JPH08248275A - 光増幅器用光回路モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 結合損失を低減した光増幅器用光回路モジュ
ールを得る。 【構成】 ＥＤＦ１に励起光を導入してＥＤＦから出射
される信号光の増幅を行う光増幅器に付設して使用する
光増幅器用光回路モジュールにおいて、光回路モジュー
ルの両端面に配設され信号光が入出力する少なくとも一
対の信号光コリメータ２２，２４を備え、一対の信号光
コリメータの間でＬＷＰＦ２６とアイソレータ２９とを
介して特定波長の信号光が相互に一致するビーム形状で
ある平行ビームで光結合する第１の光路と、別の特定波
長の励起光が一対の信号光コリメータの内の１つの信号
光コリメータ２２と励起光のＬＤコリメータ３４との間
で、相互に一致するビーム形状である平行ビームで光結
合する第２の光路とを有し、ＬＤコリメータ用非球面レ
ンズ３３と励起光を出射する半導体レーザ素子３２と
を、光回路モジュール内の第２の光路上に、所定間隔ｄ
をおいて配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は光増幅器に付設する光
回路モジュールに関し、特に希土類元素ドープ光ファイ
バで光ファイバ増幅器を構成してなる光増幅器に付設す
る光増幅器用光回路モジュールに関するものである。こ
こで、この発明に係る光増幅器は、光ファイバの非線形
性を利用して光の直接増幅を行うものであり、上述の希
土類元素ドープ光ファイバの中でも特にエルビウムドー
プ光ファイバ（以下ＥＤＦという）を使用した光増幅器
が、現在実用段階にある。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の光増幅器の基本構成を示す
説明図であり、図１０は図９の点線で示したＡ部を集積
化した光回路モジュールの模式説明図である。図９にお
いて、１はＥＤＦであり、２は信号光入力コネクタ、３
はアイソレータ、４は励起光源の半導体レーザモジュー
ル、５は１．４８μｍ帯励起光を反射し、１．５５μｍ
帯信号光を通過するＬＷＰＦ（ロングウェーブパスフィ
ルタの通称名）、６はアイソレータ、７，８はいずれも
信号光を分岐するカプラ、９は信号光をモニタする受光
素子、１０は反射光をモニタする受光素子、１１はモニ
タ光出力コネクタ、１２は信号光出力コネクタである。

【０００３】まず、図９の従来例の動作を説明する。励
起光源として使用する半導体レーザモジュール４から出
力された１．４８μｍ帯励起光は、ＬＷＰＦ５で反射
し、ＥＤＦ１に入力する。一方、信号光入力コネクタ２
から入力される１．５５μｍ帯信号光はアイソレータ３
を通過してＥＤＦ１に入力して、ここで前記の１．４８
μｍ帯励起光により増幅される。この増幅された信号光
はＬＷＰＦ５を介してアイソレータ６を通過した後、カ
プラ７で一部分岐（例えば１０：１）し、大部分の信号
光はカプラ７を通過して信号光出力コネクタ１２から出
力される。一方、カプラ７で反射した信号光はカプラ８
を通過して受光素子９に入力し、電気変換される。この
電気信号はモニタ出力として出力され、この出力の変化
は常時監視され、励起光源の出力にフィードバツクされ
て、信号出力を一定に保つように、オートレベルコント
ロール（ＡＬＣ）の機能に用いられる。そして、カプラ
８で分岐した信号光は、モニタ光としてモニタ光出力コ
ネクタ１１から出力される。上述のような動作原理で増
幅する光増幅器は後方励起型と呼ばれれている。

【０００４】ここで、光コネクタ等が外れた場合を想定
する。この場合、高出力のレーザ光が伝送路に送出され
ているから、周囲の人間に悪影響を及ぼす可能性があ
る。このようなトラブルが発生した場合、これを防止す
る方法として、次のような機能が作用するようになって
いる。例えば、信号光出力コネクタ１２が外れた場合、
その端面はファイバと空気とが境界する関係になり、フ
ァイバの屈折率と空気の屈折率が外れる前より著しく異
なることにより、約−１４ｄＢの反射減衰量で反射光が
戻ってくる。その反射光はカプラ７で一部反射して受光
素子１０に入力され電気変換される。この電気レベルを
監視して一定レベルの光が入力されたら、信号光出力コ
ネクタ１２が外れたとして、光増幅器の出力をダウンさ
せる。例えば、半導体レーザモジュール４の駆動を停止
する。その他の事故防止策としては、例えば、アイソレ
ータ６は矢印の方向へは光を通過させるが、その反対方
向へは光を通過させないようになっている構成が挙げら
れる。これは光増幅器内の光部品の反射によって生ずる
発振を防止する役目をするものである。

【０００５】そして、現在では光増幅器の小型化を図る
ため、図１０に示すように図９のＡの部分の光機能を集
積化した光回路モジュールが使用されるようになってい
る。図１０において、２１は光回路モジュールのケース
本体であり、２２，２３，２４及び２５は光ファイバと
レンズを用いて（図示は省略）、平行ビームを構成する
コリメータである。すなわち、２２は信号光入力コリメ
ータ、２３は励起光入力コリメータ、２４は信号光出力
コリメータ、そして２５はモニタ光出力コリメータであ
る。２６は誘電体多層膜で構成され励起光の１．４８μ
ｍ帯励起光を反射し、１．５５μｍ帯信号光を通過する
ＬＷＰＦ、２７，２８は信号光をモニタするために光を
分岐するカプラである。そして、２９はアイソレータで
あり、３０は信号光モニタ用受光素子、３１は反射光を
モニタするためのモニタ用受光素子である。図１０の光
回路モジュールでは、部品番号を変えたことと、ケース
本体に信号光入力コリメータ２２と励起光入力コリメー
タとを取付けた以外は、原理的に図９の構成と同様であ
るので機能の説明は省略する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の光増幅器用光回路モジュールでは、励起光
源として使用する半導体レーザモジュールが個別のデバ
イスとして搭載されているため、励起光入力コリメータ
使用して光回路モジュールを構成しなければならない。
従って、励起光系の損失合計は、励起光源の半導体レー
ザモジュール構成時の結合損失２．２ｄＢ、光回路モジ
ュール内における信号光入力コリメータと励起光入力コ
リメータとの対向損失０．５ｄＢ及び励起光源の半導体
レーザモジュールのファイバ端と励起光入力コリメータ
のファイバ端との融着接続損失０．１ｄＢの加算分とな
り、２．８ｄＢもの損失（結合効率４３％）となってし
まうという問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光増幅器用
光回路モジュールは、希土類元素ドープ光ファイバに励
起光を導入して希土類元素ドープ光ファイバから出射さ
れる信号光の増幅を行い、この増幅信号光を出力する光
増幅器に付設して使用する光増幅器用光回路モジュール
において、光回路モジュールの両端面に配設され信号光
が入出力する少なくとも一対の信号光コリメータを備
え、一対の信号光コリメータの間でＬＷＰＦとアイソレ
ータとを介して特定波長の信号光が相互に一致するビー
ム形状である平行ビームで光結合する第１の光路と、特
定波長とは異なる別の特定波長の励起光が前述の一対の
信号光コリメータの内の１つの信号光コリメータと励起
光のＬＤコリメータとの間で、ＬＷＰＦを介して相互に
一致するビーム形状である平行ビームで光結合する第２
の光路とを有し、ＬＤコリメータ用非球面レンズと励起
光を出射する半導体レーザ素子とを、光回路モジュール
内の第２の光路上に、所定間隔をおいて配設したもので
ある。

【０００８】ここで、この光増幅器用光回路モジュール
において、励起光の前記別の特定波長を１．４８μｍ、
信号光の特定波長を１．５５μｍとすれば、光増幅器に
使用する希土類元素ドープ光ファイバとしてＥＤＦに適
用するのが好適である。そして、第１の光路に設けられ
た一対の信号光コリメータはいずれもコリメータを構成
するシングルモードファイバ（ＥＤＦ）と非球面レンズ
との間の距離を調整することにより光学的結合損失が最
小になるように配設され、さらに第２の光路上に配設さ
れたＬＤコリメータ用非球面レンズの非球面レンズと半
導体レーザ素子との間の距離を調整することにより信号
光コリメータのいずれか１つとの結合効率が最大となる
ように配設されている。また、この場合半導体レーザ素
子及び励起光のＬＤコリメータ用非球面レンズと信号光
コリメータの内の１つとは、その結合効率が前述の別の
特定波長において最大となるように配設され、ＬＤコリ
メータのビーム形状が信号光コリメータのピーム形状に
ほぼ一致するような光パワーの光学調整により得られて
いることが必要である。

【０００９】また、他の構成で形成される光増幅器用光
回路モジュールとして、この光回路モジュールの信号光
の光路（前記第１の光路に相当）上に配設されたＬＷＰ
Ｆと、このＬＷＰＦにより反射されて希土類元素ドープ
光ファイバに導入される励起光を出射する励起用半導体
レーザ素子及び励起光のＬＤコリメータ用非球面レンズ
からなる励起光の光路（前記第２の光路に相当）とを内
設したものであってもよい。ここで、いま述べた簡略型
光増幅器用光回路モジュールにもう１つの光学部品を追
加して、光回路モジュールの信号光の光路上に配設され
たＬＷＰＦの外にアイソレータを備えたものとしてもよ
い。

【００１０】

【作用】本発明においては、まず、信号光の特定波長と
は異なる別の特定波長の励起光用の光学部品のＬＤコリ
メータ用非球面レンズと励起用半導体レーザ素子とが光
回路モジュールに内蔵されており、ＬＤコリメータ用非
球面レンズの特性から、励起光が一対の信号光コリメー
タの内の１つの信号光コリメータと相互にほぼ一致する
ビーム形状である平行ビームで光結合するさせることが
可能であり、励起用半導体レーザ素子の出力パワーを高
結合効率でＥＤＦ中へ結合させることができるため、低
結合損失の励起光の光路が構成される。

【００１１】さらに、別の発明においては、光回路モジ
ュールを、少なくとも信号光の光路上のＬＷＰＦと、こ
のＬＷＰＦにより反射されて希土類元素ドープ光ファイ
バに導入される励起光を出射する励起用半導体レーザ素
子及び励起光のＬＤコリメータ用非球面レンズからなる
励起光の光路とのみを内設したもので構成した場合は、
前方励起型と後方励起型の両方の光増幅器に適用可能な
構成となる。また、いま述べた光回路モジュールの構成
に信号光の光路にアイソレータを付加して形成した光回
路モジュールも、前方励起型と後方励起型の両方の光増
幅器に適用可能である。そして、これらの別の発明の構
成に、モニタ用カプラと受光素子と信号入力コネクタと
を付加した構成のものは、例えば前方励起型専用の光増
幅器として応用可能となる。

【００１２】

【実施例】

［第１の実施例］図１は本発明による光増幅器用光回路
モジュールの一実施例を示す模式構成図である。図から
明らかなように、光回路モジュール内に励起光を出射す
る半導体レーザ素子及び励起光コリメート用の光学系を
内蔵させた構成となっている。図１の構成において、ま
ず、本光回路モジュールの光学系では特定波長の１．５
５μｍ帯信号光の損失の最小化を最優先するため、信号
光入力コリメータ２２と信号光出力コリメータ２４に
は、所定の対向距離Ｌ１＋Ｌ２で最適調整されたコリメ
ータ対向を設定している。今述べた最適調整とは、特定
の信号光波長において、光パワーの結合損失が最小とな
るように、コリメータを構成するシングルモードファイ
バとレンズ間の対向距離を調整することである。なお、
この構成による調整ずみの光の通路を本光回路モジュー
ル内の第１の光路と称している。

【００１３】図８は、第１の光路すなわち信号光のコリ
メータ対向を示す説明図であり、シングルモードファイ
バ１ａから出射した光は非球面レンズ４１で、コリメー
トビーム（平行ビーム）に変換され、対向距離Ｌ１＋Ｌ
２を経て、非球面レンズ４２によってシングルモードフ
ァイバ１ｂに結合するようになっている。この場合、シ
ングルモードファイバ１ｂと非球面レンズ４２とによっ
て逆方向に進むビームもコリメートビーム（平行ビー
ム）となって光結合するようになっている。ただし、こ
の構成は図１０の従来例の場合も同様となっている。こ
の信号光コリメータ対向を達成するための具体的構成
は、次に示す通りである。非球面レンズ４１，４２には
ｆ２．５非球面レンズを用い、８度斜め研磨のシングル
モードファイバ１ａ，１ｂを使用して、対向距離Ｌ１＋
Ｌ２＝５０ｍｍで最適調整を行った結果、対向損失０．
２ｄＢで最適構成が得られた。ここで、励起光を反射さ
せるＬＷＰＦ２６は、所定の距離Ｌ１の位置に固定され
る。ただし、この構成は図９の従来例の場合も同様とな
っている。

【００１４】一方、本実施例では、前述のような励起系
の損失という従来装置の問題を解決するために、励起光
源の半導体レーザ素子とそのＬＤコリメータ用非球面レ
ンズをケース本体２１内に設置するようになっている。
そこで、別の特定波長の１．４８μｍ帯励起光は、励起
用半導体レーザ素子３２の出射ビームをＬＤコリメータ
用非球面レンズ３３でコリメートビームに変換し、結合
距離Ｌ１＋Ｌ３で信号光入力コリメータ２２へ結合させ
る構成を採用した。ここで、励起用半導体レーザ素子３
２とＬＤコリメータ用非球面レンズ３３のＬＤ側端面と
の距離をｄとし、ＬＤコリメータ用非球面レンズ３３の
コリメートビーム出射側の端面とＬＷＰＦ２６との距離
をＬ３とする。そして、ＬＤコリメータ用非球面レンズ
３３にはｆ０．７５非球面レンズ、１．４８μｍ帯励起
用半導体レーザ素子３２にはＦＦＰ（Ｆａｒ−Ｆｉｅｌ
ｄ Ｐａｔｔｅｒｎ：遠視野像）２４度（１／ｅ^２、半
角）のものを用いた。

【００１５】図１に示す信号光入力コリメータ２２と励
起用ＬＤコリメータ３４との結合効率は結合距離Ｌ１＋
Ｌ３が２０〜７０ｍｍの範囲で６８％以上となるような
高結合効率となる結合特性を持っている。すなわち、こ
の構成では、コリメータ対向間の対向距離例えば信号光
入力コリメータ２２と励起用ＬＤコリメータ３４の光軸
方向の軸ずれ距離に大きく依存しないで高効率結合特性
が得られるような構成となっている。このような構成が
得られる第２の光路の結合条件について、図２を用いて
以下説明する。

【００１６】図２にみられるように、高結合の結合特性
が得られた時の結合系のビーム形状は、結合損失のない
コリメータ同士の結合系であって、互いのコリメートビ
ーム形状が一致していることである。すなわち、図２に
示したように、信号光入力コリメータ２２から出射され
る１．４８μｍ励起光のコリメートビーム形状（イ）と
励起用半導体レーザ素子３２とＬＤコリメータ用非球面
レンズ３３が構成するＬＤコリメートビームの形状
（ロ）が相互に一致した時に、結合効率は１００％とな
る。よって、高結合効率を得るためには、ＬＤコリメー
トビームの形状（ロ）を信号光入力コリメータ２２から
のコリメートビーム形状（イ）に一致させればよい。こ
の場合、ＬＤコリメートビームの形状（ロ）はＬＤコリ
メータ用非球面レンズ３３で決定されるが、前述の距離
ｄの変化にも依存する。従って、ｄを調整してやること
によって、高効率結合が設定される。

【００１７】図３は他の比較例（図４，図５及び図６）
との比較をし易いように図２を書き直した説明図である
が、これらの各図において、ビーム位置の太い実線は信
号光入力コリメータ２２からのコリメートビーム形状
（イ）（コリメートビームの進行方向に対して垂直な面
内に分布する光強度のうち、光強度のピーク値から１／
ｅ^２となる点をビームの進行方向に対してプロットした
もの）を示し、太い点線はＬＤコリメートビームの形状
（ロ）を示している。図３の場合のように、ほぼ完全な
平行ビーム形状で結合する場合の他に、図４，図５及び
図６の比較例に示すようなビーム形状の組合わせも高結
合効率を得ることができる。その理由は、いずれの場合
も、実線のビームと点線のビームが一致するような構成
になっているからである。しかし、図３のように平行ビ
ーム形状でないので、コリメータ対向間のコリメータの
光軸方向への軸ずれによって結合効率が大きく変化する
ようになり、対向距離に大きく依存している形状であ
る。従って、以上のべた３つの比較例と本実施例との比
較結果に基づいて、本光学結合系では、図３に示す平行
ビーム形状で、かつ距離ｄを調整することによって、最
適結合となるような信号光コリメータ対向とＬＤコリメ
ータとを構成して本実施例に採用している。

【００１８】なお、上述の図３の説明において、「ほぼ
完全な平行ビーム形状で結合する」ということは、厳密
には完全な平行ビームではないことによるものである。
その理由は、コリメータで構成される平行ビームは、必
ずビームウエストと呼ばれる光強度分布が狭くなるくび
れを持ち、完全な平行とはならないからである（光の波
動性から光強度がガウシアンビームで表されることによ
る。）。ただし、このくびれ方をできるだけ小さくする
ことによって、平行ビームに近づけることが可能とな
り、ほぼ完全な平行ビーム形状といえる。

【００１９】以下、動作について説明する。１．４８μ
ｍ帯励起用半導体レーザ素子３２から出射される励起光
は、ＬＤコリメータ用非球面レンズ３３でコリメートビ
ームに変換され、ＬＷＰＦ２６で反射し、信号光入力コ
リメータ２２に結合して、ＥＤＦ１に入力する。一方、
信号光入力コネクタ２から入力される１．５５μｍ帯信
号光は、アイソレータ３を通過し、ＥＤＦ１に入力さ
れ、ここでいま述べた励起光の入力によって増幅され
る。増幅された信号光は信号光入力コリメータ２２でコ
リメートビームとなり、ＬＷＰＦ２６を通過しアイソレ
ータ２９を通過した後、カプラ２７で一部分岐（例えば
１０：１）し、大部分の信号光はカプラ２７を通過して
信号光出力コネクタ２４へ結合し、信号光出力コネクタ
１２から出力される。一方、カプラ２７で反射した信号
光はカプラ２８を通過して信号光モニタ用受光素子３０
に入力し、電気変換される。この電気信号はモニタ出力
として出力され、この出力の変化は常時監視され、励起
光源の出力にフィードバツクされて、信号出力を一定に
保つように、オートレベルコントロール（ＡＬＣ）の機
能に用いられる。そして、カプラ２８で分岐した信号光
は、モニタ光としてモニタ光出力コネクタ１１から出力
される。

【００２０】ここで、光コネクタ等が外れた場合、高出
力のレーザ光が伝送路に送出されているから、人体に悪
影響を及ぼすことがある。このようなトラブルを防止す
る方法として、次のような機能が作用するようになって
いる。例えば、信号光出力コネクタ１２が外れた場合、
その端面はファイバと空気とが境界する関係になり、フ
ァイバの屈折率と空気の屈折率が異なることにより、約
−１４ｄＢの反射減衰量で反射光が戻ってくる。その反
射光はカプラ２７で一部反射して受光素子３１に入力さ
れ電気変換される。このレベルを監視して一定レベルの
光が入力されたら、信号光出力コネクタ１２が外れたと
して、光増幅器の出力をダウンさせる。例えば、半導体
レーザモジュール４の駆動を停止する。その他の事故防
止策としては、例えば、アイソレータ２９は矢印の方向
へは光を通過させるが、その反対方向へは光を通過させ
ないようになっている構成が挙げられる。これは光増幅
器内の光部品の反射によって生ずる発振を防止する役目
をするものである。本実施例のような動作・作用による
光増幅器は、従来例で説明したものと同様で、後方励起
型のものである。

【００２１】以上詳細に説明したように第１の実施例の
光回路モジュールの光学系では、例えば励起光学系の対
向距離Ｌ１＋Ｌ３＝７０ｍｍの時、励起用半導体レーザ
素子の出力パワーを結合損失１．２５ｄＢ（結合効率７
５％）でＥＤＦへ結合させることが可能となる。これ
は、図９の従来例に示すような従来の個別デバイスとし
て搭載されていた場合における損失合計２．８ｄＢに対
して、約１．５ｄＢ改善されたことになり、本発明によ
る光学系は十分に低損失化が達成できるという効果を示
したものである。さらに、ＥＤＦへの励起光入力として
１００ｍＷが要望された場合、その実現には１００ｍＷ
出力の半導体レーザ素子をモジュール化し、これを光回
路モジュール内で２個偏波合成することで達成していた
が、この第１の実施例の結果から、１３０ｍＷ（１００
ｍＷ／０．７５）出力の半導体レーザ素子１個で対応で
きるようになった。このため、装置全体の小型化、低損
失化、低消費電力化が図れるという効果が得られる。

【００２２】［第２の実施例］図７は本発明の他の実施
例を示す模式説明図である。本実施例は、図１の実施例
のモジュールが後方励起型のものであるのに対して、前
方励起型の光増幅器の一例を構成するものである。そし
て、本実施例は、図１の実施例と同じ構成部品を使用す
るが、それらの光学配置を若干変えるだけの構成からな
っている。すなわち、この場合の光増幅器用光回路モジ
ュールは、図７の波線枠内に示す構成部品を内蔵して光
回路モジュールを形成したものである。まず励起系光学
部品としてのＬＷＰＦ（ＷＤＭともいう）２６、励起用
半導体レーザ素子３２及びＬＤコリメータ用非球面レン
ズ３３と、次に後方で利用したアイソレータ３と、さら
に入力信号光系部品のモニタ用のカプラ２８、信号光モ
ニタ用受光素子３０及び信号光入力コネクタとを内蔵さ
せて、前方励起型の光増幅器の光回路モジュールを形成
している。

【００２３】重複を避けて詳細な説明は省略するが、こ
の構成では、ＥＤＦ１を前述の励起系光学部品の前方
（信号光出力側）に配設し、このＥＤＦ１にＬＷＰＦ２
６を反射した励起光を入力することによって前方励起型
の光増幅が行われる。そして、増幅された信号光が直接
信号光出力コネクタ１２から出力されるようになる。

【００２４】［第３の実施例］この実施例は、図７の太
い点線枠内の構成部品を、図示の配置で光増幅器の光回
路モジュールとして構成するものである。すなわち、励
起系光学部品としてのＬＷＰＦ２６、励起用半導体レー
ザ素子３２及びＬＤコリメータ用非球面レンズ３３及び
信号光の方向を規制するのアイソレータ３を１つのケー
ス本体内に組み込んで光増幅器用の光回路モジュールを
形成したものである。この構成は、ＬＷＰＦ２６とアイ
ソレータ３の向きによって、前方励起型と後方励起型の
いずれにも対応できる光回路モジュールを提供できるこ
とを特徴とするものである。

【００２５】［第４の実施例］本実施例は図７の太い実
線枠内の構成部品を、図示の配置で光増幅器の光回路モ
ジュールとして構成するものである。すなわち、励起系
光学部品としてのＬＷＰＦ２６、励起用半導体レーザ素
子３２及びＬＤコリメータ用非球面レンズ３３だけを内
蔵して、光増幅器用の光回路モジュールを形成してい
る。この構成は、前方励起型と後方励起型の両方に対応
できる光回路モジュールを提供するものである。

【００２６】以上詳細に説明したように第２の実施例の
光回路モジュールの光学系によれば、図１の実施例と同
じ構成部品の一部主要部を使用し、それらの光学配置を
若干変えた構成とし、まず図７の波線枠内に示す構成部
品を内蔵して光回路モジュールを形成したから、比較的
簡単に前方励起型の光増幅器の光回路モジュールを形成
することができる効果がある。また、第３，第４の実施
例の光回路モジュールの光学系によれば、図１の実施例
に使用した部品の内、ＬＷＰＦ、励起用半導体レーザ素
子及びＬＤコリメータ用非球面レンズのみ、又はこれら
の部品に加えてアイソレータを使用して光回路モジュー
ルを形成しているから、いずれも、前方励起型と後方励
起型の両方の光増幅器に対応できる光回路モジュールを
備えることができる効果が得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、特に励起光光学系を構成する励起用半導体レーザ素
子及びＬＤコリメータ用非球面レンズを光回路モジュー
ル内に所定の光学配置により内蔵させたので、励起用半
導体レーザ素子の出力パワーを結合損失１．２５ｄＢ
（結合効率７５％）でＥＤＦへ結合させることが可能と
なるという効果が得られた。これは、従来の個別デバイ
スとして搭載されていた半導体レーザモジュールの場合
における損失合計２．８ｄＢに対して、約１．５ｄＢ改
善されたことになり、本発明による光学系は十分に低損
失化が達成できる効果を得ることができた。さらに、Ｅ
ＤＦへの励起光入力の一例として１００ｍＷが要望され
た場合、その実現には１００ｍＷ出力の半導体レーザ素
子をモジュール化し、これを光回路モジュール内で２個
偏波合成することで達成していたが、本発明のの結果か
ら、１３０ｍＷ出力の半導体レーザ素子１個で対応でき
るようになり、さらに光ファイバの取り回しを無くすこ
とができるので、装置全体の小型化、低損失化、低消費
電力化が図れるという効果が得られる。また、光回路モ
ジュール内に配置する部品を少数の主要部品例えば励起
光用光学系やそれらに加えてせいぜい１個のアイソレー
タのもののみに限定した簡易型光回路モジュールを構成
することにより、前方励起型又は後方励起型の光増幅器
に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光増幅器用光回路モジュールの一
実施例を示す構成図である。

【図２】本発明の励起光光学系の結合状態を説明する模
式図である。

【図３】他の比較例とのビーム形状を比較し易く書き直
した図２の説明図である。

【図４】本発明の励起光光学系の結合状態と比較する一
比較例の説明図である。

【図５】本発明の励起光光学系の結合状態と比較する他
の比較例の説明図である。

【図６】本発明の励起光光学系の結合状態と比較する別
の比較例の説明図である。

【図７】本発明の他の実施例を示す模式説明図である。

【図８】本発明の信号光のコリメータ対向を示す説明図
である。

【図９】従来の光増幅器の基本構成を示す説明図であ
る。

【図１０】図９の点線で示したＡ部を集積化した光回路
モジュールの模式説明図である。

【符号の説明】

１ エルビウムドープ光ファイバ（ＥＤＦ） １ａ，１ｂ シングルモードファイバ ２，２２ 信号光入力コネクタ ３，６，２９ アイソレータ ４ 半導体レーザモジュール ５，２６ ＬＷＰＦ（ロングウェーブパスフィルタ） ７，８，２７，２８ カプラ ９，１０ 受光素子 １１ モニタ出力コネクタ １２ 信号光出力コネクタ ２１ ケース本体 ２３ 励起光入力コリメータ ２４ 信号光出力コリメータ ２５ モニタ出力コリメータ ３０ 信号光モニタ用受光素子 ３１ モニタ用受光素子 ３２ 励起用半導体レーザ素子 ３３ ＬＤコリメータ用非球面レンズ ３４ 励起用ＬＤコリメータ ４１，４２ 非球面レンズ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 希土類元素ドープ光ファイバに励起光を
   導入して前記希土類元素ドープ光ファイバから出射され
   る信号光の増幅を行い、この増幅信号光を出力する光増
   幅器に付設して使用する光増幅器用光回路モジュールに
   おいて、 この光回路モジュールの両端面に配設され前記信号光が
   入出力する少なくとも一対の信号光コリメータを備え、
   前記一対の信号光コリメータの間でロングウェーブパス
   フィルタとアイソレータとを介して特定波長の前記信号
   光が相互に一致するビーム形状である平行ビームで光結
   合する第１の光路と、 前記特定波長とは異なる別の特定波長の前記励起光が前
   記一対の信号光コリメータの内の１つの信号光コリメー
   タと前記励起光のＬＤコリメータ用非球面レンズとの間
   で、前記ロングウェーブパスフィルタを介して相互に一
   致するビーム形状である平行ビームで光結合する第２の
   光路とを有し、前記ＬＤコリメータ用非球面レンズと前
   記励起光を出射する半導体レーザ素子とを、前記光回路
   モジュール内の前記第２の光路上に、所定間隔をおいて
   配設し、励起用ＬＤコリメータを構成したことを特徴と
   する光増幅器用光回路モジュール。
2. 【請求項２】 前記希土類元素ドープ光ファイバはエル
   ビウムドープ光ファイバであり、前記励起光の前記別の
   特定波長は１．４８μｍ、前記信号光の特定波長は１．
   ５５μｍであることを特徴とする請求項１記載の光増幅
   器用光回路モジュール。
3. 【請求項３】 前記第１の光路に設けられた前記一対の
   信号光コリメータはいずれもコリメータを構成するシン
   グルモードファイバと非球面レンズとの間の距離を調整
   することにより光学的結合損失が最小になるように配設
   され、この第１の光路の結合損失が最小となることを最
   優先して配設された後、さらに前記第２の光路上に配設
   された前記ＬＤコリメータ用非球面レンズの非球面レン
   ズと前記半導体レーザ素子との間の距離を調整すること
   により前記信号光コリメータのいずれか１つとの結合効
   率が最大となるように配設され、励起用ＬＤコリメータ
   を構成していることを特徴とする請求項１記載の光増幅
   器用光回路モジュール。
4. 【請求項４】 前記半導体レーザ素子及び前記励起光の
   ＬＤコリメータ用非球面レンズと前記信号光コリメータ
   の内の１つとはその結合効率が前記別の特定波長におい
   て最大となるように配設されて励起用ＬＤコリメータが
   構成され、前記励起用ＬＤコリメータのビーム形状が前
   記信号光コリメータのピーム形状にほぼ一致する光学調
   整により得られていることを特徴とする請求項３記載の
   光増幅器用光回路モジュール。
5. 【請求項５】 希土類元素ドープ光ファイバに励起光を
   導入して前記希土類元素ドープ光ファイバに入力される
   信号光の増幅を行い、この増幅光を出力する光増幅器に
   付設して使用する光増幅器用光回路モジュールにおい
   て、 この光回路モジュールの信号光の光路上に配設されたロ
   ングウェーブパスフィルタとこのロングウェーブパスフ
   ィルタにより反射されて前記希土類元素ドープ光ファイ
   バに導入される励起光を出射する励起用半導体レーザ素
   子及び前記励起光のＬＤコリメータ用レンズとを内設し
   たことを特徴とする光増幅器用光回路モジュール。
6. 【請求項６】 前記光回路モジュールの信号光の光路上
   に配設されたロングウェーブパスフィルタの外にアイソ
   レータを備えたことを特徴とする請求項５記載の光増幅
   器用光回路モジュール。