JPH0439632A

JPH0439632A - 光増幅装置

Info

Publication number: JPH0439632A
Application number: JP2146134A
Authority: JP
Inventors: Takashi Toyonaka; 隆司豊中; Makoto Haneda; 誠羽田; Shinji Tsuji; 伸二辻; Kunio Aiki; 相木　国男; Yuichi Ono; 小野　佑一
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-06-06
Filing date: 1990-06-06
Publication date: 1992-02-10

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、半導体光増幅素子を用いた光増幅装置に係り
、特に、光ネツトワーク通信、広帯域光通信等に用いら
れる光増幅装置に関する。

Ｃ従来の技術〕従来、光増幅装置については、シー・エル・イー・オー
　１９８９年、エフ・エム−３，第４２６頁から第４２
７頁（ＣＬＥｏ、１９８９．ＦＭ−３゜ｐｐ、４２６〜
４２７）において論じられているように、光増幅素子の
光信号入カ側、出力側の両方に先球ファイバを用いた光
結合方式が用いられている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は先球ファイバによる光結合方式を用いて
いたが、先球ファイバの有する収差のため光結合効率は
４０％程度に制限されていた。

光結合効率を高めるためには、２レンズ系による光結合
方式を採用すれば良いが、この場合、光学素子の点数が
多くなるため、光軸のずれが生じやすくなり、これが光
結合効率を劣化させる原因となるという問題点がある。

本発明の目的は、２レンズ系による光結合方式を用いて
、しかも光結合効率を高めることのできる光増幅装置を
提供することにある。

本発明の他の目的は、光結合の熱的９機械的安定性を高
めることができ、所定の波長の光のみを選択的に通過さ
せることができ、光強度をモニタする機能を有する。構
成簡易な光増幅装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために９本発明においては。

光結合用２レンズ系の第１レンズと第２レンズとの間に
光路を補正する光学素子を配置する構成とする。この光
学素子としては９例えば、平行ガラス板、２個のくさび
形ガラス板等を用いることができ、その厚さ、屈折率、
入射角等を調整することにより光路を補正するように構
成する。

また、光増幅装置の雑音の低減を図るために。

上記光学素子を光フィルタ作用を有するものとして、所
定の波長光のみを通過させる構成とする。

さらに、上記光学素子からの反射光強度を検知する受光
素子を配置し、光強度をモニタする機能のある構成とす
る。

また、熱的２機械的安定性を高めるため、光増幅素子と
、六カ側及び畠カ側の第１レンズとをサブキャリア上に
一体化した構成とし、また、このサブキャリアを電子冷
却素子上に固定配置して。

サブキャリア全体を冷却できる構成とする。

〔作用〕

光学素子は、予め決められた寸法、屈折率、入射角に応
じた量だけ光路を変え、光路ずれを補正する。

また、熱的変動２機械的ストレスに対しては。

光増幅素子と２つの第１レンズとがサブキャリア上で一
体となって変動するので、光増幅素子と第１レンズの相
対的位置の変動が小さくなり、その結果、光軸ずれ、焦
点ずれが小さくなる。また。

サブキャリアの下に配設されている電子冷却素子を動作
させることにより、サブキャリアを一定温度に保ち、熱
的変動に起因する上記各ずれを−そう減少させることが
できる。

さらに、所定の波長をもつ光のみを通過させる光フィル
タ作用を、第１と第２の２つのレンズの間に配置した光
学素子に持たせることにより、光増幅装置の雑音を低下
させることができる。さらに、上記光学素子からの反射
光強度を検知する受光素子を設ける構成とすることによ
り、この受光素子で検知した電気的信号を観測すること
によって、光強度をモニタすることが可能となる。

〔実施例〕

本発明の第１の実施例を第１図（ａ）、（ｂ）。

（ｃ）により説明する。（ａ）は本実施例装置の上面図
（一部を展開断面図で示す）、　　（ｂ７）はそのサブ
キャリア付近の拡大図、（Ｃ）は側面図である。第１図
において、１は半導体光増幅素子。

２はその導波路、３は温度測定用のサーミスタ。

４ａ、４ｂは単一モード光ファイバである。フェルール
１８ａ付きの光ファイバ４ａがらの光入力は第２レンズ
１６ａにより平行光に変換され、光学素子１７ａを経て
第１レンズｌｌａで集光し。

光増幅素子１に結合する。光増幅素子１により増幅され
た光出力は第１レンズｌｌｂにより平行光に変換され、
光学素子１７ｂを経て第２レンズ１６ｂで集光し、フェ
ルール１８ｂ付きの光ファイハ４ｂに結合する。

本装置の組立て手順について述べる。まず、サブキャリ
ア９上に、サブマウント６付きの光増幅素子１．サーミ
スタ３．スタッド７を取り付けた後、レンズホルダ１０
ａ、１０ｂと共に第１レンズｌｌａ、ｌｌｂを取り付け
る。第１レンズ１１ａ、ｌｌｂは、光増幅素子１を自然
発光させて。

その出力光が平行光となるよう位置調整してその位置に
固定する。ケース１２内の底面に電子冷却素子１４を取
り付け、この電子冷却素子１４上しこサブキャリア９を
固定状に取り付ける。ケース１２の側壁に第２レンズボ
ルダ１５ａ、１５ｂを取り付け、この第２レンズボルダ
１５ａ、１５ｂ内に第２レンズ１６ａ、１６ｂを挿入し
た後、光学素子１７ａ、１７ｂを取り付けるが、その際
。

光増幅素子１からの出力光が第２レンズ１６ａ。

１６ｂの光軸中心に一致すよう光学素子１７ａ。

１７ｂの屈折率９寸法、配置を調整する。光学素子１７
ａ、１７ｂのそれぞれの両面には反射防止膜が施されて
いる。フェルール１８ａ、１８ｂ付きの光ファイバ４ａ
、４ｂを挿入したフェルールホルダ５ａ、５ｂを第２レ
ンズボルダ１５ａ。

１５ｂに取り付ける。この時、光増幅素子１を自然発光
させて、光ファイバ４ａ、４ｂからの出力光が最大とな
るよに位置調整し、フェルール付きの光ファイバ４ａ、
４ｂをフェルールホルダ５　ａ　＋５ｂにソルダ固定し
、さらｂこ、フェル−ｌレホルダ５ａ、５ｂを第２レン
ズボルダ１．５ａ、１５ｂにＹＡＧレーザ溶接する。

光増幅素子１のＮ電極には、リード線１３ｅ。

ワイヤボンディング８．スタッド７、サブマウント６を
通して、Ｐ電極には、リード線１３ｆ、ワイヤボンディ
ング８．サブキャリア９を通して電源が供給される。ま
た、リード線１３ａ、１３ｂを介してサーミスタ３の抵
抗値を測定し、リード線１３ｃ、１３ｄにより電子冷却
素子１４Ｌこ電流を流し、サブキャリア９全体を冷却で
きる。冷却能力は一り０℃／アンペアであった。

このような構成を備えた実施例装置の結合効率は、入力
側、出力側者々、−２ｄＢ、温度０℃−定の条件で光増
幅素子の内部利得３０ｄＢ、光増幅装置の増幅度は２６
ｄＢであった。また、上記実施例装置を３段用いること
により、１．８Ｇｂ／ｓ、１８０ｋｍの伝送が可能とな
った。

第３図は本発明の第２の実施例を示し、（ａ）は上面図
、（ｂ）はそのザブキャリア付近の拡大図である。本実
施例で用いた光増幅素子は、臂開面における反射率を低
下させるため、導波路２が臂開面の垂線に対して６度傾
いた斜め導波路型素子である。この導波路２と光学的に
結合する光線は１５度をなすため、導波路の全長が８０
０μｍでは、上記光線は入力側と出力側で約１６０μｍ
ずれる。このため、入力側の第１レンズホルダ１０ａ、
第１レンズｌｌａと、出力側の第１レンズホルダ１０ｂ
、第１レンズｌｌｂとは各中心線の間が約１６０μｍ離
れるように配置する。第１レンズｌｌａ、ｌｌｂと第２
レンズ１６ａ、１６ｂの間に厚さ０．６ｍ＋ａ、屈折率
１，５の平行ガラス板１９ａ、１９ｂを、その法線が光
路に対し２３．５度をなすよう固定することにより９人
出力側の第２レンズ１６ａ、１６ｂの光軸中心を一致さ
せることが可能となり、高精度の光軸出し力１できた。

この結果、斜め導波路型の半導体光増幅器を用いた場合
にも、第１の実施例の場合と同様な高効率の光結合が可
能であった。

第３図は本発明の第３の実施例の上面図である。

出力側の第１レンズ１．１　ｂと第２レンズ１６ｂの間
に、光学フィルタ付ガラス板２０を配置してしする。こ
の光学フィルタは所定の波長光のみを透過させる帯域通
過フィルタである。帯域通過フィルタの中心波長を１．
５５　μｍ、　３ｄＢ帯域幅を３ｎｍとすることにより
光増幅装置の雑音指数を５ｄＢ以下にすることができた
。本実施例素子をＰＩＮ受光器の前段に設置したところ
、受信感度が１０ｄＢｍから一２０ｄＢｍに改善でき、
１０Ｇｂ／ｓ、１１００ｋ無中継伝送が可能となった。

第４図は本発明の第４の実施例の上面図である。

出力側に配置したガラス板２１は、第２レンズ１６ｂに
対向する面にのみ反射防止膜を形成した。

このガラス板２１の他面からの反射光に検知するよう受
光素子２２を配置した。この受光素子２２の出力電気信
号を観測することで光強度をモニタし、光強度が一定と
なるよう光増幅素子１の駆動電流を制御した。本実施例
装置を光伝送路における中継器として使用したところ、
上記した素子駆動電流の制御を行わない場合は入射光の
波長変動。

偏波面変動に伴って出力光強度が１〜２ｄＢ変動し、受
信感度の１〜２ｄＢの劣化が生じたが、上記制御を行っ
た場合は、変動幅を０．１ｄＢ以下に低下させることが
できた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高効率の光結合が安定して得られるの
で、２０ｄＢ以上の光増幅が可能となり。

光中継増幅器、光プリアンプ等へのシステム応用が可能
となり、また、光フィルタ、光モニタ等が内蔵されてい
るので、これらを光素子と別ケースに収納する場合に比
して、光損失が無く、光学的な安定性を高め、さらに、
構成を単純化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の一実施例の構成図で（ａ）は上面図、
（ｂ）はその一部拡大図、（Ｃ）は側面図、第２図は本
発明の他の実施例構成図で（ａ）は上面図、（ｂ）はそ
の一部拡大図、第３図、第４図はそれぞれ本発明の他の
実施例の上面図である。〈符号の説明〉１・・・半導体光増幅素子　２・・・導波路３・・・サ
ーミスタ　　　４・・・単一モード光ファイバ９・・・
サブキャリア　　　１０・・・レンズホルダ１１ａ、１
ｌｂ−第１レンズ１２・・・ケース　　　　　１４・・・電子冷却素子１
６ａ、１６ｂ−第２レンズ１７・・・光学素子１８ａ、１８ｂ−フェルール１９ａ、１９ｂ・・・平行ガラス板２０・・・光学フィルタ付ガラス板２２・・・受光素子代理人弁理士　　中　村　純之助充Ｉ学フィルタ付力゛ラス板第３図平を丁力゛ラスオ反第２図２２−・−変り童子第４図

Claims

【特許請求の範囲】１、半導体光増幅素子を用いた光増幅装置において、光
信号の出力側、入力側の少なくとも一方に、出力光を平
行光に変換する第１レンズとこの平行光を集光して出力
側光ファイバに結合する第２レンズ、入力側光ファイバ
からの光信号を平行光に変換する第２レンズとこの平行
光を集光して光増幅素子に結合する第１レンズ、からな
る２レンズ光結合系を備え、かつ、少なくとも一方の第
１レンズと第２レンズの間に光路を補正する光学素子を
設けたことを特徴とする光増幅装置。２、請求項１記載の光学素子が平行ガラス板であること
を特徴とする光増幅装置。３、請求項１記載の光学素子が少なくとも２個のくさび
形ガラス板で構成された光学素子であることを特徴とす
る光増幅装置。４、請求項１記載の光学素子が所定の波長の光のみを通
過させる光フィルタ作用を有する光学素子であることを
特徴とする光増幅装置。５、請求項１記載の光学素子からの反射光強度を検知す
る受光素子を配置し、その検知出力により光強度をモニ
タする構成としたことを特徴とする光増幅装置。６、請求項１記載の２レンズ光結合系を光増幅素子の光
信号入力側、出力側の両方に備え、光増幅素子と、上記
光信号入力側と出力側の第１レンズとをサブキャリア上
に一体化したことを特徴とする光増幅装置。７、請求項６記載のサブキャリアが電子冷却素子上にあ
ることを特徴とする光増幅装置。