JPH0425190A - 予備付き半導体レーザ増幅器 - Google Patents

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、光通信において光信号を電気信号に変換せず
、光信号のままで増幅する半導体レーザ増幅器に関する
ものである。

（従来の技術） 半導体レーザ素子の端面に反射防止膜を設けることによ
り、半導体レーザ素子を光発振器としてではなく、光信
号の増幅器として使用できることが知られている。この
半導体レーザ増幅器は、伝送路を通過し減衰した光信号
を、−たん電気信号に変換し、電気信号の状態で増幅・
信号処理した後、再度、光信号に変換する従来の再生中
継器に比べ極めて構成が単純であるので、次世代の中継
器、特に大洋横断の海底方式用中継器として有望視され
、開発が進められている。

ところで、半導体レーザ素子は長期使用すると劣化する
ことが明らかにされており、高い信頼性が要求される大
洋横断の海底方式用中継器では、複数の予備の半導体レ
ーザ素子を配備し、劣化した半導体レーザ素子を予備の
半導体レーザ素子に切り替えることが通常となってい゛
る　（例えば、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｌｉｇｈｔｗａ
ｖｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＋　Ｖｏｌ、　ＬＴ−２＋
Ｎｏ、　６　、１９８４参照）。

従って、大洋横断の海底方式のように高い信頼性を要求
される光通信方式に、半導体レーザ増幅器を適用する場
合には、予備の半導体レーザ増幅器を配備することが不
可欠である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、半導体レーザ増幅器の信頼性を向上するため
、切り替え用の予備を配備した半導体レーザ増幅器を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は２個の半導体レーザ増幅器を具備し、ファラデ
ー回転素子の偏波回転方向を変えることにより、この２
個の半導体レーザ増幅器を切り替えて使用できるように
した。

予備の半導体レーザ増幅器を備えていることから、従来
の技術に比べ信頼性が高い点が異なっている。

（実施例） 本発明の実施例を詳述する前に、まず本発明の光回路で
使用され重要な光部品である偏光ビーム分岐器の一例を
第２図に示し、その概略を説明する。偏光ビーム分岐器
は誘電体多層膜１を２個のプリズム２．３で挟み、プリ
ズム２に第１ボート４および第２ポート５を設け、プリ
ズム３に第３ポート６および第４ボート７を設けたもの
である。

任意の偏光状態にある光が、第１ボート４に入射される
と、第２図の紙面に垂直に偏光した光成分（以下、Ｓ波
という。）は誘電体多層膜１によって反射され、プリズ
ム２の端面で反射されて、第２ポート５から出射される
。一方、第２図の紙面に平行に偏光した光成分（以下、
Ｐ波という。）は、誘電体多層膜１を透過し、第３ポー
ト６から出射される。ところで、逆にＳ波が第３ポート
６から入射されると、誘電体多層膜１によって反射され
、またＰ波が第２ポート５から入射されると、誘電体多
層膜１を透過し、共に第４ポート７から出射される。こ
のように、偏光ビーム分岐器は、任意の偏光状態にある
光を、偏光方向が互いに直交するＳ波とＰ波に分岐する
偏光分岐器としての機能を有するだけでなく、偏光方向
が互いに直交するＳ波とＰ波を合波する偏光結合器とし
ての機能も有している。

第１図は本発明の一実施例の構成図であって、ファラデ
ー回転素子１３の偏波回転方向が、印加される磁界の方
向により、時計方向または反時計方向に変わり、偏光方
向が直交するＳ波とＰ波が相互に入れ換わって進む場合
と、Ｓ波とＰ波がそのままの状態で進む場合を示す。

光ファイバ８を伝搬してきた光信号は、第１の偏光ビー
ム分岐器９により偏光方向が直交するＳ波とＰ波に分岐
される。偏光ビーム分岐器の第２ボート１０から出たＳ
波および偏光ビーム分岐器の第３ボート１１から出たＰ
波は、共に回転角４５度の旋光子１２とファラデー回転
素子１３を通過する。この時、旋光子１２の偏波回転方
向は、光信号の進行方向によらず、共に時計方向に４５
度である。ところで、ファラデー回転素子１３の偏波回
転方向は、磁界が第１図上で右方向に印加されている場
合には、第１図上で右方向に進む光に対しては時計方向
に４５度であり、左方向に進む光に対しては反時計方向
に４５度である。一方、磁界が第１図」二で左方向に印
加されている場合には、ファラデー回転素子１３の偏波
回転方向は、右方向に進む光に対しては反時計方向に４
５度であり、左方向に進む光に対しては時計方向に４５
度である。

従って、磁界が第１図上で右方向に印加されている場合
には、第１図上で右方向に進むＳ波とＰ波は、旋光子１
２とファラデー回転素子１３を通過した後、その偏光方
向が９０度回転するので、Ｓ波はＰ波に、またＰ波はＳ
波に変換される。一方、第１図上で左方向に進むＳ波と
Ｐ波は、ファラデー回転素子１３と旋光子１２を通過し
ても、その偏光方向は変化せず、第１図上でＳ波とＰ波
のままである。

磁界が第１図上で左方向に印加されている場合には、第
１図上で右方向に進むＳ波とＰ波は、旋光子１２とファ
ラデー回転素子１３を通過しても、その偏光方向は変化
せず、第１図上でＳ波とＰ波のまである。一方、第１図
上で左方向に進むＳ波とＰ波は、ファラデー回転素子１
３と旋光子１２を通過した後、その偏光方向が９０度面
回転るので、Ｓ波はＰ波に、またＰ波はＳ波に変換され
る。

第３図は入力された光を、半導体レーザ増幅素子２０の
みで増幅し、半導体レーザ増幅素子２７は予備とした場
合を示し、第１図に示した本発明の実施例において、磁
界が第１図上で右方向に印加されている場合の光信号の
伝搬状態を示したものである。第１の偏光ビーム分岐器
９により分岐され、旋光子１２とファラデー回転素子１
３を通過した二つの光ビーム（Ｓ波とＰ波）は、前述の
ように偏光方向が９０度面回転るので、第１の偏光ビー
ム分岐器９の第２ポート１０から出たビームは、Ｐ波と
して第２の偏光ビーム分岐器１４に入射されるので、第
２の偏光ビーム分岐器１４の第３ポート１５から出射さ
れる。また第１の偏光ビーム分岐器９の第３ボー目Ｉか
ら出たビームは、Ｓ波として第３の偏光ビーム分岐器１
６に入射されるので、第３の偏光ビーム分岐器１６の第
２ボート１７から出射される。

第２の偏光ビーム分岐器１４の第３ポート１５および第
３の偏光ビーム分岐器１６の第２ボート１７から出た二
つのビームは、それぞれ偏波保持ファイバ１８゜１９を
伝搬して、両端面に反射防止膜が設けられた光増幅器と
して作用する第１の半導体レーザ素子２０に双方向から
入射される。このとき、半導体レーザ素子２０に双方向
から入力される二つの光ビームは、その偏光方向が一致
するように偏波保持ファイバ１８．１９の主軸方向が調
整されているので、第１の半導体レーザ素子２０を通過
したビームは、偏波保持ファイバ１８．１９を伝搬した
後、第２の偏光ビーム分岐器１４の第３ポート１５には
Ｐ波として、また第３の偏光ビーム分岐器１６の第２ボ
ート１７にはＳ波として入射される。前述したように、
左方向に進む光は、ファラデー回転素子１３と旋光子１
２を通過しても偏波方向が変わらないので、これらの二
つのビームは、第１の偏光ビーム分岐ｉ９の第２ポート
１０にはＰ波として、また第１の偏光ビーム分岐器９の
第３ボート１１にはＳ波として入射される。従って、こ
れらの二つのビームは、前述のように第１の偏光ビーム
分岐器９で合波されて、第４ボート２１から光ファイバ
２２に入力され、光ファイバ２２を伝搬していく。

第４図は、第３図における現用と予備を入れ換えた場合
を示し、第１図に示した本発明の実施例において、磁界
が第１図上で左方向に印加されている場合の光信号の伝
搬状態を示したものである。

第１の偏光ビーム分岐器９により分岐され、旋光子１２
とファラデー回転素子１３を通過した二つの光ビーム（
Ｓ波とＰ波）は、前述のように、偏光方向が変化しない
ので、第１の偏光ビーム分岐器９の第２ポート１０から
出たビームは、Ｓ波として第２の偏光ビーム分岐器１４
に入射されるので、第２の偏光ビーム分岐器１４の第２
ボート２３から出射される。また第１の偏光ビーム分岐
器９の第３ポート１１から出たビームは、Ｐ波として第
３の偏光ビーム分岐器１６に入射されるので、第３の偏
光ビーム分岐器１６の第３ボート２４から出射される。

第２の偏光ビーム分岐器１４の第２ボート２３および第
３の偏光ビーム分岐器１６の第３ボート２４から出た二
つのビームは、それぞれ偏波保持ファイバ２５．２６を
伝搬して、両端面に反射防止膜が設けられた光増幅器と
して作用する第２の半導体レーザ素子２７に双方向から
入力される。このとき、第２の半導体レーザ素子２７に
双方向から入力される二つの光ビームは、その偏光方向
が一致するように偏波保持ファイバ２５．２６の主軸方
向が調整されているので、第２の半導体レーザ素子２７
を通過したビームは、偏波保持ファイバ２５．２６を伝
搬した後、第２の偏光ビーム分岐器１４の第２ボート２
３にはＳ波として、また第３の偏光ビーム分岐器１６の
第３ボート２４にはＰ波として入射される。前述したよ
うに、左方向に進む光は、ファラデー回転素子１３と旋
光子１２を通過すると偏光方向が９０度回転するので、
これらの二つのビームは、第１の偏光ビーム分岐器９の
第２ポー目ＯにはＰ波として、また第１の偏光ビーム分
′岐器９の第３ポート１１にはＳ波として入射される。

従って、これらの二つのビームは、前述のように第１の
偏光ビーム分岐器９で合波されて、第４ボート２１から
光ファイバ２２に入力され、光ファイバ２２を伝搬して
いく。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の半導体レーザ増幅器は、
２個の半導体レーザ増幅器を具備しており、ファラデー
回転素子に印加する磁界の方向を変えることにより、光
信号をこの２個の半導体レーザ増幅器の一方のみを通過
させることができ、２個の半導体レーザ増幅器の一方を
現用、他方を予備として切り替えて使用できるようにな
っているので、信転性が高いという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、 第２図は本発明の半導体レーザ増幅器の光回路で使用さ
れる偏光ビーム分岐器の簡略化された構成を示す図、 第３図は本発明の実施例でファラデー回転素子に印加さ
れる磁界の方向が右方向の場合の光信号の伝搬状態を示
す図、 第４図は本発明の実施例でファラデー回転素子に印加さ
れる磁界の方向が左方向の場合の光信号の伝搬状態を示
す図である。 １・・・誘電体多層膜 ２．３・・・プリズム ４・・・偏光ビーム分岐器の第１ボー１−５　、１０．
　］、７．２３・・・偏光ビーム分岐器の第２ボート６
、　ＩＬ　１５．２４・・・偏光ビーム分岐器の第３ボ
ート７．２１・・・偏光ビーム分岐器の第４ボート８．
２２・・・光ファイバ ９、１４．１６・・・偏光ビーム分岐器１２・・・旋光
子 １３・・・ファラデー偏波回転素子 １８、１９．２５．２６・・・偏波保持ファイバ２０゜ ２７・・・両端面に反射防止膜が設けられた半導体レー
ザ増幅素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、入力された光信号を第１の偏光ビーム分岐器で偏光
   方向が直交する二つのビームに分岐し、分岐されたこの
   二つのビームを回転角４５度の旋光子と回転角が時計方
   向または反時計方向に４５度のどちらかに設定できるフ
   ァラデー回転素子に通し、次にこの二つのビームを、そ
   れぞれ第２の偏光ビーム分岐器と第３の偏光ビーム分岐
   器に入射させ、該ファラデー回転素子の回転角が時計方
   向のときに第２の偏光ビーム分岐器から出るビームと、
   第３の偏光ビーム分岐器から出るビームとを、それぞれ
   偏波保持ファイバを介して、両端面に反射防止膜が設け
   られた第１の半導体レーザ素子に双方向から両ビームの
   偏光方向が一致するように入射させ、また該ファラデー
   回転素子の回転角が反時計方向のときに第２の偏光ビー
   ム分岐器からでるビームと、第３の偏光ビーム分岐器か
   ら出るビームとを、それぞれ偏波保持ファイバを介して
   、両端面に反射防止膜が設けられた第２の半導体レーザ
   素子に双方向から両ビームの偏光方向が一致するように
   入射させたことを特徴とする予備付き半導体レーザ増幅
   器。