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JP2015504612A - 多波長光源装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、多波長光源装置を開示する。多波長光源装置は、ポンプ光を提供するように構成されるポンプ光源と、ポンプ光のエネルギーを吸収し、広スペクトルレーザ光を放出するように構成されるエルビウムドープ光ファイバと、光学フィルタであって、広スペクトルレーザ光をフィルタリングし、光学フィルタの自由スペクトル範囲内で多波長光信号を出力するように構成される、光学フィルタとを含み、多波長光信号はエルビウムドープ光ファイバに入射し、エルビウムドープ光ファイバは、入射する多波長光信号を再増幅し出力するようにさらに構成される。本発明の実施形態の多波長光源装置では、出力光の波長を選択することができ、出力光のスペクトルエネルギーが集中し、出力光のパワーが高い。さらに、本発明の実施形態の多波長光源装置は、偏光の影響を受けず、単純な構造でかつ低コストである。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１２年１２月２８日に中国特許庁によって出願され、「ＭＵＬＴＩ−ＷＡＶＥＬＥＮＧＴＨ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥ ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」という名称の中国特許出願第２０１２１０５８７１９０．２号に対して優先権を主張し、その特許出願は、参照によりその全体が本明細書に組込まれる。
本発明は、光通信分野に関し、特に、光通信分野における多波長光源装置に関する。
多波長光源装置は、波長分割多重（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、短縮形でＷＤＭ）、受動光ネットワーク（Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ、短縮形でＰＯＮ）、密度波長分割多重システム（Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、短縮形でＤＷＤＭ）、およびいくつかの受動光学部品の試験で必要とされ、多波長光源装置は、複数の波長を同時に放出することが可能である。
現在、多波長光源装置は、スーパルミネセントダイオード／スーパルミネセント発光ダイオード（Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｏｄｅ／Ｓｕｐｅｒ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、短縮形でＳＬＤ／ＳＬＥＤ）、エルビウムドープ光ファイバ増幅自然放出光源（Ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ、短縮形でＥＤＦ−ＡＳＥ）、または分布帰還型レーザ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ Ｌａｓｅｒ、短縮形でＤＦＢ）アレイによって主に実装される。
具体的には、ＳＬＤ／ＳＬＥＤは、一定の波長範囲を満たす広スペクトル光信号を放出しうる。しかし、ＳＬＤ／ＳＬＥＤは、変調データを搬送する信号光源として、光パワーが単位波長において小さいという欠陥を有し、放出される広スペクトル光信号は、同様に、その後使用するために不都合をもたらす一定の状態の偏光を有する。エルビウムドープ光ファイバ増幅自然放出光源（ＥＤＦ−ＡＳＥ）は、エルビウムドープ光ファイバに基づく自然放出光源であり、エルビウムドープ光ファイバ増幅器（Ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ、短縮形でＥＤＦＡ）を使用して、広スペクトル光信号を放出し、異なるエルビウムドープ光ファイバを選択し、ポンプを使用することによってＣバンドまたはＦバンドの自然放出を実装しうる。ＥＤＦ−ＡＳＥ光源の発光パワーは、ＳＬＤの発光パワーに比較して著しく改善されるが、ＥＤＦ−ＡＳＥによって放出される光信号のスペクトル幅が広く、有効な波長部分が、全スペクトルのわずかな部分を占めるだけであるため、ユニット当たりの有効光パワーは低く、使用するのに不都合である。
ＤＦＢアレイは、複数のＤＦＢレーザを使用して、レーザアレイを形成し、必要とされる複数の波長を提供する。それぞれの単一波長について、単色性が良好で、パワーが高い。しかし、ＤＦＢアレイは、複雑な波長温度制御を必要とし、アライメントおよびカップリングが難しく、コストが高い。さらに、ＤＦＢアレイはまた、偏光状態の問題を有する。
したがって、スペクトルエネルギーが集中し、構造が単純な多波長光源装置が必要とされる。
本発明は、スペクトルエネルギーが集中し、構造が単純な多波長光源装置を提供する。
第１の態様では、本発明の実施形態は、多波長光源装置を提供し、多波長光源装置は、ポンプ光を提供するように構成されるポンプ光源と、ポンプ光のエネルギーを吸収し、広スペクトルレーザ光を放出するように構成されるエルビウムドープ光ファイバと、光学フィルタであって、広スペクトルレーザ光をフィルタリングし、光学フィルタの自由スペクトル範囲内で多波長光信号を出力するように構成される、光学フィルタとを含み、多波長光信号はエルビウムドープ光ファイバに入射し、エルビウムドープ光ファイバは、入射する多波長光信号を再増幅し出力するようにさらに構成される。
第１の態様の第１の考えられる実装方法では、多波長光源装置は、光学フィルタによって出力される多波長光信号をフィルタリングし、再増幅のために
フィルタリングされた多波長光信号をエルビウムドープ光ファイバに出力するように構成される利得平坦性フィルタをさらに含む。
第１の態様の第２の考えられる実装方法では、多波長光源装置は、再増幅された多波長光信号をフィルタリングし、エルビウムドープ光ファイバによって出力するように構成される利得平坦性フィルタをさらに含む。
第１の態様あるいは第１の態様の第１または第２の考えられる実装方法を参照して、第１の態様の第３の考えられる実装方法では、エルビウムドープ光ファイバは、第１のエルビウムドープ光ファイバおよび第２のエルビウムドープ光ファイバを含み、第１のエルビウムドープ光ファイバは、ポンプ光源と光学フィルタとの間に配設され、また、広スペクトルレーザ光を生成するように構成され、第２のエルビウムドープ光ファイバは、光学フィルタによって出力される多波長光信号を再増幅し出力するように構成される。
第１の態様の第３の考えられる実装方法を参照して、第１の態様の第４の考えられる実装方法では、多波長光源装置は、ポンプ光源によって放出されるポンプ光を２つの部分に分割するように構成される光学スプリッタであって、第１の部分のポンプ光は第１のエルビウムドープ光ファイバに入射し、第２の部分のポンプ光は第２のエルビウムドープ光ファイバに入射する、光学スプリッタと、第２の部分のポンプ光を光学フィルタによって出力される多波長光信号と結合し、結合された光を第２のエルビウムドープ光ファイバに送信するように構成される第１の波長分割多重化器とをさらに含む。
第１の態様の第４の考えられる実装方法を参照して、第１の態様の第５の考えられる実装方法では、多波長光源装置は、光学フィルタと第１の波長分割多重化器との間に配設される第１の光学アイソレータと、第２のエルビウムドープ光ファイバと多波長光源装置の出力端との間に配設される第２の光学アイソレータとをさらに含む。
第１の態様あるいは第１の態様の第１または第２の考えられる実装方法を参照して、第１の態様の第６の考えられる実装方法では、多波長光源装置は、第２の波長分割多重化器およびリフレクタをさらに含み、ポンプ光源によって放出されるポンプ光は、第２の波長分割多重化器を通過しエルビウムドープ光ファイバに入射し、光学フィルタによって出力される多波長光信号は、リフレクタによってエルビウムドープ光ファイバに戻して反射され、エルビウムドープ光ファイバによって再増幅され、次に、第２の波長分割多重化器によって出力される。
第１の態様の第６の考えられる実装方法を参照して、第１の態様の第７の考えられる実装方法では、多波長光源装置は、第２の波長分割多重化器と多波長光源装置の出力端との間に配設される第３の光学アイソレータとをさらに含む。
第１の態様あるいは第１の態様の第１〜第７の考えられる実装方法の任意の１つの実装方法を参照して、第１の態様の第８の考えられる実装方法では、ポンプ光源は、９８０ｎｍの中心波長を有するポンプ光を提供するポンプレーザである。
第１の態様あるいは第１の態様の第１〜第７の考えられる実装方法の任意の１つの実装方法を参照して、第１の態様の第９の考えられる実装方法では、光学フィルタはファブリペローフィルタである。
第１の態様あるいは第１の態様の第１〜第７の考えられる実装方法の任意の１つの実装方法を参照して、第１の態様の第１０の考えられる実装方法では、多波長光信号の波長は、１５２８ｎｍ〜１５６５ｎｍの範囲または１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの範囲に入る。
先の技術的解決策に基づいて、本発明の実施形態の多波長光源装置では、光学フィルタは、必要とされる波長を有する光信号を選択的に出力し、再増幅のために光信号をエルビウムドープ光ファイバに送信することが可能であり、それにより、出力光のスペクトルエネルギーが集中し、出力光のパワーが増加する。さらに、本発明の実施形態の多波長光源装置は、偏光の影響を受けず、単純な構造でかつ低コストである。
本発明の実施形態における技術的解決策をより明確に述べるために、以下は、本発明の実施形態を述べるために必要とされる添付図面を簡潔に導入する。明らかに、以下の説明における添付図面は、本発明のいくつかの実施形態だけを示し、当業者は、創造的な努力なしで、これらの添付図面から他の図面を依然として導出することができる。
本発明の実施形態による多波長光源装置の概略ブロック図である。 本発明の実施形態による多波長光源装置の別の概略ブロック図である。 本発明の実施形態による多波長光源装置のさらに別の概略ブロック図である。 本発明の実施形態によるカスケード型多波長光源装置の概略ブロック図である。 本発明の実施形態によるカスケード型多波長光源装置の別の概略ブロック図である。 本発明の実施形態によるカスケード型多波長光源装置の別の概略ブロック図である。 本発明の実施形態による反射型多波長光源装置の概略ブロック図である。 本発明の実施形態による反射型多波長光源装置の別の概略ブロック図である。 本発明の実施形態による反射型多波長光源装置の別の概略ブロック図である。
以下は、本発明の実施形態の添付図面を参照して本発明の実施形態における技術的解決策を明確かつ完全に述べる。明らかに、述べる実施形態は、本発明の実施形態の全てではなく一部に過ぎない。創造的な努力なしで本発明の実施形態に基づいて当業者によって得られる全ての他の実施形態は、本発明の保護範囲内に入るものとする。
本発明の実施形態の技術的解決策が、固定アクセスネットワーク（Ｆｉｘｅｄ Ａｃｃｅｓｓ）、コアネットワーク、データ通信ネットワーク（Ｄａｔａ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、トランスポートネットワーク（Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、または無線アクセスネットワーク（Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ）、ならびに、他の通信システム、特に、固定アクセスネットワーク内の波長分割多重−受動光ネットワーク（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ−Ｐａｓｓｉｖｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ、短縮形でＷＤＭ−ＰＯＮ）システム、トランスポートネットワーク内の密度波長分割多重（Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ−Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ、短縮形でＤＷＤＭ）システムおよび光トランスポートネットワーク（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｎｅｔｗｏｒｋ、短縮形でＯＴＮ）システム、または無線アクセスネットワーク（Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ）内のクラウド無線アクセスネットワーク（Ｃｌｏｕｄ Ｒａｄｉｏ Ａｃｃｅｓｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ、短縮形でＣ−ＲＡＮ）システムなどの種々の通信システムに適用することができることが理解されるべきである。
本発明の実施形態が、例として光通信適用だけを使用することによって述べられるが、本発明の実施形態がそれに限定されないことが理解されるべきである。本発明の実施形態の多波長光源装置を、多波長光源装置が必要とされる他の適用シナリオにさらに適用することができる。
図１は、本発明の実施形態による多波長光源装置１０の概略ブロック図である。図１に示すように、多波長光源装置１０は、ポンプ光源１１とエルビウムドープ光ファイバ１２と光学フィルタ１３とを含む。ポンプ光源１１は、ポンプ光を提供するように構成される。エルビウムドープ光ファイバ１２は、ポンプ光のエネルギーを吸収し、広スペクトルレーザ光を放出するように構成される。光学フィルタ１３は、広スペクトルレーザ光をフィルタリングし、光学フィルタ１３の自由スペクトル範囲内で多波長光信号を出力するように構成される。多波長光信号はエルビウムドープ光ファイバ１２に入射する。エルビウムドープ光ファイバ１２は、入射する多波長光信号を再増幅し出力するようにさらに構成される。
具体的には、ポンプ光源１１によって出力されるポンプ光は、エルビウムドープ光ファイバ１２に入射し、エルビウムドープ光ファイバ１２内のエルビウムイオンが、ポンプ光のエネルギーを吸収し、高いエネルギーレベルまでポンピングされて、自然放出を生成し、広スペクトルレーザ光を放出する。広スペクトルレーザ光は、光学フィルタ１３に入射し、光学フィルタ１３は、広スペクトルレーザ光をフィルタリングし、必要とされる波長を有する多波長光信号を出力する。多波長光信号は、エルビウムドープ光ファイバ１２によって最終的に再増幅され出力される。
したがって、本発明の実施形態の多波長光源装置では、光学フィルタは、必要とされる波長を有する光信号を選択的に出力し、再増幅のために光信号をエルビウムドープ光ファイバに送信することが可能であり、それにより、出力光のスペクトルエネルギーが集中し、出力光のパワーが増加する。さらに、本発明の実施形態の多波長光源装置は、偏光の影響を受けず、単純な構造でかつ低コストである。
本発明の実施形態では、必要とされる波長を含む広スペクトルレーザ光は、エルビウムドープ光ファイバ１２内のエルビウムイオンのドーピング密度を制御することによって生成することができる。たとえば、ポンプ光のエネルギーを吸収した後、エルビウムドープ光ファイバ１２は、通信分野で使用できるように、ＣバンドまたはＬバンドをカバーする広スペクトルレーザ光を生成することができる。たとえば、一般的なＣバンドエルビウムドープ光ファイバの場合、エルビウムの密度を、４００ｐｐｍ（百万分率密度）〜６００ｐｐｍに設定することができ、Ｌバンドエルビウムドープ光ファイバの場合、エルビウムの密度を、１０００ｐｐｍを超えるように設定することができ
本発明の実施形態では、ＣバンドまたはＬバンドが、国際電気通信連合（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｕｎｉｏｎ、省略形でＩＴＵ）の電気通信標準化セクタ（ＩＴＵ−Ｔ）によって定義される関連する規格に適合することが理解されるべきである。具体的には、Ｃバンドは、１５２８ｎｍ〜１５６５ｎｍの範囲の波長を有する光信号を指すことができ、Ｌバンドは、１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの範囲の波長を有する光信号を指すことができる。
本発明の実施形態では、任意選択で、ポンプ光源１１は、９８０ｎｍの中心波長を有するポンプ光を提供するポンプレーザである。すなわち、ポンプ光源１１によって出力されるポンプ光の波長または中心波長は９８０ｎｍである。ポンプレーザを、同様に９８０ｎｍポンプレーザと呼ぶことができる。ポンプ光源を、同様に他の波長のポンプ光を提供する光源とすることができること、および、本発明の実施形態がこの態様に限定されないことが理解されるべきである。
本発明の実施形態では、任意選択で、光学フィルタ１３は、ファブリペローフィルタ（ファブリペローエタロンフィルタ）である。ファブリペローフィルタを、同様にファブリペローエタロンフィルタと呼ぶことができる、または、ＦＰフィルタと呼ぶことができる。光通信分野に適用可能な本発明の実施形態の多波長光源装置を作るため、光学フィルタ１３の自由スペクトル範囲（Ｆｒｅｅ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｒａｎｇｅ、短縮形でＦＳＲ）を、ＩＴＵ−Ｔ定義の波長点に適合するように設計することができ、また、他の必要とされる波長に適合するように設計することができる。
本発明の実施形態では、任意選択で、光学フィルタ１３の自由スペクトル範囲ＦＳＲは５０ＧＨｚまたは１００ＧＨｚである。本発明の実施形態では、必要とされる周波数間隔ＦＳＲを、ファブリペローフィルタのＦＰ共振空洞の屈折率およびＦＰ共振空洞の長さを選択することによって設計することができることが理解されるべきである。
具体的には、たとえば、ＦＰ共振空洞が空気媒体である、すなわち、ＦＰ共振空洞の屈折率が１であるとき、５０ＧＨｚの周波数間隔を有するＦＰフィルタが設計される必要がある場合、ＦＰ共振空洞の長さを、２．９９７９２４５８ｍｍに設計することができ、１００ＧＨｚの周波数間隔を有するＦＰフィルタが設計される必要がある場合、ＦＰ共振空洞の長さを、１．４９８９６２２９ｍｍに設計することができる。
適用の要件に応じて、光学フィルタが、他の自由スペクトル範囲を有することができ、また、特定の周波数間隔またはＦＳＲ内の光信号を選択的に出力しうる、ＦＰフィルタ以外のフィルタを同様に採用することができることが理解されるべきである。本発明の実施形態は、この態様に限定されない。
本発明の実施形態では、任意選択で、多波長光信号の波長は、１５２８ｎｍ〜１５６５ｎｍの範囲または１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの範囲に入る。すなわち、本発明の実施形態では、光学フィルタの自由スペクトル範囲を、エルビウムドープ光学フィルタ内のエルビウムイオンのドーピング密度を選択することによって決定することができ、それにより、多波長光源装置によって出力される光信号の波長は、主に１５２８ｎｍ〜１５６５ｎｍの範囲または１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの範囲に入る。
本発明の実施形態では、任意選択で、図２に示すように、多波長光源装置１０は、
光学フィルタ１３によって出力される多波長光信号をフィルタリングし、再増幅のために、フィルタリングされた多波長光信号をエルビウムドープ光ファイバ１２に出力するように構成される利得平坦性フィルタ（ｇａｉｎ ｆｌａｔｎｅｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）１４をさらに含む。
具体的には、図２に示すように、利得平坦性フィルタ１４を、エルビウムドープ光ファイバ１２と多波長光源装置１０の出力端との間に配設することができ、エルビウムドープ光ファイバ１２によって再増幅され出力される多波長光信号は、利得平坦性フィルタ１４によって再フィルタリングされ出力されて、多波長光源装置１０によって出力される異なる波長のパワーをバランスさせ、それにより、多波長光源装置１０の出力光のスペクトルエネルギーがより均一になりかつより集中する。
本発明の実施形態では、任意選択で、図３に示すように、多波長光源装置１０は、
エルビウムドープ光ファイバ１２によって再増幅され出力される多波長光信号をフィルタリングするように構成される利得平坦性フィルタ１４をさらに含む。
具体的には、図３に示すように、利得平坦性フィルタ１４を、光学フィルタ１３とエルビウムドープ光ファイバ１２との間に配設することができ、また、光学フィルタ１３によって出力される多波長光信号をフィルタリングし、光学フィルタ１３によってフィルタリングされる多波長光信号を、再増幅のためにエルビウムドープ光ファイバ１２に出力して、多波長光源装置１０によって出力される異なる波長のパワーをバランスさせるように構成され、それにより、多波長光源装置１０の出力光のスペクトルエネルギーがより均一になりかつより集中する。
本発明の実施形態では、利得平坦性フィルタ１４は、光学フィルタ１３によって出力される多波長光信号をフィルタリングし、再増幅のために、フィルタリングされた多波長光信号をエルビウムドープ光ファイバ１２に出力するように構成することができ、また、エルビウムドープ光ファイバ１２によって再増幅され出力される多波長光信号をフィルタリングするように同様に構成することができることが理解されるべきである。
本発明の実施形態では、多波長光源装置の特定の構造設計に応じて、利得平坦性フィルタは、別の位置に配設されて、異なる波長のパワーをバランスさせることができることが理解されるべきである。本発明の実施形態は、この態様に限定されない。
したがって、本発明の実施形態の多波長光源装置では、光学フィルタは、必要とされる波長を有する光信号を選択的に出力し、再増幅のために光信号をエルビウムドープ光ファイバに送信することが可能であり、それにより、出力光のスペクトルエネルギーが集中し、出力光のパワーが増加する。さらに、本発明の実施形態の多波長光源装置は、さらに、偏光の影響を受けず、単純な構造でかつ低コストである。
本発明の実施形態では、カスケート型構造または反射型構造を、再増幅し出力するために、光学フィルタによって出力される多波長光信号をエルビウムドープ光ファイバに送信するために採用することができる。本発明の実施形態によるカスケート型多波長光源装置および反射型多波長光源装置は、以降で図４〜図７を参照して詳細に別々に述べられる。
図４は、本発明の実施形態によるカスケート型多波長光源装置の概略ブロック図である。図４に示すように、本発明の実施形態では、任意選択で、エルビウムドープ光ファイバ１２は、第１のエルビウムドープ光ファイバ１５および第２のエルビウムドープ光ファイバ１６を含む。第１のエルビウムドープ光ファイバ１５は、ポンプ光源１１と光学フィルタ１３との間に配設され、また、広スペクトルレーザ光を生成するように構成される。第２のエルビウムドープ光ファイバ１６は、光学フィルタ１３によって出力される多波長光信号を再増幅し出力するように構成される。
本発明の実施形態では、「第１の（ｆｉｒｓｔ）」および「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」が、異なるコンポーネントを参照するために使用されるだけであり、コンポーネントの量または機能を制限するべきでないことが理解されるべきである。たとえば、第１のエルビウムドープ光ファイバおよび第２のエルビウムドープ光ファイバは共に、１つまたは複数のエルビウムドープ光ファイバを含むことができる。
すなわち、本発明の実施形態では、多波長光信号は、少なくとも２つのエルビウムドープ光ファイバを使用することによって再増幅されて、スペクトルエネルギーを集中させ、出力パワーを増加させうる。
本発明の実施形態では、任意選択で、多波長光源装置１０は、
ポンプ光源によって放出されるポンプ光を２つの部分（ｐａｒｔ）に分割（ｓｐｌｉｔ）するように構成される光学スプリッタであって、第１の部分のポンプ光は第１のエルビウムドープ光ファイバに入射し、第２の部分のポンプ光は第２のエルビウムドープ光ファイバに入射する、光学スプリッタと、
第２の部分のポンプ光を光学フィルタによって出力される多波長光信号と結合し、結合された光を第２のエルビウムドープ光ファイバに送信するように構成される第１の波長分割多重化器（波長分割マルチプレクサ）とをさらに含む。
たとえば、図５Ａに示すように、多波長光源装置１００は、ポンプレーザ１０１と、光学スプリッタ１０２と、エルビウムドープ光ファイバ１０３（すなわち、第１のエルビウムドープ光ファイバ）と、ＦＰフィルタ１０４と、利得平坦性フィルタ１０５と、波長分割多重化器１０７（すなわち、第１の波長分割多重化器）と、エルビウムドープ光ファイバ１０８（すなわち、第２のエルビウムドープ光ファイバ）とを含む。
ポンプレーザ１０１は、約９８０ｎｍのポンプ光を放出することができ、ポンプ光のパワーは、１５０ｍＷと５００ｍＷとの間とすることができる。ポンプ光を、光学スプリッタ１０２によって２つの部分に分割することができ、ポンプ光の２つの部分を、エルビウムドープ光ファイバ（ＥＤＦ）１０３および１０８に別々に注入することができる。たとえば、光学スプリッタ１０２の動作波長範囲は９６０ｎｍ〜９９０ｎｍであり、分割比は、たとえば５０％である。エルビウムドープ光ファイバ１０３では、エルビウムドープ光ファイバ内のエルビウムイオンは、ポンプ光のエネルギーを吸収し、次に、より高いエネルギーレベルまでポンピングされる。その後、自然放出（ＡＳＥ）が生成されて、広スペクトルレーザ光が放出される。広スペクトルレーザ光は、Ｃバンド（１５２８ｎｍ〜１５６５ｎｍ）またはＬバンド（１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍ）の範囲の光信号を含むことができるため、通信分野で使用されうる。
広スペクトルレーザ光は、ファブリペローエタロンフィルタ１０４によってフィルタリングすることができる。ＦＰフィルタ１０４は、たとえば５０ＧＨｚまたは１００ＧＨｚのＦＳＲを有し、動作波長範囲は、たとえば１５２０ｎｍ〜１６３０ｎｍである。ＦＰフィルタ１０４によって出力された多波長光信号および光学スプリッタ１０２によって分割されたポンプ光の一部を、波長分割多重化器１０７によって結合することができ、結合した光は、再増幅のためにエルビウムドープ光ファイバ１０８に入射して、出力光のパワーが改善され、エネルギーが有効バンドに集中する。
任意選択で、ＦＰフィルタ１０４によってフィルタリングされた多波長光信号は、利得平坦性フィルタ（Ｇａｉｎ Ｆｌａｔｎｅｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ、短縮形でＧＦＦ）１０５によって最初に再フィルタリングされて、異なる波長のパワーをバランスさせることができる。その後、利得平坦性フィルタ１０５によってフィルタリングされた多波長光信号および光学スプリッタ１０２によって分割されたポンプ光の一部を、波長分割多重化器１０７によって結合することができ、結合した光は、再増幅のためにエルビウムドープ光ファイバ１０８に入射して、出力光のパワーが改善され、エネルギーが有効バンドに集中する。
本発明の実施形態では、任意選択で、多波長光源装置１０は、
光学フィルタと第１の波長分割多重化器との間に配設される第１の光学アイソレータと、
第２のエルビウムドープ光ファイバと多波長光源装置の出力端との間に配設される第２の光学アイソレータとをさらに含む。
たとえば、図５Ａに示すように、多波長光源装置１００は、光学アイソレータ１０６（すなわち、第１の光学アイソレータ）および光学アイソレータ１０９（すなわち、第２の光学アイソレータ）をさらに含むことができる。光学アイソレータ１０６および１０９は、光経路内の光信号をアイソレートして、光信号が反射するのを防止するように構成される。本発明の実施形態では、複数の光学アイソレータが同様に配設されて、光経路内の光信号が反射されるのを防止することができることが理解されるべきである。本発明の実施形態は、この態様に限定されない。
図５Ｂは、本発明の実施形態によるカスケード型多波長光源装置１００の光学コンポーネント間の接続を示す。図５Ｂに示すように、異なる光学コンポーネント間のファイバスプライス点は、１１０〜１１８によって示される。具体的には、１１０は、ポンプレーザ１０１と光学スプリッタ１０２との間のファイバスプライス点であり、１１１は、光学スプリッタ１０２とエルビウムドープ光ファイバ１０３との間のファイバスプライス点であり、１１２は、エルビウムドープ光ファイバ１０３とＦＰフィルタ１０４との間のファイバスプライス点であり、１１３は、ＦＰフィルタ１０４と利得平坦性フィルタ１０５との間のファイバスプライス点であり、１１４は、利得平坦性フィルタ１０５と光学アイソレータ１０６との間のファイバスプライス点であり、１１５は、光学アイソレータ１０６と波長分割多重化器１０７との間のファイバスプライス点であり、１１６は、光学スプリッタ１０２と波長分割多重化器１０７との間のファイバスプライス点であり、１１７は、波長分割多重化器１０７とエルビウムドープ光ファイバ１０８との間のファイバスプライス点であり、１１８は、エルビウムドープ光ファイバ１０８と光学アイソレータ１０９との間のファイバスプライス点である。
図５Ｂに示すコンポーネント間の接続が例示に過ぎず、コンポーネントが、他の位置にファイバスプライス点を同様に有することができるかまたは他のファイバスプライス点および構造を有することができることが理解されるべきである。本発明の実施形態は、この態様に限定されない。
したがって、本発明の実施形態の多波長光源装置では、光学フィルタは、必要とされる波長を有する光信号を選択的に出力し、再増幅のために光信号をエルビウムドープ光ファイバに送信することが可能であり、それにより、出力光のスペクトルエネルギーが集中し、出力光のパワーが増加する。さらに、本発明の実施形態の多波長光源装置は、偏光の影響を受けず、単純な構造でかつ低コストである。
本発明の実施形態によるカスケード型多波長光源装置は、図４〜図５を参照して詳細に述べられ、本発明の実施形態による反射型多波長光源装置は、図６〜図７Ｂを参照して以降で述べられる。
図６に示すように、本発明の実施形態による反射型多波長光源装置１０は、第２の波長分割多重化器１７およびリフレクタ１８をさらに含む。ポンプ光源１１によって放出されるポンプ光は、第２の波長分割多重化器１７を通過し、次に、エルビウムドープ光ファイバ１２に入射する。光学フィルタ１３によって出力される多波長光信号は、リフレクタ１８によって光学エルビウムドープ光ファイバ１２に反射され、エルビウムドープ光ファイバ１２によって再増幅され、第２の波長分割多重化器１７によって出力される。
具体的には、リフレクタ１８は、たとえば、反射ミラーまたは反射特徴部を有する別のコンポーネントである。リフレクタ１８の動作波長は、たとえば、１５００ｎｍ〜１７００ｎｍの範囲にあり、リフレクタ１８の反射率は、たとえば１００％である。
任意選択で、本発明の実施形態では、多波長光源装置１０は、第３の光学アイソレータをさらに含み、第３の光学アイソレータは、第２の波長分割多重化器と多波長光源装置の出力端との間に配設されて、光経路内の光信号をアイソレートし、それにより、光信号が反射されるのを防止する。
第１の光学アイソレータ、第２の光学アイソレータ、または第３の光学アイソレータは、１つまたは複数の光学アイソレータを含むことができることが理解されるべきである。光学アイソレータが、本発明の実施形態の多波長光源装置の他のコンポーネント間に同様に存在することができることも理解されるべきである。本発明の実施形態は、この態様に限定されない。
たとえば、図７Ａに示すように、多波長光源装置２００は、ポンプレーザ２０１と、反射ミラー２０２と、ＦＰフィルタ２０３と、エルビウムドープ光ファイバ２０４と、波長分割多重化器２０５と、利得平坦性フィルタ２０６と、光学アイソレータ２０７を含む。
ポンプレーザ２０１は、約９８０ｎｍのポンプ光パワーを放出することができ、光は、波長分割多重化器２０５を通過し、次に、エルビウムドープ光ファイバ（ＥＤＦ）２０４に注入される。エルビウムドープ光ファイバ２０４では、エルビウムドープ光ファイバ内のエルビウムイオンが、ポンプ光のエネルギーを吸収し、次に、より高いエネルギーレベルまでポンピングされる。その後、自然放出（ＡＳＥ）を生成し、広スペクトルレーザ光信号を放出する。広スペクトルレーザ光信号は、ファブリペローエタロンフィルタ２０３によってフィルタリングされ、反射ミラー２０２によってエルビウムドープ光ファイバ２０４に反射され、エルビウムドープ光ファイバ２０４内で再増幅される。増幅された多波長光信号は、波長分割多重化器２０５を通過し、利得平坦性フィルタ２０６によってフィルタリングされ、アイソレータ２０７によって最終的に出力されうる。
図７Ｂは、本発明の実施形態による反射型多波長光源装置２００の光学コンポーネント間の接続を示す。図７Ｂに示すように、２０８、２０９、２１０、２１１、２１２、および２１３は別々に、光学コンポーネント間のファイバスプライス点であり、簡潔にするために、やはり詳細は本明細書で述べられない。
本発明の実施形態による反射型多波長光源装置２００のいくつかのコンポーネントの先のまたは他の動作および／または機能は、本発明の実施形態によるカスケード型多波長光源装置１００の対応するコンポーネントのそれらと同じかまたは類似であることが理解されるべきであり、簡潔にするために、やはり詳細は本明細書で述べられない。
本発明の実施形態は、例としてカスケード型多波長光源装置１００および反射型多波長光源装置２００だけを使用することによって述べられることがさらに理解されるべきである。本発明の実施形態による多波長光源装置１０はまた、他の構造を有することができ、本発明の実施形態は、この態様に限定されない。
したがって、本発明の実施形態による多波長光源装置では、光学フィルタは、必要とされる波長を有する光信号を選択的に出力し、再増幅のために光信号をエルビウムドープ光ファイバに送信することが可能であり、それにより、出力光のスペクトルエネルギーが集中し、出力光のパワーが増加する。さらに、本発明の実施形態の多波長光源装置は、偏光に敏感でなく、単純な構造でかつ低コストである。
本明細書で開示される実施形態で述べる例を参照して、ユニットおよびアルゴリズムステップを、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその組合せによって実装することができることを当業者は気付くことができる。ハードウェアとソフトウェアとの間の交換可能性を明確に述べるために、上記は、機能に応じてそれぞれの例の組成およびステップを一般的に述べた。機能がハードウェアによって実施されるか、ソフトウェアによって実施されるかは、技術的解決策の特定の適用および設計制約条件に依存する。当業者は、それぞれの特定の適用について、述べた機能を実装するために異なる方法を使用することができるが、その実装態様が、本発明の範囲を超えることは考えられるべきでない。
先のシステム、装置、およびユニットの詳細な作業プロセスについての好都合でかつ簡潔な説明のために、先の方法実施形態における対応するプロセスを参照することができることを、当業者が明確に理解することができ、簡潔にするために、やはり詳細は本明細書で述べられない。
本適用において提供されるいくつかの実施形態では、開示されるシステム、装置、および方法を他の方法で実装することができることが理解されるべきである。たとえば、述べた装置実施形態は例示に過ぎない。たとえば、ユニット分割は、論理的機能分割に過ぎず、実際の実装態様において他の分割とすることができる。たとえば、複数のユニットまたはコンポーネントが、別のシステムになるよう結合または統合される場合がある、または、いくつかの特徴が、無視されるかまたは実施されない場合がある。さらに、表示されるかまたは論議される相互カップリングまたは直接カップリングまたは通信接続を、いくつかのインタフェースを通して実装することができる。装置またはユニット間の間接カップリングまたは通信接続を、電子形態、機械形態、または他の形態で実装することができる。
別個の部品として述べたユニットは、物理的に別個であるかまたは別個でないとすることができ、ユニットとして表示される部品は、物理的ユニットであるかまたは物理的ユニットでないとすることができ、１つの位置に配置することができるかまたは複数のネットワークユニット上に分散することができる。ユニットのいくつかまたは全てを、実際のニーズに応じて本発明の実施形態の解決策の目的を達成するように選択することができる。
さらに、本発明の実施形態における機能ユニットは、１つの処理ユニットになるよう統合される場合があり、ユニットのそれぞれは物理的に単独で存在する場合があり、または、２つ以上のユニットは１つのユニットになるよう統合される場合がある。先の統合ユニットを、ハードウェアによって実装することができる。
先の説明は、本発明の特定の実施形態に過ぎないが、本発明の保護範囲を制限することを意図されない。本発明の技術範囲内で当業者によって容易に理解される任意の等価な変更または置換は、本発明の保護範囲内に入るものとする。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲の影響下にあるものとする。
１０ 多波長光源
１１ ポンプ光源
１２ エルビウムドープファイバ
１３ 光学フィルタ
１４ 利得平坦性フィルタ
１５ 第１のエルビウムドープファイバ
１６ 第２のエルビウムドープファイバ
１７ 第２の波長分割多重化器
１８ リフレクタ
１０１、２０１ ポンプレーザ
１０２ １×２光学スプリッタ
１０３、１０８、２０４ エルビウムドープファイバ
１０４、２０３ ＦＰフィルタ
１０５、２０６ 利得平坦性フィルタ
１０６ 光学アイソレータ
１０７、２０５ 波長分割多重化器
１０９、２０７ 光学アイソレータ
２０２ 反射ミラー

Claims (11)

  1. ポンプ光を提供するように構成されるポンプ光源と、
    前記ポンプ光のエネルギーを吸収し、広スペクトルレーザ光を放出するように構成されるエルビウムドープ光ファイバと、
    光学フィルタであって、前記広スペクトルレーザ光をフィルタリングし、前記光学フィルタの自由スペクトル範囲内で多波長光信号を出力するように構成される、光学フィルタと
    を備え、
    前記多波長光信号は前記エルビウムドープ光ファイバに入射し、前記エルビウムドープ光ファイバは、前記入射する多波長光信号を再増幅し出力するようにさらに構成される、多波長光源装置。
  2. 前記光学フィルタによって出力される前記多波長光信号をフィルタリングし、再増幅のために、前記フィルタリングされた多波長光信号を前記エルビウムドープ光ファイバに出力するように構成される利得平坦性フィルタをさらに備える請求項１に記載の多波長光源装置。
  3. 前記エルビウムドープ光ファイバによって再増幅され出力される前記多波長光信号をフィルタリングするように構成される利得平坦性フィルタをさらに備える請求項１に記載の多波長光源装置。
  4. 前記エルビウムドープ光ファイバは、第１のエルビウムドープ光ファイバおよび第２のエルビウムドープ光ファイバを備え、前記第１のエルビウムドープ光ファイバは、前記ポンプ光源と前記光学フィルタとの間に配設され、また、前記広スペクトルレーザ光を生成するように構成され、前記第２のエルビウムドープ光ファイバは、前記光学フィルタによって出力される前記多波長光信号を再増幅し出力するように構成される請求項１から３のいずれか一項に記載の多波長光源装置。
  5. 前記ポンプ光源によって放出される前記ポンプ光を２つの部分に分割するように構成される光学スプリッタであって、第１の部分のポンプ光は前記第１のエルビウムドープ光ファイバに入射し、第２の部分のポンプ光は前記第２のエルビウムドープ光ファイバに入射する、光学スプリッタと、
    前記第２の部分のポンプ光を前記光学フィルタによって出力される前記多波長光信号と結合し、前記結合された光を前記第２のエルビウムドープ光ファイバに送信するように構成される第１の波長分割多重化器と
    をさらに備える請求項４に記載の多波長光源装置。
  6. 前記光学フィルタと前記第１の波長分割多重化器との間に配設される第１の光学アイソレータと、
    前記第２のエルビウムドープ光ファイバと前記多波長光源装置の出力端との間に配設される第２の光学アイソレータと
    をさらに備える請求項５に記載の多波長光源装置。
  7. 第２の波長分割多重化器およびリフレクタをさらに備え、前記ポンプ光源によって放出される前記ポンプ光は、前記第２の波長分割多重化器を通過し、次に、前記エルビウムドープ光ファイバに入射し、前記光学フィルタによって出力される前記多波長光信号は、前記リフレクタによって前記光学エルビウムドープ光ファイバに戻して反射され、前記エルビウムドープ光ファイバによって再増幅され、次に、前記第２の波長分割多重化器によって出力される請求項１から３のいずれか一項に記載の多波長光源装置。
  8. 前記第２の波長分割多重化器と多波長光源装置の出力端との間に配設される第３の光学アイソレータをさらに備える請求項７に記載の多波長光源装置。
  9. 前記ポンプ光源は、９８０ｎｍの中心波長を有するポンプ光を提供するポンプレーザである請求項１から８のいずれか一項に記載の多波長光源装置。
  10. 前記光学フィルタはファブリペローフィルタである請求項１から８のいずれか一項に記載の多波長光源装置。
  11. 前記多波長光信号の波長は、１５２８ｎｍ〜１５６５ｎｍの範囲または１５６５ｎｍ〜１６２５ｎｍの範囲に入る請求項１から８のいずれか一項に記載の多波長光源装置。
JP2014553611A 2012-12-28 2013-08-07 多波長光源装置 Pending JP2015504612A (ja)

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