專利名稱：光復(fù)用方法和光復(fù)用器及使用該方法和光復(fù)用器的光放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對各種光通信系統(tǒng)中使用的不同波長的光進(jìn)行復(fù)用的光復(fù)用方法和光復(fù)用器，以及使用該光復(fù)用方法和光復(fù)用器的光放大器。具體來說，本發(fā)明涉及使用簡單的光路結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)光復(fù)用的技術(shù)。
背景技術(shù)：
光放大器是實(shí)現(xiàn)光通信系統(tǒng)的長距離和大容量的關(guān)鍵組件之一。光放大器的類型可分為使用來自粒子數(shù)反轉(zhuǎn)介質(zhì)的受激發(fā)射的激光放大器，以及基于如喇曼散射(Raman scattering)或布里淵散射(Brillouinscattering)的非線性光學(xué)效應(yīng)的放大器。作為激光放大器，有摻稀土元素光纖放大器，以及使用半導(dǎo)體放大介質(zhì)的半導(dǎo)體激光放大器，前者通過光激勵(lì)進(jìn)行工作，后者通過注入電流激勵(lì)進(jìn)行工作。在這些光放大器中，摻稀土元素光纖放大器在例如比特率自由性、高增益、低噪聲、寬帶、低耦合損耗、低偏振依賴性、高效率等的性能方面具有很大優(yōu)勢。在摻稀土元素光纖放大器中，摻鉺(Er)光纖放大器(以下稱為EDFA)是典型的，并且現(xiàn)正在光纖通信系統(tǒng)中得到應(yīng)用。這種由EDFA等代表的光通信用光放大器的性能(增益，NF)和成本是光通信系統(tǒng)的關(guān)鍵因素，并且重要的是如何在保持所需性能的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)成本降低。
泵浦光源及其復(fù)用系統(tǒng)所需成本占了光通信用光放大器的大部分成本。作為用于實(shí)現(xiàn)泵浦光源成本降低的手段之一，公知的有一種采用商用(例如，DVD用或CD-R用)的低成本半導(dǎo)體激光器(LD)的技術(shù)(參照日本未審專利公開特開平6-318750號公報(bào))。
然而，為了能采用一使用可靠性小而成本低的泵浦光源的光放大器，作為要求嚴(yán)格可靠性(壽命)的光通信用的光放大器，重要的是在保持成本指標(biāo)的同時(shí)，把可靠性提高到預(yù)定值。
作為用于提高利用低成本LD的泵浦光源的可靠性的一種方法，有效的是，采用一種通過應(yīng)用多個(gè)泵浦LD把可靠性提高到預(yù)定水平的冗余結(jié)構(gòu)，盡管這種LD在單獨(dú)使用時(shí)可靠性較低。在公知的光放大器的冗余結(jié)構(gòu)中，即使泵浦LD的單位成本低，與冗余結(jié)構(gòu)對應(yīng)的復(fù)用系統(tǒng)的光學(xué)組件所需成本也很高。因此，難以期待光放大器整體的成本降低。具體地說，隨著泵浦LD數(shù)目的增大，由于高成本光復(fù)用器的追加而使成本上升(包括隨著組件數(shù)量增大而帶來的組裝成本上升)，而且由于插入損耗增大而使單個(gè)泵浦LD所需的輸出功率也增大。因此，希望可以減少復(fù)用系統(tǒng)的組件數(shù)量，以實(shí)現(xiàn)低成本。
作為復(fù)用不同波長的光的傳統(tǒng)技術(shù)，提出了一種利用傾斜型光柵(tilted grating)進(jìn)行光復(fù)用的技術(shù)(參照日本未審專利公開特開平8-171031號公報(bào)和日本國家專利公開特表2001-516468號公報(bào))。將傾斜型光柵形成為使光柵方向(與發(fā)生折射率上升的平面垂直的方向)相對光纖、光波導(dǎo)等的光路的軸向傾斜，有時(shí)也被稱為“slanted grating”。
具體地說，日本未審專利公開特開平8-171031號公報(bào)揭示了一種光學(xué)設(shè)備，在該光學(xué)設(shè)備中，在形成有光電二極管的硅基板上布置的波導(dǎo)內(nèi)設(shè)置有光柵耦合器，在與該光柵耦合器相對的位置處設(shè)置有半導(dǎo)體激光器和光纖，從半導(dǎo)體激光器出射的發(fā)送光按照45°的入射角入射到光柵耦合器上，并由光柵耦合器全反射，然后被發(fā)送至光纖，而且從光纖輸出波長與所述發(fā)送光的波長不同的接收光，該接收光按照45°的入射角入射到光柵耦合器上，并由光柵耦合器在波導(dǎo)內(nèi)激勵(lì)，然后由光電二極管接收。另外，日本國家專利公開特表2001-516468號公報(bào)揭示了一種光學(xué)設(shè)備，在該光學(xué)設(shè)備中，在寫有傾斜型光纖布拉格光柵(FBG)的光纖的包層表面上形成有與該FBG耦合的透鏡，并且通過該透鏡在光纖內(nèi)傳導(dǎo)的光由傾斜型FBG反射，并被傳導(dǎo)到纖芯內(nèi)。
與在光放大器的泵浦系統(tǒng)中使用WDM耦合器、偏振合成裝置等把多個(gè)泵浦光順次按樹狀進(jìn)行復(fù)用的情況(例如，參照圖18)相比，使用上述傾斜型光柵的光復(fù)用方法由于可使用簡單結(jié)構(gòu)對多個(gè)波長的光進(jìn)行復(fù)用，因而被認(rèn)為是減少光放大器中的泵浦光復(fù)用系統(tǒng)的組件數(shù)量的有效技術(shù)之一。
然而，在把使用上述傾斜型光柵的現(xiàn)有光復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于光放大器的泵浦光復(fù)用系統(tǒng)的情況下，會(huì)產(chǎn)生以下問題。即，當(dāng)把日本未審專利公開特開平8-171031號公報(bào)中揭示的光復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于光放大器時(shí)，通過形成在波導(dǎo)上的體光柵進(jìn)行泵浦光的復(fù)用。在諸如EDFA的光放大器中使用的放大介質(zhì)一般是光纖型的，并且與上述體光柵的組合可能會(huì)使插入損耗增大，從而使單個(gè)泵浦LD所需的輸出功率增大。因此，這種組合對于成本降低不一定有效。
并且，在把日本國家專利公開特表2001-516468號公報(bào)中揭示的光復(fù)用技術(shù)應(yīng)用于光放大器的情況下，通過外部光纖和透鏡把泵浦光導(dǎo)入形成在光纖中的傾斜型光柵內(nèi)。因此，用于把泵浦光導(dǎo)入該傾斜型光柵內(nèi)的光路結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，從而可能會(huì)削弱使用傾斜型光柵來減少組件數(shù)量的效果。
而且，在上述現(xiàn)有光復(fù)用技術(shù)中，為了獲得高耦合效率，有必要使待復(fù)用的光的波長與傾斜型光柵的反射波長高精度地一致。然而，由于泵浦光源的輸出波長和傾斜型光柵的反射波長因組件之間的個(gè)體差異或溫度變動(dòng)等的外部因素而變化，因而難以獲得所需的泵浦光功率。并且，為了穩(wěn)定操作光放大器，需要用于固定待復(fù)用的泵浦光的波長的功能。然而，實(shí)現(xiàn)該功能會(huì)導(dǎo)致組件數(shù)量增加和成本上升。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題而提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是實(shí)現(xiàn)一種光復(fù)用方法和光復(fù)用器，其可通過利用光纖布拉格光柵的簡單光路結(jié)構(gòu)把不同波長的光固定在所需波長，以穩(wěn)定地對它們進(jìn)行復(fù)用。而且，本發(fā)明的目的是提供使用光復(fù)用器來構(gòu)成泵浦光復(fù)用系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)組件數(shù)量減少和成本降低的光放大器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在根據(jù)本發(fā)明的對通過光纖傳播的第一光與波長不同于第一光的第二光進(jìn)行復(fù)用的光復(fù)用方法中，從光纖外部提供的第二光，從根據(jù)第一光纖布拉格光柵的光柵柵距和第二光的波長所確定的角度方向，通過自由空間照射到第一光纖布拉格光柵上，第一光纖布拉格光柵具有透射第一光并反射第二光的透射波長特性，并被形成在所述光纖上，其光柵方向相對光纖的軸向傾斜，并且，由第一光纖布拉格光柵反射的第二光被耦合在光纖內(nèi)。
本發(fā)明的對通過光纖傳播的第一光與波長不同于所述第一光的第二光進(jìn)行復(fù)用的光復(fù)用器的一個(gè)方面包括第一光纖布拉格光柵，其具有透射第一光并反射第二光的透射波長特性，并被形成在光纖上，其光柵方向相對光纖的軸向傾斜，其中，從光纖外部提供的第二光從根據(jù)第一光纖布拉格光柵的光柵柵距和第二光的波長所確定的角度方向，通過自由空間照射到第一光纖布拉格光柵上，并且由第一光纖布拉格光柵反射的第二光被耦合在光纖內(nèi)。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的光復(fù)用方法和光復(fù)用器，第二光通過自由空間，從第一光傳播所通過的光纖的外部照射到傾斜型第一光纖布拉格光柵上。由于第二光對第一光纖布拉格光柵的入射角是根據(jù)第一光纖布拉格光柵的光柵柵距和第二光的波長而確定的，因而入射到第一光纖布拉格光柵上的第二光被以高的反射率反射，并被以高的耦合效率耦合在光纖內(nèi)。結(jié)果，通過使用傾斜型光纖布拉格光柵的簡單結(jié)構(gòu)對第一光和第二光進(jìn)行了復(fù)用，因此，可減少光復(fù)用器的組件數(shù)量和成本。
本發(fā)明的對通過光纖傳播的第一光與波長不同于所述第一光的第二光進(jìn)行復(fù)用的光復(fù)用器的另一方面包括第一光纖布拉格光柵，其具有透射第一光并反射第二光的透射波長特性，并被形成在光纖上，其光柵方向相對光纖的軸向傾斜；光源，其把含有第二光的波長成分的光從根據(jù)第一光纖布拉格光柵的光柵柵距和第二光的波長所確定的角度方向照射到第一光纖布拉格光柵上；以及第二光纖布拉格光柵，其對于第二光具有比第一光纖布拉格光柵的反射率低的反射率，并具有與光纖的軸向垂直的光柵平面，并且被形成在所述光纖上，位于從光源照射到第一光纖布拉格光柵上并被耦合在光纖內(nèi)的第二光的傳播側(cè)，其中，第二光通過第一光纖布拉格光柵在光源和第二光纖布拉格光柵之間發(fā)生諧振。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的光復(fù)用器，來自光源的發(fā)射光照射到第一光纖布拉格光柵上并被反射，并且在光纖內(nèi)耦合的第二光的一部分由形成在光纖上的具有低反射率的第二光纖布拉格光柵反射，在光源和第二光纖布拉格光柵之間發(fā)生諧振。結(jié)果，把通過第一光纖布拉格光柵復(fù)用的光的波長固定在了第二光纖布拉格光柵的反射波長上。
本發(fā)明的光放大器采用根據(jù)本發(fā)明的光復(fù)用結(jié)構(gòu)，作為提供給放大介質(zhì)的泵浦光的復(fù)用系統(tǒng)。
結(jié)合附圖閱讀以下的詳細(xì)說明，可以更清楚地理解本發(fā)明的其他目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的光復(fù)用器的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
圖2示出了圖1所示光復(fù)用器中使用的傾斜型FBG的透射波長特性的一個(gè)示例。
圖3用于說明傾斜型FBG中的反射光的放射角度和光柵平面的斜度。
圖4示出了與圖1所示光復(fù)用器相關(guān)的另一結(jié)構(gòu)示例。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的光復(fù)用器的另一實(shí)施例的框圖。
圖6用于說明從半導(dǎo)體激光器射出的光束。
圖7用于說明入射到傾斜型FBG上的光和從傾斜型FBG射出的光的電場分布。
圖8示出了圖5所示光復(fù)用器中使用的傾斜型FBG和低反射FBG的透射波長特性的一個(gè)示例。
圖9示出了與圖5所示光復(fù)用器相關(guān)的另一結(jié)構(gòu)示例。
圖10是圖5所示的光復(fù)用器的一個(gè)變型例的框圖。
圖11是圖5所示光復(fù)用器的另一變型例的框圖。
圖12示出了圖11所示光復(fù)用器中使用的傾斜型FBG的透射波長特性的一個(gè)示例。
圖13是圖5所示光復(fù)用器的另一變型例的框圖。
圖14示出了本發(fā)明的光復(fù)用器中發(fā)出復(fù)用光的光源的一個(gè)結(jié)構(gòu)示例。
圖15示出了本發(fā)明的光復(fù)用器中發(fā)出復(fù)用光的光源的另一結(jié)構(gòu)示例。
圖16是根據(jù)本發(fā)明的光放大器的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
圖17示出了在圖16的光放大器中使用的傾斜型FBG的具體結(jié)構(gòu)。
圖18示出了現(xiàn)有光放大器中的泵浦光復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示例。
圖19示出了在圖16所示光放大器中使用的光源是陣列集成組件的一個(gè)示例。
圖20示出了將本發(fā)明應(yīng)用于摻稀土元素光纖放大器的結(jié)構(gòu)示例。
圖21示出了圖20所示摻稀土元素光纖放大器中的傾斜型FBG部和低反射FBG部的透射波長特性的一個(gè)示例。
圖22示出了在圖20所示摻稀土元素光纖放大器中使用側(cè)泵浦法(side pumping method)的具體示例。
圖23示出了在圖20所示摻稀土元素光纖放大器中使用側(cè)泵浦法的另一具體示例。
圖24示出了與在本發(fā)明的光放大器中添加泵浦光相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)示例。
圖25示出了與在本發(fā)明的光放大器中添加泵浦光相對應(yīng)的另一結(jié)構(gòu)示例。
圖26示出了與在本發(fā)明的光放大器中添加泵浦光相對應(yīng)的另一結(jié)構(gòu)示例。
圖27用于說明由于光放大器中的單個(gè)泵浦光源的輸出功率下降所帶來的可靠性提高和成本降低效果。
圖28用于說明光放大器中的泵浦光源的數(shù)目與可靠性和成本之間的關(guān)系。
圖29示出了通過應(yīng)用本發(fā)明來實(shí)現(xiàn)泵浦光源的冗余結(jié)構(gòu)的具體示例。
圖30示出了把圖14所示結(jié)構(gòu)應(yīng)用于雙向泵浦的摻稀土元素光纖放大器的情況的一個(gè)示例。
圖31示出了把圖15所示結(jié)構(gòu)應(yīng)用于分布喇曼放大器的情況的一個(gè)示例。
圖32示出了在本發(fā)明的光放大器中以固定間隔在放大介質(zhì)上形成抑制過剩增益的FBG的情況下，泵浦光功率改善量的變化。
圖33示出了泵浦光改善量變?yōu)樽畲髸r(shí)FBG的配置圖像。
圖34示出了在本發(fā)明的光放大器中提供了用于對信號波段外的特定波段內(nèi)的放大自發(fā)發(fā)射光進(jìn)行選擇性抑制的裝置的情況下，對波長的抑制比。
圖35示出了把采用圖25所示結(jié)構(gòu)的分布式喇曼放大器與實(shí)現(xiàn)單波段的放大波段擴(kuò)展的摻稀土元素光纖放大器進(jìn)行組合的混合結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。在所有圖中，使用相同標(biāo)號來表示相同或相似的部分。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的光復(fù)用器的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
在圖1中，本實(shí)施例中的光復(fù)用器把通過光纖1傳播的具有波長λ1的光L1與具有與光L1的波長不同的波長λ2的光L2進(jìn)行復(fù)用，該光復(fù)用器設(shè)有傾斜型光纖布拉格光柵(傾斜型FBG)2，該傾斜型FBG 2對具有波長λ2的光L2具有足夠高的反射率，并形成在光纖1上，其光柵方向相對光纖1的軸向傾斜。從光纖1外部提供的具有波長λ2的光L2從根據(jù)傾斜型FBG 2的光柵柵距(周期)P和波長λ2所確定的角度θ0的方向通過自由空間直接照射到傾斜型FBG 2上。此處，沿與傾斜型FBG 2成角度θ0的方向來布置產(chǎn)生具有波長λ2的光L2的光源3，并且從光源3射出的光L2直接照射到傾斜型FBG 2上，而不通過任何光纖等。
傾斜型FBG 2結(jié)構(gòu)為，在沿著包括纖芯和包層的光纖1的縱向的預(yù)定范圍內(nèi)形成布拉格光柵，該布拉格光柵設(shè)計(jì)有全長L、柵距(周期)P和折射率振幅Δn，以針對波長λ2的光L2獲得足夠高的反射率(理想的是，100％的反射率)。該光柵的方向，即與發(fā)生折射率上升的平面垂直的方向，相對于光纖1的軸向傾斜，使得波長λ2的反射光耦合為反向包層模(backward cladding mode)。注意，傾斜型FBG 2對于通過光纖1傳播的波長λ1的光L1具有約100％的透射率。圖2是傾斜型FBG 2的透射波長特性的一例。
此處，將對傾斜型光纖布拉格光柵的基本特性進(jìn)行詳細(xì)說明。
首先，光纖光柵一般是利用由光纖纖芯的紫外光感應(yīng)引起的折射率變化而在光纖上形成的布拉格光柵，并且充當(dāng)僅反射(拒斥)布拉格波長的光的反射濾光器。而且，在光纖光柵中，通過在光纖的縱向上形成數(shù)萬個(gè)的光柵層，可實(shí)現(xiàn)使反射率(或者透射率)相對波長突變的陡峭光譜特性。
具體地說，利用對應(yīng)于光纖傳播模式的實(shí)際折射率n以及光柵柵距P，由下面的公式(1)來表示光纖光柵的布拉格反射波長λB。
λB＝2nP (1)另外，利用光柵長度L和折射率調(diào)制的振幅Δn，由公式(2)來表示反射譜的帶寬ΔλB。
ΔλB＝{λB2/(πnL)}×{π2+(πΔnL/λB)2}1/2(2)利用包含在纖芯區(qū)域內(nèi)的傳播光能量的比率γ，由公式(3)來表示光柵反射率RB。
RB＝tanh2(πLΔnγ/λB)(3)上述光纖光柵由于光纖型光學(xué)組件的特征(損耗低，與光線路的耦合性良好)和優(yōu)良反射譜特性，通過對光柵柵距P、光柵長度L等的各種設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行控制，在色散補(bǔ)償光纖、可調(diào)諧光纖、增益均衡器等的廣泛范圍內(nèi)得到應(yīng)用和實(shí)用化。
此外，由于通過將光柵制造成相對光纖的軸向傾斜，不僅特定波長的光向入射方向反射，而且可使反射光射入到包層區(qū)域內(nèi)，并使與后向包層模式耦合的光射出到光纖外部，因而已報(bào)道了將光纖光柵應(yīng)用于光譜監(jiān)測器、增益均衡器等的應(yīng)用示例(參照C.K.Madsen et al.，“PlanarWaveguide Optical Spectrum Analyzer Using a UV-Induced Grating”，IEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS，Vol.4，No.6，November/December 1998，925 to 929；Jefferson L.Wagener etal.，“Fiber Grating Optical Spectrum Analyzer Tap”，ECOC，1997，65 to 68，postedadline paper V.5；以及Tetsuro Omukai et al.，“RecentDevelopment of Optical Fiber Grating Technology”，TECHNICAL REPORTOF IEICE OPE95-114(1995-12))。
在圖1所示的本發(fā)明的光復(fù)用器的實(shí)施例中，通過利用上述傾斜型FBG的光譜特性，使用簡單結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)波長λ1和λ2彼此不同的光L1和L2的復(fù)用。因此，(A)復(fù)用光的高耦合效率的提高和(B)傾斜型FBG的反射波長特性的最佳化成為主要技術(shù)點(diǎn)。
(A)復(fù)用光的高耦合效率的提高為了降低產(chǎn)生復(fù)用光的光源3的成本，并使可靠性保持很高，要求提高復(fù)用光的耦合效率，具體地說，重要的是盡可能高地增大傾斜型FBG2內(nèi)的復(fù)用光的反射率。為了實(shí)現(xiàn)高反射率，從公式(3)可知，可以增大光柵長度L和折射率調(diào)制振幅Δn。作為增大折射率調(diào)制振幅Δn的措施，有以下方法為了提高光纖1內(nèi)的纖芯的折射率而使摻雜的鍺(Ge)富化的方法，對光纖1進(jìn)行加氫處理的方法等。通過采用這種方法，可實(shí)現(xiàn)具有90％或以上的反射率的光纖光柵。并且，如下所述，傾斜型FBG 2的反射率也根據(jù)光柵方向相對光纖1的軸向的角度而變化。因此，重要的是使入射到傾斜型FBG 2上的波長λ2的光L2的入射角度最佳化。以下將對復(fù)用光L2的最佳入射角度進(jìn)行詳細(xì)說明。
(B)傾斜型FBG的反射波長特性的最佳化為了能實(shí)現(xiàn)波長λ1和λ2彼此不同的光L1和L2的復(fù)用，有必要進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使傾斜型FBG 2的反射波長特性在波長λ2下具有希望的窄帶特性(所需最小波段)。具體地說，使用以下所示的關(guān)系式來優(yōu)化傾斜型FBG2的反射波長特性。
公知的是，傾斜型FBG 2在真空中的反射波長λB’相對于公式(1)所示的布拉格反射波長λB(光柵方向與光纖的軸向垂直的情況)，按照包層模式有效折射率差轉(zhuǎn)移到短波長側(cè)，因此，使用光纖1內(nèi)的纖芯的有效折射率ncore和包層的有效折射率nclad，由以下公式(4)來表示反射波長λB’。
λB’＝P(2·ncore·nclad) (4)而且，公知的是，傾斜型FBG 2的反射波長λB’與反射光的發(fā)射角度θ0和光柵平面的斜度θT之間的關(guān)系由以下公式(5)來表示。
λB’＝λB(1+cosθ0)/2cosθT(5)從公式(4)和公式(5)的關(guān)系可知，反射光的發(fā)射角度θ0，換句話說，復(fù)用光L2相對傾斜型FBG 2的入射角度θ0根據(jù)反射波長λB’和光柵柵距P來確定。在反射波長λB’固定在λ2的情況下，與其對應(yīng)的光柵柵距根據(jù)公式(4)來確定，并且，與波長λ2和光柵柵距P對應(yīng)的最佳入射角度θ0根據(jù)公式(5)來確定。因此，將具有該光柵柵距P的傾斜型FBG 2形成在光纖1上，并且將光源3配置成與入射角度θ0的方向一致，從而實(shí)現(xiàn)與復(fù)用光L2的波長λ2對應(yīng)的傾斜型FBG的最佳反射波長特性。
如上所述，根據(jù)圖1所示的光復(fù)用器的一個(gè)實(shí)施例，與復(fù)用光L2的波長λ2相對應(yīng)地設(shè)計(jì)光柵柵距P和光源3，以便能獲得足夠高的反射率，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)最佳反射波長特性。結(jié)果，從光源3射出的波長λ2的光L2直接照射到傾斜型FBG 2上，而不通過光纖等的光學(xué)系統(tǒng)，并與通過光纖1傳播的波長λ1的光L1復(fù)用。在該光復(fù)用器中，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，可減少組件數(shù)量。并且，傾斜型FBG 2具有光纖型結(jié)構(gòu)。因此，在傾斜型FBG 2用作光放大器的泵浦光復(fù)用系統(tǒng)的情況下，可容易地實(shí)現(xiàn)與光纖型放大介質(zhì)的良好耦合。
在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，示出了這樣一個(gè)示例，其中，待復(fù)用的波長λ2的光L2在光纖1內(nèi)的傳播方向與波長λ1的光L1的傳播方向相反。然而，本發(fā)明不限于此，并且例如如圖4所示，通過把波長λ2的光L2在傾斜型FBG 2上的入射方向改變?yōu)橄喾捶较颍部梢允构饫w1內(nèi)的波長λ1的光L1和波長λ2的光L2的傳播方向相同。
并且，由于在傾斜型FBG 2中會(huì)發(fā)生偏振依賴性是公知的，因而在使用傾斜型FBG 2來復(fù)用信號光的時(shí)候要加以注意。具體地說，如果光柵方向相對光纖1的軸向的傾斜度增大，則偏振依賴性也增大。因此，要求進(jìn)行把傾斜型FBG 2的偏振依賴性對信號光的傳輸特性的影響加以考慮的設(shè)計(jì)。然而，在傾斜型FBG 2用于復(fù)用光放大器中的泵浦光的情況下，與在復(fù)用信號光的情況下一樣，傾斜型FBG 2的偏振依賴性不會(huì)對信號光的傳輸特性產(chǎn)生直接影響，而是作為由于泵浦光的偏振依賴性引起的光放大特性的偏振依賴性來產(chǎn)生影響。因此，可以考慮，可忽略傾斜型FBG 2的偏振依賴性對信號光的傳輸特性的影響。
并且，據(jù)報(bào)道，在傾斜型FBG的發(fā)射光中略微存在從包層返回到纖芯的光，并且觀測到約0.2dBpp的輸出偏差(波動(dòng))。對此，存在的可能性是，復(fù)用光的耦合效率在本發(fā)明中也改變了。對于這種耦合效率變化的可能性，期望的是形成使光纖1的包層周圍覆蓋有折射率與包層的大致相同的材料(例如，樹脂)的結(jié)構(gòu)。
下面，將對根據(jù)本發(fā)明的光復(fù)用器的另一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明的光復(fù)用器的另一個(gè)實(shí)施例的框圖。
在圖5中，本實(shí)施例的光復(fù)用器結(jié)構(gòu)為，在圖1所示的結(jié)構(gòu)中，把低反射FBG 4設(shè)置在光纖1上，以在低反射FBG 4和使用發(fā)射復(fù)用光的半導(dǎo)體激光器的光源3之間形成外部諧振結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)用光的波長穩(wěn)定。
上述光源3包括半導(dǎo)體激光芯片3A和透鏡3B。半導(dǎo)體激光芯片3A是產(chǎn)生含有波長成分λ2的光的增益介質(zhì)，在其后側(cè)端面形成有用作外部諧振結(jié)構(gòu)的高反射部的HR鏡3a，并在其前側(cè)端面涂敷有AR涂層。透鏡3B是為了使從半導(dǎo)體激光芯片3A的前側(cè)端面射出的光以最佳光束形狀入射到光纖1的傾斜型FBG 2上而預(yù)先設(shè)計(jì)的透鏡。
此處，將對入射到傾斜型FBG 2上的光的最佳光束形狀進(jìn)行具體說明。如上所述，為了使產(chǎn)生復(fù)用光的光源3成本降低并保持高可靠性，有必要提高復(fù)用光的耦合效率。因此，為了實(shí)現(xiàn)高耦合效率，傾斜型FBG2的高反射，以及對于光源3和傾斜型FBG 2的纖芯之間的光路的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)都很重要。具體地說，通過優(yōu)化透鏡3B的光學(xué)特性的設(shè)計(jì)、上述光路上的介質(zhì)(包層，覆層)的折射率的匹配設(shè)計(jì)、以及傾斜型FBG 2的參數(shù)(例如，折射率調(diào)制寬度Δn等)的設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)用光的高耦合效率。而且，在該最佳設(shè)計(jì)中，期望的是，考慮光源3或傾斜型FBG 2的位移等的制造誤差進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)，以使耦合效率劣化的公差增大。例如，優(yōu)選的是進(jìn)行光路上的介質(zhì)(包層，覆層)的折射率匹配，以實(shí)現(xiàn)使光源3的光軸匹配的軸數(shù)減少的光束發(fā)射方向。而且，期望的是進(jìn)行光源3和傾斜型FBG 2之間的光學(xué)設(shè)計(jì)，條件是，使從光源3射出的光束的電場分布與入射到傾斜型FBG 2上和從傾斜型FBG 2射出的波長λ2的光的電場分布基本一致。具體地說，優(yōu)選的是，通過采用球透鏡、非球面透鏡、柱面透鏡、棱鏡、特殊透鏡、或者這些透鏡的組合作為透鏡3B，把從半導(dǎo)體激光芯片3A射出的光束的垂直方向的電場分布(例如，圖6所示的橢圓形的電場分布)轉(zhuǎn)換成與傾斜型FBG 2上的入射光和來自傾斜型FBG 2的出射光的電場分布(例如，根據(jù)圖7的左下所示的光柵位置的電場分布)相對應(yīng)的形狀。
非球面透鏡是具有球面以外的透鏡表面的透鏡。在球面透鏡中，通過透鏡的中心部的光聚焦在焦點(diǎn)上。然而，通過透鏡的周邊部的光具有相對球面更傾斜的角度，因此聚焦在從焦點(diǎn)向前移的位置處(球面像差)。為了抑制球面像差的發(fā)生，非球面透鏡形成為在周邊具有平緩曲面，從而可使光聚焦在一點(diǎn)上。盡管非球面透鏡難于加工，然而卻具有能以較少透鏡數(shù)實(shí)現(xiàn)像差校正的效果，因此，被用于實(shí)現(xiàn)小型化和減少透鏡數(shù)。此外，具有圓柱形折射面的柱面透鏡使光在透鏡的曲率方向聚焦或發(fā)散，但在長度方向上不起作用，因此用于狹縫照明、在一個(gè)軸向上的光擴(kuò)展等。
注意，當(dāng)進(jìn)行上述透鏡3B的光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，如有必要，可以對傾斜型FBG 2的折射率調(diào)制寬度Δn等的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，以便把入射光和出射光的電場分布形成為使得可容易進(jìn)行透鏡3B的光學(xué)設(shè)計(jì)的形狀(例如，圖7的右下所示的形狀)。
低反射FBG 4結(jié)構(gòu)為，使針對波長λ2的光具有比傾斜型FBG 2的反射率足夠低的反射率(例如，約幾％～10％)并具有與光纖1的軸向垂直的光柵方向的布拉格光柵，形成在位于從外部入射到傾斜型FBG 2上并被反射的光傳播的一側(cè)的光纖1上。低反射FBG 4用作外部諧振結(jié)構(gòu)的低反射部。注意，低反射FBG 4對于通過光纖1傳播的波長λ1的光L1具有約100％的透射率。圖8示出低反射FBG 4和傾斜型FBG 2的透射波長特性的一例。
在具有上述結(jié)構(gòu)的光復(fù)用器中，來自光源3的發(fā)射光通過光源3和光纖1之間的自由空間傳播，入射到傾斜型FBG 2上并被反射。由傾斜型FBG 2反射的光通過光纖1向低反射FBG 4傳播，并且該光的一部分進(jìn)一步由低反射FBG 4反射，并沿相反方向返回到該光傳播所通過的光路。結(jié)果，波長λ2的光在低反射FBG 4和半導(dǎo)體激光芯片3A的HR鏡3a之間諧振，使得半導(dǎo)體激光器在波長λ2下振蕩。該諧振結(jié)構(gòu)與公知的半導(dǎo)體激光器中的波長穩(wěn)定用的外部諧振結(jié)構(gòu)類似，因此，可使通過傾斜型FBG 2復(fù)用到光纖1內(nèi)的光L2的波長穩(wěn)定在λ2。并且，由于采用外部諧振結(jié)構(gòu)，因而復(fù)用光的波長由低反射FBG 4的反射波長來確定。因此，沒有必要使從光源3射出的光的波長和傾斜型FBG 2的反射波長與所需的復(fù)用波長(此處，為λ2)高精度地一致。結(jié)果，產(chǎn)生含有所需的復(fù)用波長的較寬波段的光的半導(dǎo)體激光器可用作光源3，并且對于傾斜型FBG 2，可容許較寬反射波段，從而可實(shí)現(xiàn)組件成本和制造成本的降低。
另一方面，低反射FBG 4需要具有使反射波長與所需的復(fù)用波長高精度地一致并使反射帶寬充分窄的特性。一般地，在FBG中，可容易地實(shí)現(xiàn)上述窄帶反射譜特性。具體地說，為了使FBG的反射譜帶寬變窄，根據(jù)上述公式(2)，可以使折射率調(diào)制振幅Δn變窄，或者可以增大光柵長度L。然而，應(yīng)該注意，當(dāng)Δn變窄時(shí)，反射率將降低。
在圖5所示的結(jié)構(gòu)中，作為光源3的具體示例，示出了使從半導(dǎo)體激光芯片3B輸出的光通過透鏡3B射出到光源3和光纖1之間的自由空間的結(jié)構(gòu)。然而，除此以外，例如如圖9所示，也能使用尾纖(pigtail)型光源3’。在該情況下，從尾纖型光源3’的輸出光纖3C射出的光可通過透鏡5照射到傾斜型FBG 2上，或者從輸出光纖3C射出的光可直接照射到傾斜型FBG 2上。
下面，將對上述光復(fù)用器的實(shí)施例的變型例進(jìn)行說明。
圖10是示出光復(fù)用器的一個(gè)變型例的框圖。
圖10的光復(fù)用器結(jié)構(gòu)為，在圖5所示的結(jié)構(gòu)中，設(shè)置了采用使光柵柵距P沿著光纖1的軸向漸變的啁啾型結(jié)構(gòu)的傾斜型FBG 2’(以下稱為傾斜啁啾型FBG)，來取代具有固定光柵柵距P的傾斜型FBG 2。該傾斜啁啾型FBG 2’結(jié)構(gòu)為，通過把啁啾型結(jié)構(gòu)應(yīng)用于傾斜型FBG 2，以增寬其反射波段，從而使反射波段含有從光源3射出的光的大部分波長成分。
結(jié)果，通過使用具有與光源3的波段對應(yīng)的較寬反射波段且具有高反射率的傾斜啁啾型FBG 2’，可把從光源3射出的所有光在寬波長范圍內(nèi)耦合到光纖1內(nèi)。然后，由傾斜啁啾型FBG 2’反射的寬波長范圍的光會(huì)聚在由低反射FBG 4的反射波長確定的諧振波長內(nèi)。結(jié)果，可以按更高耦合效率穩(wěn)定復(fù)用所需波長的光。
此外，據(jù)報(bào)道，通過設(shè)計(jì)啁啾量等，傾斜啁啾型FBG 2’在預(yù)定波長處具有集光性能(參照美國第5,061,032號專利)。如果利用預(yù)定波長處的集光性能(根據(jù)啁啾量等的設(shè)計(jì))，則可省略透鏡3B，或者即使使用透鏡3B，也能使焦距與使用具有均勻光柵柵距的傾斜型FBG 2的情況相比縮短，或者存在使用簡單透鏡的可能性。因此，傾斜啁啾型FBG 2’對組件數(shù)量的減少或者小型化是有效的。
注意，已經(jīng)示出了把傾斜啁啾型FBG 2’應(yīng)用于設(shè)有低反射FBG 4的光復(fù)用器的一個(gè)示例。然而，即使在把傾斜啁啾型FBG 2’應(yīng)用于圖1等所示的不采用外部諧振結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的情況下，也能采用與上述相同的方式實(shí)現(xiàn)復(fù)用光耦合效率的提高。
下面，將對光復(fù)用器的實(shí)施例的另一變型例進(jìn)行說明。
圖11是示出光復(fù)用器的另一變型例的框圖。
在圖11的光復(fù)用器中，把波長λ2、λ3、...、λn的多個(gè)光L2、L3、...、Ln與波長λ1的光L1進(jìn)行復(fù)用。具體地說，在上述圖5所示的結(jié)構(gòu)中，與波長λ2～λn中的每一個(gè)相對應(yīng)地設(shè)置傾斜型FBG 2、光源3和低反射FBG 4。縱列配置在光纖1上的用于波長λ2～λn的傾斜型FBG 2-2～2-n結(jié)構(gòu)為可整體獲得圖12例示的透射波長特性。并且，與此類似，用于波長λ2～λn的低反射FBG 4-2～4-n縱列配置在光纖1上。注意，采用與圖5所示的實(shí)施例相同的方式來設(shè)定與各波長對應(yīng)的傾斜型FBG和低反射FBG中的每一個(gè)的反射率和反射波段。
對n-1個(gè)光源3-2～3-n中的每一個(gè)進(jìn)行定位，以使復(fù)用光按照根據(jù)公式(5)的關(guān)系所確定的入射角度θ0入射到縱列配置在光纖1上的用于波長λ2～λn的傾斜型FBG 2-2～2-n中的每一個(gè)上。作為光源3-2～3-n，可以分別制備各自具有與波長λ2～λn中的各個(gè)對應(yīng)的中心波長的半導(dǎo)體激光器。或者，可以采用具有含有波長λ2～λn中的2個(gè)波以上的寬波段的半導(dǎo)體激光器，用作與寬波段對應(yīng)的各個(gè)光源。在圖11的結(jié)構(gòu)例中，與用于波長λ2～λn的傾斜型FBG 2-2～2-n相對應(yīng)地分別設(shè)置光源3-2～3-n。然而，由于在光源3-2～3-n和傾斜型FBG 2-2～2-n之間存在自由空間而沒有光纖，因而容易把構(gòu)成光源3-2～3-n的半導(dǎo)體激光芯片以及透鏡并行集成或并排排列在同一基板上。如果多個(gè)光源3-2～3-n相互集成，則可有效減少組件數(shù)量。
在上述結(jié)構(gòu)的光復(fù)用器中，從光源3-2～3-n射出的光分別由傾斜型FBG 2-2～2-n反射，以被耦合在光纖1內(nèi)，各光的一部分進(jìn)一步由各低反射FBG 4-2～4-n反射，以沿相反方向返回到光傳播所通過的光路。結(jié)果，波長λ2～λn的光在低反射FBG 4-2～4-n和光源3-2～3-n之間諧振，以使光源3-2～3-n分別在對應(yīng)波長下振蕩。因此，可以按高耦合效率把與FBG 4-2～4-n的反射波長對應(yīng)的波長λ2～λn的光L2～Ln和通過光纖1傳播的光L1復(fù)用。
下面，將對與多個(gè)波長的復(fù)用光對應(yīng)的光復(fù)用器的另一變型例進(jìn)行說明。
圖13是示出光復(fù)用器的另一變型例的框圖。
圖13的光復(fù)用器結(jié)構(gòu)為，利用在圖10的變型例中說明的傾斜啁啾型FBG的集光性能，并使用形成在光纖1的一部分上的傾斜啁啾型FBG 2’來進(jìn)行多個(gè)波長λ2～λn的光L2～Ln的復(fù)用。此處，對于光纖1上的單個(gè)傾斜啁啾型FBG 2’，將n-1個(gè)光源3-2～3-n成直線地配置在與光纖1的軸向垂直的方向上。光源3-2～3-n的定位根據(jù)傾斜啁啾型FBG 2’和低反射FBG 4-2～4-n的設(shè)計(jì)參數(shù)來確定，以便可在傾斜啁啾型FBG 2’內(nèi)獲得與圖12所示類似的透射波長特性。注意，光源3-2～3-n以及與波長λ2～λn對應(yīng)的低反射FBG 4-2～4-n的特性，與圖11所示的變型例的類似。
而且在上述結(jié)構(gòu)的光復(fù)用器中，與圖11所示的變型例類似，從光源3-2～3-n射出的光分別在與低反射FBG 4-2～4-n的反射波長對應(yīng)的波長λ2～λn下振蕩。因此，可以按高耦合效率把波長λ2～λn的光L2～Ln與通過光纖1傳播的波長λ1的光L1復(fù)用。
在圖11至圖13的各變型例中，所述結(jié)構(gòu)為使具有外部諧振結(jié)構(gòu)的光復(fù)用器與多個(gè)波長的復(fù)用光對應(yīng)。然而，圖1等所示的不具有外部諧振結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，也能通過采用與上述相同的方式設(shè)置傾斜型FBG和光源來與多個(gè)波長的復(fù)用光對應(yīng)。
而且，按照一一對應(yīng)的關(guān)系將光源3-2～3-n設(shè)置為波長λ2～λn的光的發(fā)生源。然而，例如如圖14所示，所述結(jié)構(gòu)可以為，針對各波長λ2～λn設(shè)置光源3-2～3-n對，各對射出處于不同偏振狀態(tài)的光，使用偏振合成裝置6-2～6-n中的每一個(gè)把從各對射出的光相互合成，并且使從偏振合成裝置6-2～6-n中的每一個(gè)射出的光照射到傾斜型FBG 2-2～2-n中的每一個(gè)上。
并且，作為圖14所示結(jié)構(gòu)的變型例，如圖15所示，所述結(jié)構(gòu)可以為，由單一偏振合成裝置6合成使用根據(jù)本發(fā)明的傾斜型FBG和低反射FBG在兩根光纖中的每一個(gè)上獨(dú)立復(fù)用的波長λ2～λn的光，并且使用典型光復(fù)用器7，在波長λ1的光L1傳播所通過的光纖1上提供來自偏振合成裝置6的輸出光。如果采用這種結(jié)構(gòu)，可在需要保持復(fù)用光的偏振狀態(tài)的情況下減少偏振合成裝置的數(shù)量。
在圖14和圖15的結(jié)構(gòu)例中，針對傾斜型FBG 2-2～2-n中的每一個(gè)配置了低反射FBG 4-2～4-n。然而，如圖11所示，也可以把各低反射FBG4-2～4-n集中配置在一個(gè)位置處。
此外，在本發(fā)明的各實(shí)施例及其變型例中，由于可改變傾斜型FBG 2、傾斜啁啾型FBG 2’和低反射FBG 4中的每一個(gè)的FBG部的溫度或壓力或者溫度和壓力兩者，來改變反射波長特性，因而也能采用使復(fù)用波長可變的應(yīng)用。
下面，將對使用本發(fā)明的光復(fù)用器構(gòu)成的光放大器的實(shí)施例進(jìn)行說明。
圖16是示出根據(jù)本發(fā)明的光放大器的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
在圖16中，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)為，把例如圖11所示的結(jié)構(gòu)，作為用于把波長λp1、λp2、……、λpn的泵浦光Lp1、Lp2、……、Lpn提供給放大介質(zhì)10的泵浦光復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于光放大器(例如，摻稀土元素光纖放大器，喇曼放大器等)，該光放大器把波長λp1、λp2、……、λpn的泵浦光Lp1、Lp2、……、Lpn提供給放大介質(zhì)10，從而將通過放大介質(zhì)10傳播的信號光Ls放大以輸出放大信號光Ls。具體地說，例如，把傾斜型FBG部20和低反射FBG部40形成在與放大介質(zhì)10的一端連接的光纖1上，該放大介質(zhì)10在其另一端接收信號光Ls。從泵浦光源部30射出的波長λp1～λpn的泵浦光Lp1～Lpn照射到傾斜型FBG部20上，以便把在光纖1上耦合的泵浦光Lp1～Lpn提供給放大介質(zhì)10作為后向泵浦光。
作為放大介質(zhì)10，具有摻稀土元素光纖放大器中的摻稀土元素光纖，以及喇曼放大器中的傳輸路徑光纖(分布式系統(tǒng))和高非線性型光纖(集中式系統(tǒng))。傾斜型FBG部20和低反射FBG部40各包括采用與圖11所示的光復(fù)用器相同的方式設(shè)定的傾斜型FBG 2-p1～2-pn和低反射FBG 4-p1～4-pn，其反射波段被設(shè)置得與根據(jù)信號光Ls的波段和放大介質(zhì)10的類型所確定的希望的泵浦光波長λp1～λpn對應(yīng)，并且將各自的傾斜型FBG 2-p1～2-pn和低反射FBG 4-p1～4-pn縱列配置。泵浦光源部30包括用于產(chǎn)生分別與希望的泵浦光波長λp1～λpn對應(yīng)的光的泵浦光源3-p1～3-pn。從泵浦光源3-p1～3-pn射出的光按照預(yù)定的入射角度θ0入射到傾斜型FBG 2-p1～2-pn上。
作為具體結(jié)構(gòu)，如圖17中的(A)所示，傾斜型FBG 2-p1～2-pn中的每一個(gè)都可形成在光纖1的芯部(折射率1.47)上，使得與通過纖芯傳播的信號光Ls的重疊變大。而且，例如如圖17中的(B)所示，可將各傾斜型FBG形成到光纖1的包層部(折射率1.46)上，使得從各泵浦光源3-p1～3-pn射出的光針對各傾斜型FBG 2-p1～2-pn的照射位置的公差變大。注意，在光纖1具有雙包層結(jié)構(gòu)的情況下，如圖17中的(C)所示，優(yōu)選的是把各傾斜型FBG形成到內(nèi)包層部(折射率1.46)上。如圖17中的(B)和(C)所示，在把各傾斜型FBG形成在芯部和包層部中的每一個(gè)上的情況下，可以把多模的高功率產(chǎn)品應(yīng)用于各泵浦光源3-p1～3-pn，以使各泵浦光Lp1～Lpn通過包層傳播。
在上述結(jié)構(gòu)的光放大器中，從各泵浦光源3-p1～3-pn射出的各光由各傾斜型FBG 2-p1～2-pn反射并被耦合在光纖1內(nèi)，并且各反射光的一部分進(jìn)一步由各低反射FBG 4-p1～4-pn反射，以沿相反方向返回到光傳播所通過的光路。結(jié)果，波長λp1～λpn的光分別在低反射FBG 4-p1～4-pn和泵浦光源3-p1～3-pn之間諧振，并且各泵浦光源3-p1～3-pn在對應(yīng)波長下振蕩。然后，把透射過低反射FBG 4-p1～4-pn的波長λp1～λpn的泵浦光Lp1～Lpn提供給放大介質(zhì)10，作為沿與信號光Ls相反的方向傳播的后向泵浦光。在提供有泵浦光Lp1～Lpn的放大介質(zhì)10中，對通過的信號光Ls進(jìn)行光放大。
根據(jù)本光放大器，通過利用FBG的優(yōu)良特性(陡窄帶反射波長特性，針對主信號系統(tǒng)的低損耗)，使用非常簡單的結(jié)構(gòu)，把多個(gè)波長的泵浦光Lp1～Lpn復(fù)用在與放大介質(zhì)10連接的光纖1上。因此，可減少光放大器中的泵浦光復(fù)用系統(tǒng)的組件數(shù)量，還可以按高耦合效率把泵浦光Lp1～Lpn提供給放大介質(zhì)10。具體地說，例如與圖18所示的傳統(tǒng)光放大器中的泵浦光復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)相比，使用介質(zhì)多層膜構(gòu)成的復(fù)用器或偏振合成裝置變得沒有必要，并且形成有傾斜型FBG部20和低反射FBG部40的光纖1僅是本放大器的組件。因此，可大大減少組件數(shù)。而且，在傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，存在用于連接復(fù)用器或偏振合成裝置的許多拼接部。然而，在本光放大器中，不再有這種拼接部，因此，可使在泵浦光中發(fā)生的損耗顯著降低。
注意，在上述光放大器中，將形成有傾斜型FBG部20和低反射FBG部40的光纖1連接到放大介質(zhì)10。然而，也可以把傾斜型FBG部20和低反射FBG部40直接形成在放大介質(zhì)10上。在該情況下，可使泵浦光復(fù)用系統(tǒng)的組件數(shù)量基本上為零(不包括泵浦光源)。
而且，與泵浦光波長λp1～λpn相對應(yīng)地分別設(shè)置多個(gè)泵浦光源3-p1～3-pn。然而，例如如圖19所示，也可以將具有對各泵浦光源的共用功能的組件構(gòu)成為陣列集成組件(在此，可以使用LD陣列3A和透鏡陣列3B，也可以使用(LD+透鏡)陣列)。通過使用這種陣列集成組件，可進(jìn)一步減少光放大器的組件數(shù)量并降低組裝成本。
下面，作為與上述光放大器的實(shí)施例有關(guān)的具體示例，將對把本發(fā)明應(yīng)用于摻稀土元素光纖放大器的情況進(jìn)行說明。
圖20是示出應(yīng)用了本發(fā)明的摻稀土元素光纖放大器的結(jié)構(gòu)示例的圖。
圖20的摻稀土元素光纖放大器設(shè)有通過把稀土元素?fù)降焦饫w內(nèi)所獲得的摻稀土元素光纖，作為放大介質(zhì)10。該摻稀土元素光纖10在其信號光輸入端的附近形成有傾斜型FBG部20和低反射FBG部40，并且從泵浦光源部30的泵浦光源3-p1和3-p2射出的泵浦光Lp1和Lp2照射到傾斜型FBG 2-p1和2-p2上，并被提供為前向泵浦光。而且，光隔離器51和52連接到摻稀土元素光纖10的信號光輸入輸出端，并且，還設(shè)有用于對輸入到摻稀土元素光纖10的信號光Ls進(jìn)行監(jiān)測的輸入監(jiān)測器53，以及用于對從摻稀土元素光纖10輸出的信號光Ls進(jìn)行監(jiān)測的輸出監(jiān)測器54。
然而，采用本發(fā)明的摻稀土元素光纖放大器的結(jié)構(gòu)不限于上述示例。例如，在使用傾斜型FBG等構(gòu)成公知的濾光器作為用于使光放大器的增益波長特性均衡的裝置的情況下，可把用于增益均衡的傾斜型FBG和用于泵浦光復(fù)用的上述傾斜型FBG形成在同一光纖上，從而實(shí)現(xiàn)組件數(shù)量的減少。而且，使用傾斜型FBG構(gòu)成用于輸入監(jiān)測器53和輸出監(jiān)測器54的監(jiān)測耦合器，并把該監(jiān)測耦合器形成在其上形成有用于泵浦光復(fù)用的傾斜型FBG的光纖上，這對組件數(shù)量的減少也是有效的。
在上述結(jié)構(gòu)的摻稀土元素光纖放大器中，把傾斜型FBG部20和低反射FBG部40設(shè)計(jì)成對于信號光Ls的波段以及泵浦光波長λp1和λp2具有圖21所示的透射波長特性，以便使用簡單結(jié)構(gòu)并以高耦合效率把從泵浦光源3-p1和3-p2射出的泵浦光Lp1和Lp2穩(wěn)定地提供給摻稀土元素光纖10。通過提供泵浦光Lp1和Lp2，摻稀土元素光纖10內(nèi)的稀土元素成為泵浦狀態(tài)，以便對輸入到摻稀土元素光纖10的信號光Ls進(jìn)行光放大。而且，輸入到摻稀土元素光纖10的信號光Ls和從摻稀土元素光纖10輸出的信號光Ls的狀態(tài)由輸入監(jiān)測器53和輸出監(jiān)測器54監(jiān)測，并且根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，對泵浦光源3-p1和3-p2進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制等。
在上述摻稀土元素光纖放大器中，由于傾斜型FBG部20和低反射FBG部40形成在摻稀土元素光纖10自身上，因而使泵浦光復(fù)用系統(tǒng)的組件和放大介質(zhì)共用。因此，可使用較少數(shù)量的組件進(jìn)行泵浦光復(fù)用。盡管這里將傾斜型FBG部20和低反射FBG部40形成在摻稀土元素光纖10的信號光輸入端的附近，然而可把傾斜型FBG部20和低反射FBG部40形成在摻稀土元素光纖10的縱向的任意位置處。結(jié)果，不僅可容易地采用作為傳統(tǒng)單模泵浦法的主流的端泵浦法(從放大介質(zhì)的一端或兩端輸入泵浦光的泵浦方法)，而且還可容易地采用從放大介質(zhì)的途中輸入泵浦光的泵浦方法(以下稱為側(cè)泵浦法)，從而可擴(kuò)大摻稀土元素光纖放大器的設(shè)計(jì)自由度。
圖22和圖23是示出采用側(cè)泵浦法的摻稀土元素光纖放大器的具體示例的圖。在圖22中，傾斜型FBG 2-p1和2-p2以及低反射FBG 4-p1和4-p2形成在摻稀土元素光纖的縱向的前部，以便使用側(cè)泵浦法把前向泵浦光Lp1和Lp2輸入到傾斜型FBG 2-p1和2-p2，而且，傾斜型FBG 2-p3和2-p4以及低反射FBG 4-p3和4-p4形成在后部，以便使用側(cè)泵浦法把后向泵浦光Lp3和Lp4輸入到傾斜型FBG 2-p3和2-p4。并且，在圖23中，傾斜型FBG 2-p1～2-p4形成在摻稀土元素光纖的縱向的前部，并且低反射FBG 4-p1～4-p4形成在后部，以便把前向泵浦光Lp1～Lp4輸入到傾斜型FBG 2-p1～2-p4。
如果采用上述側(cè)泵浦法，則由于可自由設(shè)定在摻稀土元素光纖中進(jìn)行光放大的縱向位置，因此，可取得的效果是，可設(shè)計(jì)泵浦光的輸入位置，使得由“輸入泵浦光功率對輸出信號光功率”表示的輸出效率最高。
下面，將對在根據(jù)本發(fā)明的光放大器中添加泵浦光的情況下的應(yīng)用示例進(jìn)行說明。
圖24～圖26是示出與在上述光放大器中添加泵浦光相對應(yīng)的結(jié)構(gòu)示例的圖。
在圖24～圖26的各結(jié)構(gòu)示例中，作為在泵浦光添加前的泵浦光復(fù)用系統(tǒng)，傾斜型FBG 2-p1～2-p3和低反射FBG 4-p1～4-p3形成在放大介質(zhì)10上，并設(shè)置把泵浦光Lp1～Lp3照射到傾斜型FBG 2-p1～2-p3的泵浦光源3-p1～3-p3。在設(shè)有該泵浦光復(fù)用系統(tǒng)的光放大器中添加例如波長λp4和λp5的泵浦光Lp4和Lp5的情況下，在圖24的結(jié)構(gòu)示例中，配備有擴(kuò)展部81，該擴(kuò)展部81包括形成在與放大介質(zhì)10不同的光纖上的傾斜型FBG 2-p4和2-p5及低反射FBG 4-p4和4-p5，以及泵浦光源3-p4和3-p5。使用熔接器、光連接器等將擴(kuò)展部81內(nèi)的光纖的兩端與放大介質(zhì)10連接起來。而且，在圖25的結(jié)構(gòu)示例中，為給添加泵浦光做好準(zhǔn)備，把傾斜型FBG 2-p4和2-p5及低反射FBG 4-p4和4-p5形成在放大介質(zhì)10上，然后把包括泵浦光源3-p4和3-p5的擴(kuò)展部82設(shè)置在預(yù)定位置處。并且，在圖26的結(jié)構(gòu)示例中，把用于添加泵浦光的光復(fù)用器83事先形成在放大介質(zhì)10上，然后使用熔接器、光連接器等把具有與圖24相同結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展部81內(nèi)的光纖的一端連接到光復(fù)用器83的復(fù)用端口。
通過使用采用了本發(fā)明的單元型擴(kuò)展部來添加泵浦光，光放大器能夠具有增加光功率和使信號波段擴(kuò)展升級的功能，而且可實(shí)現(xiàn)光放大器的初始安裝成本的降低。根據(jù)在傳統(tǒng)光放大器中添加泵浦光的方法，由于隨著泵浦光的波長數(shù)的增加，必需增加復(fù)用泵浦光的介質(zhì)多層膜等，并且還必需在初始安裝時(shí)就插入滿足最終結(jié)構(gòu)的復(fù)用器，所以泵浦光的插入損耗增加了。另一方面，本發(fā)明中的泵浦光添加方法是一種簡單的方法，其中如果必要，就添加升級所需波長的泵浦光源，因此可有效地降低初始安裝成本。
例如，在作為摻稀土元素光纖放大器之一的摻鉺光纖放大器(EDFA)中，可將660nm、820nm、980nm和1480nm視為泵浦波長。在本發(fā)明中，通過根據(jù)所需的泵浦波長來設(shè)計(jì)傾斜型FBG和低反射FBG的反射波長特性，可以滿足任意泵浦波長，而且，通過把低反射FBG的反射波長特性設(shè)計(jì)成窄帶特性，可增加使用多個(gè)波長的泵浦光時(shí)的波分復(fù)用泵浦光的數(shù)量，從而可增加泵浦光源數(shù)。作為泵浦光源數(shù)增加的優(yōu)點(diǎn)是，例如如圖27所示，由于單個(gè)泵浦光源的輸出功率降低，即，可以采用泵浦光源的冗余結(jié)構(gòu)，可提高光放大器可靠性，等。而且，對于喇曼放大器，由于泵浦光源數(shù)的增加，可以提高輸出功率的波長平坦性。
將對上述本發(fā)明的效果進(jìn)行更具體說明。例如，在采用摻鉺光纖作為放大介質(zhì)10的情況下，可以考慮把用于DVD、CD-R等的商用低成本半導(dǎo)體激光器(振蕩波長的0.5μm波段、0.6μm波段或0.8μm波段)用作泵浦光源。然而，商用半導(dǎo)體激光器在用于通信時(shí)可靠性較低。作為提高泵浦光源的可靠性的方法之一，有冗余結(jié)構(gòu)方法。該冗余結(jié)構(gòu)方法通過采用大量泵浦光源來把可靠性提高到預(yù)定水平，盡管這種泵浦光源在單個(gè)使用時(shí)可靠性較低，并且如圖28中的(A)所示，泵浦光源數(shù)和可靠性成正比關(guān)系。在傳統(tǒng)光放大器中采用冗余結(jié)構(gòu)的情況下，即使泵浦光源的單位成本低，用于實(shí)現(xiàn)冗余結(jié)構(gòu)的泵浦光復(fù)用系統(tǒng)的組件成本和組裝成本也很高，因此，如圖28中的(B)所示，不能期待光放大器整體的成本降低。并且，隨著泵浦光源數(shù)的增加，由于泵浦光復(fù)用系統(tǒng)的插入損耗增加，導(dǎo)致單個(gè)泵浦光源的輸出功率增大。另一方面，在本發(fā)明的光放大器中，由于如上所述，成本增加與泵浦光源數(shù)之比較低，因而本發(fā)明對解決以往問題是有效的。
圖29是當(dāng)把商用半導(dǎo)體激光器用作泵浦光源來實(shí)現(xiàn)光放大器的成本降低時(shí)，通過采用本發(fā)明的泵浦光復(fù)用系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)泵浦光源的冗余結(jié)構(gòu)，以確保通信用半導(dǎo)體激光器的可靠性的具體示例。在該具體示例中，把兩個(gè)泵浦光源裝在一個(gè)盒內(nèi)，并且使用多個(gè)盒形成冗余結(jié)構(gòu)。然后，對現(xiàn)用盒的工作狀態(tài)和信號光的輸出狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果對泵浦光源的劣化進(jìn)行檢測，使得向下一盒的切換由維護(hù)管理部自主控制。結(jié)果，可實(shí)現(xiàn)確保用于通信時(shí)的可靠性的成本極低的EDFA。
在上述關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的光放大器的實(shí)施例的說明中，對使從一個(gè)泵浦光源射出的光直接照射到傾斜型FBG的結(jié)構(gòu)作了說明。然而，肯定能采用使用偏振合成裝置把圖14或圖15所示的從兩個(gè)泵浦光源射出的處于不同偏振狀態(tài)的光進(jìn)行合成的結(jié)構(gòu)，作為光放大器的泵浦光復(fù)用系統(tǒng)。具體地說，圖30示出了將該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于雙向泵浦摻稀土元素光纖放大器的情況下的一個(gè)示例，并且，圖31示出了將該結(jié)構(gòu)應(yīng)用于分布式喇曼放大器的情況下的一個(gè)示例。
下面，將對用于實(shí)現(xiàn)初始安裝成本的進(jìn)一步降低和放大波段擴(kuò)展的根據(jù)本發(fā)明的光放大器的應(yīng)用示例進(jìn)行說明。
通常，在應(yīng)用于大容量波分復(fù)用通信系統(tǒng)的光放大器中，問題是如何以低成本實(shí)現(xiàn)單波段內(nèi)的放大波段擴(kuò)展。例如，在摻稀土元素光纖放大器、喇曼放大器等中，存在的問題是，由于在特定波段內(nèi)存在大的增益峰值，并且泵浦光功率由于過量增益而過量地消耗，導(dǎo)致了成本的增加。對于該問題，以往提出了一種通過設(shè)置過量增益抑制裝置來實(shí)現(xiàn)所需泵浦光功率減少的技術(shù)(參照日本未審專利公開特開平3-263889號公報(bào)和日本未審專利公開特開平6-342175號公報(bào))。然而，根據(jù)該傳統(tǒng)技術(shù)，過量增益抑制裝置可能會(huì)是增加信號波段的背景損耗的因素，因此，仍然存在放大效率降低和噪聲指數(shù)劣化的問題。
因此，以下將對用于解決光放大器的放大波段擴(kuò)展的問題的有效技術(shù)進(jìn)行說明，而且，把該有效技術(shù)與根據(jù)本發(fā)明的泵浦光復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，以實(shí)現(xiàn)初始安裝成本的進(jìn)一步降低。
首先，作為用于減少所需泵浦光功率的裝置，將用于對信號波段內(nèi)的一部分波段的過量增益進(jìn)行選擇性抑制的抑制裝置分布設(shè)置在放大介質(zhì)的縱向上。該抑制裝置具有選擇擁有較大增益的波段來抑制過量增益的特點(diǎn)，并具有例如擁有信號波段的約30％的半帶的簡單形狀(例如，高斯形等)的波長特性。此外，在把抑制裝置形成在放大介質(zhì)的縱向上的方法中，抑制裝置不是靠近形成的，而是基本上按照大致相等的間隔形成的，例如，按照放大介質(zhì)全長的約10％的間隔形成。
如上所述，抑制裝置不是靠近形成的，而是在放大介質(zhì)的縱向上，基本上按照大致相等的間隔形成的。結(jié)果，可獲得分布式抑制方法的優(yōu)點(diǎn)，即放大效率和噪聲指數(shù)的提高。并且，由于所述結(jié)構(gòu)使形成抑制裝置的部位的數(shù)量減少(按照放大介質(zhì)全長的10％的間隔形成抑制裝置)，并使各抑制裝置的抑制量較大，因而可在抑制噪聲指數(shù)劣化的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)放大效率的進(jìn)一步提高。然而，如果形成抑制裝置的部位的數(shù)量減少過多，或者將抑制裝置形成得太靠近，則可以理解，過量產(chǎn)生的光在某個(gè)固定位置處得到集中抑制，而分布式抑制方法的優(yōu)點(diǎn)受到損害，從而將增加所需的泵浦光功率。
具體考慮在放大介質(zhì)的縱向上形成抑制裝置的情況，例如，在把作為抑制裝置的FBG按照恒定間隔形成在全長為26.13m的放大介質(zhì)的情況下，如圖32示例性所示，所需泵浦光功率的改善量隨著從放大介質(zhì)的輸入端到初級FBG的距離(與各級FBG的形成間隔對應(yīng))而變化。在圖32所示的關(guān)系中，可以理解，當(dāng)按照2.63m的間隔把FBG布置在放大介質(zhì)上的9個(gè)部位上時(shí)，所需泵浦光功率的改善量最大。圖33示出在上述情況下把FBG布置在放大介質(zhì)上的圖。
期望的是采用能夠降低制造成本的方法作為在放大介質(zhì)的縱向上形成抑制裝置(此處為FBG)的方法。具體地說，例如，可以采用以下方法把放大介質(zhì)(例如，摻稀土元素光纖，喇曼放大光纖等)卷繞在大直徑的構(gòu)件上，并與為形成FBG而照射紫外線的定時(shí)相同步地控制該構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度和旋轉(zhuǎn)定時(shí)。此外，例如，可以采用以下方法根據(jù)要形成的FBG的數(shù)量把放大介質(zhì)卷繞在構(gòu)件上，并確定該構(gòu)件的直徑，以便把FBG的形成位置布置在一個(gè)位置處，從而能夠利用一次紫外線照射形成多個(gè)FBG。
而且，除了上述在放大介質(zhì)的縱向上形成FBG以外，還可以把用于對信號波段外的特定波段內(nèi)的放大自發(fā)發(fā)射光進(jìn)行選擇性抑制的裝置分布式地形成在同一放大介質(zhì)的縱向上。這樣，例如如圖34所示，信號波段外產(chǎn)生的噪聲光就受到了有效的抑制。因此，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低噪聲指數(shù)的效果和提高泵浦效率的效果。
因此，通過把上述用于減少所需泵浦光功率的技術(shù)與利用上述傾斜型FBG等的泵浦光復(fù)用系統(tǒng)進(jìn)行組合，可實(shí)現(xiàn)使初始安裝成本進(jìn)一步降低的光放大器。作為這種光放大器的具體示例，圖35示出了一種混合結(jié)構(gòu)的光放大器，其中，把采用圖25所示結(jié)構(gòu)的分布式喇曼放大器和實(shí)現(xiàn)所需泵浦光功率減少的摻稀土元素光纖放大器串聯(lián)連接起來。
權(quán)利要求
1.一種光復(fù)用方法，其中對通過光纖傳播的第一光與波長不同于所述第一光的第二光進(jìn)行復(fù)用，其中，把從所述光纖外部提供的所述第二光從根據(jù)第一光纖布拉格光柵的光柵柵距和所述第二光的波長而確定的角度方向，通過自由空間照射到所述第一光纖布拉格光柵上，所述第一光纖布拉格光柵具有透射所述第一光并反射所述第二光的透射波長特性，并被形成在所述光纖上，其光柵方向相對所述光纖的軸向傾斜；以及把由所述第一光纖布拉格光柵反射的所述第二光耦合在所述光纖內(nèi)。
2.一種光復(fù)用方法，其中對通過光纖傳播的第一光與波長不同于所述第一光的第二光進(jìn)行復(fù)用，其中，把含有從光源射出的所述第二光的波長成分的光從根據(jù)第一光纖布拉格光柵的光柵柵距和所述第二光的波長而確定的角度方向照射到所述第一光纖布拉格光柵上，所述第一光纖布拉格光柵具有透射所述第一光并反射所述第二光的透射波長特性，并被形成在所述光纖上，其光柵方向相對所述光纖的軸向傾斜；把由所述第一光纖布拉格光柵反射的所述第二光耦合在所述光纖內(nèi)；以及使所述第二光在所述光源與第二光纖布拉格光柵之間諧振，所述第二光纖布拉格光柵對于所述第二光的反射率低于所述第一光纖布拉格光柵，并且具有與所述光纖的軸向垂直的光柵平面，并且被形成在所述光纖上，位于耦合在所述光纖內(nèi)的所述第二光的傳播側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光復(fù)用方法，其中，當(dāng)把波長不同于所述第一光的多個(gè)光與通過所述光纖傳播的所述第一光進(jìn)行復(fù)用時(shí)，對應(yīng)于所述多個(gè)光而設(shè)置多個(gè)所述第一光纖布拉格光柵和多個(gè)所述第二光纖布拉格光柵，并把所述第一光纖布拉格光柵和所述第二光纖布拉格光柵縱列布置在所述光纖上，以及把從對應(yīng)于所述多個(gè)光而設(shè)置的多個(gè)所述光源射出的各個(gè)光分別照射到所述縱列布置的多個(gè)第一光纖布拉格光柵上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光復(fù)用方法，其中，當(dāng)把波長不同于所述第一光的多個(gè)光與通過所述光纖傳播的所述第一光進(jìn)行復(fù)用時(shí)，所述第一光纖布拉格光柵采用使光柵柵距沿光纖的軸向漸變的啁啾型結(jié)構(gòu)，以便具有包含所述多個(gè)光的波長的反射波段；對應(yīng)于所述多個(gè)光而設(shè)置多個(gè)所述第二光纖布拉格光柵，把所述多個(gè)第二光纖布拉格光柵縱列布置在所述光纖上；以及把從對應(yīng)于所述多個(gè)光而設(shè)置的多個(gè)所述光源射出的各個(gè)光，從根據(jù)采用啁啾型結(jié)構(gòu)的所述第一光纖布拉格光柵的集光性而確定的角度方向，照射到所述第一光纖布拉格光柵上。
5.一種光復(fù)用器，其中把通過光纖傳播的第一光與波長不同于所述第一光的第二光進(jìn)行復(fù)用，該光復(fù)用器包括第一光纖布拉格光柵，其具有透射所述第一光并反射所述第二光的透射波長特性，并被形成在所述光纖上，其光柵方向相對所述光纖的軸向傾斜；其中，由所述光纖外部提供的所述第二光從根據(jù)所述第一光纖布拉格光柵的光柵柵距和所述第二光的波長而確定的角度方向通過自由空間照射到所述第一光纖布拉格光柵上，并且由所述第一光纖布拉格光柵反射的所述第二光被耦合在所述光纖內(nèi)。
6.一種光復(fù)用器，其中把通過光纖傳播的第一光與波長不同于所述第一光的第二光進(jìn)行復(fù)用，該光復(fù)用器包括第一光纖布拉格光柵，其具有透射所述第一光并反射所述第二光的透射波長特性，并被形成在所述光纖上，其光柵方向相對所述光纖的軸向傾斜；光源，用于把含有所述第二光的波長成分的光從根據(jù)所述第一光纖布拉格光柵的光柵柵距和所述第二光的波長而確定的角度方向照射到所述第一光纖布拉格光柵上；以及第二光纖布拉格光柵，其對于所述第二光的反射率低于所述第一光纖布拉格光柵，并具有與所述光纖的軸向垂直的光柵平面，并且被形成在所述光纖上，位于從所述光源照射到所述第一光纖布拉格光柵上并被耦合在所述光纖內(nèi)的所述第二光的傳播側(cè)；其中，所述第二光通過所述第一光纖布拉格光柵在所述光源與所述第二光纖布拉格光柵之間諧振。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光復(fù)用器，其中，所述第一光纖布拉格光柵對于所述第二光具有約100％的反射率，并且所述第二光纖布拉格光柵具有反射率在所述第二光的波長內(nèi)急劇變化的窄帶反射譜特性。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光復(fù)用器，其中，所述第一光纖布拉格光柵采用使光柵柵距沿光纖的軸向漸變的啁啾型結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光復(fù)用器，還包括用于使來自所述光源的發(fā)射光束的電場分布與入射到所述第一光纖布拉格光柵上并從所述第一光纖布拉格光柵射出的所述第二光的電場分布相近似，以提高所述第二光的耦合效率的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光復(fù)用器，其中，所述用于提高所述第二光的耦合效率的裝置使所述光源與所述第一光纖布拉格光柵之間的光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)最優(yōu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光復(fù)用器，其中，所述用于提高所述第二光的耦合效率的裝置使所述第一光纖布拉格光柵的參數(shù)設(shè)計(jì)最優(yōu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光復(fù)用器，其中，當(dāng)把波長不同于所述第一光的多個(gè)光與通過所述光纖傳播的所述第一光進(jìn)行復(fù)用時(shí)，對應(yīng)于所述多個(gè)光而設(shè)置多個(gè)所述第一光纖布拉格光柵和多個(gè)所述第二光纖布拉格光柵，并把所述第一光纖布拉格光柵和所述第二光纖布拉格光柵縱列布置在所述光纖上；以及對應(yīng)于所述多個(gè)光而設(shè)置多個(gè)所述光源，并把從所述多個(gè)光源射出的各個(gè)光分別照射到所述縱列布置的多個(gè)第一光纖布拉格光柵上。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光復(fù)用器，其中，當(dāng)把波長與所述第一光不同的多個(gè)光與通過所述光纖傳播的所述第一光進(jìn)行復(fù)用時(shí)，所述第一光纖布拉格光柵采用使光柵柵距沿光纖的軸向漸變的啁啾型結(jié)構(gòu)，以具有包含所述多個(gè)光的波長的反射波段；對應(yīng)于所述多個(gè)光而設(shè)置多個(gè)所述第二光纖布拉格光柵，并把所述第二光纖布拉格光柵縱列布置在所述光纖上；以及對應(yīng)于所述多個(gè)光而設(shè)置多個(gè)所述光源，并把所述各個(gè)光源布置在根據(jù)采用啁啾型結(jié)構(gòu)的所述第一光纖布拉格光柵的集光性而確定的位置上。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光復(fù)用器，其中，所述光源把通過將處于不同偏振狀態(tài)的多個(gè)光進(jìn)行偏振合成而獲得的光照射到所述第一光纖布拉格光柵上。
15.一種光放大器，其向放大介質(zhì)提供泵浦光，以對通過所述放大介質(zhì)傳播的信號光進(jìn)行光放大，該光放大器包括第一光纖布拉格光柵，其具有透射所述信號光并反射所述泵浦光的透射波長特性，并被形成在與所述放大介質(zhì)連接的光纖上，其光柵方向相對所述光纖的軸向傾斜；其中，把從所述光纖外部提供的所述泵浦光，從根據(jù)所述第一光纖布拉格光柵的光柵柵距和所述泵浦光的波長所確定的角度方向，通過自由空間照射到所述第一光纖布拉格光柵上，并把由所述第一光纖布拉格光柵反射的所述泵浦光耦合在所述光纖內(nèi)。
16.一種光放大器，其中向放大介質(zhì)提供泵浦光，以對通過所述放大介質(zhì)傳播的信號光進(jìn)行光放大，該光放大器包括第一光纖布拉格光柵，其具有透射所述信號光并反射所述泵浦光的透射波長特性，并被形成在與所述放大介質(zhì)連接的光纖上，其光柵方向相對所述光纖的軸向傾斜；泵浦光源，用于把含有所述泵浦光的波長成分的光從根據(jù)所述第一光纖布拉格光柵的光柵柵距和所述泵浦光的波長而確定的角度方向照射到所述第一光纖布拉格光柵上；以及第二光纖布拉格光柵，其對于所述泵浦光的反射率低于所述第一光纖布拉格光柵，并具有與所述光纖的軸向垂直的光柵平面，并且被形成在所述光纖上，位于從所述泵浦光源射出、照射到所述第一光纖布拉格光柵上并被耦合在所述光纖內(nèi)的所述泵浦光的傳播側(cè)；其中，所述泵浦光通過所述第一光纖布拉格光柵在所述泵浦光源與所述第二光纖布拉格光柵之間諧振。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光放大器，其中，所述第一光纖布拉格光柵對于所述泵浦光具有約100％的反射率，并且所述第二光纖布拉格光柵具有反射率在所述泵浦光的波長內(nèi)急劇變化的窄帶反射譜特性。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光放大器，其中，所述第一光纖布拉格光柵采用使光柵柵距沿光纖的軸向漸變的啁啾型結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光放大器，還包括用于使來自所述泵浦光源的發(fā)射光束的電場分布與入射到所述第一光纖布拉格光柵上并從所述第一光纖布拉格光柵射出的所述泵浦光的電場分布相近似，以提高所述泵浦光的耦合效率的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光放大器，其中，當(dāng)把不同波長的多個(gè)泵浦光提供給所述放大介質(zhì)時(shí)，對應(yīng)于所述多個(gè)泵浦光而設(shè)置多個(gè)所述第一光纖布拉格光柵和多個(gè)所述第二光纖布拉格光柵，并把所述第一光纖布拉格光柵和所述第二光纖布拉格光柵縱列布置在所述光纖上；以及對應(yīng)于所述多個(gè)泵浦光而設(shè)置多個(gè)所述泵浦光源，并把從所述泵浦光源射出的各個(gè)泵浦光分別照射到所述縱列布置的多個(gè)第一光纖布拉格光柵上。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光放大器，其中，當(dāng)把不同波長的多個(gè)泵浦光提供給所述放大介質(zhì)時(shí)，所述第一光纖布拉格光柵采用使光柵柵距沿著光纖的軸向逐漸變化的啁啾型結(jié)構(gòu)，以具有包含所述多個(gè)泵浦光的波長的反射波段；對應(yīng)于所述多個(gè)泵浦光而設(shè)置多個(gè)所述第二光纖布拉格光柵，并把所述第二光纖布拉格光柵縱列布置在所述光纖上；以及對應(yīng)于所述多個(gè)泵浦光而設(shè)置多個(gè)所述泵浦光源，并把所述各個(gè)泵浦光源配置在根據(jù)采用啁啾型結(jié)構(gòu)的所述第一光纖布拉格光柵的集光性而確定的位置上。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光放大器，其中，所述泵浦光源把通過將處于不同偏振狀態(tài)的多個(gè)光進(jìn)行偏振合成而獲得的光照射到所述第一光纖布拉格光柵上。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光放大器，其中，所述第一和第二光纖布拉格光柵分別形成在所述放大介質(zhì)本身上。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光放大器，其中，所述放大介質(zhì)是摻鉺光纖；以及所述泵浦光源是振蕩波長為0.5μm波段、0.6μm波段或0.8μm波段的半導(dǎo)體激光器。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光放大器，其中，在所述放大介質(zhì)的縱向上分布式地設(shè)置有用于對所述信號光的波段內(nèi)的至少一部分波段內(nèi)的過量增益進(jìn)行選擇性抑制的抑制裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光放大器，其中，所述抑制裝置具有抑制波長特性，其能夠?qū)﹄S著所述信號光在所述放大介質(zhì)的縱向上傳播而引起的所述部分波段內(nèi)的信號光功率的增長進(jìn)行抑制，以便與信號光功率的增長的不受抑制的情況相比，提高信號光波段內(nèi)的放大效率，并且還降低噪聲指數(shù)。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的光放大器，其中，所述抑制裝置使用比信號波段內(nèi)的抑制量大的抑制量，對信號光波段外的波段內(nèi)的信號光功率的增長進(jìn)行選擇性抑制。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種光復(fù)用方法和光復(fù)用器，其能夠使用簡單的光路結(jié)構(gòu)把不同波長的光固定在所需波長上，以便對它們進(jìn)行穩(wěn)定復(fù)用。為此，在本光復(fù)用器中，提供了一種傾斜型FBG，該傾斜型FBG形成在第一光傳播所通過的光纖上，其光柵方向相對光纖的軸向傾斜，并且對于波長不同于第一光的第二光，即復(fù)用光具有足夠高的反射率。從光源射出的復(fù)用光通過自由空間，從根據(jù)傾斜型FBG的光柵柵距和復(fù)用光的波長所確定的角度方向照射到傾斜型FBG上，并被耦合在光纖內(nèi)。而且，在光纖上形成有用于反射耦合在光纖內(nèi)的光的低反射FBG，以實(shí)現(xiàn)低反射FBG和光源之間的諧振結(jié)構(gòu)，從而穩(wěn)定復(fù)用光的波長。
文檔編號G02B6/293GK1661405SQ20041007029
公開日2005年8月31日 申請日期2004年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月24日
發(fā)明者尾中美紀(jì), 林悅子, 尾中寬 申請人:富士通株式會(huì)社