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公開番号2025143918
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-02
出願番号2024043432
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】FBGを使用することなく増幅効率の劣化を抑える。
【解決手段】光増幅器は、第1合波光に含まれる信号光を光パラメトリック増幅することで第3合波光を出力する手段と、第2合波光に含まれる信号光を光パラメトリック増幅することで第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、ポンプ光を出力し、かつ、第5合波光を出力する第2カプラと、追加増幅ユニットと、を備え、追加増幅ユニットは、第2カプラが出力するポンプ光の位相を調整する調整手段と、調整手段による位相調整後のポンプ光及び第5合波光に基づき、第6合波光及び第7合波光を出力する第3カプラと、第6合波光に含まれる信号光を光パラメトリック増幅することで第8合波光を出力する手段と、第7合波光に含まれる信号光を光パラメトリック増幅することで第9合波光を出力する第4増幅手段と、を備えている。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
ポンプ光及び信号光に基づき、前記ポンプ光及び前記信号光を含む第１合波光を出力し、かつ、前記ポンプ光及び前記信号光を含む第２合波光を出力する第１カプラと、
前記第１合波光に含まれる前記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第３合波光を出力する第１増幅手段と、
前記第２合波光に含まれる前記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第４合波光を出力する第２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、前記ポンプ光を出力し、かつ、前記信号光及び前記光パラメトリック増幅で生成されたアイドラ光を含む第５合波光を出力する第２カプラと、
追加増幅ユニットと、
を備え、
前記追加増幅ユニットは、
前記第２カプラが出力する前記ポンプ光の位相を調整する調整手段と、
前記調整手段による位相調整後の前記ポンプ光及び前記第２カプラが出力する前記第５合波光に基づき、前記ポンプ光、前記信号光及び前記アイドラ光を含む第６合波光を出力し、かつ、前記ポンプ光、前記信号光及び前記アイドラ光を含む第７合波光を出力する第３カプラと、
前記第６合波光に含まれる前記ポンプ光により前記第６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第８合波光を出力する第３増幅手段と、
前記第７合波光に含まれる前記ポンプ光により前記第７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第９合波光を出力する第４増幅手段と、
前記第８合波光及び前記第９合波光に基づき、前記ポンプ光を出力し、かつ、前記信号光及び前記アイドラ光を含む第１０合波光を出力する第４カプラと、
を備えている、光増幅器。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１カプラ及び前記第２カプラは同じデバイスである、請求項１に記載の光増幅器。
【請求項３】
前記第３カプラ及び前記第４カプラは同じデバイスである、請求項１に記載の光増幅器。
【請求項４】
前記第１増幅手段及び前記第２増幅手段は同じ非線形媒体である、請求項１に記載の光増幅器。
【請求項５】
前記第３増幅手段及び前記第４増幅手段は同じ非線形媒体である、請求項１に記載の光増幅器。
【請求項６】
前記追加増幅ユニットの下流側に１つ以上の更なる前記追加増幅ユニットを備え、
前記１つ以上の更なる前記追加増幅ユニットの調整手段は、上流側の前記追加増幅ユニットの前記第４カプラが出力する前記ポンプ光の位相を調整し、
前記１つ以上の更なる前記追加増幅ユニットの前記第３カプラには、同じ追加増幅ユニットの前記調整手段が出力する前記ポンプ光と、上流側の前記追加増幅ユニットの前記第４カプラが出力する前記第１０合波光が入力される、請求項１に記載の光増幅器。
【請求項７】
ポンプ光及び信号光に基づき、前記ポンプ光及び前記信号光を含む第１合波光を出力し、かつ、前記ポンプ光及び前記信号光を含む第２合波光を出力する第１カプラと、
前記第１合波光に含まれる前記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第３合波光を出力する第１増幅手段と、
前記第２合波光に含まれる前記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第４合波光を出力する第２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、前記ポンプ光を出力し、かつ、前記信号光及び前記光パラメトリック増幅で生成されたアイドラ光を含む第５合波光を出力する第２カプラと、
前記第２カプラが出力する前記ポンプ光の位相を調整する調整手段と、
前記調整手段による位相調整後の前記ポンプ光と前記第２カプラが出力する前記第５合波光とを波長多重して第６合波光を出力する多重手段と、
前記第６合波光に含まれる前記ポンプ光により前記第６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第７合波光を出力する第３増幅手段と、
を備えている、光増幅器。
【請求項８】
前記第１カプラ及び前記第２カプラは同じデバイスである、請求項７に記載の光増幅器。
【請求項９】
前記第１増幅手段及び前記第２増幅手段は同じ非線形媒体である、請求項７に記載の光増幅器。
【請求項１０】
前記調整手段による位相調整後の前記ポンプ光を増幅するアンプをさらに備えている請求項１から９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 2,000 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においては、信号光とポンプ光とを合波した合波光を非線形媒体に入力する。合波光が非線形媒体を伝搬する過程において、合波光に含まれるポンプ光により合波光に含まれる信号光が増幅される。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】
効率的な光パラメトリック増幅のためには、非線形媒体による増幅の開始時点におけるポンプ光と、開始時点において生成されたアイドラ光との位相関係を維持することが重要になる。しかしながら、ポンプ光の位相は、非線形媒体を伝搬する過程においてカー効果等により変化する。非線形媒体の伝搬中にポンプ光の位相が変化することで光パラメトリック増幅の増幅効率が劣化する。このため、非特許文献１は、複数の非線形媒体を直列に接続し、ある非線形媒体を通過した合波光に含まれるポンプ光の位相を、次の非線形媒体への入力前に調整することで増幅効率の劣化を抑える構成を開示している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
Ｓ．Ｔａｋａｓａｋａ，ｅｔａｌ．，"Ｆｌａｔａｎｄｂｒｏａｄａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｂｙｑｕａｓｉ－ｐｈａｓｅ－ｍａｔｃｈｅｄｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｒｉｃａｍｐｌｉｆｉｅｒ"，ＯＦＣ／ＮＦＯＥＣ，ＬｏｓＡｎｇｅｌｅｓ，ＣＡ，ＵＳＡ，２０１２，ｐｐ．１－３．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１の構成では、合波光に含まれるポンプ光の位相を調整するためにファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）を使用している。しかしながら、ＦＢＧにより合波光のパワーに損失が生じる。また、光パラメトリック増幅に使用するポンプ光の波長に応じたＦＢＧを使用する必要がある。
【０００７】
本開示は、ＦＢＧを使用することなく増幅効率の劣化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】
【０００８】
本開示の一態様によると、光増幅器は、ポンプ光及び信号光に基づき、前記ポンプ光及び前記信号光を含む第１合波光を出力し、かつ、前記ポンプ光及び前記信号光を含む第２合波光を出力する第１カプラと、前記第１合波光に含まれる前記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第３合波光を出力する第１増幅手段と、前記第２合波光に含まれる前記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第４合波光を出力する第２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、前記ポンプ光を出力し、かつ、前記信号光及び前記光パラメトリック増幅で生成されたアイドラ光を含む第５合波光を出力する第２カプラと、追加増幅ユニットと、を備え、前記追加増幅ユニットは、前記第２カプラが出力する前記ポンプ光の位相を調整する調整手段と、前記調整手段による位相調整後の前記ポンプ光及び前記第２カプラが出力する前記第５合波光に基づき、前記ポンプ光、前記信号光及び前記アイドラ光を含む第６合波光を出力し、かつ、前記ポンプ光、前記信号光及び前記アイドラ光を含む第７合波光を出力する第３カプラと、前記第６合波光に含まれる前記ポンプ光により前記第６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第８合波光を出力する第３増幅手段と、前記第７合波光に含まれる前記ポンプ光により前記第７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第９合波光を出力する第４増幅手段と、前記第８合波光及び前記第９合波光に基づき、前記ポンプ光を出力し、かつ、前記信号光及び前記アイドラ光を含む第１０合波光を出力する第４カプラと、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によると、ＦＢＧを使用することなく増幅効率の劣化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
光増幅器の構成例を示す図。
光増幅器の内部における各光の例を示す図。
光増幅器の構成例を示す図。
光増幅器の構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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