ偏光の偏波面は、ファラデー
回転子３０３を通過するとき非相反素子３０４によって
４５゜の回転を受けると共に、旋光子３０２ｍ，３０２
ｂによって逆方向に同じく４５の回転を受けるので、そ
の普ま維持されてかり、したがって、そのＰ偏光、Ｓ偏
光は偏光ビームスグリッタ３０ｌｂにより合戒された後
、ポート３０８から出射される。
一方、ポート３０８からの入力光は偏光ビームスプリッ
タ３０ｌｂによってＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分けら
れる。Ｐ偏光、Ｓ偏光は７ァラデー回転子３０３の中を
それぞれ第３図イ，口に示す道を通って伝搬し、偏光ビ
ームスプリッタ３０１　ａに到達する。このとき、Ｐ偏
光、Ｓ偏光の偏波面は７ァラデー回転子３０３の旋光子
３　０２　ｍ　，　３０２ｂかよび非相反素子３０４に
よって９　０’の回転を受けるので、Ｐ偏波、Ｓ偏波は
偏光ビームスゾリッタ３０１ａによう合成された後、ポ
ート３０７の方へ出射される。
以上、説明したように上記構成のポート分離器はポート
３０６からの光をポート３０Ｂへ、ポート３０８からの
光をポ−７−ト３０７へと分離し、しかも、この機能は
任意の偏波面をもつ光に対して成り立つ。
第４図は第１図に示すポート分離器１０１の第２の実施
例を示し、４０１ｍ，４０ｌｂは偏光ビームスグリッタ
、４０３ぱ旋光子４０２ｍ，４０２ｂ，磁石４０５シよ
び非相反素子４０４からなるファラデー回転子である。
まず、＄一ト４ｏｙからの光は偏光ビームスグリッタ４
０１ａによってＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分けられる
。このＰ偏波、Ｓ偏波はそれぞれファラデー回転子４０
３の中を伝搬し、偏波面に９０の回転を受けて偏光ビー
ムスノリッタ４０Ｂに到達し、合成されてポート４０ｇ
へ出射サれる。
一方、！−ト４０ｇからの光は偏光ビームスゾリッタ４
０ｌｂによってＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分けられる
。このＰ偏光、Ｓ偏光はそれぞれファラデー回転子４０
３の中を伝搬し、偏光ビームスプリッタ４０１ｍに到達
するが、その偏波面はその１ｔ維持されるので、偏光ビ
ームスゾリッタ４０１ａで合成された後、ポート４０６
へ出射される。
このように、本実施例も第３図に示した実施例と同様の
機能を有する。
なお、第３図および第４図に示すポート分離器の実施例
にかいては、Ｐ偏光とＳ偏光の伝搬する経路に差がある
ため両波間に位相差を生じるが、この位相差は伝搬経路
の短い方に光位相調整用ガラスプロククを設けることに
よう容易に解消することができる。
第５図は本発明による光増幅器の具体的な実施例を示す
ブロック図である。同図において、５０１はポート分離
器、５０２は半導体レーザ、５０３ぱ７ァラデー回転子
、５０４は反射器であって、第１図にかいて符号１０１
，１０２，１０４，１０５を付したものとそれぞれ同等
のものである。
外部からの入力光は光コネクタ５０９ｍ，光ファイノ４
５０８ｍを通ってファイバコリメータ５０７ｍに入射さ
れ、結合用レンズ５０７ａから平行光線としてポート分
離器５０１へ出射される。ポート分離器５０１に入射し
た光は、第１図の場合と同様にして光増幅され、ポート
分離器５０１がら平行光線として結合用レンズ５０６ｂ
へ出射される。出射された光はファイバコリメータ５０
７ｂによって光ファイバ５０８ｂに入射され、光コネク
タ５０９ｂを介して外部へ出射される。
なか、本実施例の構戒では、入力出用の光ファイバ５０
８ｍ，５０８ｂを除き、光増幅器自体には光７アイパを
一切用いていないので、構成が簡単であり、小型化に適
している。
第６図は本発明による光増幅器の第２の具体的実施例を
示すブロック図であって、第５図に示す実施例とは、ポ
ート分離器６０１と半導体レーザチッｆｅｏｚとの間に
光ファイバを介在させる点で相違しておシ、その他は同
じである。本実施例によれば、ポート分離器６０１を中
心とする部分と、半導体レーザチップ６０２、ファラデ
ー回転子６０３等を中心とする部分とを別々に組立てる
ことができるので、組立の迅速化を図る上で便利である
。
（発明の効果） 以上、詳細に説明したように本発明によれば、入力光の
偏波面によって異なる増幅度をもつ半導体レーザに、増
幅する光ビームを往復して通過させ、しかも往路と復路
にかける偏波面を互いに直交させているので、増幅度が
偏波面に依存しない光増幅器を実現することができる。
壕た、半導体レーザ端面に施されている無反射膜が多少
不完全であるために、入力光のτ部がその端面で反射さ
れてその筐１ポート分離器を介して出力側へ出射され、
出射側に接続されている光コネクタ等により再び反射光
が発生する場合でも、その反射光は前記ポート分離器に
よｂ半導体レーザへは戻っては来ないため、雑音の増加
を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の原理を示すブロック図、第２図は従来
の光増幅器の原理を示すブロック図、第３図はポート分
離器の具体例（１）を示す構成図、第４図はポート分離
器の具体例（２）を示す構成図、第５図は本発明の第１
の実施例のブロック図、第６図は本発明の第２の実施例
のブロック図である。 １０１，５０１，６０１・・・ポート分離器、１０２，
５０２　，６０２・・・半導体レーザ、１　０　４　，
　５　０　３，６０３・・・ファラデー回転子、１０５
，５０４，６　０　４−・・反射器、３０１ａ，３０２
ｂ，４０１ｍ，４０ｌｂ・・・偏光ビームスプリツタ、
３０２ｈ　，　３０２ｂ　，　４０２ａ，４０２ｂ・・
・旋光子、３０３，４０３・・・ファラデー回転子、３
０４，４０４・・・非相反素子、３０５，４　０　５−
・・磁石、５０５ｍ，５０５ｂ，５０６ｍ，５０６ｂ，
６０５ａ，６０５ｂ，６０６＊〜６０６ｄ＝−結合用レ
ンズ、５０７ａ，５０７ｂ，６０７ｍ，６０７ｂ・・−
ファイバコリメータ、５０８ｍ，５０８ｂ，６０８ｈ　
〜６０８ｃ−光ファイバ　５０９ｍ，５０９ｂ，６０９
＊，６０９ｂ＝光コネクタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、第１、第２及び第３のポートを有し、偏波面に関係
    なく前記第１のポートに入射された光を前記第３のポー
    トから出射し、前記第３のポートに入射された光を前記
    第２のポートから出射するポート分離器と、 無反射処理された第１、第２の端面を有し、前記第１の
    端面に入射された光を増幅して前記第２の端面から出射
    し、前記第２の端面に入射された光を増幅して前記第１
    の端面から出射する半導体レーザと、 第１、第２の端面を有し、前記第１の端面に入射された
    光の偏波面に４５゜の回転を与えて前記第２の端面から
    出射し、前記第２の端面に入射された光の偏波面に同方
    向に４５゜の回転を与えて前記第１の端面から出射する
    ファラデー回転子と、前記ファラデー回転子の第２の端
    面からの光を反射して元へ戻す反射器と を備え、前記ポート分離器の第３のポートと前記半導体
    レーザの第１の端面とを光結合し、前記半導体レーザの
    第２の端面と前記ファラデー回転子の第１の端面とを光
    結合したことを特徴とする光増幅器。 ２、前記ポート分離器と半導体レーザとの間に光ファイ
    バを介在させたことを特徴とする請求項１記載の光増幅
    器。
JP1160925A 1989-06-26 1989-06-26 光増幅器 Pending JPH0327027A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1160925A JPH0327027A (ja) 1989-06-26 1989-06-26 光増幅器
US07/540,498 US5089786A (en) 1989-06-26 1990-06-19 Optical amplifier
EP19900112049 EP0405406A3 (en) 1989-06-26 1990-06-25 Optical amplifier

Applications Claiming Priority (1)

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JP1160925A JPH0327027A (ja) 1989-06-26 1989-06-26 光増幅器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0327027A true JPH0327027A (ja) 1991-02-05

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ID=15725242

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EP (1) EP0405406A3 (ja)
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