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光信号増幅装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P120006682
整理番号 SHINGI20120316
掲載日 2012年2月23日
出願番号 特願2009-006776
公開番号 特開2010-166317
登録番号 特許第5614569号
出願日 平成21年1月15日(2009.1.15)
公開日 平成22年7月29日(2010.7.29)
登録日 平成26年9月19日(2014.9.19)
発明者
  • 前田 佳伸
出願人
  • 学校法人近畿大学
発明の名称 光信号増幅装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要 【課題】光共振による発振が発生せず、光信号増幅動作が安定した光信号増幅装置を提供する。
【解決手段】第1波長λ1 の入力信号光Iinが入力される第1半導体光増幅器14と、第1波長λ1 を含まない第1周囲光と第1波長λ1 の制御光Ic とが入力される第2半導体光増幅器16と、第1半導体光増幅器14から出力された第1周囲光を反射し、その第1周囲光を第2半導体光増幅器16へ入力させる第1ブラッグ反射格子20と、第2半導体光増幅器16から出力された第2周囲光を反射し、その第2周囲光を第2半導体光増幅器16へ再入力して負帰還増幅させる第2ブラッグ反射格子24とを、含む光信号増幅装置10において、第1ブラッグ反射格子20および第2ブラッグ反射格子24は、実質的に相互に重複しない反射波長帯を有することから、それらの間の発振或いは光共振が抑制されるので、安定した光信号増幅動作が得られる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



電気信号を光信号に変換して増幅し、伝送する分野においては、半導体レーザや発光ダイオード等の電気/光変換素子の変換特性に基づいて、変換された光信号が電気信号に比較して大きく歪むことが知られている。特に、パルス的な電気信号を半導体レーザに入力した場合には、出力される光信号のパルスの立ち上がり時に光信号強度が急激に増加してヒゲのようにオーバシュートした光信号波形が得られる。一般的には、これらの光信号波形を光増幅器で増幅した場合、その歪みが増幅して伝達され、光学的にその歪みを低減する技術は得られていない。また、エレクトロニクス分野において負帰還増幅制御は低歪み増幅器を構成する重要な技術であるが、光増幅器にはそれに相当する技術が得られていない。さらに、エレクトロニクス分野においては、トランジスタのように信号増幅作用を有する3端子の増幅器が存在するが、光エレクトロニクスの分野では得られていない。





これに対し、本発明者は、半導体光増幅器( SOA)の相互利得変調現象を利用して、所定波長λ1の入力信号光に対して半導体光増幅器を通過後の周囲光( λ1を中心とするλ1以外の波長帯の光) を入力側に帰還させることによりその入力信号光を低歪みに増幅可能であることを示し、負帰還光増幅効果(Negative feedback optical amplification effect)と名付けた( 非特許文献1) 。本効果は、周囲光がXGM( 相互利得変調) によって入力信号光に対して強度反転を示すことから、この周囲光をフィードバックさせることにより半導体光増幅器の利得を入力信号光に応じて変調して負帰還光増幅効果が得られ、光学的に信号波形の歪みが低減されるとともに、高い変調度が得られる。

産業上の利用分野



本発明は、光信号を低歪み、高変調度で増幅するための光信号増幅装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
第1波長の入力信号光が入力されると、該入力信号光の強度に応じて該第1波長の周囲光の光強度増幅特性を変調し、該入力信号光を増幅した光と該入力信号光の強度に対して強度反転した該第1波長を含まない第1周囲光とを出力する第1半導体光増幅器と、第2波長の第2入力信号光が入力されると、該第2入力信号光の強度に応じて該第2波長以外の光の光強度増幅特性が変調され、該第2入力信号光を増幅した出力光と該第2入力信号光の強度に対して強度反転した該第2波長を含まない第2周囲光とを出力する第2半導体光増幅器と、前記第1半導体光増幅器から出力された光のうち前記第1周囲光を選択して前記第2半導体光増幅器へ入力させる第1波長選択素子と、前記第2半導体光増幅器から出力された光のうち前記第2周囲光を反射し、該第2周囲光を該第2半導体光増幅器へ再入力して負帰還増幅させる第2波長選択素子とを、含み、前記第1周囲光とは異なる波長の制御光が前記第2入力信号光として前記第2半導体光増幅器へ入力させられることにより該制御光と同じ波長の前記出力光を出力する光信号増幅装置であって、
前記第1波長選択素子および第2波長選択素子は、相互に重複しない反射波長帯を有することを特徴とする光信号増幅装置。

【請求項2】
共通ファイバ部と、該共通ファイバ部の一端から分岐された一対の第1分岐ファイバ部および第2分岐ファイバ部とを備え、該第1分岐ファイバ部に前記第1半導体光増幅器から出力される光が入力され、該共通ファイバ部に前記制御光が入力され、該第2分岐ファイバ部から前記第2半導体光増幅器へ入力される第1光カプラと、
前記第2半導体光増幅器から出力される光を導く出力用光ファイバと
を、含み、
前記第1波長選択素子は、前記共通ファイバ部に設けられ、前記第1半導体光増幅器から出力された第1周囲光のうち前記第1波長を挟む波長帯のうちの一方の波長帯に属する第1部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第1部分周囲光を前記第2半導体光増幅器へ入力させる第1ブラッグ反射格子から構成されたものであり、
前記第2波長選択素子は、前記出力用光ファイバに設けられ、前記第2半導体光増幅器から出力された第2周囲光のうち前記第1波長を挟む波長帯のうちの他方の波長帯に属する第2部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第2部分周囲光を該第2半導体光増幅器へ再入力させる第2ブラッグ反射格子から構成されたものであることを特徴とする請求項1の光信号増幅装置。

【請求項3】
前記入力信号光を前記第1半導体光増幅器へ導く第1入力用光ファイバと、
該第1入力用光ファイバに設けられ、該第1半導体光増幅器から出力された前記第1周囲光のうち前記第1波長を挟む波長帯のうちの一方の波長帯に属する前記第1部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第1部分周囲光を該第1半導体光増幅器へ再入力して負帰還増幅させる第3ブラッグ反射格子と
を、含むことを特徴とする請求項1または2の光信号増幅装置。

【請求項4】
前記第1波長の入力信号光が入力されると、該入力信号光の強度に応じて該第1波長の周囲光の光強度増幅特性を変調し、該入力信号光を増幅した光と該入力信号光の強度に対して強度反転した該第1波長の周囲の第3周囲光とを、前記第1半導体光増幅器へ出力する第3半導体光増幅器を、含むことを特徴とする請求項1または2の光信号増幅装置。

【請求項5】
前記第3半導体光増幅器からの前記入力信号光の増幅光である前記第1波長の出力光を反射するための第4ブラッグ反射格子が設けられた共通ファイバ部と、該共通ファイバ部の一端から分岐する一対の前記第1分岐ファイバ部および第2分岐ファイバ部とを有し、該第1分岐ファイバ部に該第3半導体光増幅器からの該第1波長の出力光が入力され、該第4ブラッグ反射格子により反射された該第1波長の出力光が該第2分岐ファイバ部を介して前記第1半導体光増幅器に入力される第2光カプラを、含むことを特徴とする請求項4の光信号増幅装置。

【請求項6】
前記入力信号光を前記第3半導体光増幅器へ導く第2入力用光ファイバと、
該第2入力用光ファイバに設けられ、前記第3半導体光増幅器から出力された前記第3周囲光のうち前記第1波長を挟む波長帯のうちの一方の波長帯に属する第5部分周囲光を反射する反射波長帯を有し、該第5部分周囲光を該第3半導体光増幅器へ再入力して負帰還増幅させる第5ブラッグ反射格子と
を、含むことを特徴とする請求項4または5の光信号増幅装置。

【請求項7】
前記第2光カプラの第2分岐部の第1半導体光増幅器側の端部に、該第1半導体光増幅器からの第1周囲光のうち前記第1波長を挟む一対の波長帯の一方の波長帯に属する第1部分周囲光を該第1半導体光増幅器へ反射する反射波長帯を有する第6ブラッグ反射格子を備えることを特徴とする請求項5の光信号増幅装置。

【請求項8】
前記第1波長の入力信号光が入力されると、該入力信号光の強度に応じて該第1波長の周囲光の光強度増幅特性を変調し、該入力信号光を増幅した光と該入力信号光の強度に対して強度反転した該第1波長の周囲の第3周囲光とを、前記第1半導体光増幅器へ出力する第3半導体光増幅器と、
前記第3半導体光増幅器からの前記入力信号光の増幅光である前記第1波長の出力光を反射するための第4ブラッグ反射格子が設けられた共通ファイバ部と、該共通ファイバ部の一端から分岐する一対の前記第1分岐ファイバ部および第2分岐ファイバ部とを有し、該第1分岐ファイバ部に該第3半導体光増幅器からの該第1波長の出力光が入力され、該第4ブラッグ反射格子により反射された該第1波長の出力光が該第2分岐ファイバ部を介して前記第1半導体光増幅器に入力される第2光カプラとを、含み、
前記第1ブラッグ反射格子は、前記第2光カプラの共通ファイバ部の他端部から入力され且つ前記第1半導体光増幅器により増幅された前記第1波長とは異なる第3波長のバイアス光を、該第1半導体光増幅器から出力された第1周囲光のうち前記第1波長を挟む波長帯のうちの他方の波長帯に属する第1部分周囲光と共に、前記第2半導体光増幅器へ反射するものであることを特徴とする請求項2の光信号増幅装置。

【請求項9】
前記第1ブラッグ反射格子は、前記第2ブラッグ反射格子の反射波長帯よりも広い反射波長帯を有するものであることを特徴とする請求項2の光信号増幅装置。

【請求項10】
前記第1光カプラを構成する光ファイバおよび前記出力用光ファイバは、偏波面無依存性光ファイバから構成されていることを特徴とする請求項2の光信号増幅装置。

【請求項11】
前記第2光カプラを構成する光ファイバは、偏波面無依存性光ファイバから構成されていることを特徴とする請求項5の光信号増幅装置。

【請求項12】
前記制御光の波長は前記第1波長であることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1の光信号増幅装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009006776thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) 2012年3月16日(金) 関西8私大 新技術説明会
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