專利名稱：光放大裝置以及光傳送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于光通信領(lǐng)域等的光放大裝置以及光傳送系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
最近，被稱為FTTx(光纖接入，F(xiàn)iber To The x)的、面向用戶住宅的光纖通信網(wǎng)正在向社會普及。在這樣的光纖通信網(wǎng)中，以補償傳送線路的傳送損耗，并且，補償用于對多個接入者分配光信號的分配器中的分配損耗為目的，使用光放大裝置。作為這樣的光放 大裝置，已知例如光纖型光放大裝置(EDFA:Erbium Doped FiberAmplifier，摻鉺光纖放大器)，其通過對向芯部摻入了鉺作為光放大物質(zhì)的光纖輸入圖像信號等光信號，并且輸入來自激勵光源的激勵光，將光信號放大。最近，進一步地進行如下過程:向芯部摻入能夠?qū)⑽詹ǘ螢橥咛丶壿敵龅母咻敵黾す庥米骷罟庠吹蔫O(Ytterbium)。另外，還進行如下過程:為了提高在芯部能夠結(jié)合的激勵光強度使用雙包層型的光纖，使光信號在芯部內(nèi)單模傳播，使來自輸出高的多模激光光源的激勵光在包圍芯部的包層內(nèi)多模傳播(參照專利文獻I)。現(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2008-53294號

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題使用了所述光纖的光放大裝置的圖像放大中，作為使畫質(zhì)劣化的主要原因，存在光放大裝置產(chǎn)生的噪聲以及信號的失真等。對于表示光放大裝置的噪聲的指數(shù)之一，有噪聲因數(shù)(NF:Noise Figure)。在NF大時，因為在圖像信號上重疊光放大裝置的噪聲，所以在接收畫面上表現(xiàn)出雪花狀噪聲。對于表示信號失真的指數(shù)，有CSO(Composite SecondOrder Distortion)以及CTB (Composite Triple Beat Distortion),這些失真對畫質(zhì)有很大的影響。為了減少這樣的模擬傳送中的畫質(zhì)劣化要因，優(yōu)選的是使光纖長度變短。但是，使光纖長度變短時，產(chǎn)生在受激發(fā)射時沒有被利用而剩余的殘留激勵光。圖10是表示在由中心波長為933nm的激勵光激勵時的光纖的長度和殘留激勵光的強度的關(guān)系的圖。如此圖所示，存在光纖長度越短，殘留激勵光的強度越增加的傾向。問題是，在如此的殘留激勵光產(chǎn)生時，存在起因于該殘留激勵光的熱或者能量對光纖等給予不良影響的情況。因此，本發(fā)明要解決的問題是提供能夠抑制殘留激勵光的產(chǎn)生，并且改善模擬特性的光放大裝置。解決問題的手段為了解決所述問題，本發(fā)明是將光信號放大的光放大裝置，其特征在于，包含:輸入部，輸入所述光信號；激光光源，產(chǎn)生激光；光纖，通過基于來自所述激光光源的所述激光的受激發(fā)射將所述光信號放大輸出；輸出部，輸出由所述光纖放大了的所述光信號；無源光部件，被配置于所述光纖與所述輸出部之間；介由熱傳導(dǎo)性介質(zhì)熱耦合所述激光光源和所述光纖以及/或者所述無源光部件。根據(jù)如此結(jié)構(gòu)，能夠抑制殘留激勵光的產(chǎn)生，并且改善模擬特性。另外，其它的發(fā)明，其特征在于，在所述發(fā)明基礎(chǔ)上，將由所述光纖以及/或者所述無源光部件產(chǎn)生的熱傳輸?shù)剿黾す夤庠?、到達了熱穩(wěn)態(tài)時所述激光光源產(chǎn)生的激光的波段被設(shè)定為與所述光纖的吸收率高的波段大致一致。根據(jù)如此結(jié)構(gòu)，能夠抑制殘留激勵光，并且改善模擬特性，同時，提高變換效率。另外，其它的發(fā)明，其特征在于，在所述發(fā)明基礎(chǔ)上，所述熱傳導(dǎo)性介質(zhì)，是用于將所述光纖以及/或者所述無源光部件產(chǎn)生的熱散熱的散熱器，通過將所述激光光源配置于該散熱器進行熱耦合。根據(jù)如此結(jié)構(gòu)，能夠通過將熱傳導(dǎo)性高的散熱器用作熱傳導(dǎo)性介質(zhì)，不增加部件個數(shù)，即可將二者可靠地?zé)狁詈?。另外，其它的發(fā)明，其特征在于，在所述發(fā)明基礎(chǔ)上，包含溫度檢測部，檢測所述激光光源的溫度；溫度調(diào)整部，基于所述溫度檢測部的溫度檢測結(jié)果，調(diào)整包含所述激光光源的系統(tǒng)的溫度，使得所述激光光源產(chǎn)生的激光的波段與所述光纖的吸收率高的波段大致一致。根據(jù)如此結(jié)構(gòu)，因為能夠?qū)⒓す夤庠吹臏囟仁冀K保持恒定，所以，不會受到例如環(huán)境溫度等的影響，能夠可靠地抑制殘留激勵光。另外，其它的發(fā)明，其特征在于，在所述發(fā)明基礎(chǔ)上，設(shè)定為從所述光纖輸出的殘留激勵光的功率為500mW以下。根據(jù)如此結(jié)構(gòu)，能夠防止殘留激勵光對光纖等給予不良影響。另外，本發(fā)明的光傳送系統(tǒng)，其特征在于，包含:光發(fā)送裝置，發(fā)送光信號；所述光放大裝置；光接收裝置，接收由所述光放大裝置放大了的所述光信號。根據(jù)如此結(jié)構(gòu)，能夠提高傳送系統(tǒng)的通信品質(zhì)，并且，削減消耗電力，節(jié)約系統(tǒng)維護必須的經(jīng)費。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的光放大裝置以及光傳送系統(tǒng)，能夠抑制殘留激勵光的產(chǎn)生，并且改善模擬特性。


圖1是表示本發(fā)明的光放大裝置的構(gòu)成例的框圖。圖2是表示圖1所示的放大光纖的剖面構(gòu)造和各個部位的折射率的圖。圖3是表示激光二極管產(chǎn)生的激勵光的波長特性的概略的圖。圖4是表示配置于散熱器的放大光纖與激光二極管的關(guān)系的一例的圖。圖5是表示放大光纖的基態(tài)吸收以及激勵狀態(tài)增益和波長的關(guān)系的圖。圖6是表示本實施方式與現(xiàn)有例的放大光纖長度與殘留激勵光的關(guān)系的圖。圖7是表示使用了本實施方式的光放大裝置的光傳送系統(tǒng)的構(gòu)成例的圖。圖8是表示配置于散熱器的放大光纖與激光二極管的關(guān)系的其它的一例的圖。
圖9是表示配置于散熱器的放大光纖與激光二極管的關(guān)系的又一例的圖。圖10是表不現(xiàn)有例的放大光纖長度與殘留激勵光的關(guān)系的圖。
具體實施例方式以下，關(guān)于本發(fā)明的實施方式進行說明。(A)實施方式的構(gòu)成圖1是表示本發(fā)明的實施方式的光放大裝置的構(gòu)成例的圖。如此圖所示，光放大裝置10，包含輸入端口 11、放大光纖12、光稱合器13、14、光隔離器15、16、激勵光混合器
17、光電二極管18、19、激光二極管20、控制電路21、熱敏電阻22、冷卻部23以及輸出端口24。輸入端口 11，例如，由光連接器等構(gòu)成。對于輸入端口 11，例如，輸入由包含頻率為91.25 343.25MHz范圍的40個載波的正弦波的AM-VSB(AmplitudeModulation-Vestigial Side-Band)信號對激光進行調(diào)制了的波長為1550nm的光信號。放大光纖(EYDF:Erbium Ytterbium Doped Fiber) 12通過由激光二極管20產(chǎn)生的激勵光的受激發(fā)射將光信號放大。圖2是表示放大光纖12的剖面構(gòu)造和其折射率的圖。如圖2所示，放大光纖12是雙包層型光纖，具有芯部12a、第一包層部12b、以及第二包層部12c。另外，如圖2的下部所示，各個部位的折射率是芯部12a最高、接著第一包層部12b以及第二包層部12c的順序，光信號在芯部12a以單模傳播,來自激光二極管20的激勵光,在芯部12a和第一包層部12b以多模傳播。芯部12a，例如由石英玻璃構(gòu)成，共添加鉺(Er)和鐿(Yb)。第一包層部12b，例如，由石英玻璃構(gòu)成。第二包層部12c，例如，由樹脂或者石英玻璃等構(gòu)成。放大光纖12，如后所述地安裝到散熱器30 (參照圖4)，另外，使激光二極管20熱耦合(以下，簡單稱為“熱耦合”)到該散熱器30。應(yīng)予說明，雖然圖2列舉了第一包層部12b具有圓形的剖面形狀的情況作為例子，但是，不限于圓形，例如，也可以是矩形、三角形、或者星形等形狀。光稱合器13,將從輸入端口 11輸入的光信號的一部分進行分支輸入光電二極管
18,將剩余的光信號輸入光隔離器15。光電二極管(PD)18將由光稱合器13分支了的光信號變換為對應(yīng)的電信號，供給到控制電路21。應(yīng)予說明，在控制電路21，將從光電二極管18供給的電信號變換為模擬信號或者對應(yīng)的數(shù)字信號，檢測輸入信號的光強度。光隔離器15，具有透過來自光耦合器13的光，遮斷從激勵光混合器17以及放大光纖12返回的光的功能。激光二極管(LD) 20，例如，由產(chǎn)生作為波長為900nm波段的激勵光的激光的多模半導(dǎo)體激光元件構(gòu)成。圖3是表示激光二極管20產(chǎn)生的激光的波長特性的概略的圖。如此圖所示，激光二極管20產(chǎn)生的激光具有如下特性，S卩，以中央波長X c為中心，具有指定的分布。此例是一個例子，也可以是除此以外的特性。應(yīng)予說明，激光二極管20是不具有作為冷卻元件的珀耳帖元件的非冷卻(uncooled)型半導(dǎo)體激光元件。激勵光混合器17，將由激光二極管20產(chǎn)生的激勵光輸入放大光纖12、使其以多模在芯部12a內(nèi)和第一包層部12b內(nèi)傳播。另外，激勵光混合器17,將由光隔離器15輸出的光信號輸入放大光纖12、使其以單模在芯部12a內(nèi)傳播。光隔離器16，具有透過來自放大光纖12的光、遮斷從光耦合器14返回的光的功能。光稱合器14,將從光隔離器16輸出的光信號的一部分分支輸入光電二極管19,將剩余的光信號從輸出端口 24輸出。輸出端口 24,例如，由光連接器等構(gòu)成,對外部輸出放大了的光信號。光電二極管(PD) 19將由光耦合器14分支了的光信號變換為對應(yīng)的電信號、供給到控制電路21。在控制電路21，將從光電二極管19供給的電信號變換為模擬信號或者對應(yīng)的數(shù)字信號，檢測輸出信號的光強度?？刂齐娐?1,例如，由 CPU (Central Processing Unit)、ROM (Read Only Memory) >RAM (Random Access Memory) > A/D (Analog to Digital)轉(zhuǎn)換電路，以及 D/A(Digital toAnalog)轉(zhuǎn)換電路等構(gòu)成，CPU根據(jù)存儲于ROM的程序，以RAM為工作區(qū)進行運算處理，基于光電二極管18、19供給的信號，控制激光二極管20的驅(qū)動電流，從而執(zhí)行使從光放大裝置10輸出的光信號的強度恒定的ALC(Automatic Output Power Level Control)或者增益恒定控制AGC (Automatic Gain Control)。另外,基于由熱敏電阻22檢測的激光二級管20的溫度，驅(qū)動冷卻部23，進行控制使得激光二極管20的溫度為期望的溫度。應(yīng)予說明，控制電路21例如由DSP(Digital Signal Processor)等構(gòu)成也可以。熱敏電阻(TH) 22，和激光二極管20熱耦合，檢測激光二極管20的溫度、供給到控制電路21。作為溫度調(diào)整部的冷卻部(FAN)23，例如，由小型馬達和送風(fēng)用的風(fēng)扇構(gòu)成，根據(jù)控制電路21的控制被驅(qū)動，向散熱器30送風(fēng)，從而以激光二極管20成為期望的溫度的方式進行控制。應(yīng)予說明，作為冷卻部23的控制，例如，可以是根據(jù)溫度的高低單純地進行開/關(guān)(0N/0FF)控制，或者，根據(jù)溫度的高低進行轉(zhuǎn)速控制。圖4是表示散熱器30的構(gòu)成例的圖。散熱器30例如由鋁或者銅等熱傳導(dǎo)性良好的金屬板形成。在該金屬板的一面(圖4的近前側(cè)一面)，形成收納被卷繞成線圈狀的放大光纖12的一邊的直線部分的直線槽部31、收納另一邊的直線部分的直線槽部32、和收納卷繞的圓形部分的圓形槽部33。因為使得放大光纖12的卷繞成線圈狀的部分的內(nèi)側(cè)的半徑，和圓形槽部33的內(nèi)側(cè)的側(cè)面的半徑大致相同，所以，在將放大光纖12收納到散熱器30的圓形槽部33時，放大光纖12的卷繞的部分的內(nèi)側(cè)和圓形槽部33的內(nèi)側(cè)的側(cè)面接觸，在它們之間實現(xiàn)熱耦合。應(yīng)予說明，為了提高熱傳導(dǎo)性，也可以是，使直線槽部31、32以及圓形槽部33的寬度和放大光纖12的粗細大致相同，槽部的兩個側(cè)面與放大光纖12的兩側(cè)接觸。另外，也可以是，例如，使兩者之間存在熱傳導(dǎo)性娃等，進一步提聞熱傳導(dǎo)率。另外，在被圓形槽部33圍繞的凸?fàn)畈康捻敳康拇笾轮醒耄渲眉す舛O管20。應(yīng)予說明，與前述的情況一樣，也可以為了提高熱傳導(dǎo)性而使兩者之間存在熱傳導(dǎo)性硅等。應(yīng)予說明，雖然在圖4中沒有表示，但是，圖1所示的熱敏電阻22被熱耦合于激光二極管20，能夠檢測出激光二極管20的溫度。另外，同樣地，雖然在圖4中沒有表示，但是，圖1所示的冷卻部23被配置在例如能夠?qū)す舛O管20進行冷卻的位置。應(yīng)予說明，也可以不是在散熱器30的表面?zhèn)?圖4的近前側(cè)一面)、而是在背面?zhèn)?圖4的深遠側(cè))設(shè)置冷卻部23?；蛘?，也可以是，在散熱器30的背面?zhèn)仍O(shè)置多個翅片(Fin)，對于該翅片由冷卻部23進行冷卻。(B)實施方式的動作以下，在說明本實施方式的動作概要之后，說明詳細的動作。本實施方式中，使用共添加了鉺和鐿的雙包層型的放大光纖12。圖5是表示這樣的放大光纖12的基態(tài)吸收(Ground-State Absorption)和激勵狀態(tài)增益(Excited-State Gain)由波長引起的變化的圖。表示基態(tài)吸收的曲線，在910 960nm附近具有平坦的波段B，在975nm附近具有峰。非冷卻型多模的激光二極管20，對應(yīng)于溫度的上升，產(chǎn)生的激光波長向長波長側(cè)偏移。例如，溫度上升75°C時，向長波長側(cè)偏移22.5nm。因此，一般來說，為了使吸收特性不因激光二極管20的溫度變化而變化，一般設(shè)計成激光二極管20產(chǎn)生的激勵光的中心波長\ c落到圖5所示的平坦的波段B內(nèi)。另一方面，本申請中，通過作為熱傳導(dǎo)性介質(zhì)的散熱器30將動作中產(chǎn)生熱的放大光纖12和激光二極管20熱耦合，積極地利用由放大光纖12產(chǎn)生的熱，將激光二極管20升溫。并且，設(shè)定激光二極管20的特性與放大光纖12的特性，使得在到達了熱穩(wěn)態(tài)的情況下(由放大光纖12產(chǎn)生的熱與由散熱器30散發(fā)的熱均衡，激光二極管20的溫度達到恒定的情況)，激光二極管20產(chǎn)生的激勵光的中心波長\ c與放大光纖12的基態(tài)吸收的峰值波長入a (圖5的例中975nm)大致一樣?；蛘撸刂萍す舛O管20的溫度，使得中央波長入c與峰值波長Xa大致一樣。通過這樣的方法，與現(xiàn)有的使用平坦波段B的情況相比較，能夠提高激勵光的吸收率，所以即使為了改善模擬特性的目的而較短地設(shè)定放大光纖12的長度的情況下，也能夠減少殘留激勵光的強度。另外，通過在高吸收率的波段，使用放大光纖12，能夠提高變換效率(信號增益相對于激勵光輸入功率的比例)。應(yīng)予說明，即使在溫度變動而激光二極管20產(chǎn)生的激勵光的波長變動的情況下，也只要存在于吸收率比波段B高的范圍內(nèi)，就能夠與現(xiàn)有比較減少殘留激勵光、并且提聞變換效率。圖6是表不現(xiàn)有例以及本實施方式的殘留激勵光和放大光纖12的長度的關(guān)系的圖。此圖的上側(cè)的橢圓內(nèi)表示的點，表示現(xiàn)有例的殘留激勵光與光纖長的關(guān)系。另外，圖的下側(cè)的橢圓內(nèi)表不的點，表不本實施方式的殘留激勵光與光纖長的關(guān)系。根據(jù)它們的比較，在本申請的情況下，即使使放大光纖12的長度變短，也不會增加殘留激勵光到現(xiàn)有情況的程度。如此，在本申請中，因為介由散熱器30熱耦合激光二極管20與放大光纖12，并且，設(shè)定使得在它們達到熱穩(wěn)態(tài)的情況下從激光二極管20產(chǎn)生的激勵光的中心波長\ c與放大光纖12的基態(tài)吸收的峰值波長Xa大致一樣，所以能夠改善模擬特性，并且抑制殘留激勵光的增加。另外，通過使用放大光纖12的吸收特性的峰值位置，能夠提高變換效率。另外，因為能夠使用非冷卻型作為激光二極管20，所以不需要由珀耳帖元件消耗的電力(為了驅(qū)動激光二極管20而必須的電力的大致2倍的電力)，能夠?qū)⒐夥糯笱b置10的消耗電力減少到1/3以下。另外，通過省略珀耳帖元件的散熱器，能夠縮小裝置整體的尺寸。進而，通過使用共添加了鉺和鐿的雙包層型的放大光纖12，能夠簡單地得到高增益。然后，對于本實施方式的詳細動作進行說明。本實施方式中，作為一個例子，舉例將由包含頻率為91.25 343.25MHz范圍的40個載波的正弦波的AM-VSB信號對激光進行了調(diào)制的波長為1550nm的光信號放大的情況進行說明。從輸入端口 11輸入光信號時，光稱合器13將它的一部分分支,輸入光電二極管
18。具體而言，光耦合器13為20dB耦合器的情況(分支比為1/100的情況)下，對光電二極管18輸入光信號的1/100,對光隔離器15輸入剩余的光信號。光電二極管18，將輸入的光信號變換為電信號，供給到控制電路21?？刂齐娐?1，在將輸入的電信號變換為模擬信號或者對應(yīng)的數(shù)字信號后，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)和光耦合器13的分支比計算從輸入端口 11輸入的光信號的強度。通過了光隔離器15的光信號被導(dǎo)向激勵光混合器17。激勵光混合器17,將通過了光隔離器15的光信號輸入放大光纖12的芯部12a,以單模在芯部12a內(nèi)傳播。另一方面，激光二極管20產(chǎn)生的激勵光，由激勵光混合器17,輸入放大光纖12的芯部12a和第一包層部12b,在芯部12a和第一包層部12b的內(nèi)部以多模傳播。激勵光邊在放大光纖12傳播，邊被芯部12a的鐿離子(Yb3+)吸收，鐿離子間接地激勵鉺離子(Er3+)。在芯部12a傳播的光信號因源于被激勵的鉺離子的受激發(fā)射而被放大。放大光纖12，在放大動作中發(fā)熱。例如，在由8W輸出的激光二極管20激勵8m長的放大光纖12的情況下，其周圍溫度上升至接近60°C。本實施方式中，因為放大光纖12如圖4所示，被安裝于散熱器30，所以，由放大光纖12產(chǎn)生的熱，被傳輸?shù)阶鳛闊醾鲗?dǎo)性介質(zhì)的散熱器30。因為在散熱器30的中心部，配置激光二極管20，激光二極管20和散熱器30熱耦合，所以，激光二極管20因從放大光纖12傳輸?shù)臒岫鴾囟壬仙?。另外，傳輸?shù)缴崞?0的熱，通過熱輻射向周圍輻射。熱敏電阻22熱耦合于激光二極管20，檢測元件溫度。如此檢測的激光二極管20的溫度，被供給到控制電路21?？刂齐娐?1判定激光二極管20的溫度是否等于預(yù)先設(shè)定并存儲的溫度Tc (例如50°C (Ac與Aa大致一樣的溫度))，在檢測出的溫度比溫度Tc還高的情況下，驅(qū)動冷卻部23，除此以外的情況下不驅(qū)動冷卻部23。因為通過如此的控制，以激光二極管20的溫度成為溫度Tc的方式進行控制，所以在包含冷卻部23的系統(tǒng)達到熱穩(wěn)態(tài)的情況下，激光二極管20的元件溫度等于溫度Tc。激光二極管20的溫度上升時，激光二極管20產(chǎn)生的激勵光的波長向長波長側(cè)偏移。此處，將在激光二極管20的溫度等于Tc的情況下產(chǎn)生的激勵光的中心波長X c (參照圖3)，和放大光纖12的基態(tài)吸收的峰值波長X a(參照圖5)設(shè)定為大致一樣。此結(jié)果是，由激光二極管20產(chǎn)生的激勵光，以高比例被放大光纖12吸收，用于光信號的放大。因此，即使是以改善模擬特性為目的，較短地設(shè)定放大光纖12的長度的情況下，也能夠降低殘留激勵光的強度。圖6如前所述是表示放大光纖12的長度和殘留激勵光的強度的關(guān)系的圖。圖6的上側(cè)的橢圓所圍繞的點，表示現(xiàn)有的放大光纖12的長度與殘留激勵光的強度的關(guān)系，隨著放大光纖12的長度變短，殘留激勵光的強度顯著增加。另一方面，圖6的下側(cè)的橢圓所圍繞的點，表示本實施方式的放大光纖12的長度與殘留激勵光的強度的關(guān)系，即使放大光纖12的長度變短，殘留激勵光的強度增加也很少。從放大光纖12輸出的殘留激勵光的功率，在考慮無源光部件的耐受力時，期望的是設(shè)定為500mW以下。應(yīng)予說明，500mW，是一般用作無源光部件的高功率耐受力值的值，通過將殘留激勵光設(shè)定為500mW以下，能夠防止無源光部件的損傷，并且實現(xiàn)長壽命化。應(yīng)予說明，也可以不是設(shè)定為500mW以下，而是例如設(shè)定為從放大光纖12輸出的光信號的功率以下。這是因為只要是光信號的功率以下，就不會損傷無源光部件。由放大光纖12放大了的光信號,介由光隔離器16輸入到光f禹合器14。光I禹合器
14,將輸入的光信號的一部分分支,輸入光電二極管19。具體而言,在光稱合器14為20dB耦合器的情況(分支比為1/100的情況)下，光信號的1/100被輸入光電二極管19，剩余的光信號從輸出端口 24輸出。光電二極管19，將輸入的光信號變換為電信號，供給到控制電路21。控制電路21，在將輸入的電信號變換為模擬信號或者對應(yīng)的數(shù)字信號后，根據(jù)得到的數(shù)據(jù)和光耦合器14的分支比計算放大后的光信號的強度。并且，控制電路21，基于由前述的處理計算的輸入光的強度和輸出光的強度，求出光放大裝置10的增益。并且，基于求出的增益，執(zhí)行使得增益恒定的控制即增益恒定控制(AGC)?；蛘?，僅僅檢測輸出光的強度，進行使得輸出強度保持恒定的輸出恒定控制(ALC: Automati c Output Power Level Control)。應(yīng)予說明，除此以夕卜，也可以基于激勵電流恒定控制(ACC:Automatic Current Control)或者激勵功率恒定控制(APC !Automatic Pump Power Control)等進行控制。如以上說明所述，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，因為，由作為熱傳導(dǎo)性介質(zhì)的散熱器30熱耦合激光二極管20和放大光纖12，將由放大光纖12產(chǎn)生的熱傳輸?shù)郊す舛O管20，使得達到熱穩(wěn)態(tài)時激光二極管20產(chǎn)生的激勵光的中心波長\ c與放大光纖12的激勵光的吸收率的峰值波長X a大致一樣，所以，即使是以改善模擬特性為目的，使放大光纖12的長度短的情況下，也能夠防止殘留激勵光的強度增大。另外，在本實施方式中，介由散熱器30熱稱合放大光纖12和激光二極管20。因為散熱器30—般由熱傳導(dǎo)性高的鋁等金屬構(gòu)成，所以，由放大光纖12產(chǎn)生的熱能夠迅速地傳輸?shù)郊す舛O管20，能夠沒有延遲地控制溫度。另外，在本實施方式中，因為將熱敏電阻22熱稱合于激光二極管20,基于由熱敏電阻22檢測的溫度，控制冷卻部23，所以，能夠使激光二極管20始終為恒定的溫度。通過如此的控制，能夠不受環(huán)境溫度等的影響，按殘留激勵光的強度以低級別恒定的方式進行控制。另外，能夠?qū)⒎糯蠊饫w12的變換效率維持為高級別。另外，因為，在本實施方式中，使用非冷卻型作為激光二極管20，從而不需要由珀耳帖元件消耗的電力，所以光放大裝置10的消耗電力能夠被減少到1/3程度，并且，通過省略珀耳帖元件的散熱器，能夠縮小裝置整體的尺寸。應(yīng)予說明，雖然在本實施方式中，使用冷卻部23，但是因為冷卻部23的消耗電力比珀耳帖元件小，所以，即使冷卻部23頻繁(或者連續(xù))運轉(zhuǎn)的情況下，與珀耳帖元件比較，也能夠減少消耗電力。另外，本實施方式中，如圖4所示，卷繞放大光纖12使得放大光纖12的激勵光輸入側(cè)被配置于近前側(cè)。放大光纖12具有如下分布，即，激勵光輸入側(cè)的溫度高，隨著遠離輸入端，溫度降低。因此， 通過將放大光纖12的溫度高的一側(cè)，配置于接近激光二極管20的一側(cè)，能夠有效率地將放大光纖12的熱傳輸?shù)郊す舛O管20。圖7是說明將本實施方式的光放大裝置適用于光傳送系統(tǒng)50的情況的一個例子的概略構(gòu)成圖。此圖的例子中，光傳送系統(tǒng)50，包含光發(fā)送裝置60、發(fā)送側(cè)光傳送線路70、本實施方式的光放大裝置10、接收側(cè)光傳送線路80以及光信號接收裝置90。此例中，從光發(fā)送裝置60發(fā)送的光信號，在發(fā)送側(cè)光傳送線路70傳播、到達光放大裝置10。在光放大裝置10中，如上所述，光信號被放大后，在接收側(cè)光傳送線路80傳播、到達光信號接收裝置90，在此處將信號解調(diào)。因為本實施方式的光放大裝置10，具有良好的模擬特性，并且，消耗電力低，所以在使用了如此的光放大裝置10的光傳送系統(tǒng)50中，能夠提高系統(tǒng)整體的通信品質(zhì)，并且，削減消耗電力，節(jié)約系統(tǒng)維護必要的經(jīng)費。(C)變形實施方式應(yīng)予說明，在以上的實施方式中，使用了如圖4所示的散熱器30，但是，除此以外，也可以是例如圖8所示的構(gòu)成。在圖8的例中，散熱器130，由例如鋁或者銅等熱傳導(dǎo)性的金屬板形成。在該金屬板的一面，形成將放大光纖12的一個端部埋入的直線槽部131，在該直線槽部131埋入放大光纖12的輸入激勵光一側(cè)的直線部分。從直線槽部131向上方向伸出的放大光纖12呈螺旋狀從內(nèi)側(cè)向外側(cè)回旋，其半徑漸漸變大，另一端部朝向與直線槽部131相同的方向向著散熱器130的外部伸出。應(yīng)予說明，因為放大光纖12的輸入激勵光的直線部分被埋入直線槽部131內(nèi)、它的表面與散熱器130的表面為大致同樣的高度，所以，能夠以螺旋狀的部分不用為了回避該直線部分而彎曲的方式進行配置。放大光纖12，例如，通過粘接劑等被安裝于散熱器130。在放大光纖12的螺旋狀部分的中央附近，例如，介由用于提高熱傳導(dǎo)率的熱傳導(dǎo)性硅與散熱器130熱耦合地配置激光二極管20。應(yīng)予說明，與前述的情況相同，圖1所示的熱敏電阻22熱耦合于激光二極管20，能夠檢測激光二極管20的溫度。另外，圖1所示的冷卻部23，被配置于例如能夠?qū)⒓す舛O管20冷卻的位置。應(yīng)予說明，也可以不在散熱器130的表面?zhèn)龋窃诒趁鎮(zhèn)仍O(shè)置，或者，也可以在散熱器130的背面?zhèn)仍O(shè)置多個翅片，由冷卻部23對該翅片進行冷卻。圖9進一步表示散熱器的其它實施方式。雖然圖8的例子為僅僅將放大光纖12的一部分埋設(shè)于散熱器130內(nèi)的構(gòu)成,但是，圖9為將放大光纖12全部埋設(shè)于散熱器230中的構(gòu)成。即，此例中，在散熱器230中，形成收納放大光纖12的一邊的直線部分的直線槽部231、收納另一邊的直線部分的直線槽部232、和收納螺旋狀卷繞的部分的螺旋狀槽部233。應(yīng)予說明，埋設(shè)了放大光纖12的一端部的直線槽部231，與其它部分比較，形成槽的深度僅深至光纖的粗細程度。如此，通過埋設(shè)于散熱器230內(nèi)的構(gòu)成，能夠增大放大光纖12與散熱器的接觸面積，提高熱傳導(dǎo)率。另外，雖然圖9中沒有表示，但是，在埋設(shè)了放大光纖12之后，由具有對應(yīng)于激光二極管20的開口部的、例如樹脂等密封材料密封散熱器230的表面，從而能夠防止損傷放大光纖12。另外，通過使用具有熱傳導(dǎo)性的樹脂，能夠進一步增強放大光纖12與散熱器230的熱耦合。應(yīng)予說明，在圖8以及圖9的例中，因為使得放大光纖12的激勵光輸入的一側(cè)成為內(nèi)側(cè)，卷繞為螺旋狀，所以將放大光纖12的溫度變高的部分配置于激光二極管20的附近，如此，能夠效率良好地向激光二極管20傳輸熱。應(yīng)予說明，介由散熱器熱耦合激光二極管20和放大光纖12的情況下,散熱器的形狀不限定于上述實施方式。例如，收納光纖的各個槽部不一定是必要的。另外，雖然在以上的實施方式中，熱耦合放大光纖12與激光二極管20，但是，除此以外，還可以將位于放大光纖12的輸出側(cè)的無源光部件(例如，光隔離器16或者光耦合器14)和激光二極管20熱耦合。這是因為位于輸出側(cè)的無源光部件也發(fā)熱。應(yīng)予說明，作為熱耦合的方法，可以如前所述介由散熱器熱耦合，或者也可以將激光二極管20與無源光部件直接熱耦合。進而，還可以在圖4、圖8、圖9所示的散熱器30、130、230的激光二極管20的附近配置無源光部件，利用來自放大光纖12與無源光部件雙方的熱。應(yīng)予說明，雖然在放大光纖12的情況下,對應(yīng)于從激光二極管20輸出的波長的偏移,吸收率變動、發(fā)熱量變化，但是，因為位于輸出側(cè)的無源光部件的發(fā)熱量相對于波長的偏移是穩(wěn)定的，所以，通過熱耦合無源光部件和激光二極管20，能夠進行穩(wěn)定的殘留激勵光的減低控制。另外，雖然在以上的實施方式中，設(shè)置熱敏電阻22以及冷卻部23，基于它們進行溫度控制，但是，例如，在不進行溫度控制也能夠?qū)⒓す舛O管20的溫度保持為期望溫度的情況下，沒有設(shè)置它們的必要。另外，雖然在以上的實施方式中，列舉了通過作為溫度調(diào)整部的冷卻部23冷卻的情況為例進行了說明，但是，也可以通過作為溫度調(diào)整部的加熱部進行加熱。具體而言，也可以設(shè)置具有加熱功能的加熱器作為溫度調(diào)整部，在周圍溫度降低、激勵波長變短的情況下，通過加熱器加熱，控制成激光二極管20的溫度接近溫度Tc。作為控制方法，能夠采用根據(jù)由熱敏電阻22檢測的溫度控制加熱器產(chǎn)生的熱量的方法?；蛘撸驗闇囟瓤刂频臅r間常數(shù)大(變化慢)，所以，也能夠進行基于加熱器開/關(guān)(ON/OFF)的開關(guān)控制。當(dāng)然，對于冷卻情況下的風(fēng)扇的控制，可以控制轉(zhuǎn)速，也可以進行開/關(guān)(ON/OFF)控制。另外，因為在剛啟動了光放大裝置10之后，激光二極管20的溫度低，激勵波長短，所以，有時殘留激勵光的級別變高直至達到穩(wěn)態(tài)。因此，也可以在剛啟動了光放大裝置10之后，由加熱器加熱，使其向穩(wěn)態(tài)移動，隨著向穩(wěn)態(tài)移動，減弱加熱器的加熱。根據(jù)這樣的方法，能夠防止由殘留激勵光導(dǎo)致例如光學(xué)元件短壽命化、損傷。應(yīng)予說明，也可以組合利用冷卻部23的冷卻和利用加熱器的加熱，進行控制。根據(jù)利用這樣的組合的控制，即使是周圍溫度的變動大的情況，也能夠?qū)⒓す舛O管20的溫度保持恒定。應(yīng)予說明，雖然在以上的實施方式中，給出為了防止光放大裝置10剛啟動之后產(chǎn)生的殘留激勵光，暫時地由加熱器加熱的方案，但是，實現(xiàn)此目的的構(gòu)成不限于此。例如，也可以在放大光纖12的后段部安裝殘留激勵光的除去部，將上升時的過渡狀態(tài)下產(chǎn)生的殘留激勵光變換為熱而除去。作為殘留激勵光的除去部，例如，能夠通過使從放大光纖12的包層射出的多模光入射的后段側(cè)的單模光纖的包層的外側(cè)為折射率與該包層相比同等程度或者稍大的部件而得到。通過使殘留激勵光除去部與進一步另外設(shè)置的散熱部件熱接觸，能夠?qū)埩艏罟庾儞Q為熱而除去。另外，雖然在以上的實施方式中，使用散熱器作為熱傳導(dǎo)性介質(zhì)，但是也可以使用散熱器之外的介質(zhì)作為熱傳導(dǎo)性介質(zhì)。具體而言，例如，也可以使用收納光放大裝置10的金屬制筐體作為熱傳導(dǎo)性介質(zhì)。另外，作為熱傳導(dǎo)性介質(zhì)，不限于金屬，例如，也可以使用空氣作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)。即，也可以只是將激光二極管20配置在放大光纖12或者無源光部件的附近。應(yīng)予說明，除此以外，作為熱傳導(dǎo)介質(zhì)，還存在例如水或者有機溶劑等液體或者樹脂等。能夠使用它們是不言而喻的。另外，雖然在以上的實施方式中是將放大光纖12的激勵光輸入側(cè)配置于激光二極管20的附近的結(jié)構(gòu)，但是，在激光二極管20的溫度成為期望的溫度以上的情況下，也可以將激勵光輸入側(cè)配置于遠離激光二極管20的位置。另外，關(guān)于激光二極管20的安裝位置，也不限定于圖4、8、9的位置，也可以例如安裝在散熱器的四角中的任一個，或者，安裝在散熱器的背面?zhèn)?。另外，雖然在以上的實施方式中，關(guān)于輸出控制(例如，ALC等)和溫度控制的關(guān)系沒有進行說明，但是，對于輸出控制，控制的響應(yīng)速度快，另一方面，對于溫度控制，響應(yīng)速度比輸出控制慢。因此，例如，為了恒定地控制輸出，短期地基于輸出控制進行控制，并且，長期地通過溫度控制而控制成激光二極管20的溫度成為期望的溫度，從而能夠使殘留激勵光的強度減少，并且改善模擬特性。另外，雖然在以上的實施方式中，作為激光二極管20產(chǎn)生的激勵光具有圖3所示的波長特性進行了說明，但是，在具有與之不同的特性的情況下(例如，不存在顯著的峰值波長的情況下)，設(shè)定為溫度上升而波長偏移時，放大光纖12的吸收率變得最高即可。即，設(shè)定為在溫度上升時，圖3所示的波長特性與圖5所示的吸收特性的重復(fù)區(qū)域變得最多即可。
另外，雖然在以上的實施方式中，作為激勵方式采用了前方激勵方式，但是，也可以例如采用后方激勵方式或者雙向激勵方式。后方激勵方式，與前方激勵方式比較時，噪聲特性差，但是能夠高輸出化。另外，雙向激勵方式，使得兼具前方激勵方式和后方激勵方式兩者特征的放大成為可能。另外，雖然在以上的實施方式中，使光放大裝置10僅僅是輔助放大器(BoosterAmplifier)的構(gòu)成,但是,也可以例如為了改善作為噪聲因數(shù)的NF,例如,在通過設(shè)置于輔助放大器的前段的前置放大器放大后，進一步通過輔助放大器放大。應(yīng)予說明，雖然在以上的實施方式中，列舉在芯部12共添加鉺和鐿的情況為例進行了說明，但是也可以添加錢(Tm:ThuIium)、釹(Nd:Neodymium)、鐠(Pr:Praseodymium)等稀土元素，或者，具有與稀土元素同樣的放大作用的其它物質(zhì)。此情況下，雖然與上述的實施方式放大波段不同，但是，能夠起到與本發(fā)明同樣的效果。符號說明10光放大裝置11輸入端口(輸入部)12放大光纖(光纖)12a 芯部12b第一包層部12c第二包層部13光稱合器14光耦合器(無源光部件)15光隔離器16光隔離器(無源光部件)17激勵光混合器18，19光電二極管20激光二極管(激光光源)21控制電路(溫度調(diào)整部的一部分)22熱敏電阻(溫度檢測部)23冷卻部(溫度調(diào)整部的一部分)24輸出端口(輸出部)30，130，230散熱器(熱傳導(dǎo)性介質(zhì))50光傳送系統(tǒng)60光信號發(fā)送裝置(光發(fā)送裝置)70發(fā)送側(cè)光傳送線路80接收側(cè)光傳送線路90光信號接收裝置(光接收裝置)
權(quán)利要求
1.一種光放大裝置，其特征在于，將光信號放大，包含: 輸入部，輸入所述光信號； 激光光源，產(chǎn)生激光； 光纖，通過基于來自所述激光光源的所述激光的受激發(fā)射，將所述光信號放大輸出； 輸出部，輸出由所述光纖放大了的所述光信號； 無源光部件，被配置于所述光纖與所述輸出部之間； 介由熱傳導(dǎo)性介質(zhì)熱耦合所述激光光源和所述光纖以及/或者所述無源光部件。
2.如權(quán)利要求1所述的光放大裝置，其特征在于，將由所述光纖以及/或者所述無源光部件產(chǎn)生的熱傳輸?shù)剿黾す夤庠?、到達了熱穩(wěn)態(tài)時所述激光光源產(chǎn)生的激光的波段被設(shè)定為與所述光纖的吸收率高的波段大致一致。
3.如權(quán)利要求2所述的光放大裝置，其特征在于，所述熱傳導(dǎo)性介質(zhì)，是用于將所述光纖以及/或者所述無源光部件產(chǎn)生的熱散熱的散熱器，通過將所述激光光源配置于該散熱器進行熱耦合。
4.如權(quán)利要求2或者3所述的光放大裝置，其特征在于，包含: 溫度檢測部，用于檢測所述激光光源的溫度； 溫度調(diào)整部，基于所述溫度檢測部的溫度檢測結(jié)果，調(diào)整包含所述激光光源的系統(tǒng)的溫度，使得所述激光光源產(chǎn)生的激光的波段與所述光纖的吸收率高的波段大致一致。
5.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的光放大裝置，其特征在于，設(shè)定為從所述光纖輸出的殘留激勵光的功率為500mW以下。
6.一種光傳送系統(tǒng)，其特征在于，包含: 光發(fā)送裝置，發(fā)送光信號； 所述權(quán)利要求1 5中任一項所述的光放大裝置； 光接收裝置，接收由所述光放大裝置放大了的所述光信號。
全文摘要
抑制殘留激勵光的產(chǎn)生，并且改善模擬特性。包含輸入部(輸入端口11)，輸入光信號；激光光源(激光二極管20)，產(chǎn)生激光；光纖(放大光纖12)，通過基于來自激光光源的激光的受激發(fā)射將光信號放大輸出；輸出部(輸出端口24)，輸出由光纖放大了的光信號；無源光部件(光隔離器16等)，被配置于光纖與所述輸出部之間；介由熱傳導(dǎo)性介質(zhì)熱耦合激光光源以及/或者無源光部件和光纖。
文檔編號H01S3/094GK103155309SQ20108006965
公開日2013年6月12日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者鈴木干哉 申請人:古河電氣工業(yè)株式會社