JPH10148792A - 波長多重光源 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長間隔の極めて狭い信号光を、低損失にて
合波し、信号対雑音比の良好な波長多重光源を提供す
る。 【解決手段】 ｎ個（ｎ＞２）の光入出力ポートを有
し、第ｍ番目（ｍ≠１）のポートから第（ｍ＋１）番目
のポートへ光を通し、その逆方向には光を通さない光サ
ーキュレータと、該光サーキュレータの第１のポートに
接続された第１の光源と、第１の光源から出力される光
を反射する第１の帯域反射フィルタを介して前記光サー
キュレータの第２のポートに接続された第２の光源と、
第１から第ｋ−１（２＜ｋ≦ｎ−１）までの光源から出
力される光を反射する第ｋ−１の帯域反射フィルタを介
して前記光サーキュレータの第ｋのポートに接続された
第ｋの光源とを備えている。第１から第ｋまでの光源の
出力は互いに相異なる波長を有しており、かつ第１から
第ｋまでの光源の出力光を重畳した波長多重光を前記光
サーキュレータの第ｋ＋１番目のポートから出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明の波長多重光源は、光
通信システムに適用される送信光源であり、特に相異な
る波長を有する複数の信号光を１本の光ファイバを用い
て伝送する波長多重光通信システム用の送信光源に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、相異なる波長を有する光を合波す
る主たる技術手段として、光の波長差を利用して合波す
る波長合成カプラ、光の偏光方向の違いを利用して合波
する偏波合成カプラ、または、光分岐カプラを使用する
方法がある。

【０００３】波長合成カプラの形態としては、２本の光
ファイバをそのコア部を近接させて溶融して成るもの
（光ファイバ融着型ＷＤＭカプラ）、ガラス基板にコー
トされた誘電体多層膜の透過（反射）率の波長依存性を
利用して成るもの、および光学基板上に近接して配置さ
れた２本の光導波路間の光結合現象を利用して成るもの
（導波路型ＷＤＭカプラ）等がある。

【０００４】また、偏波合成カプラとしては、複屈折性
光学材料から成るプリズムを用いるもの、ガラスにコー
トした誘電体多層膜の透過率または反射率の複屈折性を
利用するもの等が基本的なものであるが、さらに、合波
された２つの光の位相差がπの整数倍となるように、光
出力部に複屈折プリズムを配置し、合波光を直線偏光光
として出力するものがある（例えば、特開平５−１６４
９９０号公報）。

【０００５】さらに、光分岐カプラとして、前述した光
ファイバ融着ＷＤＭカプラと同一の構成により作製され
るもの（光ファイバ融着分岐カプラ）、ガラス基板上に
コートされた誘電体多層膜の透過率特性を利用するも
の、および光学基板上に光導波路をＹ字形に作製して成
るもの等がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、光通信に使用
される送信光源は、その送出光の信号対雑音比を良好に
保つ必要があり、このため半導体レーザその他の光源素
子から光ファイバ伝送路の入力端までの光の損失を極力
小さくしておくことが望まれる。

【０００７】また、波長多重光通信システムでは、大容
量化への要求が高まりつつあり、できる限り数多くの信
号光を光ファイバ伝送路へ送出することが望まれてい
る。しかしながら、同時に、長距離を伝送する目的で、
複数の光増幅器を光伝送路に挿入する場合が多く、この
場合には、光増幅器の動作波長帯域が限られていること
から送信光源として使用できる波長帯域が制限される。
このため、信号光の波長数を増加させるためには、すべ
ての信号光が光増幅器の動作波長帯域内に入るように、
信号光源の波長間隔を１ｎｍ以下と極めて狭く設定する
必要が生じている。

【０００８】このような要求条件のもとで、前述した従
来の技術により波長多重光源を構成する場合には、以下
のような問題点が生じる。

【０００９】光の波長差を利用して光を合波するＷＤＭ
カプラでは、前述したいずれの形態のものも、波長間隔
１ｎｍ前後の光を合波するのが限度であり、これ以下の
波長間隔では、使用している光学部材の、環境温度変化
に対する屈折率変動の影響により合波特性が著しく変動
する。すなわち、現在使用に供せられているＷＤＭカプ
ラでは、０．１ｎｍオーダの波長間隔を有する光を合波
するのが困難である。

【００１０】光の偏光方向の違いを利用して光を合波す
る偏波合成カプラでは、互いに偏光方向が直交する２つ
の直線偏光光のみが合波の対象となるため、２を超える
数の光を合波することができない。偏波合成カプラの出
力部に複屈折プリズムを配置し、出力光を直線偏光光と
して出力する偏波合成カプラ（特開平５−１６４９９０
号公報）は、これらを多段に接続して合波することが可
能のようであるが、当該偏波合成カプラは同一の波長を
有する複数の光を入力条件とするものであり、本発明に
係るような、波長を異にする複数の光を合波する波長多
重光源には使用し得ない。

【００１１】また、光分岐カプラでは、入力光は、原理
上、その光分岐カプラの分岐数に応じた分配損失を受け
ることになる。例えば、４本の光ファイバへ分岐して出
力する光分岐カプラを用いた場合には、原理上、各入力
光はそのパワーが１／４以下となるため、通過損失とし
て６ｄＢ以下となることは理論上あり得ない。すなわ
ち、合成する光の数が増加するにつれて通過損失も増加
することとなり、これを波長多重光源に使用する場合に
は、送出光の信号対雑音比を著しく悪化させる結果とな
る。

【００１２】本発明の波長多重光源は、波長間隔の狭
い、波長の異なる複数の光を効率的に合波し得る機能を
実現することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の波長多重光源
は、上記欠点を除去するために、第１番目から第ｎ番目
（ｎは２以上の自然数）までのｎ個の入出力ポートと出
力ポートを有し、第ｍ番目（ｍは１以上ｎ−１の自然
数）の入出力ポートから順方向に入力された光を第ｍ＋
１番目の入出力ポートに出力し順方向とは逆の方向の光
の通過を阻止し、第ｎ番目の入出力ポートから順方向に
入力された光を出力ポート第ｍ＋１番目の入出力ポート
に出力し順方向とは逆の方向の光の通過を阻止する光サ
ーキュレータを備えている。光サーキュレータには、第
１番目の入出力ポートから第ｎ番目の入出力ポートのそ
れぞれに、互いに異なる波長の光を出力するｎ個の光源
が接続されている。そして、ｎ個の入出力ポートとこの
入出力ポートに対応して接続された光源の間に、それぞ
れ光源の波長の光を透過させるとともに当該光源以外の
光源の波長の光を反射する波長帯域選択反射器とを備
え、ｎ個の光源から出力される光を波長多重して波長多
重光を出力ポートから出力することを特徴としている。

【００１４】ここで、波長帯域選択反射器は、干渉膜帯
域反射フィルタ、又は光ファイバグレーティングを含ん
でいる。また、第ｋ番目（ｋは２以上ｎ以下の自然数）
の入出力ポートに接続される波長帯域選択反射器は、第
１ｋ番目よりも若い番号の光源の波長の光を反射する光
ファイバグレーティングを含むことを特徴としている。

【００１５】また、本発明の波長多重光源は、上記波長
多重光源を複数備え、さらに、複数の波長多重光源の出
力ポートのそれぞれに接続され、出力ポートから出力さ
れる波長多重光をさらに合波して出力する光合波器を備
えていることを特徴としている。ここで、光合波器は、
入力された複数の光を結合して結合光を出力する光結合
器、又は入力された互いに異なる波長の複数の光を波長
合成して結合光を出力する波長合成カプラ、又は入力さ
れた互いに偏光状態の異なる複数の光を偏波合成して結
合光を出力する偏波合成カプラであることを特徴として
いる。

【００１６】さらに、本発明の波長多重光源は、上記波
長多重光源を少なくとも２つ備え、さらに波長多重光源
のうちの一方の出力ポートが波長多重光源のうちの他方
の入出力ポートのうちのいずれか一つに接続されている
ことを特徴としている。

【００１７】本発明の波長多重光源の各構成要素の作用
を、以下に説明する。

【００１８】第１から第ｋの光源は、それぞれ異なる波
長を有する光を出力する。第１の光源から光サーキュレ
ータの第１のポートへ入力された光は、光サーキュレー
タの第２のポートから出力され、第２のポートに接続さ
れている第１の帯域反射フィルタにより反射されて再び
第２のポートに入力される。第１の帯域反射フィルタを
介して光サーキュレータの第２のポートに接続されてい
る第２の光源からの出力光は、第１の帯域反射フィルタ
を通過して光サーキュレータの第２のポートに入力され
る。したがって、光サーキュレータの第２のポートに
は、第１の光源と第２の光源の光が重畳されて入力され
ることになる。同様に、光サーキュレータの第３のポー
ト、第１の光源および第２の光源からの光を反射して第
３のポートへ再び入力するための第２の帯域反射フィル
タが接続されており、第３の光源からの光は第２の帯域
反射フィルタを通過して光サーキュレータのポート３に
入力される。したがって、光サーキュレータのポート３
には、第１から第３までの光源の出力光が重畳されて入
力されることになる。

【００１９】上記のように順次合波された光は、最後
に、光サーキュレータのポートのうち、光源が接続され
ていないポートから出力される。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の波長多重光源の実施の形
態を、図１を用いて説明する。

【００２１】３個の光源１１１〜１１３は、それぞれ異
なる波長λ１〜λ３を有している。光源１１１は、４本
の入出力ポートを有する光サーキュレータ２０のポート
１に接続されている。光サーキュレータのポート２に
は、λ１を反射する帯域反射フィルタ３１を介して光源
１１２が接続されている。また、光サーキュレータ２０
のポート３には、λ１およびλ２を反射する帯域反射フ
ィルタ３２を介して光源１１３が接続されている。

【００２２】光源１１１の出力光は光サーキュレータ２
０のポート１へ入射し、ポート２から出力され、帯域反
射フィルタ３１で反射されて、再びポート２へ入力され
る。光源１１２からの光は帯域反射フィルタ３１を通過
して光サーキュレータのポート２へ入力される。したが
って、光源１１１と光源１１２の出力光の合成光が光サ
ーキュレータのポート２へ入力され、ポート３へ出力さ
れることになる。

【００２３】同様の作用により、光源１１１および１１
２からの光（波長λ１とλ２の合成光）は、光サーキュ
レータ２０のポート３に接続されたλ１およびλ２を反
射する帯域反射フィルタ３２で反射され、再びポート３
から入力されてポート４へ出力される。光源１１３から
の光は帯域反射フィルタ３２を通過して、ポート３から
ポート４へ出力される。結局、ポート４からは、光源１
１１から１１３までの出力光が重畳されて出力されるこ
とになる。

【００２４】光サーキュレータとしては、磁気光学効果
を利用して実現することができる（例えば、特許第１３
３６０７４号）。また、帯域反射フィルタとしては、光
ファイバのコア部に、特定波長を反射するように周期的
な屈折率変化を付与して成る光ファイバグレーティング
（例えば、特開平７−１４０３１１号公報）等を用いる
ことができる。

【００２５】尚、ここでは３個の光源の場合を例示した
が、光源の数は、光サーキュレータのポート数に応じ
て、同様の構成を用いることにより、増やせることは言
うまでもない。

【００２６】第１の実施例を、図２を用いて説明する。

【００２７】信号光源１１１〜１１３の出力光波長は、
それぞれ、１５５０．０、１５５０．５、および１５５
１．０である。

【００２８】光サーキュレータ２０は、磁気光学効果を
応用したものである。図１の帯域反射フィルタ３１に対
応するものとして、１５５０ｎｍを反射する光ファイバ
グレーティング４１を使用している。また、図１の帯域
反射フィルタ３２として、１５５０ｎｍを反射する光フ
ァイバグレーティング４２と、１５５０．５ｎｍを反射
する光ファイバグレーティング４３を直列に接続したも
のを使用している。

【００２９】光ファイバグレーティングの反射波長にお
ける反射経路での光の損失は、０．５ｄＢ、通過波長に
おける通過損失も０．５ｄＢである。光サーキュレータ
のポート１からポート２、ポート２からポート３、およ
び、ポート３からポート４への光の通過損失は、それぞ
れ１．０ｄＢである。したがって、最も多くの行路を経
由する光源１１１出力光でも、光サーキュレータ出力ポ
ート（ポート４）に至るまでの通過損失は４ｄＢであ
り、光分岐カプラのみで構成された波長多重光源におけ
る原理上の最低損失６ｄＢよりも小さく、この構成を用
いることにより、信号対雑音比の良い波長多重光源を実
現することができる。

【００３０】本発明の波長多重光源の第２の実施例を、
図２に示す。

【００３１】第２の実施例は、第１の実施例に係る波長
多重光源を２個使用し、それぞれの波長多重光源の出力
を光カプラ５０で合波して出力するものである。

【００３２】光源１１１〜１１６はすべて、互いにその
出力光波長が異なっており、光ファイバグレーティング
４４および４５の反射波長は光源１１５、光ファイバグ
レーティング４６の反射波長は光源１１６の波長であ
る。光カプラ５０としては、光分岐カプラ、波長合成カ
プラ、偏波合成カプラを使用することができる。

【００３３】波長合成カプラを使用する場合には、第１
および第２の波長多重光源から出力される波長多重光の
波長帯域が重ならないように、使用する光源の波長を選
択する必要がある。また、この場合には、それぞれの波
長帯域相互の波長間隔は、ＷＤＭカプラの性能に依存
し、前述のように、約１ｎｍ程度まで広げておく必要が
ある。

【００３４】偏波合成カプラを使用する場合は、各光源
から偏波合成カプラに至るまでの間に、光の偏波が乱れ
ないように、その光の経路を偏波保持光ファイバ等で構
成することにより実現できる。

【００３５】本発明の波長多重光源の第３の実施例を、
図３に示す。

【００３６】第３の実施例は、第１の実施例に示した波
長多重光源を縦属接続して成る波長多重光源に係るもの
である。

【００３７】第１の実施例に示した波長多重光源の出力
ポートが、光ファイバグレーティング４５および４６を
介して光サーキュレータ２１のポート３に接続され、ポ
ート１およびポート２には、光源１１４および光源１１
５が、それぞれ接続されている。なお、光源１１４およ
び１１５の出力光の波長は、それぞれλ４＝１５５１．
５ｎｍおよびλ５＝１５５２．０ｎｍである。

【００３８】また、光源１１５と光サーキュレータ２１
との間には、λ４の光を反射する光ファイバグレーティ
ング４４が挿入されている。光サーキュレータに接続さ
れている光ファイバグレーティング４５および４６の反
射波長は、それぞれ、λ４およびλ５である。

【００３９】これにより、光サーキュレータ２０により
合成された光源１１１〜１１３の光が、光サーキュレー
タ２１により、さらに光源１１４および１１５の出力光
と重畳され、光サーキュレータ２１のポート４から出力
されることになる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る波長
多重光源は、光サーキュレータと帯域反射フィルタによ
って波長多重機能が実現されているため、帯域反射フィ
ルタとして、反射特性の急峻な光ファイバグレーティン
グ等を用いることにより、全体として、従来のＷＤＭカ
プラの入力光に関する波長間隔制限を越えて、狭い波長
間隔で並んだ波長多重光を出力することができる。

【００４１】また、光分岐カプラを一切使用しないた
め、極めて低損失の波長多重光源を構成することができ
る。さらに、本波長多重光源を縦属接続することによ
り、光源波長を増加させることができるため、波長多重
伝送システム設置後に、伝送情報量の増減に応じて、信
号光波長数を増減できる。すなわち、信号光の数に対す
る光伝送装置のフレキシビリティを高めることができる
という利点を有している。

【００４２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による波長多重光源の実施の形態を示す
構成図である。

【図２】第１の実施例を示す構成図である。

【図３】第２の実施例を示す構成図である。

【図４】第３の実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１１１〜１１６ 信号光源 ２０，２１ 光サーキュレータ ３１，３２ 帯域反射フィルタ ４１〜４６ 光ファイバグレーティング ５０ 光カプラ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１番目から第ｎ番目（ｎは２以上の自
   然数）までのｎ個の入出力ポートと出力ポートを有し、 第ｍ番目（ｍは１以上ｎ−１の自然数）の前記入出力ポ
   ートから順方向に入力された光を第ｍ＋１番目の前記入
   出力ポートに出力し前記順方向とは逆の方向の光の通過
   を阻止し、 第ｎ番目の前記入出力ポートから順方向に入力された光
   を前記出力ポート第ｍ＋１番目の前記入出力ポートに出
   力し前記順方向とは逆の方向の光の通過を阻止する光サ
   ーキュレータと、 前記第１番目の入出力ポートから前記第ｎ番目の入出力
   ポートにそれぞれ接続される、互いに異なる波長の光を
   出力するｎ個の光源と、 前記ｎ個の入出力ポートと該入出力ポートに対応して接
   続された前記光源の間に、それぞれ前記光源の波長の光
   を透過させるとともに該光源以外の前記光源の波長の光
   を反射する波長帯域選択反射手段とを備え、 前記ｎ個の光源から出力される前記光を波長多重して波
   長多重光を前記出力ポートから出力することを特徴とす
   る波長多重光源。
2. 【請求項２】 前記波長帯域選択反射手段は、 干渉膜帯域反射フィルタを含むことを特徴とする請求項
   １記載の波長多重光源。
3. 【請求項３】 前記波長帯域選択反射手段は、 光ファイバグレーティングを含むことを特徴とする請求
   項１記載の波長多重光源。
4. 【請求項４】 前記入出力ポートのうち第ｋ番目（ｋは
   ２以上ｎ以下の自然数）の入出力ポートに接続される前
   記波長帯域選択反射手段は、 前記第１ｋ番目よりも若い番号の前記光源の波長の光を
   反射する光ファイバグレーティングを含むことを特徴と
   する請求項３記載の波長多重光源。
5. 【請求項５】 請求項１又は請求項２又は請求項３記載
   の前記波長多重光源を複数備え、さらに前記複数の波長
   多重光源の前記出力ポートのそれぞれに接続され、該出
   力ポートから出力される前記波長多重光をさらに合波し
   て出力する光合波手段を備えていることを特徴とする波
   長多重光源。
6. 【請求項６】 前記光合波手段は、 入力された複数の光を結合して結合光を出力する光結合
   器であることを特徴とする請求項５記載の波長多重光
   源。
7. 【請求項７】 前記光合波手段は、 入力された互いに異なる波長の複数の光を波長合成して
   結合光を出力する波長合成カプラであることを特徴とす
   る請求項５記載の波長多重光源。
8. 【請求項８】 前記光合波手段は、 入力された互いに偏光状態の異なる複数の光を偏波合成
   して結合光を出力する偏波合成カプラであることを特徴
   とする請求項５記載の波長多重光源。
9. 【請求項９】 請求項１又は請求項２又は請求項３記載
   の前記波長多重光源を少なくとも２つ備え、さらに前記
   波長多重光源のうちの一方の前記出力ポートが前記波長
   多重光源のうちの他方の前記入出力ポートのうちのいず
   れか一つに接続されていることを特徴とする波長多重光
   源。