光増幅器用光モジュール
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエルビウム等の希土類元素をドープした光ファイバを使用した光増幅器用の光モジュールに関する。
【０００２】最近、光信号を直接増幅できる光増幅器の研究が盛んに進められており、その中で希土類元素（Ｅｒ，Ｎｂ，Ｙｂ等）をドープした光ファイバと励起光を組み合わせた光増幅器が注目されている。
【０００３】この光増幅器は、偏波依存性がないこと、低雑音であること、光ファイバ伝送路との結合損失が小さいといった優れた特徴があり、光ファイバ伝送システムにおける伝送中継距離の飛躍的増大、光信号の多数への分配を可能にすると期待されている。
【０００４】このような光増幅器を実現するためには、少なくとも信号光と励起光を分波する分波器、モニタ光取り出しのためのカプラ等を含んだ光回路が必要であり、光機能デバイスを一体集積化した光増幅器の光回路を低損失で小型化、高安定化することのできる光増幅器用光モジュールが要望されている。
【０００５】
【従来の技術】従来、エルビウムドープファイバの後段に配置する光モジュールは、分波器、カプラ等の個別の光デバイスを基板上に実装して構成されており、光デバイスとして図１（Ａ）に示すような一方の直角プリズム３の斜面に分波膜、カプラ膜等の光学膜４を蒸着し、光学接着剤６で他方の直角プリズム５を貼り合わせて構成したキューブ状のビームスプリッタ２を採用していた。
【０００６】このような光デバイスの光学膜は直角プリズム間に挟まれているため、ショート構成と称され、光路構成を簡略化することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来の光増幅器用光モジュールにはショート構成の光学膜を使用したキューブ状のビームスプリッタ等の光デバイスが使用されていたため、励起光出力及び信号光出力がハイパワーになると、有機物質である光学接着剤が光エネルギーで劣化損傷し、光デバイスの信頼性を損なうという問題があった。
【０００８】また、従来はキューブ状の光デバイスを個々に基板上に実装して光モジュールを構成していたため、実装面積の増大、挿入損失の増加という問題があった。このため光増幅器用光モジュールには、図１（Ｂ）に示すように平行平板状ガラス基板８の面上に分波膜、カプラ膜等の光学膜９を蒸着したオープン構成のビームスプリッタ７等の光デバイスを採用することが望ましい。
【０００９】しかし、ただ単に多数のオープン膜を独立したガラス基板に蒸着して、これらのガラス基板を個々に基板又は筐体に固定すると、ガラス基板相互の位置、角度を精密に制御しにくく、各々のガラス基板の温度、経時変化等に起因する角度ずれが反射回数分加算されて光路の安定性が低いという問題があった。
【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、オープン構成の各種光学膜を使用して光機能を一体集積化することにより、光増幅器の光回路を低損失で小型化、安定化することのできる光増幅器用光モジュールを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題を解決するために、分波膜、カプラ膜、偏光分離膜等の各種オープン光学膜を平行平板状ガラス基板表面に部分的に蒸着し、極力一枚のガラス基板表面及び基板内で反射又は屈折させる光路構成をとることにより、各種光機能を一体集積化して光増幅器用光モジュールを構成する。
【００１２】また、光増幅器の光回路は、光増幅器の使用目的に応じて種々の構成があり、これをより小型に、より効率的な光路で一体化するために、光学膜、アイソレータ等の配列構成を最適化する。
【００１３】
【作用】本発明によれば、ガラス基板上に部分的に蒸着したオープン光学膜で各種光デバイスの機能を一体化したため、従来のように励起光及び信号光のハイパワーでデバイスが劣化を起こすことがなく、小型で高信頼の光増幅器用光モジュールを提供することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。まず図２を参照すると、本発明の光モジュールが適用される光増幅器のブロック図が示されている。１０はコア中にエルビウム（Ｅｒ）をドープしたＥｒドープ光ファイバであり、この光ファイバにはカプラ１２及び光アイソレータ１４を介して信号光が入力される。カプラ１２で分岐された信号光はフォトダイオード１６で検知され、信号光の監視が行われる。
【００１５】１８は本発明の対象であるＥｒドープ光ファイバ１０の後段に配置された後段光回路一体型光モジュールであり、偏波カプラ２１と、分波器２４と、光アイソレータ２６と、光カプラ２８と、フォトダイオード３０とから構成される。
【００１６】励起用レーザダイオード２０ａから出射されたＰ偏光の励起光と、レーザダイオード２０ｂから出射されたＳ偏光の励起光は、偏波カプラ２１で合成され、分波器２４に伝搬される。この励起光は分波器２４で反射されてＥｒドープ光ファイバ１０に入力され、ドープ光ファイバ１０中のＥｒイオンを高いエネルギーレベルに励起する。
【００１７】このような状態のところに例えば波長１．５５μｍの信号光が入力すると、信号光と同一波長の光の誘導放出が起こり、信号光がＥｒドープ光ファイバに沿って次第に増幅される。
【００１８】増幅された信号光は分波器２４、光アイソレータ２６及び光カプラ２８を透過して光ファイバ伝送路に送出される。光カプラ２８で分岐された信号光はフォトダイオード３０で検出され、増幅された信号光パワーが一定となるように図示しないＡＰＣ回路によりフィードバック制御される。
【００１９】また、フォトダイオード１６の出力によりＬＤ２０ａ，２０ｂの駆動回路が信号光の入力に応じてオンオフ制御される。次に図３を参照して、図２に示した後段光回路一体型光モジュール１８の実施例について説明する。
【００２０】筐体３２には光ファイバから出射された光ビームをコリメートビームにする４個のレンズアセンブリ３４，３６，３８，４０と、フィードバック制御用のフォトダイオード４２が取り付けられている。
【００２１】レンズアセンブリ３４はＥｒドープ光ファイバ１０に接続されており、レンズアセンブリ３６は伝送路を構成するシングルモード光ファイバ４４に接続されている。
【００２２】また、レンズアセンブリ３８は偏波面保存光ファイバ５８により波長１．４８μｍ或いは０．９８μｍのＰ偏光を出力する励起用レーザダイオード２０ａに接続され、レンズアセンブリ４０は偏波面保存光ファイバ６０により波長１．４８μｍ或いは０．９８μｍのＳ偏光を出力する励起用レーザダイオード２０ｂに接続されている。
【００２３】２２は一体型光機能デバイスであり、平行平板のガラス基板４６の両面に複数種類の光学膜を蒸着して構成されている。ガラス基板４６は信号光入力光路に対して所定角度θ（例えば４５°）傾けて配置されている。
【００２４】ガラス基板４６の、信号光入力方向から見て第一面４６ａの信号光が入射する部分に第１無反射膜４８が蒸着され、第一面４６ａで屈折した信号光が第二面４６ｂと交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜５０が蒸着されている。
【００２５】さらに、分波膜５０で反射した光がガラス基板４６の第一面４６ａと交差する部分に偏光分離膜５２が蒸着され、該偏光分離膜５２で反射した光が第二面４６ｂと交差する部分に全反射膜５４が蒸着され、該全反射膜５４で反射した光が第一面４６ａと交差する部分に第２無反射膜５６が蒸着されている。
【００２６】２６は偏光無依存性光アイソレータであり、例えば特公昭６１−５８８０９号に記載されたようなテーパルチル型光アイソレータから構成されている。偏光無依存性光アイソレータ２６の下流側には波長１．５５μｍの信号光のみを透過させる狭帯域バンドパスフィルタ６６が挿入されている。
【００２７】２８は平行平板状ガラス基板６２の面上にカプラ膜６４を蒸着して形成した光カプラであり、大部分の信号光は光カプラ２８を透過してシングルモード光ファイバ４４に結合されるが、一部の信号光は光カプラ２８で分岐されてフォトダイオード４２により検出される。カプラ膜６４は高屈折材料から形成した偏光無依存性カプラ膜か、又は誘電体多層膜から形成した狭帯域バンドパスフィルタから形成される。
【００２８】然して、ＬＤ２０ｂから出射した波長１．４８μｍのＳ偏光の励起光は第２無反射膜５６を透過し全反射膜５４で全反射されて偏光分離膜５２に入射し、ここでまた反射される。
【００２９】一方、ＬＤ２０ａから出射した波長１．４８μｍのＰ偏光の励起光は偏光分離膜５２を透過し、Ｓ偏光と合成されて分波膜５０に入射する。励起光は分波膜５０で反射されて第１無反射膜４８を透過してＥｒドープ光ファイバ１０に入射し、Ｅｒイオンを高いエネルギー準位に励起する。
【００３０】Ｅｒドープ光ファイバ１０で増幅された信号光は筐体３２に固定されたレンズアセンブリ３４でコリメートビームにされ、ガラス基板４６に形成された第１無反射膜４８及び分波膜５０を透過し、さらに偏光無依存性光アイソレータ２６及び信号光のみを透過させる狭帯域バンドパスフィルタ６６を透過して光カプラ２８に入射する。
【００３１】光カプラ２８のカプラ膜６４で信号光の一部はフォトダイオード４２に反射分岐され、殆どの信号光は光カプラ２８を透過してレンズアセンブリ３６を介してシングルモード光ファイバ４４に結合される。
【００３２】本実施例によれば、ガラス基板４６の両面に分波膜５０、偏光分離膜５２、全反射膜５４等の光学膜を蒸着した一体型光機能デバイス２２を使用したため、偏波合成して高出力化した励起光をＥｒドープ光ファイバ１０へ後方励起する光モジュールを低損失で小型・高安定に構成できるため、光増幅器の小型化、高性能化を実現することができる。
【００３３】上述した一体型光機能デバイス２２の変形として、第２無反射膜５６を削除し、全反射膜５４の位置に無反射膜を蒸着する構成が考えられる。この場合には、Ｓ偏光は新たに蒸着した無反射膜に図３で水平方向から入射するように構成する。Ｐ偏光の入射位置は図３の実施例と同様である。
【００３４】以下、図４乃至図６を参照して、本発明の光モジュールに使用する一体型光機能デバイスの他の実施例について説明する。図４の一体型光機能デバイス２２Ａは平行平板状ガラス基板４６の、信号光入力方向から見て第一面４６ａの信号光が入射する部分に第１無反射膜４８を蒸着し、第一面４６ａで屈折した信号光が第二面４６ｂと交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜５０を蒸着する。
【００３５】さらに、分波膜５０で反射された光がガラス基板４６の第一面４６ａと交差する部分に全反射膜６８を蒸着し、全反射膜６８で反射された光が第二面４６ｂと交差する部分に第２無反射膜７０を蒸着して構成される。
【００３６】この実施例によると、矢印Ａ方向から入射された励起光は第２無反射膜７０を透過して全反射膜６８で全反射され、さらに分波膜５０で反射されて第１無反射膜４８を透過してＥｒドープ光ファイバ１０に入力される。
【００３７】本実施例の他の構成は図３で説明した第１実施例と同様である。本実施例によると、励起光源は一つしか設けることしかできないが、その分、光モジュールの構成を簡略化することが可能である。
【００３８】図５を参照すると、本発明のさらに他の実施例に係る一体型光機能デバイス２２Ｂを採用した光モジュールの概略構成が示されている。本実施例の一体型光機能デバイス２２Ｂは以下のように構成される。
【００３９】即ち、平行平板状ガラス基板４６の、信号光入力方向から見て第一面４６ａの信号光が入射する部分に第１無反射膜４８を蒸着し、第一面４６ａで屈折した信号光が第二面４６ｂと交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜５０を蒸着する。
【００４０】さらに、分波膜５０で反射された光がガラス基板４６の第一面４６ａと交差する部分に第１全反射膜６８を蒸着し、第１全反射膜６８で反射した光が第二面４６ｂと交差する部分に偏光分離膜７２を蒸着する。
【００４１】さらに、偏光分離膜７２で反射した光が第一面４６ａと交差する部分に第２全反射膜７４を蒸着し、第２全反射膜７４で全反射した光が第二面４６ｂと交差する部分に第２無反射膜７６を蒸着する。
【００４２】一体型光機能デバイス２２Ｂをこのように構成すると、Ｓ偏光の励起光は矢印Ａの方向から第２無反射膜７６部分に入射され、Ｐ偏光の励起光は矢印Ｂ方向から偏光分離膜７２に入射される。本実施例の他の機能部品の配置は上述した第１実施例と同様である。
【００４３】本実施例の構成をとることにより、一体型光機能デバイス２２Ｂに入射する光を全て水平方向から入射させることができるため、光モジュールのより一層の小型化を図ることができる。
【００４４】本実施例の変形例として、第二面４６ｂに形成した第２無反射膜７６を削除し、第２全反射膜７４の位置に第２無反射膜を蒸着する構成が考えられる。この変形例によると、Ｓ偏光の励起光は第２無反射膜に上方から入射するように配置される。
【００４５】次に図６を参照して、本発明のさらに他の実施例に係る一体型光機能デバイスを採用した光モジュールの構成について説明する。本実施例によると、平行平板状ガラス基板４６の信号光入力方向から見て第一面４６ａの信号光が入射する部分に第１無反射膜４８を蒸着し、第一面４６ａで屈折した信号光が第二面４６ｂと交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜５０を蒸着する。さらに、分波膜５０で反射した光が第一面４６ａと交差する部分に第２無反射膜７８を蒸着する。
【００４６】この構成によると、励起光は矢印Ａ方向から第２無反射膜に入射され、第一面４６ａで屈折した励起光は分波膜５０で反射され、第１無反射膜４８を透過してＥｒ光ファイバ１０に入力される。
【００４７】本実施例の変形例として、第一面４６ａの第１無反射膜４８部分に分波膜を蒸着し、第二面４６ｂの分波膜５０を蒸着した部分に無反射膜を蒸着する構成が考えられる。この変形例によると、励起光は分波膜を蒸着した第一面４６ａの信号光が入射する部分に入射するように配置される。
【００４８】
【発明の効果】本発明は以上詳述したように構成したので、光増幅器の光回路を低損失で小型化、高安定化でき、光増幅器の小型化、高性能化を実現できる。また、オープン構成の多種類の光学膜をガラス基板に蒸着した一体型光機能デバイスを採用したため、光増幅器用光モジュールの小型化、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学膜のショート構成及びオープン構成を示す図である。
【図２】本発明が適用される光増幅器のブロック図である。
【図３】本発明実施例の断面図である。
【図４】本発明の他の実施例の光部品配置図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例の光部品配置図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例の光部品配置図である。
【符号の説明】
１０ Ｅｒドープ光ファイバ
１８ 後段光回路一体型光モジュール
２１ 偏波カプラ
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ 一体型光機能デバイス
２４ 分波器
２６ 光アイソレータ
２８ 光カプラ
４６ 平行平板ガラス基板
５０ 分波膜
５２，７２ 偏光分離膜
５４，６８ 全反射膜
６４ カプラ膜
６６ 狭帯域バンドパスフィルタ
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエルビウム等の希土類元素をドープした光ファイバを使用した光増幅器用の光モジュールに関する。
【０００２】最近、光信号を直接増幅できる光増幅器の研究が盛んに進められており、その中で希土類元素（Ｅｒ，Ｎｂ，Ｙｂ等）をドープした光ファイバと励起光を組み合わせた光増幅器が注目されている。
【０００３】この光増幅器は、偏波依存性がないこと、低雑音であること、光ファイバ伝送路との結合損失が小さいといった優れた特徴があり、光ファイバ伝送システムにおける伝送中継距離の飛躍的増大、光信号の多数への分配を可能にすると期待されている。
【０００４】このような光増幅器を実現するためには、少なくとも信号光と励起光を分波する分波器、モニタ光取り出しのためのカプラ等を含んだ光回路が必要であり、光機能デバイスを一体集積化した光増幅器の光回路を低損失で小型化、高安定化することのできる光増幅器用光モジュールが要望されている。
【０００５】
【従来の技術】従来、エルビウムドープファイバの後段に配置する光モジュールは、分波器、カプラ等の個別の光デバイスを基板上に実装して構成されており、光デバイスとして図１（Ａ）に示すような一方の直角プリズム３の斜面に分波膜、カプラ膜等の光学膜４を蒸着し、光学接着剤６で他方の直角プリズム５を貼り合わせて構成したキューブ状のビームスプリッタ２を採用していた。
【０００６】このような光デバイスの光学膜は直角プリズム間に挟まれているため、ショート構成と称され、光路構成を簡略化することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来の光増幅器用光モジュールにはショート構成の光学膜を使用したキューブ状のビームスプリッタ等の光デバイスが使用されていたため、励起光出力及び信号光出力がハイパワーになると、有機物質である光学接着剤が光エネルギーで劣化損傷し、光デバイスの信頼性を損なうという問題があった。
【０００８】また、従来はキューブ状の光デバイスを個々に基板上に実装して光モジュールを構成していたため、実装面積の増大、挿入損失の増加という問題があった。このため光増幅器用光モジュールには、図１（Ｂ）に示すように平行平板状ガラス基板８の面上に分波膜、カプラ膜等の光学膜９を蒸着したオープン構成のビームスプリッタ７等の光デバイスを採用することが望ましい。
【０００９】しかし、ただ単に多数のオープン膜を独立したガラス基板に蒸着して、これらのガラス基板を個々に基板又は筐体に固定すると、ガラス基板相互の位置、角度を精密に制御しにくく、各々のガラス基板の温度、経時変化等に起因する角度ずれが反射回数分加算されて光路の安定性が低いという問題があった。
【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、オープン構成の各種光学膜を使用して光機能を一体集積化することにより、光増幅器の光回路を低損失で小型化、安定化することのできる光増幅器用光モジュールを提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題を解決するために、分波膜、カプラ膜、偏光分離膜等の各種オープン光学膜を平行平板状ガラス基板表面に部分的に蒸着し、極力一枚のガラス基板表面及び基板内で反射又は屈折させる光路構成をとることにより、各種光機能を一体集積化して光増幅器用光モジュールを構成する。
【００１２】また、光増幅器の光回路は、光増幅器の使用目的に応じて種々の構成があり、これをより小型に、より効率的な光路で一体化するために、光学膜、アイソレータ等の配列構成を最適化する。
【００１３】
【作用】本発明によれば、ガラス基板上に部分的に蒸着したオープン光学膜で各種光デバイスの機能を一体化したため、従来のように励起光及び信号光のハイパワーでデバイスが劣化を起こすことがなく、小型で高信頼の光増幅器用光モジュールを提供することができる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。まず図２を参照すると、本発明の光モジュールが適用される光増幅器のブロック図が示されている。１０はコア中にエルビウム（Ｅｒ）をドープしたＥｒドープ光ファイバであり、この光ファイバにはカプラ１２及び光アイソレータ１４を介して信号光が入力される。カプラ１２で分岐された信号光はフォトダイオード１６で検知され、信号光の監視が行われる。
【００１５】１８は本発明の対象であるＥｒドープ光ファイバ１０の後段に配置された後段光回路一体型光モジュールであり、偏波カプラ２１と、分波器２４と、光アイソレータ２６と、光カプラ２８と、フォトダイオード３０とから構成される。
【００１６】励起用レーザダイオード２０ａから出射されたＰ偏光の励起光と、レーザダイオード２０ｂから出射されたＳ偏光の励起光は、偏波カプラ２１で合成され、分波器２４に伝搬される。この励起光は分波器２４で反射されてＥｒドープ光ファイバ１０に入力され、ドープ光ファイバ１０中のＥｒイオンを高いエネルギーレベルに励起する。
【００１７】このような状態のところに例えば波長１．５５μｍの信号光が入力すると、信号光と同一波長の光の誘導放出が起こり、信号光がＥｒドープ光ファイバに沿って次第に増幅される。
【００１８】増幅された信号光は分波器２４、光アイソレータ２６及び光カプラ２８を透過して光ファイバ伝送路に送出される。光カプラ２８で分岐された信号光はフォトダイオード３０で検出され、増幅された信号光パワーが一定となるように図示しないＡＰＣ回路によりフィードバック制御される。
【００１９】また、フォトダイオード１６の出力によりＬＤ２０ａ，２０ｂの駆動回路が信号光の入力に応じてオンオフ制御される。次に図３を参照して、図２に示した後段光回路一体型光モジュール１８の実施例について説明する。
【００２０】筐体３２には光ファイバから出射された光ビームをコリメートビームにする４個のレンズアセンブリ３４，３６，３８，４０と、フィードバック制御用のフォトダイオード４２が取り付けられている。
【００２１】レンズアセンブリ３４はＥｒドープ光ファイバ１０に接続されており、レンズアセンブリ３６は伝送路を構成するシングルモード光ファイバ４４に接続されている。
【００２２】また、レンズアセンブリ３８は偏波面保存光ファイバ５８により波長１．４８μｍ或いは０．９８μｍのＰ偏光を出力する励起用レーザダイオード２０ａに接続され、レンズアセンブリ４０は偏波面保存光ファイバ６０により波長１．４８μｍ或いは０．９８μｍのＳ偏光を出力する励起用レーザダイオード２０ｂに接続されている。
【００２３】２２は一体型光機能デバイスであり、平行平板のガラス基板４６の両面に複数種類の光学膜を蒸着して構成されている。ガラス基板４６は信号光入力光路に対して所定角度θ（例えば４５°）傾けて配置されている。
【００２４】ガラス基板４６の、信号光入力方向から見て第一面４６ａの信号光が入射する部分に第１無反射膜４８が蒸着され、第一面４６ａで屈折した信号光が第二面４６ｂと交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜５０が蒸着されている。
【００２５】さらに、分波膜５０で反射した光がガラス基板４６の第一面４６ａと交差する部分に偏光分離膜５２が蒸着され、該偏光分離膜５２で反射した光が第二面４６ｂと交差する部分に全反射膜５４が蒸着され、該全反射膜５４で反射した光が第一面４６ａと交差する部分に第２無反射膜５６が蒸着されている。
【００２６】２６は偏光無依存性光アイソレータであり、例えば特公昭６１−５８８０９号に記載されたようなテーパルチル型光アイソレータから構成されている。偏光無依存性光アイソレータ２６の下流側には波長１．５５μｍの信号光のみを透過させる狭帯域バンドパスフィルタ６６が挿入されている。
【００２７】２８は平行平板状ガラス基板６２の面上にカプラ膜６４を蒸着して形成した光カプラであり、大部分の信号光は光カプラ２８を透過してシングルモード光ファイバ４４に結合されるが、一部の信号光は光カプラ２８で分岐されてフォトダイオード４２により検出される。カプラ膜６４は高屈折材料から形成した偏光無依存性カプラ膜か、又は誘電体多層膜から形成した狭帯域バンドパスフィルタから形成される。
【００２８】然して、ＬＤ２０ｂから出射した波長１．４８μｍのＳ偏光の励起光は第２無反射膜５６を透過し全反射膜５４で全反射されて偏光分離膜５２に入射し、ここでまた反射される。
【００２９】一方、ＬＤ２０ａから出射した波長１．４８μｍのＰ偏光の励起光は偏光分離膜５２を透過し、Ｓ偏光と合成されて分波膜５０に入射する。励起光は分波膜５０で反射されて第１無反射膜４８を透過してＥｒドープ光ファイバ１０に入射し、Ｅｒイオンを高いエネルギー準位に励起する。
【００３０】Ｅｒドープ光ファイバ１０で増幅された信号光は筐体３２に固定されたレンズアセンブリ３４でコリメートビームにされ、ガラス基板４６に形成された第１無反射膜４８及び分波膜５０を透過し、さらに偏光無依存性光アイソレータ２６及び信号光のみを透過させる狭帯域バンドパスフィルタ６６を透過して光カプラ２８に入射する。
【００３１】光カプラ２８のカプラ膜６４で信号光の一部はフォトダイオード４２に反射分岐され、殆どの信号光は光カプラ２８を透過してレンズアセンブリ３６を介してシングルモード光ファイバ４４に結合される。
【００３２】本実施例によれば、ガラス基板４６の両面に分波膜５０、偏光分離膜５２、全反射膜５４等の光学膜を蒸着した一体型光機能デバイス２２を使用したため、偏波合成して高出力化した励起光をＥｒドープ光ファイバ１０へ後方励起する光モジュールを低損失で小型・高安定に構成できるため、光増幅器の小型化、高性能化を実現することができる。
【００３３】上述した一体型光機能デバイス２２の変形として、第２無反射膜５６を削除し、全反射膜５４の位置に無反射膜を蒸着する構成が考えられる。この場合には、Ｓ偏光は新たに蒸着した無反射膜に図３で水平方向から入射するように構成する。Ｐ偏光の入射位置は図３の実施例と同様である。
【００３４】以下、図４乃至図６を参照して、本発明の光モジュールに使用する一体型光機能デバイスの他の実施例について説明する。図４の一体型光機能デバイス２２Ａは平行平板状ガラス基板４６の、信号光入力方向から見て第一面４６ａの信号光が入射する部分に第１無反射膜４８を蒸着し、第一面４６ａで屈折した信号光が第二面４６ｂと交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜５０を蒸着する。
【００３５】さらに、分波膜５０で反射された光がガラス基板４６の第一面４６ａと交差する部分に全反射膜６８を蒸着し、全反射膜６８で反射された光が第二面４６ｂと交差する部分に第２無反射膜７０を蒸着して構成される。
【００３６】この実施例によると、矢印Ａ方向から入射された励起光は第２無反射膜７０を透過して全反射膜６８で全反射され、さらに分波膜５０で反射されて第１無反射膜４８を透過してＥｒドープ光ファイバ１０に入力される。
【００３７】本実施例の他の構成は図３で説明した第１実施例と同様である。本実施例によると、励起光源は一つしか設けることしかできないが、その分、光モジュールの構成を簡略化することが可能である。
【００３８】図５を参照すると、本発明のさらに他の実施例に係る一体型光機能デバイス２２Ｂを採用した光モジュールの概略構成が示されている。本実施例の一体型光機能デバイス２２Ｂは以下のように構成される。
【００３９】即ち、平行平板状ガラス基板４６の、信号光入力方向から見て第一面４６ａの信号光が入射する部分に第１無反射膜４８を蒸着し、第一面４６ａで屈折した信号光が第二面４６ｂと交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜５０を蒸着する。
【００４０】さらに、分波膜５０で反射された光がガラス基板４６の第一面４６ａと交差する部分に第１全反射膜６８を蒸着し、第１全反射膜６８で反射した光が第二面４６ｂと交差する部分に偏光分離膜７２を蒸着する。
【００４１】さらに、偏光分離膜７２で反射した光が第一面４６ａと交差する部分に第２全反射膜７４を蒸着し、第２全反射膜７４で全反射した光が第二面４６ｂと交差する部分に第２無反射膜７６を蒸着する。
【００４２】一体型光機能デバイス２２Ｂをこのように構成すると、Ｓ偏光の励起光は矢印Ａの方向から第２無反射膜７６部分に入射され、Ｐ偏光の励起光は矢印Ｂ方向から偏光分離膜７２に入射される。本実施例の他の機能部品の配置は上述した第１実施例と同様である。
【００４３】本実施例の構成をとることにより、一体型光機能デバイス２２Ｂに入射する光を全て水平方向から入射させることができるため、光モジュールのより一層の小型化を図ることができる。
【００４４】本実施例の変形例として、第二面４６ｂに形成した第２無反射膜７６を削除し、第２全反射膜７４の位置に第２無反射膜を蒸着する構成が考えられる。この変形例によると、Ｓ偏光の励起光は第２無反射膜に上方から入射するように配置される。
【００４５】次に図６を参照して、本発明のさらに他の実施例に係る一体型光機能デバイスを採用した光モジュールの構成について説明する。本実施例によると、平行平板状ガラス基板４６の信号光入力方向から見て第一面４６ａの信号光が入射する部分に第１無反射膜４８を蒸着し、第一面４６ａで屈折した信号光が第二面４６ｂと交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜５０を蒸着する。さらに、分波膜５０で反射した光が第一面４６ａと交差する部分に第２無反射膜７８を蒸着する。
【００４６】この構成によると、励起光は矢印Ａ方向から第２無反射膜に入射され、第一面４６ａで屈折した励起光は分波膜５０で反射され、第１無反射膜４８を透過してＥｒ光ファイバ１０に入力される。
【００４７】本実施例の変形例として、第一面４６ａの第１無反射膜４８部分に分波膜を蒸着し、第二面４６ｂの分波膜５０を蒸着した部分に無反射膜を蒸着する構成が考えられる。この変形例によると、励起光は分波膜を蒸着した第一面４６ａの信号光が入射する部分に入射するように配置される。
【００４８】
【発明の効果】本発明は以上詳述したように構成したので、光増幅器の光回路を低損失で小型化、高安定化でき、光増幅器の小型化、高性能化を実現できる。また、オープン構成の多種類の光学膜をガラス基板に蒸着した一体型光機能デバイスを採用したため、光増幅器用光モジュールの小型化、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光学膜のショート構成及びオープン構成を示す図である。
【図２】本発明が適用される光増幅器のブロック図である。
【図３】本発明実施例の断面図である。
【図４】本発明の他の実施例の光部品配置図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例の光部品配置図である。
【図６】本発明のさらに他の実施例の光部品配置図である。
【符号の説明】
１０ Ｅｒドープ光ファイバ
１８ 後段光回路一体型光モジュール
２１ 偏波カプラ
２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ 一体型光機能デバイス
２４ 分波器
２６ 光アイソレータ
２８ 光カプラ
４６ 平行平板ガラス基板
５０ 分波膜
５２，７２ 偏光分離膜
５４，６８ 全反射膜
６４ カプラ膜
６６ 狭帯域バンドパスフィルタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 少なくとも信号光を透過し励起光を反射する分波膜、カプラ膜及び受光素子を含んだ光増幅器用光モジュールであって、信号光入力光路に対して所定角度傾けて平行平板状ガラス基板を配置し、該ガラス基板の、信号光入力方向から見て第一面の信号光が入射する部分に第１無反射膜を形成し、該第一面で屈折した信号光が第二面と交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜を形成し、第１の直線偏光成分を有する第１励起光が該第一面と交差する部分に該第１の直線偏光成分を透過する偏光分離膜を形成し、該第１励起光の第１の直線偏光成分と直交する第２の直線偏光成分を有する第２励起光が該第一面と交差する部分に第２無反射膜を形成し、該第２無反射膜を透過した該第２励起光が該第二面と交差する部分に全反射膜を形成し、該偏光分離膜を透過する第１励起光を、該信号光入力光路に結合するように該第一面の該偏光分離膜に入射させ、該第２励起光を、該全反射膜と該偏光分離膜とで反射させた後に、該信号光入力光路に結合するように該第一面の該第２無反射膜に入射させるようにしたことを特徴とする光増幅器用光モジュール。
【請求項２】 少なくとも信号光を透過し励起光を反射する分波膜、カプラ膜及び受光素子を含んだ光増幅器用光モジュールであって、信号光入力光路に対して所定角度傾けて平行平板状ガラス基板を配置し、該ガラス基板の、信号光入力方向から見て第一面の信号光が入射する部分に第１無反射膜を形成し、該第一面で屈折した信号光が第二面と交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜を形成し、第１の直線偏光成分を有する第１励起光が該第一面と交差する部分に該第１の直線偏光成分を透過する偏光分離膜を形成し、該第１励起光の第１の直線偏光成分と直交する第２の直線偏光成分を有する第２励起光が該第二面と交差する部分に第２無反射膜を形成し、該偏光分離膜を透過する第１励起光を、該信号光入力光路に結合するように該第一面の該偏光分離膜に入射させ、該第２励起光を、該偏光分離膜で反射させた後に、該信号光入力光路に結合するように該第二面の該第２無反射膜に入射させるようにしたことを特徴とする光増幅器用光モジュール。
【請求項３】 少なくとも信号光を透過し励起光を反射する分波膜、カプラ膜及び受光素子を含んだ光増幅器用光モジュールであって、信号光入力光路に対して所定角度傾けて平行平板状ガラス基板を配置し、該ガラス基板の、信号光入力方向から見て第一面の信号光が入射する部分に第１無反射膜を形成し、該第一面で屈折した信号光が第二面と交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜を形成し、第１の直線偏光成分を有する第１励起光が該第二面と交差する部分に第２無反射膜を形成し、該第２無反射膜を透過した該第１励起光が該第一面と交差する部分に第１全反射膜を形成し、該第１励起光の第１の直線偏光成分と直交する第２の直線偏光成分を有する第２励起光が該第二面と交差する部分に該第２の直線偏光成分を透過する偏光分離膜を形成し、該偏光分離膜で反射した該第１励起光と該偏光分離膜を透過した該第２励起光が該第１面と交差する部分に第２全反射膜を形成し、該第１励起光を、該第１全反射膜と該偏光分離膜と該第２全反射膜で反射させた後に、該信号光入力光路に結合するように該第二面の該第２無反射膜に入射させ、該偏光分離膜を透過する該第２励起光を、該第２全反射膜で反射させた後に、該信号光入力光路に結合するように該第二面の該偏光分離膜に入射させるようにしたことを特徴とする光増幅用光モジュール。
【請求項４】 少なくとも信号光を透過し励起光を反射する分波膜、カプラ膜及び受光素子を含んだ光増幅器用光モジュールであって、信号光入力光路に対して所定角度傾けて平行平板状ガラス基板を配置し、該ガラス基板の、信号光入力方向から見て第一面の信号光が入射する部分に第１無反射膜を形成し、該第一面で屈折した信号光が第二面と交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜を形成し、第１の直線偏光成分を有する第１励起光が該第一面と交差する部分に第２無反射膜を形成し、該第１励起光の第１の直線偏光成分と直交する第２の直線偏光成分を有する第２励起光が該第二面と交差する部分に該第２の直線偏光成分を透過する偏光分離膜を形成し、該偏光分離膜で反射した該第１励起光と該偏光分離膜を透過した該第２励起光が該第一面と交差する部分に全反射膜を形成し、該第１励起光を、該偏光分離膜と該全反射膜で反射させた後に、該信号光入力光路に結合するように該第一面の該第２無反射膜に入射させ、該偏光分離膜を透過する該第２励起光を、該全反射膜で反射させた後に、該信号光入力光路に結合するように該第二面の該偏光分離膜に入射させるようにしたことを特徴とする光増幅用光モジュール。
【請求項５】 前記ガラス基板を透過した信号光の光路中に偏光無依存性光アイソレータを挿入したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光増幅器用光モジュール。
【請求項６】 前記偏光無依存性光アイソレータの信号光伝搬方向下流側に、少なくとも一面にカプラ膜が蒸着された平行平板状ガラス基板を配置したことを特徴とする請求項５記載の光増幅器用光モジュール。
【請求項７】 前記偏光無依存性光アイソレータと前記カプラ膜付ガラス基板の間に信号光のみを透過させる狭帯域バンドパスフィルタを挿入したことを特徴とする請求項６記載の光増幅器用光モジュール。
【請求項８】 前記カプラ膜は高屈折率材料から形成した偏光無依存性カプラ膜であることを特徴とする請求項６又は７記載の光増幅器用光モジュール。
【請求項９】 前記カプラ膜を誘電体多層膜の狭帯域バンドパスフィルタから形成したことを特徴とする請求項６又は７記載の光増幅器用光モジュール。
【請求項１】 少なくとも信号光を透過し励起光を反射する分波膜、カプラ膜及び受光素子を含んだ光増幅器用光モジュールであって、信号光入力光路に対して所定角度傾けて平行平板状ガラス基板を配置し、該ガラス基板の、信号光入力方向から見て第一面の信号光が入射する部分に第１無反射膜を形成し、該第一面で屈折した信号光が第二面と交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜を形成し、第１の直線偏光成分を有する第１励起光が該第一面と交差する部分に該第１の直線偏光成分を透過する偏光分離膜を形成し、該第１励起光の第１の直線偏光成分と直交する第２の直線偏光成分を有する第２励起光が該第一面と交差する部分に第２無反射膜を形成し、該第２無反射膜を透過した該第２励起光が該第二面と交差する部分に全反射膜を形成し、該偏光分離膜を透過する第１励起光を、該信号光入力光路に結合するように該第一面の該偏光分離膜に入射させ、該第２励起光を、該全反射膜と該偏光分離膜とで反射させた後に、該信号光入力光路に結合するように該第一面の該第２無反射膜に入射させるようにしたことを特徴とする光増幅器用光モジュール。
【請求項２】 少なくとも信号光を透過し励起光を反射する分波膜、カプラ膜及び受光素子を含んだ光増幅器用光モジュールであって、信号光入力光路に対して所定角度傾けて平行平板状ガラス基板を配置し、該ガラス基板の、信号光入力方向から見て第一面の信号光が入射する部分に第１無反射膜を形成し、該第一面で屈折した信号光が第二面と交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜を形成し、第１の直線偏光成分を有する第１励起光が該第一面と交差する部分に該第１の直線偏光成分を透過する偏光分離膜を形成し、該第１励起光の第１の直線偏光成分と直交する第２の直線偏光成分を有する第２励起光が該第二面と交差する部分に第２無反射膜を形成し、該偏光分離膜を透過する第１励起光を、該信号光入力光路に結合するように該第一面の該偏光分離膜に入射させ、該第２励起光を、該偏光分離膜で反射させた後に、該信号光入力光路に結合するように該第二面の該第２無反射膜に入射させるようにしたことを特徴とする光増幅器用光モジュール。
【請求項３】 少なくとも信号光を透過し励起光を反射する分波膜、カプラ膜及び受光素子を含んだ光増幅器用光モジュールであって、信号光入力光路に対して所定角度傾けて平行平板状ガラス基板を配置し、該ガラス基板の、信号光入力方向から見て第一面の信号光が入射する部分に第１無反射膜を形成し、該第一面で屈折した信号光が第二面と交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜を形成し、第１の直線偏光成分を有する第１励起光が該第二面と交差する部分に第２無反射膜を形成し、該第２無反射膜を透過した該第１励起光が該第一面と交差する部分に第１全反射膜を形成し、該第１励起光の第１の直線偏光成分と直交する第２の直線偏光成分を有する第２励起光が該第二面と交差する部分に該第２の直線偏光成分を透過する偏光分離膜を形成し、該偏光分離膜で反射した該第１励起光と該偏光分離膜を透過した該第２励起光が該第１面と交差する部分に第２全反射膜を形成し、該第１励起光を、該第１全反射膜と該偏光分離膜と該第２全反射膜で反射させた後に、該信号光入力光路に結合するように該第二面の該第２無反射膜に入射させ、該偏光分離膜を透過する該第２励起光を、該第２全反射膜で反射させた後に、該信号光入力光路に結合するように該第二面の該偏光分離膜に入射させるようにしたことを特徴とする光増幅用光モジュール。
【請求項４】 少なくとも信号光を透過し励起光を反射する分波膜、カプラ膜及び受光素子を含んだ光増幅器用光モジュールであって、信号光入力光路に対して所定角度傾けて平行平板状ガラス基板を配置し、該ガラス基板の、信号光入力方向から見て第一面の信号光が入射する部分に第１無反射膜を形成し、該第一面で屈折した信号光が第二面と交差する部分に信号光を透過し励起光を反射する分波膜を形成し、第１の直線偏光成分を有する第１励起光が該第一面と交差する部分に第２無反射膜を形成し、該第１励起光の第１の直線偏光成分と直交する第２の直線偏光成分を有する第２励起光が該第二面と交差する部分に該第２の直線偏光成分を透過する偏光分離膜を形成し、該偏光分離膜で反射した該第１励起光と該偏光分離膜を透過した該第２励起光が該第一面と交差する部分に全反射膜を形成し、該第１励起光を、該偏光分離膜と該全反射膜で反射させた後に、該信号光入力光路に結合するように該第一面の該第２無反射膜に入射させ、該偏光分離膜を透過する該第２励起光を、該全反射膜で反射させた後に、該信号光入力光路に結合するように該第二面の該偏光分離膜に入射させるようにしたことを特徴とする光増幅用光モジュール。
【請求項５】 前記ガラス基板を透過した信号光の光路中に偏光無依存性光アイソレータを挿入したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光増幅器用光モジュール。
【請求項６】 前記偏光無依存性光アイソレータの信号光伝搬方向下流側に、少なくとも一面にカプラ膜が蒸着された平行平板状ガラス基板を配置したことを特徴とする請求項５記載の光増幅器用光モジュール。
【請求項７】 前記偏光無依存性光アイソレータと前記カプラ膜付ガラス基板の間に信号光のみを透過させる狭帯域バンドパスフィルタを挿入したことを特徴とする請求項６記載の光増幅器用光モジュール。
【請求項８】 前記カプラ膜は高屈折率材料から形成した偏光無依存性カプラ膜であることを特徴とする請求項６又は７記載の光増幅器用光モジュール。
【請求項９】 前記カプラ膜を誘電体多層膜の狭帯域バンドパスフィルタから形成したことを特徴とする請求項６又は７記載の光増幅器用光モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【特許番号】特許第３４５３７６７号（Ｐ３４５３７６７）
【登録日】平成１５年７月２５日（２００３．７．２５）
【発行日】平成１５年１０月６日（２００３．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−１４９７３７
【出願日】平成４年６月１０日（１９９２．６．１０）
【公開番号】特開平５−３４１２３２
【公開日】平成５年１２月２４日（１９９３．１２．２４）
【審査請求日】平成１１年６月１日（１９９９．６．１）
【審判番号】不服２００１−２０４１０（Ｐ２００１−２０４１０／Ｊ１）
【審判請求日】平成１３年１１月１５日（２００１．１１．１５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【合議体】
【参考文献】
【文献】特開 平３−１２７８８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５９−２２０２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−１２５３４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５９−１４６０１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−７２３３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−２９１１８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−９６２８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平４−４０２２５（ＪＰ，Ｕ）
【登録日】平成１５年７月２５日（２００３．７．２５）
【発行日】平成１５年１０月６日（２００３．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成４年６月１０日（１９９２．６．１０）
【公開番号】特開平５−３４１２３２
【公開日】平成５年１２月２４日（１９９３．１２．２４）
【審査請求日】平成１１年６月１日（１９９９．６．１）
【審判番号】不服２００１−２０４１０（Ｐ２００１−２０４１０／Ｊ１）
【審判請求日】平成１３年１１月１５日（２００１．１１．１５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【合議体】
【参考文献】
【文献】特開 平３−１２７８８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５９−２２０２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−１２５３４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 昭５９−１４６０１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平３−７２３３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平２−２９１１８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平４−９６２８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開 平４−４０２２５（ＪＰ，Ｕ）
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