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公開番号2025143917
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-02
出願番号2024043431
出願日2024-03-19
発明の名称光増幅器
出願人KDDI株式会社
代理人弁理士法人大塚国際特許事務所
主分類G02F 1/39 20060101AFI20250925BHJP(光学)
要約【課題】残留するアイドラ光の成分を抑える。
【解決手段】光増幅器は、増幅前の信号光と第1ポンプ光とを合波して第1合波光を生成し、増幅前の信号光と第2ポンプ光とを合波して第2合波光を生成する手段と、第1合波光に含まれる第1ポンプ光により光パラメトリック増幅することで、増幅後の信号光と光パラメトリック増幅により生成されたアイドラ光とを含む第3合波光を出力し、かつ、第2合波光に含まれる第2ポンプ光により光パラメトリック増幅することで、増幅後の信号光と光パラメトリック増幅により生成されたアイドラ光とを含む第4合波光を出力する手段と、第3合波光及び第4合波光に基づき増幅後の信号光を出力する処理を行う手段と、を備え、第1ポンプ光と第2ポンプ光の周波数は同じであり、第1ポンプ光の位相は第2ポンプ光の位相とπ/2だけ異なる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
増幅前の信号光と第１ポンプ光とを合波して第１合波光を生成する第１合波手段と、
増幅前の前記信号光と第２ポンプ光とを合波して第２合波光を生成する第２合波手段と、
前記第１合波光に含まれる前記第１ポンプ光により前記第１合波光に含まれる前記信号光を光パラメトリック増幅することで、増幅後の前記信号光と前記光パラメトリック増幅により生成されたアイドラ光とを含む第３合波光を出力し、かつ、前記第２合波光に含まれる前記第２ポンプ光により前記第２合波光に含まれる前記信号光を光パラメトリック増幅することで、増幅後の前記信号光と前記光パラメトリック増幅により生成されたアイドラ光とを含む第４合波光を出力する増幅手段と、
前記第３合波光及び前記第４合波光に基づき増幅後の前記信号光を出力する処理を行う処理手段と、
を備え、
前記第１ポンプ光と前記第２ポンプ光の周波数は同じであり、前記第１ポンプ光の位相は前記第２ポンプ光の位相とπ／２だけ異なる、光増幅器。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
前記第１合波手段は、前記第１ポンプ光が入力される第１ポートと、増幅前の前記信号光が入力される第２ポートと、前記第１合波光が出力される第３ポートと、前記第１ポンプ光の波長の光を反射し、かつ、前記信号光の波長の光を反射しないグレーティング構造と、を有し、
前記第２合波手段は、前記第２ポンプ光が入力される第１ポートと、増幅前の前記信号光が入力される第２ポートと、前記第２合波光が出力される第３ポートと、前記第２ポンプ光の波長の光を反射し、かつ、前記信号光の波長の光を反射しないグレーティング構造と、を有する、請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記第３合波光は、前記第２合波手段の前記第３ポートに入力され、
前記第４合波光は、前記第１合波手段の前記第３ポートに入力される、請求項２に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記処理手段は、前記第２合波手段の前記第２ポートから出力される合波光と、前記第１合波手段の前記第２ポートから出力される合波光と、を合波することで増幅後の前記信号光を出力する第３合波手段を備えている、請求項３に記載の光増幅器。
【請求項５】
前記第３合波手段は、増幅後の前記信号光を出力するポートに入力された増幅前の前記信号光を分岐して、前記第１合波手段の前記第２ポート及び前記第２合波手段の前記第２ポートに出力する、請求項４に記載の光増幅器。
【請求項６】
ポンプ光を生成する光源と、
前記光源が生成した前記ポンプ光を少なくとも２つのポンプ光に分岐し、前記少なくとも２つのポンプ光のうちの１つのポンプ光を前記第２ポンプ光として前記第２合波手段の前記第１ポートに出力する分岐手段と、
前記少なくとも２つのポンプ光のうちの他の１つのポンプ光の位相をπ／２だけシフトさせて前記第１ポンプ光として前記第１合波手段の前記第１ポートに出力するシフト手段と、
を備えている、請求項２から５のいずれか１項に記載の光増幅器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、光増幅器に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
２次や３次等の非線形光学効果を用いた光増幅器は、光パラメトリック増幅器と呼ばれる。ＥＤＦＡ等のイオンを添加したイオン添加光ファイバを使用する光増幅器と比較して、光パラメトリック増幅器では、非常に広い帯域の信号の増幅が可能になる。
【０００３】
光パラメトリック増幅器は、信号光をポンプ光で増幅する。ポンプ光は、通常、無変調の連続光である。ポンプ光による増幅の過程においてポンプ光は減衰すると共にアイドラ光が生じる。アイドラ光は、周波数軸上において、ポンプ光を中心として、信号光とは逆側の位置に生じ、その帯域幅は信号光の帯域幅に対応する。
【０００４】
例えば、複数の信号光を含む波長多重信号光を光パラメトリック増幅器で増幅する場合、アイドラ光が信号光に対する干渉光とはならない様にする必要がある。つまり、アイドラ光が信号光と重複することがない様に複数の信号光及びポンプ光の周波数配置を決定する必要がある。また、アイドラ光は不要な信号であるため、光増幅器は、フィルタ等によりアイドラ光を除去する必要がある。
【０００５】
非特許文献１は、アイドラ光を除去するためのフィルタを必要としない光増幅器を開示している。非特許文献１によると、波長多重信号光とポンプ光を合波した合波光を２×２カプラにより第１合波光と第２合波光に分岐する。そして、第１合波光については、第１非線形媒体で光パラメトリック増幅し、第２合波光については、第２合波光に含まれるポンプ光の位相をシフトさせた後、第２非線形媒体で光パラメトリック増幅し、光パラメトリック増幅した第１合波光と、光パラメトリック増幅した第２合波光と、を合波している。第１合波光に含まれるポンプ光と第２合波光に含まれるポンプ光の位相差により、第１合波光の光パラメトリック増幅で生じるアイドラ光と第２合波光の光パラメトリック増幅で生じるアイドラ光の位相差はπとなるため、光パラメトリック増幅した第１合波光と、光パラメトリック増幅した第２合波光と、を合波することでアイドラ光を除去することができる。
【０００６】
第２合波光に含まれるポンプ光の位相をシフトさせるため、非特許文献１では、ポンプ光の一部のパワーを反射し、ポンプ光の残りのパワーと波長多重信号光とを通過させる様に構成したファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を使用している。ＦＢＧは、反射波長近傍の光に対して位相変化を与えるため、ＦＢＧにより、第２合波光に含まれるポンプ光の位相をシフトさせることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
ＶｌａｄｉｍｉｒＧｏｒｄｉｅｎｋｏ，ｅｔａｌ．，"Ｄｅｓｉｇｎｏｆａｎｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｐａｒａｍｅｔｒｉｃａｍｐｌｉｆｉｅｒｆｏｒｔｈｅｒｅｊｅｃｔｉｏｎｏｆｕｎｗａｎｔｅｄｆｏｕｒ－ｗａｖｅｍｉｘｉｎｇｐｒｏｄｕｃｔｓ"Ｏｐｔ．Ｅｘｐｒｅｓｓ３１，２２６－８２３９，２０２３年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
非特許文献１の構成では、第１合波光と第２合波光を異なる非線形媒体で光パラメトリック増幅している。２つの非線形媒体の特性が異なると、第１合波光の光パラメトリック増幅で生じるアイドラ光は、第２合波光の光パラメトリック増幅で生じるアイドラ光を反転させたものとはならない。したがって、２つの非線形媒体の特性が異なる場合、光パラメトリック増幅した第１合波光と、光パラメトリック増幅した第２合波光と、を合波してもアイドル光成分が残留することになる。
【０００９】
さらに、非特許文献１の構成では、ＦＢＧにより第２合波光に含まれるポンプ光のパワーが減少する。したがって、２つの非線形媒体の特性が同一であったとしても、第１合波光に含まれるポンプ光のパワーと第２合波光に含まれるポンプ光のパワーとの差により、第１合波光の光パラメトリック増幅で生じるアイドラ光は、第２合波光の光パラメトリック増幅で生じるアイドラ光を反転させたものとはならない。したがって、２つの合波光に含まれるポンプ光のパワーの差によってもアイドル光成分が残留することになる。
【００１０】
本開示は、残留するアイドラ光の成分を抑える技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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