CN114586293A

CN114586293A - 倾斜增益均衡器

Info

Publication number: CN114586293A
Application number: CN202080073417.4A
Authority: CN
Inventors: 大久保年永; 加藤隆司
Original assignee: Kohoku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kohoku Kogyo Co Ltd
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2020-09-11
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2040-09-11
Also published as: US11835766B2; JP7387149B2; US20220373741A1; JP2021071511A; EP4054092A4; CN114586293B; EP4054092A1; WO2021084938A1

Abstract

一种校正预定波长频带的光信号的增益特性的倾斜的倾斜增益均衡器1，干涉滤波器5配置在对向配置于光轴100上的双芯光纤准直仪3和单芯光纤准直仪4之间，使预定的波长区域中的插入损耗从短波长侧到长波长侧在透射方向和反射方向上反向地倾斜，从保持在双芯光纤准直仪的第1或第2光纤(7,8)输入的预定频带的光信号被干涉滤波器反射并从第2或第1光纤输出，从第1光纤或保持在单芯光纤准直仪的第3光纤11输入的光信号透过干涉滤波器并从第3或第1光纤输出。

Description

倾斜增益均衡器

技术领域

本发明涉及一种倾斜增益均衡器。

背景技术

海底光缆系统等光纤通信系统中的光信号传输线路(光传输线路)是通过多个中继器连接粗长的光纤电缆而构成的。光传输线路中设置有用于对在光纤电缆中传输的过程中衰减的光信号进行放大的掺铒光纤放大器(EDFA)。另外，在光信号被EDFA放大时，或在光传输线路中传输的过程中，产生增益的波长依赖性，因此在光传输线路中设置有用于校正光信号的增益的波长依赖性的增益均衡器。另外，在下文的非专利文献1、非专利文献2中记载了海底光缆系统的相关内容。另外，下文的非专利文献3记载了使用电介质多层膜的增益均衡器的相关内容。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：日本电气株式会社，“大洋横断有中継光海底ケーブルシステムの建設技術”，[线上][令和1年9月24日检索]，网址<URL:https://jpn.nec.com/techrep/journal/g09/n04/pdf/090410.pdf>

非专利文献2：日本电气株式会社，“光海底中継装置及び関連技術”，[线上][令和1年9月24日检索]，网址<URL:https://jpn.nec.com/techrep/journal/g09/n04/pdf/090404.pdf>

非专利文献3：古河电气工业株式会社，“誘電体多層膜を用いた利得等化器用フィルタチップの開発”，[线上][令和1年9月24日检索]，网址<URL:https://www.furukawa.co.jp/jiho/fj109/fj109_04.pdf>

发明内容

发明要解决的问题

如非专利文献1所述，增益均衡器分为波形均衡器(Shape Equalizer)，其校正在光传输线路中传输的过程中积累的光信号的增益的波动，和倾斜均衡器(下文称为倾斜增益均衡器)(Tilt Equalizer)，其校正增益的倾斜。通过波形均衡器校正的增益的波动可以基于中继器中放大频带的增益形状而确定。因此，可以通过模拟而预先决定波形均衡器的规格。

但是，光信号的增益倾斜状态(倾斜方向，倾斜程度等)需通过测量实际制造出的中继器或光纤电缆的特性而确定。因此，倾斜增益均衡器的规格必须在确定光信号的增益倾斜状态(下文也称为倾斜增益特性)后决定。或者，需要对应于各种倾斜增益特性，事先准备具有不同校正特性的多种倾斜增益均衡器。

如果在确定倾斜增益特性后再决定倾斜增益均衡器的规格，难以在短期内构筑光纤通信系统。如果预先准备好多种倾斜增益均衡器，可以省去决定规格的时间，在短期内构筑光纤通信系统，但是需要将未实际使用的倾斜增益均衡器作为库存进行管理。因此，需考虑倾斜增益均衡器的库存管理成本。另外，制造未使用的倾斜增益均衡器也是增加构筑光纤通信系统的成本的重要因素。

因此，本发明的目的是提供一种可减少库存管理成本，以更低价格构筑光纤通信系统的倾斜增益均衡器。

问题解决方案

为实现上述目的，本发明的一个实施方式是一种倾斜增益均衡器，其是一种校正预定波长频带的光信号中倾斜的增益特性的倾斜增益均衡器，

具备保持第1光纤和第2光纤的双芯光纤准直仪，保持第3光纤的单芯光纤准直仪，和干涉滤波器，

所述双芯光纤准直仪和所述单芯光纤准直仪对向配置在光轴上，

所述干涉滤波器在所述光轴上配置于所述双芯光纤准直仪和所述单芯光纤准直仪之间，

所述干涉滤波器使预定的波长区域中的透射方向的插入损耗和反射方向的插入损耗从短波长侧到长波长侧以彼此反向的方式倾斜，

在从所述第1光纤或所述第2光纤输入预定频带的光信号时，该光信号被所述干涉滤波器反射，从所述第2光纤或所述第1光纤输出，

在从所述第1光纤或所述第3光纤输入所述光信号时，该光信号透过所述干涉滤波器，从所述第3光纤或所述第1光纤输出，

所述第1～第3光纤连接至所述光信号的输入输出路径，以使所述光信号中增益特性的波长依赖特性的倾斜与所述干涉滤波器中插入损耗的波长依赖特性的倾斜反向。

发明的效果

通过本发明，提供一种可减少库存管理成本，以更低价格构筑光纤通信系统的倾斜增益均衡器。另外，关于其他效果，在以下记载中阐明。

附图说明

[图1]示出本发明的第1实施例中倾斜增益均衡器的构成的图示。

[图2]示出形成于上述第1实施例中的倾斜增益均衡器具备的干涉滤波器的干涉膜的光学特性的一例的图示。

[图3A]示出输入至上述第1实施例中的倾斜增益均衡器的光信号的倾斜增益特性的一例的图示。

[图3B]示出由上述第1实施例中的倾斜增益均衡器校正后的光信号的增益特性的图示。

[图4]示出在上述第1实施例中的倾斜增益均衡器输入输出的光信号的光路的图示。

[图5]示出上述第1实施例中的倾斜增益均衡器具备的干涉滤波器的光学特性的一例的图示。

[图6]示出由上述第1实施例中的倾斜增益均衡器校正的光信号的增益特性的图示。

[图7]示出本发明的第2实施例中的倾斜增益均衡器的构成的图示。

[图8]示出上述第2实施例中的倾斜增益均衡器101具备的补偿用干涉滤波器的光学特性的图示。

[图9]示出输入至上述第2实施例中的倾斜增益均衡器的光信号的增益特性的一例的图示。

[图10]示出在上述第2实施例中的倾斜增益均衡器输入输出的光信号的光路的一例的图示。

[图11]示出上述第1实施例中的倾斜增益均衡器具备的干涉滤波器的光学特性的其他例子的图示。

具体实施方式

相关申请的相互参照

本申请主张2019年10月29日提交的日本专利申请特愿2019-196197为基础的优先权，并援用其内容。

关于本发明的实施例，在下文中参照附图进行说明。在下文说明中使用的图示中，相同或类似的部分使用相同符号表示，省略重复说明，关于在一个图示中的标有符号的部分，如不需要，则在其他图示中会省略该部分的符号。

第1实施例

图1是示出本发明的第1实施例中的倾斜增益均衡器1的构成的图示。图1示出的倾斜增益均衡器1包括连接至中空筒状的框体2的一端侧的双芯光纤准直仪3，以与双芯光纤准直仪3的光轴100同轴的方式连接至框体2的另一端侧的单芯光纤准直仪4，和在框体2内配置于光轴100上且位于两个准直仪(3,4)之间的干涉滤波器5。

双芯光纤准直仪3和单芯光纤准直仪4同轴地配置于光轴100上。双芯光纤准直仪3具有将两条光纤(7,8)保持在中空圆筒状的套筒6a内的套圈9和准直透镜10a与套筒6a被保持在同轴的结构。光纤(7,8)在框体2侧分别具有开口端(下文也称为第1端口P1，第2端口P2)。

单芯光纤准直仪4具有将一条光纤11保持在中空圆筒状的套筒6b内的套圈12和准直透镜10b与套筒6b被保持在同轴的结构。光纤11在框体2侧具有开口端(下文也称为第3端口P3)。并且，在第1实施例的倾斜增益均衡器1中，第1端口P1和第3端口P3配置于光轴100上。

另外，在下文中，将第1端口P1作为开口端的光纤7称为第1光纤7，将第2端口P2作为开口端的光纤8称为第2光纤8，将第3端口P3作为开口端的光纤11称为第3光纤11。

干涉滤波器5在石英玻璃等构成的基板表面形成有由电介质多层膜组成的干涉膜。构成电介质多层膜的电介质薄膜由Ta₂O₅、SiO₂等组成。并且，如上述非专利文献3所述，干涉滤波器5中插入损耗的波长依赖特性(下文也称为光学特性)可以根据模拟进行适当设定。即，为了获得具有目标光学特性的干涉滤波器5，可以通过模拟得出与所需干涉滤波器的构成和构造相关的参数(例如，构成基板、电介质多层膜的材料的折射率、厚度等)。

图2示出了形成于干涉滤波器5的干涉膜的光学特性的一例。在图2中，示出了在波分复用方式的光通信中使用的C波段的波长频带的光入射到干涉膜时透射光和反射光各自的插入损耗的波长依赖性。另外，众所周知，相对于入射到干涉膜的光的反射光和入射光的波长损耗特性的波长依赖性是互补的关系。在图2所示的示例中，如图中实线所示，干涉膜的光学特性设定为反射光的插入损耗随着波长增加而线性增加约3dB。如图中虚线所示，透射光的插入损耗设定为随着波长增加而线性减少约3dB。由此，形成于第1实施例的倾斜增益均衡器1的干涉滤波器5的干涉膜被设定为伴随着波长增加的反射光的插入损耗和透射光的插入损耗在反向的倾斜方向，且其倾斜的大小(倾斜角度)相同。

图3A、图3B是示出倾斜增益均衡器1校正光信号的倾斜增益特性的原理的图示。图3A示出输入至倾斜增益均衡器1的光信号的倾斜增益特性的一例。图3B是示出校正后的光信号的增益特性的图示。图4示出在倾斜增益均衡器1输入输出的光信号的光路。下文参照图3A、图3B、图4，说明干涉滤波器5的光学特性与图2示出的干涉膜的光学特性相同时，第1实施例的倾斜增益均衡器1的运行。

图3A示出的光信号的增益具有随着波长增加而线性减少约3dB的“向右下倾斜”的倾斜特性。倾斜增益均衡器1校正该光信号，使其具有从短波长向长波长具有恒定强度的平坦增益特性。此时，干涉滤波器5的插入损耗如图2所示，因为具有反射光从短波长侧向长波长侧线性减少约3dB的特性，由此在校正具有图3A所示的倾斜增益特性的光信号时，光信号被干涉滤波器5反射，输出其反射光。

例如，如图4所示，将光信号的输入路径连接至第1光纤，使输入至第1光纤7的光信号从第1端口P1出射的同时(s1→s2)，使该光信号经准直透镜10a入射至干涉滤波器5(s3)。在干涉滤波器5中，光的入射面以预定角度相对于光轴100倾斜，第2端口P2配置在来自干涉滤波器5的反射光(s4)通过准直透镜10a耦合的光路(s5)上。由此，输入至第1光纤7的光信号(s1)从第2光纤8输出(s6)。并且，如图3B所示，输入至倾斜增益均衡器1的光信号以强度在预定波长频带中平坦化的状态被输出。

另外，在光信号的倾斜增益特性具有从短波长侧向长波长侧增加的“向右上倾斜”的特性时，使光信号透射到干涉滤波器5，以便沿着光轴100形成光路。即，在图4中，输入至第1光纤7的光信号从第1端口P1出射(s1→s2)，该出射光经准直透镜10a入射至干涉滤波器5(s3)。并且，使透过干涉滤波器5的光通过准直透镜10b耦合到第3端口P3(s8→s9)，校正后的光信号从第3光纤11输出(s10)。

由此，通过第1实施例的倾斜增益均衡器1，无论光信号的倾斜增益特性从短波长侧向长波长侧朝哪个方向倾斜，只要其倾斜的大小相同，则不管倾斜的方向如何，都可以通过一个倾斜增益均衡器1使光信号的强度特性平坦化。即，若在光纤通信系统中采用第1实施例的倾斜增益均衡器1，可以使以往针对光信号的倾斜方向和倾斜的大小分别准备的倾斜增益均衡器1的数量减半。即，第1实施例的倾斜增益均衡器1可以减少库存管理所需成本，以更低价格构筑光纤通信系统。

第2实施例

图3A、图3B示出了第1实施例的倾斜增益均衡器1的运行原理，干涉滤波器5的光学特性在反射光和透射光中是对称的。但是，实际中的干涉滤波器5的光学特性反映干涉膜和基板双方的光学特性，因此若反射光的插入损耗和透射光的插入损耗的任一方的波长依赖特性被设定为线性增加或减少，便难以将另一方的波长依赖特性设定为线性减少或增加。

图5示出了实际的干涉滤波器5的光学特性的一例。在实际的干涉滤波器5中，在反射光的光学特性(图中的实线)随着波长的增减而线性增加时，透射光的插入损耗(图中的虚线)随着波长的增减以描绘的曲线的方式减少，偏离直线(图中的点线)。因此，若将具有向右上倾斜的倾斜增益特性的光信号输入至具备具有图5所示的光学特性的干涉滤波器5的倾斜增益均衡器1，则如图6所示，输出具有从短波长侧向长波长侧弯曲的增益特性的光信号。

由此，即使校正后的光信号的增益特性相对于波长弯曲，增益的变动幅度只要在由光纤通信系统的规格所规定的范围内，便无问题。即，即使干涉滤波器5中的反射光插入损耗和透射光的插入损耗不对称，在实际使用中也没有问题。

当然，光信号的倾斜增益特性无论是向右上倾斜还是向右下倾斜，只要能输出增益变动少且平坦度高的光信号，则更优选。因此，第2实施例举例说明了即使在干涉滤波器5中的反射光的插入损耗和透射光的插入损耗不对称时，也不依赖于输入的光信号的倾斜增益特性的倾斜方向，而可以输出平坦度更高的光信号的倾斜增益均衡器。

图7是示出第2实施例的倾斜增益均衡器101的构成的图示。如图7所示，在倾斜增益均衡器101中，两个干涉滤波器(5,105)沿着光轴100配置于第1端口P1和第3端口P3之间。并且，在第2实施例的倾斜增益均衡器101中，靠近第1端口P1的干涉滤波器5具有图2示出的光学特性。并且，靠近第3端口P3的干涉滤波器(下文也称为补偿用干涉滤波器105)用于使干涉滤波器5中的透射光的插入损耗特性更平坦。

图8示出了补偿用干涉滤波器105中的透射光的插入损耗的波长依赖特性。图9示出了输入至第2实施例的倾斜增益均衡器101的光信号的倾斜增益特性，如图9所示，输入至倾斜增益均衡器101的光信号具有增益变动幅度为约3dB且向右上倾斜的倾斜增益特性。图10是示出在倾斜增益均衡器101输入输出的光信号的光路的图示。下文参照图8～图10，说明第2实施例的倾斜增益均衡器1的运行。

在第2实施例的倾斜增益均衡器101中，如图10所示，具有图9所示的倾斜增益特性的光信号在输入至第1光纤7(s1)时，该光信号从第1端口P1出射的同时(s2)，通过准直透镜10a整形为平行光后入射至干涉滤波器5(s3)。入射至干涉滤波器5的光信号透过干涉滤波器5和补偿用干涉滤波器105(s8→s21)，经第3端口P3从第3光纤输出(s22→s23)。

并且，在第2实施例的倾斜增益均衡器1中，光信号在经过上述光路(s1→s2→s3→s8→s21→s21→s22→s23)的过程中，首先通过干涉滤波器5，变成具有弯曲成图6所示的向上方凸出的增益特性。接着，该光信号透过具有弯曲成图8所示的向下方凸出的增益特性的补偿用干涉滤波器105。由此，光信号被校正为图3B所示的在预定波长频带具有平坦的增益特性。

另外，在输入具有向右下倾斜的倾斜增益特性的光信号时，与第1实施例的倾斜增益均衡器1相同，从第1光纤7输入的光信号被干涉滤波器5反射，从第2光纤输出即可(s1→s2→s3→s4→s5→s6)。

第2实施例中的倾斜增益均衡器101实质上具备具有图2所示的光学特性的干涉滤波器。即，在第2实施例的倾斜增益均衡器101中，无论输入的光信号的倾斜增益特性从短波长侧向长波长侧朝哪个方向倾斜，都可以提高预定波长频带中的信号强度的平坦度。

其他实施例

如图5所示，实际的干涉滤波器5中，反射光和透射光中的任一方为线性光学特性时，另一方的光学特性便是非线性的。因此，在第1实施例的倾斜增益均衡器1中，使用干涉滤波器5的反射光进行校正时的光信号的倾斜增益特性和使用干涉滤波器5的透射光进行校正时的光信号的倾斜增益特性不对称。为此，校正后的预定波长频带中的增益的变动只要在规定范围内，则如图11所示，可以使干涉滤波器5的反射光的插入损耗(图中的实线)和透射光的插入损耗(图中的虚线)均相对于直线(图中的点线)弯曲，使反射光和透射光的插入损耗对称。

在第1和第2实施例中，光信号从第1光纤7输入，对于具有向右下倾斜的倾斜增益特性的光信号，干涉滤波器5的反射光从第2光纤输出，干涉滤波器5的透射光或干涉滤波器5和补偿用干涉滤波器105的透射光从第3光纤11输出。当然，光信号也可以从第2光纤8输入并从第1光纤7输出，或从第3光纤11输入并从第1光纤7输出。但是，第1和第2实施例的倾斜增益均衡器(1,101)不依赖于输入的光信号的倾斜增益特性的倾斜方向，光信号的输入路径总是连接到第1光纤7，所以光纤(7,8,11)和光信号的输入输出路径的连接关系错误的可能性变小。因此，第1和第2实施例的倾斜增益均衡器(1,101)使光纤通信系统的设置变得容易，其结果是可以进一步减少光纤通信系统的建设成本。

符号说明

1,101 倾斜增益均衡器

2 框体

3,4 光纤准直仪

5 干涉滤波器

6a，6b 套筒

10a，10b 准直透镜

7,8,11 光纤

12 套圈

100 光轴

105 补偿用干涉滤波器

Claims

1.一种倾斜增益均衡器，其是一种校正预定波长频带的光信号中倾斜的增益特性的倾斜增益均衡器，

2.根据权利要求1所述的倾斜增益均衡器，

在所述光轴上从所述双芯光纤准直仪向所述单芯光纤准直仪依次配置有所述干涉滤波器和补偿用干涉滤波器，

透过所述干涉滤波器和所述补偿用干涉滤波器的光的插入损耗和所述干涉滤波器反射的光的插入损耗从短波长侧向长波长侧以彼此相反的方向线性倾斜。

3.根据权利要求1所述的倾斜增益均衡器，其中

所述第1光纤连接至所述光信号的输入路径。

4.根据权利要求2所述的倾斜增益均衡器，其中

所述第1光纤连接至所述光信号的输入路径。