JPH09130331A - モニタリング用光デバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、光増幅器に適したモニタリング用
光デバイスに関し、偏光依存性の排除を主目的とする。 【解決手段】 励振ポート２Ａ及び２８Ａ間にコリメー
トビームＣＢを形成する手段と、コリメートビームＣＢ
の一部に重なり且つビームに対して傾斜して配置される
反射面４０及び４２と、それぞれの反射光を受ける光／
電気変換素子４４及び４６とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光増幅器に適用さ
れるのに適したモニタリング用光デバイスに関する。

【０００２】光増幅中継伝送システム等のような光増幅
を応用した光通信システムにおいては、偏光依存性の排
除が重要な技術的課題となっている。送信光源としての
レーザダイオードからの直線偏光が光ファイバ伝送路を
伝搬する間にファイバへの応力の印加や温度変化等の様
々な擾乱を受ける結果、光増幅器へ入力する信号光の偏
光状態は、時間と共に変化する。

【０００３】ギガビット級の超高速な通信を行う上で
は、信号光の偏光状態に係わらず安定な増幅特性が要求
され、そのため、光増幅器或いは光増幅器に組み込まれ
る光回路には偏光依存性がないか或いは極めて小さいこ
とが要求される。

【０００４】

【従来の技術】従来、Ｅｒ（エルビウム）等の希土類元
素がドープされたドープファイバと、ドープファイバを
光ポンピングするためのポンプ光を出力するポンプ光源
と、ドープファイバの信号光入力端又は信号光出力端に
接続されてポンプ光をドープファイバへ供給する光カプ
ラとを備えた光増幅器が公知である。

【０００５】この種の光増幅器において、ＡＬＣ（自動
レベル制御）を行って光出力レベルを一定に保とうとす
る場合には、光増幅器の入力側から出力側に向かう順方
向の光ビームの一部をモニタ用ビームとして分岐し、こ
の分岐ビームを光／電気変換素子へ入力する。ＡＬＣ回
路は、光／電気変換素子の出力レベルが一定になるよう
にポンプ光のパワーをフィードバック制御する。

【０００６】一方、光ファイバ伝送路の敷設作業や光増
幅器のメンテナンス作業に際して、光増幅器の出力ファ
イバの光コネクタが外れると、増幅された直後でパワー
が大きい光が空間に放出され、作業者の肉体等に危害を
与える恐れがあるので、光コネクタが外れたことを検知
する必要が生じることがある。光コネクタが外れると、
光ファイバ端面におけるフレネル反射が多くなるので、
光コネクタが外れたことは例えば光増幅器の出力側から
入力側に向かう逆方向の反射光をモニタリングすればよ
い。

【０００７】モニタ用ビームを分岐するに際して、その
分岐比に偏光依存性があると、例えばモニタ用ビームを
用いてＡＬＣを行う場合に光増幅器の安定度が悪くな
り、伝送品質が低下するという問題が生じる。モニタ用
ビームを分岐するために一般的に使用されるカプラ膜に
おいては、膜に入射した光を透過光と反射光とに分岐す
るので、その分岐比に偏光依存性が生じやすく、偏光依
存性を排除するためには、光学系の複雑な或いは大型化
を伴う設計が必要になる。

【０００８】よって本発明の主目的は、モニタ用ビーム
の分岐比に偏光依存性が生じないモニタリング用光デバ
イスを提供することにある。本発明の他の目的は以下の
説明から明らかになる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によると、第１及
び第２の励振ポートの間にコリメートビームを形成する
手段と、上記コリメートビームの一部に重なり且つ上記
コリメートビームに対して傾斜して配置され、上記第１
の励振ポートからの光の一部を反射して第１の光路上に
出力する第１の反射面と、上記コリメートビームの一部
に重なり且つ上記コリメートビームに対して傾斜して配
置され、上記第２の励振ポートからの光の一部を反射し
て第２の光路上に出力する第２の反射面と、上記第１及
び第２の光路上にそれぞれ設けられる第１及び第２の光
／電気変換素子とを備えたモニタリング用光デバイスが
提供される。

【００１０】本発明の望ましい実施形態においては、第
１及び第２の反射面は多角形プリズム（例えば三角柱プ
リズム）の互いに隣り合う２面上にそれぞれ形成され、
第１及び第２の光／電気変換素子は上述のコリメートビ
ームに対して同じ側に配置される。

【００１１】本発明のモニタリング用光デバイスにおい
ては、コリメートビームの一部を反射面により反射させ
て、反射面に当たった光の全部を偏光によらず反射光路
上に出力し、これを光／電気変換素子に入射させるよう
にしているので、従来のカプラ膜等を用いた場合のよう
な偏光依存性が生じない。

【００１２】第１の反射面で反射した光は例えばＡＬＣ
に提供され、第２の反射面で反射した光は例えば出力側
の光コネクタが外れたことの検出に提供される。本発明
の望ましい実施形態におけるように、第１及び第２の光
／電気変換素子をコリメートビームに対して同じ側に配
置することによって、装置の小型化が可能になる。即
ち、従来のように一枚のカプラ膜の表面及び裏面におけ
る反射光をそれぞれ順方向及び逆方向のビームのモニタ
リングに使用する場合、２つの光／電気変換素子をコリ
メートビームの両側に配置せざるを得ず、装置が大型化
しやすいものであったが、本発明の望ましい実施形態で
は２つの光／電気変換素子をコリメートビームに対して
同じ側に配置することができるので、装置の小型化が可
能になるのである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の望ましい実施形態
を図面に従って詳細に説明する。図１は本発明の第１実
施形態を示す光増幅器のブロック図である。この光増幅
器は、光送信機と、光受信機と、これらの間に敷設され
る光ファイバ伝送路とを備えた光通信システム（光通信
装置）において光ファイバ伝送路の途中に設けられる光
中継器に適用可能である。この光増幅器は本発明のモニ
タリング用光デバイスを含む。

【００１４】この光増幅器は、Ｅｒ等の希土類元素がド
ープされたドープファイバ２と、ドープファイバ２の信
号光入力端及び信号光出力端にそれぞれ接続される前段
モジュール４及び後段モジュール６とを備えている。本
発明はこの実施形態における後段モジュール６に適用可
能である。

【００１５】前段モジュール４は、レーザダイオード８
からの波長１．５５μｍの信号光が供給されるポート１
０と、ポート１０へ供給された信号光を二分岐する光カ
プラ１２と、一方の分岐光が入力する入力レベルモニタ
リング用のフォトダイオード１４と、他方の分岐光を透
過させる光アイソレータ１６と、光アイソレータ１６を
透過した信号光４を出力するポート１８とを有してい
る。ポート１８はドープファイバ２の信号光入力端に接
続される。

【００１６】後段モジュール６は、ドープファイバ２の
信号光出力端に接続されるポート２０を有している。信
号光の波長が１．５５μｍ帯にあり、ドープファイバ２
のドーパントがＥｒである場合、ポンプ光の波長は例え
ば１．４８μｍ帯に設定される。レーザダイオード２２
からのポンプ光は、ポート２４を介して後段モジュール
６へ供給される。後段モジュール６は更に信号光を出力
するためのポート２６を有している。

【００１７】ポート２６は光ファイバ２８により光コネ
クタ３０に接続され、光伝送路となる出力側の光ファイ
バ３２は光コネクタ３４に接続される。光コネクタ３０
及び３４は互いに着脱可能であり、これにより光増幅器
と光ファイバ伝送路との接続がなされている。

【００１８】ポート２０及び２６間には、これらがそれ
ぞれ有する後述のレンズによってコリメートビームＣＢ
が形成される。コリメートビームＣＢ上には、ポート２
０からポート２６に向かう方向に波長カプラ３６と光ア
イソレータ３８と反射面４０及び４２とがこの順に配置
されている。

【００１９】波長カプラ３６は、ポート２４から供給さ
れたポンプ光をポート２０からドープファイバ２へ供給
するとともに、ポート２０から供給された増幅された信
号光を光アイソレータ３８へ供給する。

【００２０】反射面４０及び４２は、コリメートビーム
ＣＢの一部に重なり且つコリメートビームＣＢに対して
傾斜して配置される。反射面４０は、ポート２０からポ
ート２６に向かう光の一部を全反射してその反射光を出
力レベルモニタリング用のフォトダイオード４４へ供給
する。反射面４２は、ポート２６からポート２０に向か
う光の一部を全反射してその反射光を反射光モニタリン
グ用のフォトダイオード４６へ供給する。

【００２１】反射面４０及び４２の具体的形成方法につ
いては後述する。反射面４０及び４２においてはそれぞ
れ全反射が生じているので、フォトダイオード４４及び
４６には偏光依存性がない。従って、例えばフォトダイ
オード４４の出力信号に基づいてＡＬＣを行った場合
に、高精度な制御が可能になる。

【００２２】光コネクタ３０に光コネクタ３４が接続さ
れている場合には、ファイバ端面同士が密着しているの
でフレネル反射はほとんど生じず、反射減衰量は４０ｄ
Ｂ程度あり、反射戻り光はほとんどない。しかしなが
ら、メンテナンス作業等に際して光コネクタ３０と光コ
ネクタ３４を外した場合、ファイバ端面と空気との間の
フレネル反射によって反射戻り光が生じ、反射減衰量は
例えば１４ｄＢとなる。

【００２３】この反射戻り光は、反射光モニタ用のフォ
トダイオード４６により検出することができる。フォト
ダイオード４６の出力レベルが所定値よりも大きくなっ
たときに光コネクタ３０から増幅された光が空間に放出
されていると判断し、ポンプ光源となるレーザダイオー
ド２２の駆動電流を減少させて例えば０にする。これに
より、光コネクタ３０と光コネクタ３４が外れたときに
即座に増幅された信号光の放出が防止されるので、メン
テナンス作業等に際しての安全性が高まる。

【００２４】次に、本発明の実施形態の優位性をさらに
詳細に説明するために、従来のモニタリング用光デバイ
スの２つの例を説明する。図２及び図３はそれぞれモニ
タリング用光デバイスの第１及び第２従来例を示す図で
ある。図２及び図３共に図１の後段モジュール６に相当
する部分を示しており、実質的に同一の部分には同一の
符号が付されている。

【００２５】図２の第１従来例では、入射角が約４５°
に設定されるカプラ膜４８が用いられており、ポート２
０からポート２６に向かう光の一部はカプラ膜４８で反
射して出力レベルモニタ用のフォトダイオード４４に入
力し、ポート２６からポート２０に向かう光の一部はカ
プラ膜４８で反射して反射光モニタ用のフォトダイオー
ド４６に入力する。

【００２６】この従来例では、ポート２０とポート２６
との間に形成されるコリメートビームの全部に作用する
ようにカプラ膜４８が設けられているので、フォトダイ
オード４４及び４６によるモニタリングに際しては偏光
依存性が生じる。

【００２７】また、１つのカプラ膜４８を用いてその２
つの反射光路上にフォトダイオード４４及び４６をそれ
ぞれ配置する必要上、フォトダイオード４４及び４６を
対向配置せざるを得ず、大型なプリント配線板５０が必
要になる。ポンプ光用のレーザダイオード２２はターミ
ナル５２によりプリント配線板５０に実装され、フォト
ダイオード４４及び４６はそれぞれターミナル５４及び
５６によりプリント配線板５０に実装される。

【００２８】図１の第１実施形態では、反射面４０及び
４２における全反射によりモニタ用ビームを分岐してい
るので、偏光依存性が生じない。小型なプリント配線板
の使用を可能にする実施形態については後述する。

【００２９】図３の第２従来例では、フォトダイオード
４４及び４６をモジュールの同じ側に配置するために、
光路折り返し用のプリズム５８を付加的に設けている。
この従来例においては、光学部品数の増大によるコスト
アップ、大型化を避けることができない。

【００３０】小型化に特に適した本発明の第２の実施形
態を図４により説明する。符号６０は各光学要素を固定
するためのハウジング（又は基板）を表しており、ポー
ト２０，２４及び２６にそれぞれ対応してスリーブ６
２，６４及び６６がハウジング６０に例えばレーザ溶接
により固定されている。

【００３１】スリーブ６２内には、ドープファイバ２を
支持するフェルール６８とレンズ７０とが所定の間隔で
もって挿入固定されており、スリーブ６４内にはポンプ
光用のレーザダイオード２２との接続に供されるファイ
バを支持するフェルール７２とレンズ７４とが所定の間
隔で挿入固定されており、スリーブ６６内にはファイバ
２８を支持するフェルール７６とレンズ７８とが所定の
間隔で挿入固定されている。

【００３２】ドープファイバ２の励振端２Ａ（励振ポー
ト）から放射された光はレンズ７０によりコリメートビ
ームＣＢにされ、このコリメートビームＣＢはレンズ７
８によってファイバ２８の励振端２８Ａ（励振ポート）
に収束される。また、レーザダイオード２２からのポン
プ光は、レンズ７４によりコリメートされて波長カプラ
３６で反射してドープファイバ２へ供給される。

【００３３】この実施形態では、反射面４０及び４２は
三角柱プリズム８０の２面上にそれぞれ形成されてい
る。三角柱プリズム８０は反射面４０及び４２によって
画定される頂部がコリメートビームＣＢの一部に重なる
ように配置される。

【００３４】こうすると、ポート２０からポート２６に
向かう光の一部は反射面４０で全反射してフォトダイオ
ード４４へ供給され、ポート２６からポート２０に向か
う光の一部は反射面４２で全反射してフォトダイオード
４６へ供給される。

【００３５】このような三角柱プリズム８０上に反射面
４０及び４２を形成しておくことによって、フォトダイ
オード４４及び４６をコリメートビームＣＢに対して同
じ側に配置することができる。その結果、レーザダイオ
ード２２とフォトダイオード４４及び４６とが実装され
るプリント配線板５０′を小型にすることができる。

【００３６】プリント配線板５０′上には、２つの制御
回路が実装される。第１の制御回路は、フォトダイオー
ド４４の出力信号を受け、そのレベルが一定になるよう
にレーザダイオード２２の駆動電流を制御する。

【００３７】第２の制御回路は、フォトダイオード４６
の出力信号を受け、その出力レベルが所定値よりも大き
くなったときにポンプ光のパワーを減少させるようにレ
ーザダイオード２２の駆動電流を制御する。

【００３８】第１の制御回路はＡＬＣのためのものであ
る。第２の制御回路は、光コネクタ３０が自由端になっ
ているときにそこでのフレネル反射光を検出して光コネ
クタ３０から増幅された信号光が空間内に放出されるこ
とを防止するためのものである。

【００３９】プリズム３０によって遮られるコリメート
ビームＣＢの断面積は、コリメートビームＣＢの全断面
積の５％以下であることが望ましい。５％以上である
と、この後段モジュールにおける信号光の減衰が大きく
なり、Ｓ／Ｎが劣化するからである。

【００４０】反射面４０及び４２としては金属膜や誘電
体多層膜を用いることができる。反射面として独立した
部材を用いることなく、全反射条件が満足されるように
プリズムや光学プレートを配置してもよい。

【００４１】この実施形態では、三角柱プリズム８０の
２面上に反射面４０及び４２を形成しているので、反射
面４０及び４２はコリメートビームＣＢの同じ部分に重
なることになる。この場合、順方向の光に作用する反射
面４０によるモニタリングは良好に行うことができる
が、逆方向に作用する反射面４２による反射戻り光のモ
ニタリングは良好に行えない恐れがある。

【００４２】このような場合には、光コネクタ３０に接
続されるファイバ２８の長さを適当に設定しておくこと
によって、ファイバ２８内の往復伝搬によって反射戻り
光はほぼ正規のガウシアンビームに戻っており、反射面
４０で欠けた部分は逆方向で完全に補正され、従って、
反射戻り光のモニタリングを良好に行うことができる。

【００４３】図５は本発明の第３実施形態を示す光デバ
イスの主要部の構成図である。この実施形態では、頂角
が直角である三角柱プリズム８０′を用い、その頂角を
挟む面上にそれぞれ反射面４０及び４２を形成し、順方
向の反射ビームと逆方向の反射ビームとが互いに平行に
なるようにしている。

【００４４】そして、これらの２つの反射ビームを受け
るために少なくとも２つの受光領域を有するフォトダイ
オードアレイＰＤＡを用いている。順方向の反射ビーム
が入射する受光領域はこれまでの実施例におけるフォト
ダイオード４４に相当し、逆方向の反射戻り光のビーム
が入射する受光領域はフォトダイオード４６に相当して
いる。

【００４５】この実施形態によると、図４の第２実施形
態に比べて装置のさらなる小型化が可能になる。図６は
本発明の第４実施形態を示す光デバイスの主要部の構成
図である。この実施形態では、第１及び第２の励振ポー
トの間に形成されるコリメートビームに重なるように透
明プレート８２を設け、その透明プレート８２上に所定
面積の１つの全反射膜８４を形成している。順方向のモ
ニタ用ビームは全反射膜８４の一方の面で反射してフォ
トダイオード４４に入射し、反射戻り光は全反射面８４
の他方の面で反射してフォトダイオード４６に入射す
る。

【００４６】この実施形態では、２つの反射面を１つの
全反射膜により得ているので、光デバイスの製造が容易
になる。以上説明した実施形態では、励振ポートが光フ
ァイバの励振端であるとしたが、本発明はこれに限定さ
れない。励振ポートとしてレーザダイオード等の光源を
用いることもできる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
偏光依存性のないモニタリング用光デバイスの提供が可
能になるという効果が生じる。また、本発明の特定の実
施形態によると、偏光依存性がなく且つ小型化に適した
モニタリング用光デバイスの提供が可能になるという効
果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す光増幅器のブロッ
ク図である。

【図２】モニタリング用光デバイスの第１従来例を示す
図である。

【図３】モニタリング用光デバイスの第２従来例を示す
図である。

【図４】本発明の第２実施形態を示すモニタリング用光
デバイスの構成図である。

【図５】本発明の第３実施形態を示すモニタリング用光
デバイスの主要部の構成図である。

【図６】本発明の第４実施形態を示すモニタリング用光
デバイスの主要部の構成図である。

【符号の説明】

２ ドープファイバ ２０，２４，２６ ポート ３６ 波長カプラ ３８ 光アイソレータ ４０，４２ 反射面

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１及び第２の励振ポートの間にコリメ
   ートビームを形成する手段と、 上記コリメートビームの一部に重なり且つ上記コリメー
   トビームに対して傾斜して配置され、上記第１の励振ポ
   ートからの光の一部を反射して第１の光路上に出力する
   第１の反射面と、 上記コリメートビームの一部に重なり且つ上記コリメー
   トビームに対して傾斜して配置され、上記第２の励振ポ
   ートからの光の一部を反射して第２の光路上に出力する
   第２の反射面と、 上記第１及び第２の光路上にそれぞれ設けられる第１及
   び第２の光／電気変換素子とを備えたモニタリング用光
   デバイス。
2. 【請求項２】 上記第１及び第２の励振ポートはそれぞ
   れ第１及び第２の光ファイバの励振端であり、 上記コリメートビームを形成する手段は上記第１及び第
   ２の光ファイバの励振端にそれぞれ対向して設けられる
   第１及び第２のレンズを含む請求項１に記載のモニタリ
   ング用光デバイス。
3. 【請求項３】 上記第１及び第２の反射面は多角形プリ
   ズムの互いに隣り合う２面上にそれぞれ形成され、 上記第１及び第２の光／電気変換素子は上記コリメート
   ビームに対して同じ側に配置される請求項１に記載のモ
   ニタリング用光デバイス。
4. 【請求項４】 信号光が供給される第１端及び上記第１
   の励振ポートに接続される第２端を有する希土類元素が
   ドープされたドープファイバと、 上記信号光の波長及び上記希土類元素に応じて決定され
   る波長のポンプ光を出力するポンプ光源と、 該ポンプ光を上記ドープファイバにその第１端及び第２
   端の少なくともいずれか一方から供給する手段とをさら
   に備え、 上記第２の励振ポートは光ファイバの励振端である請求
   項１に記載のモニタリング用光デバイス。
5. 【請求項５】 上記第２の光／電気変換素子の出力レベ
   ルが所定の値よりも大きくなったときに上記ポンプ光の
   パワーを減少させる手段をさらに備えた請求項４に記載
   のモニタリング用光デバイス。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載のモニ
   タリング用光デバイスを有することを特徴とする光増幅
   器又は光通信装置。