JPH0764021A

JPH0764021A - 光結合器及び光ファイバ増幅器

Info

Publication number: JPH0764021A
Application number: JP5208025A
Authority: JP
Inventors: Noboru Kurata; 昇倉田; Masaaki Tojo; 正明東城; Hironori Hayata; 博則早田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-08-23
Filing date: 1993-08-23
Publication date: 1995-03-10

Abstract

(57)【要約】【目的】挿入損失が小さく、小型の光ファイバ増幅器
及びそれを構成する光結合器を提供すること。【構成】複屈折結晶２８及び波長選択フィルタ３０の
光学系が、偏光合成器及び波長カプラ機能を構成し、複
屈折結晶２８、磁気光学結晶３１、１／２波長板３４，
３５、複屈折結晶３６及び反射板３９の光学系が、２段
の光アイソレータ機能を構成し、ハーフミラーである反
射板３９、収束性ロッドレンズ４０及び受光素子４３の
光学系が、入射光をモニタする光分岐機能及び光検出器
を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバを伝送路に
用いた通信系において、光信号を直接増幅するための光
ファイバ増幅器及びそれを構成する光結合器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ファイバ通信網の拡大に伴い、
信号分配による光出力の減少を補償するために、光信号
を直接増幅する光ファイバ増幅器の導入が進んできてい
る。

【０００３】以下に従来の光ファイバ増幅器の構成につ
いて説明する。図５は、従来の光ファイバ増幅器の一例
を示すもので、後方励起型と呼ばれる方式の構成例を示
すものある。

【０００４】図５において、１はエルビウム（Er）など
の希土類元素が添加された光ファイバ、２は波長１．５
５μｍと１．４８μｍの光を合波または分波する波長カ
プラ、３および４は半導体レーザ（以下ＬＤ）で、Erが
添加された光ファイバ１を励起する１．４８μｍの光を
発生するポンプＬＤ、５および６は偏波面保存光ファイ
バ、７はポンプＬＤ３および４から出射された波長１．
４８μｍの光を加算合成する偏光合成器、８は同図内矢
印の方向にのみ光を通過させる光アイソレータ、９は光
を分岐する光分岐器、１０は受光素子、１１から１５は
シングルモード光ファイバ、１６から１９は光ファイバ
内を進行する光を示す矢印である。

【０００５】以上のように構成された従来の光ファイバ
増幅器について、以下にその動作を説明する。まず、ポ
ンプＬＤ３および４から偏波面保存光ファイバ５および
６に出力された波長１．４８μｍの光は、偏光合成器７
で出力パワーを加算するように合成される。次に、合成
された光は、矢印１７で示す方向に波長カプラ２を通っ
てエルビウムが添加された光ファイバ１に入射され、こ
の光ファイバ１で吸収されてエルビウム原子が高エネル
ギー準位に励起される。次に、波長１．５５μｍの信号
光１６をエルビウムが添加された光ファイバ１内に入射
させると、入射された信号光１６の大きさに比例した同
一波長の光の誘導放出が生じ、信号光１６の出力が光フ
ァイバ１に沿って増幅される。増幅された信号光は、波
長カプラ２を透過した後、光アイソレータ８および光分
岐器９を通過して、光ファイバ１４から光信号１８とし
て出射される。

【０００６】一方、光分岐器９で光ファイバ１５に分岐
された増幅光信号の一部１９が受光素子１０により検出
される。ここで、受光素子１０は、増幅光信号の大きさ
をモニタして、ポンプＬＤ３および４の光出力を制御す
るものである。また、光アイソレータ８は、光信号１８
と反対方向に進行する戻り光を遮断するためのもので、
遮断の能力が大きいほど品質の良い増幅特性が得られ
る。以上のように従来の光ファイバ増幅器は、各種の単
一機能を有する光結合器を組合わせることにより構成さ
れていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の構成では、図５に示すように波長カプラ２、
偏光合成器７、光アイソレータ８、光分岐器９などの多
くの単機能光結合器を組合わせて、光ファイバ増幅器を
構成しているので、各々の光結合器を光ファイバを用い
て互いに接続する必要がある。それゆえ光結合器の数お
よび光ファイバの接続点数に比例した大きな挿入損失が
生じると共に、接続の手間がかかるという課題がある。
さらに、多数の光結合器の配置とその光ファイバの引き
回しに多くの面積を必要とするため、光ファイバ増幅器
の形状が大きくなるという課題がある。

【０００８】本発明は、従来の光結合器のこのような課
題を考慮し、挿入損失が小さく、小型の光ファイバ増幅
器及びそれを構成する光結合器を提供することを目的と
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の本発明は、第
１から第４の４本の入出射用の光ファイバと、その光フ
ァイバの入出射側に設けられ、複屈折機能を有する第１
の複屈折板と、その第１の複屈折板の光ファイバとは反
対側に設けられた第１のレンズと、その第１のレンズの
複屈折板とは反対側に設けられ、所定波長の光を反射
し、他の波長の光を透過させる波長選択フィルタと、そ
の波長選択フィルタの第１のレンズとは反対側に設けら
れ、入射光の偏波面を所定角α回転させる磁気光学板
と、その磁気光学板の波長選択フィルタとは反対側に設
けられた第２のレンズと、その第２のレンズの磁気光学
板とは反対側に設けられ、所定の一部は光の偏波面を所
定角β回転させ、残り部分は光の偏波面を所定角βの回
転とは逆方向に所定角γ回転させる偏波面回転手段と、
その偏波面回転手段の第２のレンズとは反対側に設けら
れ、複屈折機能を有する第２の複屈折板と、その第２の
複屈折板の偏波面回転手段とは反対側に設けられ、入射
光を第２の複屈折板側へ戻す光学手段とを備えた光結合
器である。

【００１０】

【作用】本発明は、第２及び第３の光ファイバから入射
された所定波長の光が、第１のレンズを通過して波長選
択フィルタで反射され、第１の複屈折板により合成され
て第１の光ファイバへ出射され、又、第１の光ファイバ
から入射された他の波長の光が、第１の複屈折板により
互いに直交する２つの直線偏光に分離され、第１のレン
ズ及び波長選択フィルタを通過し、磁気光学板で偏波面
が所定角α回転され、第２のレンズを通過し、偏波面回
転手段で更に偏波面が所定角β回転され、第２の複屈折
板で合成され、光学手段で戻されて、第２の複屈折板で
再び互いに直交する２つの直線偏光に分離され、偏波面
回転手段で偏波面が所定角β回転され、第２のレンズを
通過し、磁気光学板で更に偏波面が所定角α回転され、
第１のレンズを通過し、第１の複屈折板により合成され
て第４の光ファイバへ出射され、他方、第４の光ファイ
バから入射された他の波長の光は、第１の複屈折板で互
いに直交する２つの直線偏光に分離され、第１のレンズ
及び波長選択フィルタを通過し、磁気光学板で偏波面が
所定角α回転され、第２のレンズを通過し、偏波面回転
手段で偏波面が所定角βの回転とは逆方向に所定角γ回
転され、第２の複屈折板で合成されないため、第１の光
ファイバへ出射されない。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明をその実施例を示す図面に基
づいて説明する。

【００１２】図１は、本発明にかかる一実施例の光結合
器の構成図である。図１において、２１、２４はシング
ルモード光ファイバ、２２、２３は偏波面保存光ファイ
バ、２５は光ファイバ２１、２２、２３、２４の先端を
並列に整列させ、先端面２６を光軸に垂直な面に対して
約８度の斜めに研磨した光ファイバアレイ、２７は波長
１．４８μｍの光を透過させ、その他の波長の光を遮断
するカットフィルタで、偏波面保存光ファイバ２２、２
３の端面に設けられている。

【００１３】２８は入射光を偏波面が互いに直交する２
つの直線偏光に分離するルチル結晶などの第１の複屈折
結晶、２９は入射光をその出射端面で平行光に変換する
第１の収束性ロッドレンズ、３０は波長１．４８μｍの
光を反射し、波長１．５５μｍの光を透過する波長選択
フィルタ、３１は円筒状の磁石３２の磁界を受けて入射
光の偏波面を非可逆的に左回りに４５度（π／４＋ｎπ
／２、ｎ＝０、１、２、・・）回転させる磁気光学結
晶、３３は入射した平行光をその出射端面付近に収束さ
せる第２の収束性ロッドレンズ、３４および３５は旋光
性結晶で入射光の偏波面を３４は左回りに、３５は右回
りに可逆的に４５度回転させる１／２波長板、３６は入
射光を偏波面が互いに直交する２つの直線偏光に分離す
る第２の複屈折結晶であり、第１の複屈折結晶２８と同
じものである。

【００１４】３７は入射光をその出射端面で平行光に変
換する第３の収束性ロッドレンズ、３８は楔形の透明部
材、３９は入射光の大部分を反射し、一部分を透過する
ハーフミラーから成る反射板、４０は入射した平行光を
その出射端面付近に収束させる第４の収束性ロッドレン
ズで、出射端面の一部に斜めの切り欠け部４１が設けら
れている。ここで、収束性ロッドレンズ２９、３３、３
７、４０は光ファイバ２１から２４の開口数よりも大き
な開口数を有し、光ファイバから出射した光が、結合効
率の低下無く収束性ロッドレンズと結合できる効果が得
られる。

【００１５】４２は波長１．４８μｍの光を遮断し、波
長１．５５μｍの光を透過するカットフィルタ、４３は
入射光を検出する受光素子、４４は光を吸収する遮蔽部
材、５１から８４は光の進行を示す矢印である。

【００１６】前述の１／２波長板３４，３５が偏波面回
転手段を構成し、収束性ロッドレンズ３７、透明部材３
８及び反射板３９が光学手段を構成している。又、光フ
ァイバ２１，２２，２３，２４がそれぞれ第１，第２，
第３，第４の光ファイバに対応している。

【００１７】なお、本実施例中において、光は紙面水平
方向に進むものとし、収束性ロッドレンズ内での光の状
態は、光線の中心軸上の軌跡を模擬的に示した。光の偏
光方向は、光線の法線面（紙面に垂直な平面）を左から
見た状態を示し、回転は時計回りを右回りとする。

【００１８】次に、上記実施例の光結合器の動作につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１９】まず、図１において、光ファイバアレイ２
５の偏波面保存光ファイバ２２、２３から出射された波
長１．４８μｍの光５１、５２は、波長１．４８μｍの
光を透過するカットフィルタ２７を透過して、複屈折結
晶２８に入射する。偏波面保存光ファイバ２２、２３の
偏波方向は、互いに直交するように配置されているの
で、光５１、５２はその偏波方向が互いに直交する直線
偏光である。複屈折結晶２８は特定の偏波方向の光を直
進させ、それと直交する偏波方向の光の光路を移動させ
る特性を有するので、ここでは、紙面に平行な直線偏光
５２は複屈折結晶２８中を直進して直線偏光５４とな
り、紙面に垂直な直線偏光５１は直線偏光５２に近付く
ように光路を移動されて直線偏光５３となる。続いて、
直線偏光５３、５４は、光ファイバ２１から２４の開口
数よりも大きな開口数を有する収束性ロッドレンズ２９
の中心軸からわずかにずれた位置から入射し、その他端
面で平行光に変換される。波長選択フィルタ３０は波長
１．４８μｍの光を反射するので、入射した直線偏光５
３、５４は、各々反射光５５、５６となって、再び収束
性ロッドレンズ２９内を進行する。続いてこの反射光
は、収束性ロッドレンズ２９の中心軸に対して直線偏光
５３、５４の入射点と軸対称な位置付近に収束されなが
ら、再び複屈折結晶２８に入射する。反射光５５および
５６は、各々紙面に垂直および水平な偏波面方向を持つ
ので、複屈折結晶２８に入射した直線偏光５６は直進
し、直線偏光５５は光路を直線偏光５６と同一光軸上に
移動されて、直線偏光５５と５６が合成される。合成さ
れた光５７は、光ファイバアレイ２５の光ファイバ２１
に入射する。

【００２０】ここで、偏波面保存光ファイバ２２と２３
の間隔は、偏波面保存光ファイバ２２から出射した直線
偏光５１が、複屈折結晶２８を２度通過して光路を２度
移動された後、偏波面保存光ファイバ２３からの直線偏
光５２と光軸が一致するような間隔に設定されている。

【００２１】又、波長選択フィルタ３０は、波長１．４
８μｍ以外の波長の光もわずかに反射する。偏波面保存
光ファイバ２２、２３の端面に設けたカットフィルタ２
７は、光ファイバ２１から出射された波長１．４８μｍ
以外の波長の光の一部が、波長選択フィルタ３０で反射
されて、偏波面保存光ファイバ２２、２３に入射するの
を防ぐ効果がある。

【００２２】以上の動作によって、偏波面保存光ファイ
バ２２、２３から出射された波長１．４８μｍの２つの
直線偏光を偏光合成し、光ファイバ２１に入射させる偏
光合成器を構成する。

【００２３】次に、光ファイバアレイ２５の光ファイバ
２１から出射された波長１．５５μｍの無偏光５８は、
複屈折結晶２８を透過して、偏波面が互いに直交する２
つの直線偏光５９、６０に分離される。ここで、光５９
は紙面に垂直な直線偏光で、紙面に平行な直線偏光６０
に対して異なった光路をとる。直線偏光５９、６０は、
収束性ロッドレンズ２９の中心軸からわずかにずれた位
置から入射し、その他端面で平行光に変換されて、波長
選択フィルタ３０を透過し、磁気光学結晶３１に入射す
る。

【００２４】磁気光学結晶３１は、円筒状の磁石３２の
磁界を受けて入射光の偏波面を非可逆的に左回りに約４
５度回転させるので、入射した２つの直線偏光５９、６
０は、各々その偏波面が左回りに約４５度回転されて、
収束性ロッドレンズ３３に入射する。入射した２つの直
線偏光６１、６２は、収束性ロッドレンズ３３の中で光
路が図面上、上下で入れ替わって進行し、その出射端面
付近で前述の収束性ロッドレンズ２９の光の入射点と軸
対称な、中心軸からわずかにずれた２点に焦点を結ぶよ
うに収束される。

【００２５】次に、収束された２つの直線偏光６１、６
２は、１／２波長板３４を透過して各偏波面が先程と同
方向の左回りに約４５度回転されて、入射光５９、６０
に対して偏波面が各々９０度異なった状態となり、複屈
折結晶３６に入射する。この複屈折結晶３６は、直線偏
光６１を直進させ、直線偏光６２の光路を移動させるよ
うに設けられているので、この２つの直線偏光は同一光
軸上に合成された光６３に変換される。以上の動作によ
って第１の光アイソレータが構成される。

【００２６】このように合成された合成光６３は、次に
収束性ロッドレンズ３７に入射し、その他端面でほぼ平
行光に変換された後、透明部材３８を透過し、反射板３
９に入射する。反射板３９は入射光の一部分を透過し、
大部分を反射する。反射された光６４は再び収束性ロッ
ドレンズ３７に入射して収束され、複屈折結晶３６に入
射する。この反射板３９は収束性ロッドレンズ３７の中
心軸に垂直な面に対して、わずかに傾けて設けられてい
るので、収束性ロッドレンズ３７の端面における光６３
の入射点と、光６４の出射点は軸対称の関係に無い。

【００２７】その後、反射光６４は複屈折結晶３６で、
再び偏波面が互いに直交する２つの直線偏光６５、６６
に分離される。ここで、直線偏光６５は紙面に対して垂
直な偏波方向を持つ。続いて、１／２波長板３５を透過
して、その偏波面が各々左回りに約４５度の回転を受け
た後、収束性ロッドレンズ３３に入射する。この１／２
波長板３５は、図面上、左側から入射した光の偏波面を
右回りに約４５度回転させる特性を持つので、図面上、
右方向から入射する光に対しては左回りに約４５度回転
させる特性を持つ。

【００２８】収束性ロッドレンズ３３に入射した２つの
直線偏光６５、６６は、その他端面で平行光に変換さ
れ、磁気光学結晶３１を透過する。磁気光学結晶３１は
入射光の偏波面を入射方向に無関係に左回りに約４５度
回転させるので、入射した２つの直線偏光６５、６６
は、各々その偏波面がさらに左回りに約４５度の回転を
受ける。それゆえ、波長選択フィルタ３０を透過して、
収束性ロッドレンズ２９に入射した直線偏光６７、６８
の偏波面は、複屈折結晶３６を透過した直線偏光に対し
て各々９０度異なった状態となる。

【００２９】この２つの直線偏光６７、６８は、収束性
ロッドレンズ２９の中で光路が図面上、上下で入れ替わ
って進行し、その出射端面付近で前述の収束性ロッドレ
ンズ３３の光の入射点と軸対称な２点の位置に焦点を結
ぶように収束されて、複屈折結晶２８に入射する。ここ
で、直線偏光６７は紙面に水平な偏波方向を、直線偏光
６８は紙面に垂直な偏波方向を持って複屈折結晶２８に
入射するので、この２つの直線偏光は同一光軸上に合成
された光６９に変換され、光ファイバアレイ２５の光フ
ァイバ２４に損失なく入射する。以上の動作によって第
２の光アイソレータが構成される。

【００３０】次に、上記第１および第２の光アイソレー
タにおいて、逆方向に進行する光の動作について説明す
る。

【００３１】図２は、図１に示す実施例の光結合器にお
ける光アイソレータに対して逆方向に進行する光の動作
を示す図である。図２において、光ファイバ２４から出
射された波長１．５５μｍの無偏光の光７０は、図１に
示す光６９と同じ光路を逆方向に進行し、複屈折結晶２
８で互いに直交する２つの直線偏光７１、７２に分離さ
れた後、波長選択フィルタ３０を透過して、磁気光学結
晶３１に入射する。

【００３２】磁気光学結晶３１に入射した２つの直線偏
光７１、７２は、各々その偏波方向が左回りに約４５度
回転される。続いて、収束性ロッドレンズ３３中を、光
路が図面上、上下で入れ替わった直線偏光７３、７４と
して進行し、１／２波長板３５を透過して各々その偏光
方向が右回りに約４５度回転される。１／２波長板３５
を透過した直線偏光７３、７４の偏波方向は、直線偏光
７１、７２と同じとなるので、図１に示した順方向の場
合の直線偏光６５、６６と各々９０度異なった状態とな
る。その結果、複屈折結晶３６に入射した直線偏光７３
は直進し、直線偏光７４は光路を移動されて出射するの
で、この２つの直線偏光７５、７６は同一光軸上に合成
されず、図１に示した順方向光路６４とは異なった光路
を進行する。以上の動作から、光ファイバ２４から出射
された無偏光の光７０は、光ファイバ２１に入射するこ
とはできない。

【００３３】しかし、一般に１段の光アイソレータでは
完全に戻り光を遮断できず、−３０ｄＢ〜−４０ｄＢ
（１／1000〜１／10000 ）の光が逆方向に進行するの
で、図１に示す順方向光路６３を逆方向に進行するわず
かの光７７が存在する。この無偏光の光７７は複屈折結
晶３６に入射し、偏波面が直交する２つの直線偏光７
８、７９に分離された後、各々その偏波面が１／２波長
板３４で右回りに約４５度回転され、収束性ロッドレン
ズ３３通過後、磁気光学結晶３１で左回りに約４５度回
転されて波長選択フィルタ３０を透過する。その結果、
複屈折結晶２８に入射する２つの直線偏光８０、８１の
偏波方向は、複屈折結晶３６で分離された直後の直線偏
光と同じで、図１に示す順方向の直線偏光５９、６０の
場合と各々約９０度異なった状態となる。それゆえ、前
述と同様に、直線偏光８０、８１は複屈折結晶２８では
同一光軸上に合成されず、図１に示す順方向光路５８と
は異なった光路を進行する。以上の動作から、無偏光の
光７７は、光ファイバ２１に入射することはできない。

【００３４】以上の動作の説明から、本実施例の構成
は、光ファイバアレイ２５の光ファイバ２１から出射さ
れた波長１．５５μｍの光５８を損失なく光ファイバ２
４に結合させ、光ファイバ２４から出射された逆方向の
光７０を２段階に遮断して光ファイバ２１に入射させな
い特性を有し、偏光無依存型の２段光アイソレータとし
て機能する。

【００３５】更に、前述の偏波面保存光ファイバ２２お
よび２３から出射され、偏光合成された波長１．４８μ
ｍの光５７を、波長１．５５μｍの光５８と波長合成し
て光ファイバ２１に結合させるので、従来例で説明した
波長カプラとして機能する。

【００３６】ここで、光ファイバアレイ２５は、図３に
示すように、光ファイバ２１、２４および偏波面保存光
ファイバ２２、２３の先端を並列に整列させ一体化して
いるので、４本の光ファイバと複屈折結晶２８との結合
組立が一括で実施できる効果がある。また、その先端面
２６を約８度の斜めに研磨しているので、各光ファイバ
端面で生じる反射光が元の光路に戻らない効果が得られ
る。さらに、光ファイバアレイ２５の光軸４５と、収束
性ロッドレンズ２９の中心軸４６とを数度傾けて配置し
ているので、光ファイバアレイ２５の端面２６に対向す
るカットフィルタ２７、複屈折結晶２８、収束性ロッド
レンズ２９の光の入射面で生じた反射光が、同じく各光
ファイバに入射しない効果が得られ、光結合器として大
きな反射減衰量特性が得られる。

【００３７】又、反射板３９は、収束性ロッドレンズ３
７の中心軸に垂直な面に対してわずかに傾けて設けられ
ている。楔形の透明部材３８はこの傾き角度を精度良く
保つと共に、反射板３９と収束性ロッドレンズ３７との
間を充填する効果が得られる。さらに、図４に示すよう
に、反射板３９を、鋭角を頂角とする三角プリズム４７
の一方の斜面に、誘電体薄膜などの反射膜４８を蒸着し
たものを用いて構成すれば、上記効果に加えて、組立工
数が削減される効果が得られる。

【００３８】再び図１および図２に戻って、上記実施例
の動作説明を続ける。図１において、反射板３９は入射
光の大部分を反射し、一部分を透過するので、入射した
光６３の一部分の光８２は反射板３９を透過する。次に
この光８２は、その中心軸を反射板３９に対して垂直に
設けられた収束性ロッドレンズ４０に入射し、その他端
面付近で収束されながら波長１．５５μｍの光を損失無
く透過させるカットフィルタ４２を透過した後、受光素
子４３に入射する。

【００３９】以上の動作によって、光ファイバ２１から
出射された波長１．５５μｍの光５８の一部を分岐し、
その大きさを受光素子４３で検出するので、光分岐器と
モニタ用受光素子として機能する。

【００４０】このカットフィルタ４２は波長１．４８μ
ｍの光を遮断し、波長１．５５μｍの光を透過させる特
性を持ち、波長選択フィルタ３０で完全に反射されずに
これを透過した波長１．４８μｍのわずかの光をさらに
遮断する。それ故、受光素子４３は波長１．５５μｍの
光だけを精度良くモニタ検出することができる。このカ
ットフィルタ４２は反射板３９と収束性ロッドレンズ４
０との間に設けても同じ効果が得られる。

【００４１】さらに、受光素子４３の受光面を、収束性
ロッドレンズ４０の中心軸に垂直な面に対して斜めに設
けているので、受光面で生じた反射光は元の光路を進行
しないため、光結合器として大きな反射減衰量特性が得
られる。また、収束性ロッドレンズ４０の光軸は、斜め
に配置した反射板３９に垂直に設けており、反射板３９
を斜めに調節して固定する際、収束性ロッドレンズ４０
と一体に固定でき、組立が容易になるという効果が得ら
れる。

【００４２】次に、図２において、光ファイバ２４から
出射され、逆方向に進行する直線偏光７５、７６は、順
方向の場合と同様に、その一部が反射板３９を透過す
る。続いて、透過した一部の光８３、８４は、前述と同
様に収束性ロッドレンズ４０で収束され、切り欠け部４
１を通ってカットフィルタ４２を透過後、遮蔽部材４４
に入射して吸収される。

【００４３】遮蔽部材４４は不必要な光８３、８４が受
光素子４３に入射しないように、これを吸収して遮断す
る効果がある。収束性ロッドレンズ４０は、不必要な光
８３、８４が収束される位置の出射端面に斜めの切り欠
け部４１を設けているので、この斜めの出射端面で生じ
た反射光は、元の光路を戻らないので反射光による悪影
響を小さくできる。ここで、遮蔽部材４４を収束性ロッ
ドレンズ４０の出射端面の切り欠け部４１に密着させて
設けても良い。

【００４４】以上のように本実施例の光結合器の構成の
特徴は、光ファイバ２１、２４、偏波面保存光ファイバ
２２、２３と、複屈折結晶２８と、収束性ロッドレンズ
２９と、波長選択フィルタ３０と、偏波面をπ／４＋ｎ
π／２（ｎ＝０、１、２、・・）だけ回転させる磁気光
学結晶３１と、収束性ロッドレンズ３３と、複屈折結晶
３６と、収束性ロッドレンズ３７と、光軸に対して斜め
に設けた反射板３９とをこの順番に配置したことであ
る。また、偏波面保存光ファイバ２２、２３から出射さ
れた光が波長選択フィルタ３０で反射されて光ファイバ
２１に入射し、光ファイバ２１から出射した光が反射板
３９で反射されて光ファイバ２４に入射するように、４
本の光ファイバを配置したことである。さらに、収束性
ロッドレンズ３３と複屈折結晶３６との間の、光ファイ
バ２１および２４から出射された光が通過する位置に、
各々入射光の偏波面を互いに左右反対方向にπ／４回転
させるための１／２波長板３４、３５を設けていること
である。

【００４５】この構成により、複屈折結晶２８と、収束
性ロッドレンズ２９と、波長選択フィルタ３０との光学
系で、偏波面保存光ファイバ２２および２３から出射さ
れた波長１．４８μｍの光を合成する偏光合成器と、こ
の合成光と波長１．５５μｍの光とを波長合成して光フ
ァイバ２１に結合させる波長カプラとして機能する。ま
た、複屈折結晶２８と磁気光学結晶３１と左回りの１／
２波長板３４と複屈折結晶３６との光学系、および反射
板３９と複屈折結晶３６と右回りの１／２波長板３５と
磁気光学結晶３１と複屈折結晶２８との光学系で、光フ
ァイバ２１から出射された波長１．５５μｍの光を損失
なく光ファイバ２４に結合させ、逆方向に進行する光を
遮断する２段の偏光無依存型光アイソレータとして機能
する。

【００４６】さらに前述の構成に加えて、反射板３９を
入射光の一部を透過させるハーフミラーで構成し、この
反射板３９を透過した光を収束させる収束性ロッドレン
ズ４０と、この収束光を検出する受光素子４３とを設け
て、光結合器を構成したことである。

【００４７】この構成により、反射板３９と収束性ロッ
ドレンズ４０とで、波長１．５５μｍの光の一部を分岐
する光分岐器を構成し、収束性ロッドレンズ４０と受光
素子４３とで分岐された光を検出するモニタ受光素子と
して機能する。

【００４８】すなわち、図５に示す従来例で説明した光
ファイバ増幅器の構成に必要な偏光合成器、波長カプ
ラ、光アイソレータ、光分岐器、受光素子の５個の光受
動機能を、少ない光学デバイスを用いて集積化でき、小
型で挿入損失が小さな光結合器が実現できる。

【００４９】次に、上記実施例の光結合器に、エルビウ
ム（Er）などの希土類元素が添加された光ファイバを光
ファイバ２１の他端に結合し、波長１．４８μｍのポン
プＬＤからの出射光を、偏波面保存光ファイバ２２およ
び２３の他端に偏光方向が互いに直交するように結合
し、光ファイバ２４を増幅された光信号の出射端とすれ
ば、図５の従来例で説明した後方励起方式の光ファイバ
増幅器を構成することができ、偏光合成器、波長カプ
ラ、光アイソレータ、光分岐器、モニタ用受光素子の５
機能を集積化した光結合器として機能する。従って、光
ファイバ同士の接続による損失の増加、バラツキが無
く、光ファイバを引き回して固定するための多くの実装
面積を必要としないので、小型で、増幅特性の安定した
光ファイバ増幅器が実現できる。

【００５０】なお、上記実施例では、後方励起方式の光
ファイバ増幅器の光結合器として、光ファイバ２１から
光ファイバ２４の方向に光アイソレータを構成し、光フ
ァイバ２４を、エルビウムなどの希土類元素が添加され
た光ファイバで増幅された波長１．５５μｍの信号光の
出力端としたが、これに限らず、例えば磁石３２の極性
を逆にして、磁気光学結晶３１の偏波面回転方向を右回
りとし、光ファイバ２４から光ファイバ２１の方向に光
アイソレータを構成して、光ファイバ２４を増幅前の波
長１．５５μｍの信号光の入力端とし、さらに、受光素
子４３と遮蔽部材４４および切り欠け部４１との位置を
入れ替えて、光ファイバ２４から出射された光を受光素
子４３で検出する構成として、前方励起方式の光ファイ
バ増幅器を構成する光結合器としてもよい。

【００５１】また、上記実施例では、光ファイバ増幅器
としてエルビウムなどの希土類元素が添加された光ファ
イバを用い、信号光および励起光の波長を、各々１．５
５μｍおよび１．４８μｍとして説明したが、使用する
増幅用光ファイバ、波長についてはこれに限定されるも
のではない。

【００５２】また、上記実施例では、収束性ロッドレン
ズ２９、３３、３７、４０を用いて光結合器を構成した
が、これに限らず、中心軸からわずかにずれた位置での
収差を抑えたレンズであれば、例えば非球面レンズ等、
他のどのようなレンズを用いてもよい。

【００５３】また、上記実施例では、収束性ロッドレン
ズ２９、３３、３７、４０、波長フィルタ３０、複屈折
結晶２８、３６、１／２波長板３４、３５、磁気光学結
晶３１、反射板３９などの、各光学デバイスを配置した
光が通過する空間の説明を省略したが、この空間は空気
層でも、屈折率整合剤等の透明な物質で充填されていて
も、また、各光学デバイスの光の入出射面に施された反
射防止膜等を介して結合しても良いことは言うまでもな
い。

【００５４】また、上記実施例では、磁気光学板である
磁気光学結晶３１は、光の偏波面を４５度回転させると
したが、これに限らず、偏波面の回転角は、π／４＋ｎ
π／２（ｎ＝０、１、２、・・）であればよい。

【００５５】また、上記実施例では、偏波面回転手段を
回転方向が互いに反対の１／２波長板３４，３５を別々
に設ける構成としたが、これに限らず、回転方向が反対
の１／２波長板を一体化して構成してもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたところから明らかなように本
発明は、４本の入出射用の光ファイバと、複屈折機能を
有する第１の複屈折板と、第１のレンズと、所定波長の
光を反射し、他の波長の光を透過させる波長選択フィル
タと、入射光の偏波面を所定角α回転させる磁気光学板
と、第２のレンズと、所定の一部は光の偏波面を所定角
β回転させ、残り部分は光の偏波面を所定角βの回転と
は逆方向に所定角γ回転させる偏波面回転手段と、複屈
折機能を有する第２の複屈折板と、入射光を第２の複屈
折板側へ戻す光学手段とを備え、それらをこの順番に配
置しているので、挿入損失が小さく、小型にできるとい
う長所を有する。

【００５７】また、本発明の光結合器を用いることによ
り、各光ファイバの引き回しに必要な面積を小さくでき
るので、小型の光ファイバ増幅器が実現できるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる一実施例の光結合器の構成図で
ある。

【図２】同実施例の光結合器の逆方向に進行する光の動
作を説明する図である。

【図３】同実施例の光結合器における光ファイバアレイ
部を示す斜視図である。

【図４】他の実施例の光結合器における反射板の一例を
示す斜視図である。

【図５】従来の光結合器を用いた光ファイバ増幅器の構
成図である。

【符号の説明】

２１、２２、２３、２４光ファイバ２５光ファイバアレイ２７、４２カットフィルタ２８、３６複屈折結晶２９、３３、３７、４０収束性ロッドレンズ３０波長選択フィルタ３１磁気光学結晶３４、３５１／２波長板３９反射板４１切り欠け部４３受光素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１から第４の４本の入出射用の光ファ
イバと、その光ファイバの入出射側に設けられ、複屈折
機能を有する第１の複屈折板と、その第１の複屈折板の
前記光ファイバとは反対側に設けられた第１のレンズ
と、その第１のレンズの前記複屈折板とは反対側に設け
られ、所定波長の光を反射し、他の波長の光を透過させ
る波長選択フィルタと、その波長選択フィルタの前記第
１のレンズとは反対側に設けられ、入射光の偏波面を所
定角α回転させる磁気光学板と、その磁気光学板の前記
波長選択フィルタとは反対側に設けられた第２のレンズ
と、その第２のレンズの前記磁気光学板とは反対側に設
けられ、所定の一部は光の偏波面を所定角β回転させ、
残り部分は光の偏波面を前記所定角βの回転とは逆方向
に所定角γ回転させる偏波面回転手段と、その偏波面回
転手段の前記第２のレンズとは反対側に設けられ、複屈
折機能を有する第２の複屈折板と、その第２の複屈折板
の前記偏波面回転手段とは反対側に設けられ、入射光を
前記第２の複屈折板側へ戻す光学手段とを備えたことを
特徴とする光結合器。
【請求項２】光学手段は、第３のレンズと、その第３
のレンズの前記第２の複屈折板とは反対側に、前記第２
のレンズの光軸に対して傾斜して設けられた反射板とを
有することを特徴とする請求項１記載の光結合器。
【請求項３】第３のレンズと前記反射板とは、楔形の
透明部材を介して互いに密着されていることを特徴とす
る請求項２記載の光結合器。
【請求項４】反射板は、鋭角の頂角を有する三角プリ
ズムの一方の斜面に光の反射膜が設けられたものである
ことを特徴とする請求項２記載の光結合器。
【請求項５】第２および第３の光ファイバ端面と前記
第１の複屈折板との間に、前記所定波長の光を透過し、
他の波長の光を遮断するカットフィルタが設けられてい
ることを特徴とする請求項１、又は２記載の光結合器。
【請求項６】第１から第４の光ファイバを平行にかつ
先端部を一体に整列させ、その先端面を光軸に垂直な面
に対して斜めに形成した光ファイバアレイとし、その光
ファイバアレイの光軸を前記第１のレンズの光軸に対し
て斜めに設けたことを特徴とする請求項１、又は２記載
の光結合器。
【請求項７】第２および第３の光ファイバは偏波面保
存光ファイバであり、その偏波面保存光ファイバの偏波
面方向は互いに直交させて配置されていることを特徴と
する請求項１、又は２記載の光結合器。
【請求項８】反射板は、入射光の大部分を反射し、一
部分を透過させるハーフミラーであり、そのハーフミラ
ーを通過した光を収束させる第４のレンズと、その収束
された光を検出する受光素子とを備えたことを特徴とす
る請求項２記載の光結合器。
【請求項９】第１または第４の光ファイバから出射し
た光の何れか一方が、前記反射板を透過して第４のレン
ズで収束された位置に、その光を吸収または遮断する遮
蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項８記載
の光結合器。
【請求項１０】受光素子と前記第４のレンズとの間、
又はその第４のレンズと前記反射板との間の何れか一方
に、波長選択フィルタと同一の所定波長の光を遮断する
カットフィルタが設けられていることを特徴とする請求
項８記載の光結合器。
【請求項１１】第４のレンズの光軸は、第３のレンズ
の光軸に対して、傾けて設けた反射板に実質上垂直に設
けたことを特徴とする請求項８記載の光結合器。
【請求項１２】第４のレンズは、収束性ロッドレンズ
であって、前記第１又は第４の光ファイバから出射した
光の何れか一方の光が出射する出射端面の一部が、光軸
に対して斜めに切り欠かれたものであることを特徴とす
る請求項８記載の光結合器。
【請求項１３】受光素子の受光面を、第４のレンズの
光軸および検出する光の入射軸に対して斜めに設けたこ
とを特徴とする請求項８記載の光結合器。
【請求項１４】第１から第４のレンズの内の一部また
は全部は、第１から第４の光ファイバの開口数よりも大
きな開口数を有する収束性ロッドレンズとしたことを特
徴とする請求項１、２、又は請求項８記載の光結合器。
【請求項１５】請求項１、２、又は８記載の前記光結
合器と、前記第１の光ファイバの他端に設けられ、希土
類元素が添加された希土類元素ドープ光ファイバと、前
記第２及び第３の光ファイバの他端に設けられ、前記希
土類元素ドープ光ファイバを励起する励起光源とを備
え、前記第４の光ファイバの他端を信号光の入力端また
は出力端としたことを特徴とする光ファイバ増幅器。