專利名稱：濾光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種濾光器，其適合用作對光增幅器中光信號的增幅增益進行均衡的增益均衡器等。
光增幅器具有添加可由激發(fā)光激發(fā)的螢光物質的增幅用光波導、和向該光波導供給激發(fā)光的激發(fā)光光源，其被設置在光傳送系統(tǒng)中的中繼站等處。特別是，對于適用于傳送多個波長的光信號的波分復用傳送系統(tǒng)(WDM傳送系統(tǒng))的光增幅器，重要的是使多個波長的光信號以彼此相等的增益一起增幅，同時，使各光信號的功率以一定的目標值進行輸出。因此，在這樣的光增幅器中，為了均衡光信號的增幅增益，將具有信號波長帶域中的增益譜線和同形狀的損失譜線的濾光器用作增益均衡器。
例如，文獻1《K．Inoue，et al．，“Tunable Gain Equalization Usinga Mach-Zehnder Optical Filter in Multistage Fiber Amplifiers”，IEEEPhotonics Technology Letters，Vol．3，No．8，pp．718-720(1991)》中，記載了通過使用馬赫-曾德干涉儀的濾光器謀求光增幅器的增益平坦化的技術，另外，在文獻2《H．Toba，et al．，”Demonstration of Optical FDMFilters and EDFAs”，Proceedings of ECOC’94，pp．263-266(1994)》中，記載了將具有上述文獻1記載的結構的2個濾光器進行縱向連接而成的濾光器。再有，在文獻3《T．Naito，et al．，”Active Gain SlopeCompensation in Large-Capacity，Long-Haul WDM TransmissionSystem”，Proceedings of OAA’98，WC5，pp．36-39(1999)》中，記載了具有可以改變光的偏振方位的旋轉量的法拉第轉子、多折射性的平板、2個多折射性的楔型構件以及透鏡系統(tǒng)的濾光器。
本發(fā)明人研究了上述現有的技術，結果發(fā)現下述的問題，即，在上述文獻1記載的技術中，例如，當由于某種原因使位于光增幅器前段的光傳送路的損失變化而使入射到光增幅器中的光信號的功率發(fā)生變化時，若保持從光增幅器出射的光信號的功率一定，則必須使光增幅器中的光信號的增幅增益發(fā)生變化。而且，當增益變化時，增益的波長依存性，即，增益的斜率(表示波長與增益關系的譜線的斜率)變化，其結果，光增幅器的增益平坦性受到損壞，從光增幅器出射的多個波長的光信號各自的功率產生偏差。
為了解決上述問題，上述文獻2中記載的技術是，對構成濾光器的各馬赫-曾德干涉儀中的各光耦合器及各分支光路的溫度與入射的光信號的功率相應地調整。由此，該濾光器的損失譜線(表示波長與損失的關系)的斜率被調整，伴隨入射光信號的功率變化的增益斜率的變化被補償。而且，與入射光信號的功率相對應的濾光器中的損失譜線的斜率被變更，同時，位于波長帶域中的各光信號的損失能級也進行變化，從光增幅器輸出的增幅光的S/N比變化或者劣化。另外，該文獻2的濾光器，為調整損失譜線的斜率所設置的加熱器的數量多達6個，所以，斜率控制很復雜。
另外，上述文獻3中記載的技術，通過調整法拉第轉子中的光的偏振方位的旋轉量使各光信號的功率偏差變小，從而，濾光器中損失譜線的斜率被調整。其結果，各光信號的功率偏差被減小。而且，與上述文獻2中記載的技術不同，在該文獻3的濾光器中，由于零件數量多，其構成更加復雜，組裝時的光軸調整非常困難。
本發(fā)明正是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種作為光增幅器中增益均衡器等器件的、具有容易實現其損失譜線的斜率控制的簡易結構的濾光器。
為了達到上述目的，本發(fā)明的濾光器具有入射信號光波長帶域內的光的入射端和出射該光的出射端的主光路、以及沿該主光路的一部分配置的第1及第2副光路。該濾光器中，由上述主光路的一部分與第1副光路構成第1及第2光耦合器，由這些主光路、第1副光路、第1及第2光耦合器構成第1馬赫-曾德干涉儀。另外，由上述主光路和第2副光路構成第3及第4光耦合器，由這些主光路、第2副光路、第3及第4光耦合器構成第2馬赫-曾德干涉儀。
而且，在該濾光器中，還設置有第1溫度調節(jié)裝置，用于調節(jié)位于上述第1及第2光耦合器之間的主光路的一部分及第2副光路的至少任何一方的溫度，以及第2溫度調節(jié)裝置，用于調節(jié)位于上述第3及第4光耦合器之間的主光路的一部分及第2副光路的至少任何一方的溫度。
本發(fā)明的濾光器的特征還在于，它具有與上述第1及第2溫度調節(jié)裝置電氣相連的控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)通過第1及第2溫度調節(jié)裝置調整主光路及第1副光路的至少一方的溫度并調整主光路及第2副光路的至少一方的溫度，通過該溫度調整，在固定從主光路的入射端向出射端傳輸時的信號波長帶域中的基準波長的光損失量的狀態(tài)下調節(jié)該濾光器中損失譜線的斜率。損失譜線表示上述信號波長帶域中各波長的光從主光路的入射端向出射端傳輸時的各波長的光的損失。
在該濾光器中，如上所述，通過控制系統(tǒng)控制第1及第2溫度調節(jié)裝置，調整共有主光路的互相縱向連接的上述第1及第2馬赫-曾德干涉儀的透光特性，由此，以信號波長帶域內的基準波長中的損失量(從入射端向出射端傳輸時的該基準波長的光的損失量)為中心，調節(jié)該濾光器中損失譜線的斜率，這樣，本發(fā)明的濾光器具有容易對該濾光器中損失譜線的斜率進行控制的結構，可以應用于例如光增幅器中的增益均衡器等器件中，還有，本發(fā)明的濾光器中的第1及第2溫度調節(jié)裝置含有加熱器、珀耳帖元件等。該第1溫度調節(jié)裝置可以做成只調整位于第1及第2光耦合器之間的主光路的一部分及第1副光路的任一方的溫度，同時，第2溫度調節(jié)裝置也可以做成只調整位于第3及第4光耦合器之間的主光路的一部分和第2副光路的任一方的溫度。特別是，由于在調整位于第1及第2光耦合器之間的主光路的溫度及調整位于第3及第4光耦合器之間的第2副光路的溫度時，由于可以對兩者進行相同的溫度調整(例如，兩者都溫度上升或者兩者都溫度下降)，所以，該濾光器中損失譜線的斜率控制變得很容易。
另外，在本發(fā)明的濾光器中，第1溫度調節(jié)裝置可以做成對位于第1及第2光耦合器之間的主光路及第1副光路的雙方進行溫度調整，同時，第2溫度調節(jié)裝置也可以做成對位于第3及第4光耦合器之間的主光路及第2副光路的雙方進行溫度調整。這時，就要在主光路的一部分及第1副光路上設置2個作為第1溫度調節(jié)裝置的加熱器、珀耳帖元件等器件，同時，就要在主光路的一部分及第2副光路上設置2個作為第2溫度調節(jié)裝置的加熱器、珀耳貼元件等器件。但是，當設置的4個加熱器等器件哪個都不進行溫度調整時，可以把該濾光器中的損失譜線的斜率做成一定值(例如0值)，另外，只由從4個加熱器等器件中選出的2個加熱器等器件進行溫度調整時，不僅可以把損失譜線的斜率設定成正值，也可以設定成負值。因此，在該濾光器中的第1及第2溫度調節(jié)裝置的控制過程中，電力消耗被抑制到很小的程度。
再有，對于本發(fā)明的濾光器中的上述信號波長帶域來說，優(yōu)選包含帶域1535nm～1565nm或者帶域1575nm～1605nm的帶域，在該濾光器中，由上述控制系統(tǒng)、第1及第2溫度調節(jié)裝置使損失譜線的斜率的絕對值至少在0～10dB/30nm范圍內變化，優(yōu)選在0～5dB/30nm的范圍內變化。由于這樣的構成，本發(fā)明的濾光器適合用作，對設置在傳送155μm波帶和1．59μm波帶中WDM信號的光傳送系統(tǒng)中的中繼站等處的光增幅器的增益特性進行均衡的增益均衡器。


圖1表示本發(fā)明的光濾波器的第1實施例的構成。
圖2是把用做第1實施例的光濾波器的第1樣品的損失譜線連同位相值Δφ的各值表示出來的譜線。
圖3是把用做第1實施例的光濾波器的第2樣品的損失譜線連同位相值Δφ的各值表示出來的譜線。
圖4是把用做第1實施例的光濾波器的第3樣品的損失譜線連同位相值Δφ的各值表示出來的譜線。
圖5表示本發(fā)明的光濾波器的第2實施例的構成。
下面結合圖1～圖5說明本發(fā)明的光濾波器的各實施例，在附圖中，對相同的要素付于相同的符號，并省略重復的說明。
(第1實施例)圖1是表示本發(fā)明的光濾波器的第1實施例的構成的圖。圖1中，第1實施例的光濾波器1是在基板10上設置的平面光波導回路，具有主光路20、第1副光路21、第2副光路22、第1～第4光耦合器31～34、作為第1及第2溫度調節(jié)裝置的加熱器51、53及控制系統(tǒng)100。
基板10上的第1光耦合器31及第2光耦合器32通過把主光路20的一部分與第1副光路21進行光學結合來構成，第3光耦合器33和第4光耦合器34通過把主光路20的一部分與第2副光路22進行光學結合來構成。另外，加熱器51設置在位于第1及第2光耦合器31、32之間的主光路20的一部分上，加熱器53設置在位于第3及第4光耦合器33、34之間的第2副光路22上?？刂葡到y(tǒng)100電氣地連接到這些加熱器51、52上，通過該加熱器51、53對主光路20及第2副光路22的溫度進行調節(jié)。
主光路20是設置在入射端11和出射端12之間的光波導，上述入射端11位于基板10的一側的端面上，上述出射端12位于基板10的另一側的端面上。按照從入射端11向出射端12的順序，依次配置第1光耦合器31、第2光耦合器32、第3光耦合器33及第4光耦合器34。主光路20和第1副光路21通過第1及第2光耦合器31、32相互光結合，由主光路20、第1副光路21、第1光耦合器31及第2光耦合器32構成第1馬赫-曾德干涉儀41。另一方面，主光路20的其它部分與第2副光路22通過第3及第4光耦合器33、34相互進行光結合，由主光路20、第2副光路22、第3光耦合器33及第4光耦合器34構成第2馬赫-曾德干涉儀42。第1馬赫-曾德干涉儀41和第2馬赫-曾德干涉儀42共用主光路20并互相縱向連接。
在該第1實施例中，加熱器51設置在位于第1及第2光耦合器31、32之間的主光路20上，控制系統(tǒng)100通過加熱器51調整該主光路20的溫度，由此調整該第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20和第1副光路21的光程差，由此調整該第1馬赫-曾德干涉儀41的透光特性。另外，在位于第3及第4光耦合器33、34之間的第2副光路22上設置加熱器53，控制系統(tǒng)100通過加熱器53調節(jié)該第2副光路22的溫度，由此調整第2馬赫-曾德干涉儀42中的主光路20與第2副光路22的光程差，由此調整該第2馬赫-曾德干涉儀42的透光特性。
在該第l實施例的濾光器1中，在主光路20中，從入射端11向出射端12傳輸過程中光的損失譜線L(λ)取決于第1馬赫-曾德干涉儀41的透光特性T1(λ)及第2馬赫-曾德干涉儀42的透光特性T2(λ)這兩者，上述第1馬赫-曾德干涉儀41基于位于第1及第2光耦合器31、32之間的主光路20和第1副光路21之間的光結合，上述第2馬赫-曾德干涉儀42基于位于第3及第4光耦合器33、34之間的主光路20和第2副光路22之間的光結合。
一般地，馬赫-曾德干涉儀的透光特性T(λ)用下式(1)表示。T(λ)=l-A·sin2{2π(λ-λ0)／△λ+△φ}…(1)其中，λ是波長，A是馬赫-曾德干涉儀的透光特征(與波長λ的透光率的關系，而且具有多個透光率峰)中的透光率的振幅，λ0是多個透光率峰中，作為設計中心的透光率峰的峰值波長，△λ是該透光特性中的峰值波長周期的l／2，無論哪一個都是由馬赫-曾德干涉儀的結構參數決定的常數。另外，△φ是由溫度調整而設定的位相值。因而，該濾光器1的損失譜線L(λ)用下式(2)表示。L(λ)=-10·log{T1(λ)·T2(λ)}…(2)另外，該濾光器1中的損失譜線(表示損失相對于在主光路20中傳輸的光的波長的關系)的斜率S(λ)用下式(3)表示。s(λ)=dL(λ)／dλ…(3)其中，波長λ中的損失L(λ)的單位是dB。
在該濾光器1中，通過適當地設計第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42各自的常數A、λ0及Δλ的值，可以由控制系統(tǒng)100進行溫度控制。即，控制系統(tǒng)100通過加熱器51、53進行溫度調節(jié)，由此，在實質上不改變信號波長帶域中的預定波長λ1中的損失譜線L(λ)的情況下設定位相值Δφ的值。由此，設定該信號波長帶域中的損失譜線L(λ)及該損失譜線的斜率S(λ)。
本發(fā)明人制造了作為該第1實施例的濾光器1的第1～第3樣品，對于這些樣品，如下所述，確認為損失譜線的斜率S(λ)對波長λ的依賴性小，即，波長λ與損失譜線L(λ)呈很好的線性關系。
首先，第1實施例的濾光器1的第1樣品，是在作為信號波長帶域的1．55μm波長帶(1535nm～1565nm)中，以波長1550nm(基準波長)為中心，在其絕對值的最大值為5dB／30nm的范圍內可以變更損失譜線的斜率的濾光器。在該第1樣品的第1馬赫-曾德干涉儀41中，結構參數A的值為0．6、λ0的值為1550nm、Δλ的值為200nm。另外，在第2馬赫-曾德干涉儀42中，結構參數A的值為0．5、λ0的值為1600nm、Δλ的值為200nm。
本發(fā)明人對第1樣品的濾光器在把第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42的各位相值Δφ設定為絕對值相等且符號相反的狀態(tài)下，在0弧度～0．595弧度的變化范圍內對相對于波長的損失譜線進行了測定。位相值Δφ的調節(jié)由控制系統(tǒng)100通過加熱器51、53調整第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20及第2馬赫-曾德干涉儀42中的第2副光路22的溫度來進行。
在圖2中，表示在第1樣品的濾光器中對于位相值Δφ的各值損失譜線相對于波長的關系。圖2中，G210表示位相值Δφ設定為0弧度時的損失譜線，G20表示位相值Δφ設定為0．157弧度時的損失譜線，G230表示位相值Δφ設定為0．313弧度時的損失譜線，G240表示位相值Δφ設定為0．470弧度時的損失譜線，G250表示位相值Δφ設定為0．595弧度時的損失譜線。在這些損失譜線G210～G250中，無論哪一個在波長帶域1535nm～1565nm的中心波長1550nm附近損失都在2．73dB～3．01dB之間并基本為定值。另外，在上述波長帶域中損失譜線G210～G250的斜率可以在0～5．05dB／30nm的范圍內設定。再有，這些損失譜線G210～G250與通過損失2．89dB(在中心波長1550nm上的損失)的點的直線的偏差的最大值，在位相值Δφ為0．595弧度時為±0．21dB，是十分小的，同時，各損失譜線的斜率的線性度很好。
再有，在該第1樣品中，當通過加熱器51、53把主光路20及第2副光路22的溫度調整到一定的偏置溫度時，使位相值Δφ為0，若適當地設定第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42各自的結構參數，通過使主光路20及第2副光路22的溫度從上述偏置溫度上升，位相值Δφ的值可以在0～+0．595弧度的范圍內變化。另外，通過使主光路20及第2副光路22的溫度從上述偏置溫度下降，也可以使位相值Δφ的值可以在-0．595弧度～0的范圍內變化(由控制系統(tǒng)100對損失譜線的斜率進行控制)。由于這樣做之后位相值Δφ的值在-0．595弧度～+0．595弧度的范圍內變化，在波長帶域1535nm～1565nm之間，該第1樣品的濾光器中的損失譜線的斜率就可以設定在-5dB/30nm～+5dB/30nm的范圍內。
另外，該第1樣品的濾光器的第1及第2溫度調節(jié)裝置，也可以用珀耳帖元件代替加熱器51、53。在使用珀耳帖元件作為第1及第2溫度調節(jié)裝置的情況下，通過上升或者下降主光路20及第2副光路22的溫度，不僅可以把位相值Δφ的值設定成正值，也可以設定成負值。如上所述，通過使位相值Δφ的值在-0．595弧度～+0．595弧度的范圍內變化，就可以把波長帶域1535nm～1565nm中的損失譜線的斜率設定在以預定波長為中心的-5dB/30nm～+5dB/30nm的范圍內。
其次，第1實施例的濾光器的第2樣品，是在信號波長帶域為1．55μm的波長帶(1535nm～1565nm)中，以波長1550nm(基準波長)為中心的損失譜線的斜率在絕對值最大值為10dB/30nm范圍內可以變化的濾光器。在該第2樣品的第1馬赫-曾德干涉41中，結構參數A的值為0．85、λ0的值為1550nm、Δλ的值為200nm。在第2馬赫-曾德干涉42中，結構參數A的值為0．60、λ0的值為1600nm、Δλ的值為200nm。
與第1樣品相同，發(fā)明者們對該第2樣品的濾光器，在把第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42的各位相值Δφ設定成絕對值相等符號相反的狀態(tài)下，測定了該位相值Δφ在0弧度～0．595弧度的范圍內變化時相對于波長的損失譜線。位相值Δφ的調節(jié)由控制系統(tǒng)100通過加熱器51、53調整第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20及第2馬赫-曾德干涉儀42中的第2副光路22的溫度來進行。
圖3表示在第2樣品的濾光器中，對于位相值Δφ的各值，損失譜線相對于波長的關系。圖3中，G310表示位相值Δφ設定在0弧度時的損失譜線，G320表示位相值Δφ設定在0．157弧度時的損失譜線，G330表示位相值Δφ設定在0．313弧度時的損失譜線，G340表示位相值Δφ設定在0．470弧度時的損失譜線，G350表示位相值Δφ設定在0．595弧度時的損失譜線。在這些損失譜線G310～G350中，在波長帶域1535nm～1565nm的中心波長1550nm附近，損失是3．65dB～3．98dB并基本為一定值。另外，上述波長帶域中的損失譜線G310～G350的斜率可以設定在0～10dB/30nm的范圍內。再有，這些損失譜線G310～G350與通過損失為0．87dB(中心波長1550nm處的損失)的點的直線的偏差的最大值，在位相值Δφ為0．314弧度時是±0．87dB并十分小，同時，各損失譜線的斜率的線性度很好。
在該第2樣品中，由加熱器51、53把主光路20及第2副光路22的溫度調整到某個一定的偏置溫度上時，使位相值Δφ為0，當適當地設定第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42的各自結構參數時，通過從上述偏置溫度開始升高或降低主光路20及第2副光路22的溫度，不僅可以把位相值Δφ設定成正值，也可以設定成負值。另外，作為第1及第2溫度調節(jié)裝置，也可以用珀耳帖元件代替加熱器51、53，通過用珀耳帖元件升高或降低主光路20及第2副光路22的溫度，不僅可以把位相值Δφ設定成正值，也可以設定成負值。這樣一來，由于位相值Δφ在-0．595弧度～+0．595弧度的范圍內變化，所以，在波長帶域1535nm～1565nm中，該第2樣品的濾光器中的損失譜線的斜率可以設定在-10dB/30nm～+10dB／30nm的范圍內。
圖4表示在第1實施例的濾光器的第3樣品中，示出了位相值Δφ的各值的、相對于波長的損失譜線。該第3樣品的濾光器在作為信號波長帶域的1．59μm波長帶(1575nm～1605nm)中，以波長1590nm為中心的損失譜線的斜率可以在絕對值最大值為15dB/30nm的范圍內進行變化。在該第1馬赫-曾德干涉儀41中，結構參數A的值為0．6，λ0的值為1590nm，Δλ的值為200nm。而在第2馬赫-曾德干涉儀42中，結構參數A的值為0．5，λ0的值為1640nm，Δλ的值為200nm。
本發(fā)明人對于第3樣品的濾光器，在把第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42的各自位相值Δφ設定成絕對值相等符號相反的狀態(tài)下，測定了該位相值Δφ在0弧度～0．595弧度范圍變化時與波長相對應的損失譜線。
再有，與第1及第2樣品同樣地，在該第3樣品中，位相值Δφ的調節(jié)，由控制系統(tǒng)100通過加熱器51、53調整第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20及第2馬赫-曾德干涉儀42中的第2副光路22的溫度來進行。另外，在圖4中，G410表示位相值Δφ設定在0弧度時的損失譜線，G420表示位相值Δφ設定在0．157弧度時的損失譜線，G430表示位相值Δφ設定在0．313弧度時的損失譜線，G440表示位相值Δφ設定在0．470弧度時的損失譜線，G450表示位相值Δφ設定在0．595弧度時的損失譜線。
這些損失譜線G410～G450中，無論哪一個在波長帶域1575nm～1605nm的中心波長1590nm附近損失都是2．73dB～3．01dB并基本上恒定。另外，上述波長帶域中的損失譜線G410～G450的斜率可以設定在0～5dB/30nm的范圍內。再有，這些損失譜線G410～G450與通過損失2．89dB(中心波長1590nm處的損失)的點的直線的偏差的最大值在位相值Δφ為0．595弧度時是±0．21dB且非常小，同時，各損失譜線的斜率的線性度很好。
再有，在該第3樣品的濾光器中，作為第1及第2溫度調節(jié)裝置，也可以用珀耳帖元件代替加熱器51、53。當主光路20及第2副光路22的溫度由加熱器51、53調整到某個一定的偏置溫度時，位相值Δφ為0，只要適當地設定第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42各自的結構參數，通過使主光路20及第2副光路22的溫度從上述偏置溫度開始升高或降低，就不僅可以把位相值Δφ設定成正值，也可以設定成負值。這樣一來，由于位相值Δφ在-0．95弧度～+0．595弧度的范圍內變化，所以波長帶域1575nm～1605nm中的損失譜線的斜率就可以設定在-5dB／30nm～+5dB/30nm的范圍內。
如上所述，在第1實施例的濾光器1的第1～第3樣品中，實質上不變化信號波長帶域中的預定波長(基準波長)中的損失值，位相值Δφ的設定由控制系統(tǒng)100通過加熱器51、53進行溫度調整。由此，該信號波長帶域中相對于波長的損失譜線的斜率被設定在所希望的范圍內。這樣，第1實施例的濾光器1就具有容易實現損失譜線的斜率控制的簡易結構。另外，該濾光器1，其損失譜線的斜率在線形性上很出色。而且，由于各構成要素在基板10上集成形成，所以，該濾光器是小型的，且零件個數少，由于只需調整光信號的入射端11及出射端12中的光軸，使得光學調整非常容易。
再有，該第1實施例也可以不設置加熱器51，而在位于第1及第2光耦合器31、32之間的第1副光路上設置珀耳帖元件，通過該珀耳帖元件來降低第1副光路21的溫度。另外，該第1實施例，也可以不設置加熱器53，而在位于第3及第4光耦合器33、34之間的主光路20上設置珀耳帖元件，通過該珀耳帖元件來降低主光路20的溫度。無論哪一種構成，都可以獲得與上述效果相同的效果。
因此，該第1實施例的濾光器1適合于例如光增幅器中的增益均衡器。在原有的光增幅器中，當無論什么原因引起位于前段的光傳輸路徑上的損失發(fā)生變化，從而使輸入光增幅器的光信號的功率發(fā)生變化時，為了保持從光增幅器出射的光信號的功率一定，就必須改變光增幅器中的增幅增益。這樣，當增益變化時，由于增益的波長依存性，即，增益的斜率發(fā)生變化，結果光增幅器自身的增益平坦性被破壞。但是，如果使用作為光增幅器中的增益均衡器的該第1實施例的濾光器1，由于與入射的光信號的功率對應的濾光器1的位相值Δφ，即損失譜線的斜率可由控制系統(tǒng)進行適當地調整，所以，與該入射光信號的功率變化伴隨的增益斜率的變化可以由該濾光器1中的損失譜線的斜率控制進行充分的補償。這時，即使該濾光器1中的損失譜線斜率變化，位于波長帶域中預定中心波長(基準波長)的損失也不變化，從光增幅器出來的增幅了的光信號的S/N比也不會劣化。特別像上述的第1～第3樣品那樣，在信號波長帶域和中心波長(基準波長)被設定的情況下，第1實施例的濾光器1適用于傳送1．55μm波長帶和1．59μm波長帶中多個波長的光信號的光傳送系統(tǒng)中的設置在中繼站等處的均衡光增幅器的增益特性的增益均衡器。
(第2實施例)下面，對本發(fā)明的濾光器的第2實施例進行說明。圖5是表示第2實施例的濾光器的構成的圖。該第2實施例的濾光器2與上述的第1實施例的濾光器1比較，不同點在于，作為第1溫度調整手段，除了加熱器51之外，還具有加熱器52，作為第2溫度調整手段，除了加熱器53之外，還具有加熱器54。
加熱器52設置在位于第1及第2光耦合器31、32之間的第1副光路21上，控制系統(tǒng)200通過該加熱器52調整第1副光路21的溫度。設置該加熱器52是為了與加熱器51一起調整第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20和第1副光路21的光程差，從而調整第1馬赫-曾德干涉儀41的透光特性T1(λ)。另一方面，加熱器54設置在位于第3及第4光耦合器33、34之間的主光路20上，控制系統(tǒng)200通過該加熱器54調整主光路20的溫度。設置該加熱器54是為了與加熱器53一起調整第2馬赫-曾德干涉儀42中的主光路20和第2副光路22的光程差，從而調整第2馬赫-曾德干涉儀42的透光特性T2(λ)。
在該第2實施例中，第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42各自的透光特性用上述式(1)表示，濾光器2全體的損失譜線L(λ)用上述式(2)表示。對于濾光器2的損失譜線L(λ)來說，通過適當地設計第1及第2馬赫-曾德干涉儀41、42的常數A、λ0及Δλ的值，信號波長帶域中的預定波長(基準波長)的損失基本恒定，通過控制系統(tǒng)200借助于加熱器51～54調整溫度，就可以設定位相值Δφ的值。這樣，上述信號波長帶域中的該濾光器的損失譜線的斜率就被調節(jié)了。
在該第2實施例中，第1馬赫-曾德干涉儀41的位相值Δφ，通過由加熱器51、52設定的主光路20及第1副光路21的溫度差可以進行調整。例如，當通過加熱器51使主光路20的溫度上升時，第1馬赫-曾德干涉儀41的位相值Δφ變大，當通過加熱器52使第1副光路21的溫度上升時，第1馬赫-曾德干涉儀41的位相值Δφ變小。
同樣，第2馬赫-曾德干涉儀42的位相值Δφ，通過由加熱器53、54設定的主光路20及第2副光路22的溫度差可以進行調整。例如，當通過加熱器53使第2副光路22的溫度上升時，第2馬赫-曾德干涉儀42的位相值Δφ變大，當通過加熱器54使主光路20的溫度上升時，第2馬赫-曾德干涉儀42的位相值Δφ變小。
也就是說，在該第2實施例的濾光器2中，設計成當加熱器51～54的任何一個都不進行溫度調整時，位相值Δφ為一定值Δφ0(例如，Δφ0=0)，該濾光器中的損失譜線的斜率S為一定值S0(例如，S0=0)。這時，加熱器52、54不進行溫度調整，第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20及第2馬赫-曾德干涉儀42中的第2副光路22通過控制系統(tǒng)200借助于加熱器51、53進行溫度調整，位相值Δφ可以在Δφ＞Δφ0的范圍內變化，該濾光器2中的損失譜線的斜率S可以在S＞S0的范圍內變化。相反，不由加熱器51、53進行溫度調整，控制系統(tǒng)200通過加熱器52、54對第1馬赫-曾德干涉儀41中的第1副光路21及第2馬赫-曾德干涉儀42中的主光路20進行溫度調整，可以使位相值Δφ在Δφ＜Δφ0的范圍內變化，可以使該濾光器2中的損失譜線的斜率S在S＜S0的范圍內變化。
如上所述，在該第2實施例的濾光器2中，當4個加熱器51～54中的無論哪一個都不進行溫度調整時，位相值Δφ，即損失譜線的斜率可以為0，另外，當從4個加熱器51～54中選擇2個加熱器進行溫度調整時，位相值Δφ，即損失譜線的斜率不僅可以設定成正值，也可以設定成負值。因此，該第2實施例的濾光器2除了與第1實施例的濾光器1的效果相同而外，與該第1實施例的濾光器1中用一定的偏置溫度使位相值Δφ為0的情況相比，可以更加抑制電力的消耗。
在該第2實施例中，作為第1及第2溫度調節(jié)裝置，可以使用珀耳帖元件代替加熱器51～54。這時，例如，第1馬赫-曾德干涉儀41中的主光路20及第2馬赫-曾德干涉儀42中的第2副光路22和第1馬赫-曾德干涉儀41中的第1副光路21及第2馬赫-曾德干涉儀42中的主光路20之中，由于無論哪一方的溫度上升的同時另一方的溫度就下降，所以，位相值Δφ，即損失譜線的斜率不僅可以設定成正值，也可以設定成負值。這時，電力消耗被抑制到很小，這一點是令人滿意的。
再有，本發(fā)明不局限于實施例中說明的濾光器，也可以有種種的變形。例如，該發(fā)明的濾光器，必要的各構成要素不必集成在單一的基板上，主光路、第1副光路及第2副光路可以分別由光纖實現，同時，第1～第4光耦合器也可以分別由光纖耦合器實現。這時，該濾光器被設置在光導纖維傳送路上時的插入損失變小，這是令人滿意的。
根據上述的本發(fā)明，共用主光路并相互縱向連接的第1及第2馬赫-曾德干涉儀的透光特性，由控制系統(tǒng)通過第1及第2溫度調節(jié)裝置調整溫度來進行調整，由此，實質上不變化位于波長帶域中的基準波長中的損失，就可調整相對于該信號波長帶域中波長的光的損失譜線的斜率。這樣，該濾光器具有容易實現信號波長帶域中損失譜線的斜率控制的簡易結構。因此，該濾光器非常適用于例如光增幅器中的增益均衡器等器件，即使由于伴隨輸入信號的功率變化的光增幅器的增幅增益變化在增益譜線上產生斜率，該增益斜率也是可以補償的。另外，由于即使濾光器中的損失譜線的斜率變化，信號波長帶域中的基準波長中的損失實質上也不變更，所以，從光增幅器輸出信號的S/N比不會劣化。
另外，由于通過第1溫度調節(jié)裝置使位于第1及第2光耦合器之間的主光路的一部分及第1副光路的任何一方的溫度被調整，通過第2溫度調節(jié)裝置使位于第3及第4光耦合器之間的主光路的一部分及第2副光路的任何一方的溫度被調整時，作為該第1溫度調節(jié)裝置的加熱器或珀耳帖元件只需設置一個，作為該第2溫度調節(jié)裝置的加熱器或珀耳帖元件只需設置一個即可，所以，能夠實現簡易的構成。特別是，當位于第1及第2光耦合器之間的主光路的溫度被調整及位于第3及第4光耦合器之間的第2副光路的溫度被調整時，由于可以對兩者進行同樣的溫度調整(例如，兩者都是溫度上升或者兩者都是溫度下降)，所以，可以實現更簡易的構成。
另外，當通過第1溫度調節(jié)裝置對位于第1光耦合器和第2光耦合器之間的主光路的一部分及第1副光路的雙方的溫度進行調整，并通過第2溫度調節(jié)裝置對位于第3光耦合器和第4光耦合器之間的主光路的一部分及第2副光路的雙方的溫度進行調整時，作為第1溫度調節(jié)裝置的加熱器或珀耳帖元件等就要設置2個，作為第2溫度調節(jié)裝置的加熱器或珀耳帖元件等也要設置2個，但是，當4個加熱器的任何一個都不進行溫度調整時，損失譜線的斜率可以成為一定值，在只由從4個加熱器中選出2個加熱器進行溫度調整的情況下，損失譜線的斜率不僅可以設定成正值，也可以設定成負值。因此，在電力消耗小這一點上是令人滿意的。
權利要求
1．一種濾光器，包括主光路，該主光路具有使信號波長帶域內的光入射的入射端和出射該光的出射端；第1副光路，該第1副光路與上述主光路一起構成第1光耦合器及第2光耦合器，同時，與上述主光路、上述第1光耦合器及第2光耦合器一起構成第1馬赫-曾德干涉儀；第2副光路，該第2副光路與上述主光路一起構成第3光耦合器及第4光耦合器，同時，與上述主光路、上述第3光耦合器及第4光耦合器一起構成第2馬赫-曾德干涉儀；第1溫度調節(jié)裝置，該第1溫度調節(jié)裝置用于調整位于上述第1光耦合器與上述第2光耦合器之間的上述主光路的一部分以及上述第1副光路中的至少一個的溫度；第2溫度調節(jié)裝置，該第2溫度調節(jié)裝置用于調整位于上述第3光耦合器與上述第4光耦合器之間的上述主光路的一部分以及上述第2光路的至少一個的溫度；以及控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)與上述第1及第2溫度調節(jié)裝置電氣連接，通過該第1溫度調節(jié)裝置對位于上述第1及第2光耦合器之間的主光路的一部分以及第1副光路中的至少一個進行溫度控制，同時，通過該該第2溫度調節(jié)裝置對位于上述第3及4耦合器之間的主光路的一部分以及第2光路中的至少一個進行溫度控制，且該控制系統(tǒng)通過控制上述第1及第2溫度調節(jié)裝置，在實質上不改變從上述主光路的上述入射端向上述出射端傳輸時的上述信號波長帶域中的基準波長的光的損失量的情況下，對該信號波長帶域中損失譜線的斜率進行調節(jié)。
2．如權利要求1所述的濾光器，其特征在于，上述第1及第2溫度調節(jié)裝置中的至少任意一個配置在上述主光路上。
3．如權利要求1所述的濾光器，其特征在于，上述信號波長帶域包含1535nm～1565nm的帶域。
4．如權利要求3所述的濾光器，其特征在于，上述控制系統(tǒng)以上述損失譜線的斜率的絕對值至少在0～10dB／30nm的范圍內變化的方式，對上述第1及第2溫度調節(jié)裝置進行控制。
5．如權利要求4所述的濾光器，其特征在于，上述控制系統(tǒng)以上述損失譜線的斜率的絕對值至少在0～5dB／30nm的范圍內變化的方式，對上述第1及第2溫度調節(jié)裝置進行控制。
6．如權利要求1所述的濾光器，其特征在于，上述信號波長帶域包含157nm～1605nm的帶域。
7．如權利要求6所述的濾光器，其特征在于，上述控制系統(tǒng)以上述損失譜線的斜率的絕對值至少在0～10dB/30nm的范圍內變化的方式，對上述第1及第2溫度調節(jié)裝置進行控制。
8．如權利要求7所述的濾光器，其特征在于，上述控制系統(tǒng)以上述損失譜線的斜率的絕對值至少在0～5dB/30nm的范圍內變化的方式，對上述第1及第2溫度調節(jié)裝置進行控制。
全文摘要
提供一種用作光增幅器中的增益均衡器等的濾光器,其容易實現信號波長帶域中損失譜線的斜率控制,且結構簡單。該濾光器具有主光路的一部分、第1副光路、由對該主光路及第1副光路光學耦合的第1及第2光耦合器構成的第1馬赫－曾德干涉儀。該濾光器還具有主光路的一部分、第2副光路由對該主光路和第2副光路光學耦合的第3及第4光耦合器構成的第2馬赫－曾德干涉儀。該濾光器還設置有第1溫度調節(jié)裝置和第2溫度調節(jié)裝置,以及控制系統(tǒng)。
文檔編號H04B10/296GK1281973SQ0012197
公開日2001年1月31日 申請日期2000年7月27日 優(yōu)先權日1999年7月27日
發(fā)明者畑山均, 笹岡英資 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社