專(zhuān)利名稱(chēng)：信號(hào)光的減噪裝置與信號(hào)光的減噪方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信中信號(hào)光的減噪裝置(下面簡(jiǎn)作減噪裝置)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著光通信技術(shù)的飛躍發(fā)展，希望能進(jìn)一步擴(kuò)展信號(hào)光的傳輸距離(長(zhǎng)程化)。
對(duì)應(yīng)于傳輸距離長(zhǎng)程化的企圖，當(dāng)前采用了能使信號(hào)光進(jìn)行光增強(qiáng)的多個(gè)光增強(qiáng)器，對(duì)光纖等傳輸媒體中繼，以補(bǔ)償信號(hào)光強(qiáng)度隨著傳輸距離加長(zhǎng)的衰減。
近年來(lái)，光纖增強(qiáng)器之中，利用鉺的激勵(lì)光的受激發(fā)射現(xiàn)象的摻鉺光纖增強(qiáng)器(簡(jiǎn)記為EDFA)受到重視。
光纖增強(qiáng)器由于與傳輸媒體有良好的匹配性，適用于光傳輸系統(tǒng)，而EDFA則因增強(qiáng)波段與石英系光纖的極低損耗即1500nm波段匹配，能實(shí)現(xiàn)高增益與高效率而尤其適用于光傳輸系統(tǒng)。
但是，包括EDFA在內(nèi)的光增強(qiáng)器因受激離子的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，將產(chǎn)生增強(qiáng)信號(hào)光。在此信號(hào)光的增強(qiáng)過(guò)程中，由于隨機(jī)地發(fā)生的自發(fā)輻射光也會(huì)增強(qiáng)。光增強(qiáng)器將產(chǎn)生增強(qiáng)的自發(fā)輻射光也會(huì)增強(qiáng)。光增強(qiáng)器將產(chǎn)生增強(qiáng)的自發(fā)輻射光(以后有時(shí)簡(jiǎn)作ASE)，也即會(huì)產(chǎn)生噪聲光(也稱(chēng)為噪聲、雜波)。
結(jié)果，具有隨機(jī)相位的ASE便附加到增強(qiáng)信號(hào)光上，使信號(hào)光對(duì)噪聲光的比(S/H比)嚴(yán)重惡化。
由于混入了ASE，從光增強(qiáng)器不能以良好的精度只輸出預(yù)定的信號(hào)光，此外，ASE還與信號(hào)光相同，在沿光纖等的傳輸之中反復(fù)進(jìn)行光增強(qiáng)。
因此，這種不希望發(fā)生的ASE大大妨礙了傳輸距離長(zhǎng)程化的企圖。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述，希望能有從技術(shù)上解決前述問(wèn)題的方法。
為此，本申請(qǐng)的發(fā)明人首先通常是將這種噪聲光發(fā)生初始時(shí)的光強(qiáng)與信號(hào)光的光強(qiáng)進(jìn)行比較，著眼于相當(dāng)小的對(duì)象進(jìn)行深入的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，利用碳納米管的可飽和吸收體具有的能以光功率的平方減少吸收而激增透射率的特性，可以在只增強(qiáng)信號(hào)光的同時(shí)抑制噪聲光的增強(qiáng)，從而能只傳輸信號(hào)光而截止噪聲光。
這樣，本發(fā)明的信號(hào)光的減噪裝置具有下述結(jié)構(gòu)方面的特征。
具體地說(shuō)，這種減噪裝置構(gòu)成為將碳納米管用作可飽和吸收體。然后將這種減噪裝置設(shè)于信號(hào)光的通路中，用于減少光通信中信號(hào)光的噪聲。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，可飽和吸收體的碳納米管一方面截止了光強(qiáng)度弱的ASE等的透過(guò)，另一方面則透射光強(qiáng)度高的信號(hào)光，從而能降低信號(hào)光的噪聲。
碳納米管最好是在光學(xué)上具有非線性的。
可飽和吸收體最好通過(guò)與光增強(qiáng)器相組合，相對(duì)于與信號(hào)光反向行進(jìn)的光具有光隔離器的功能。
作為與信號(hào)光反向行進(jìn)的光例如有信號(hào)光的反射光，反射光的光強(qiáng)比信號(hào)光的光強(qiáng)弱。因此還可使可飽和吸收體起到用作信號(hào)光與反射光的光隔離器的作用，可簡(jiǎn)便地構(gòu)成光通信用設(shè)備。
可飽和吸收體最好具有可用作相對(duì)于信號(hào)光的波形整形件的功能。
可飽和吸收體能截止信號(hào)光的強(qiáng)度分布中光強(qiáng)弱的部分而透射光強(qiáng)高的部分，從而能將透過(guò)可飽和吸收體的信號(hào)光的脈沖波形整形成陡削的波形。
可飽和吸收體的可能和吸收的波段最好在1200nm以上和2000nm以下。
這樣，例如就能與當(dāng)前用作傳輸媒體的石英系光纖的信號(hào)光的波段相匹配。
信號(hào)光最好設(shè)定為從光纖增強(qiáng)器出射的信號(hào)光。
光纖增強(qiáng)器最好是摻餌光纖增強(qiáng)器。
這樣，由于能使摻餌光纖增強(qiáng)器中石英系光纖的極低損耗波段與可飽和吸收體的可飽和吸收的波段匹配，故能在實(shí)際中獲得有效的利用。
信號(hào)光最好設(shè)定為從半導(dǎo)體光增強(qiáng)器出射的信號(hào)光。
信號(hào)光最好設(shè)定為從半導(dǎo)體激光器出射的信號(hào)光。
當(dāng)于光路中具有相連接的多段光纖增強(qiáng)器時(shí)，最好將可飽和吸收體作為中繼器設(shè)于各相鄰的光纖增強(qiáng)器之間。
這樣，由于相對(duì)于從所連接的各光纖增強(qiáng)器出射的增強(qiáng)光能發(fā)揮可飽和吸收功能，故可高效地截止增強(qiáng)的自發(fā)輻射光的透光而能有效地長(zhǎng)距離化。
此外，碳納米管最好是用單層碳納米管與多層碳納米管中的兩方，或也可采用其中的一方。
上述的減噪裝置最好是由于透明基板、透明棱鏡、透明透鏡、其他合適的透明光學(xué)材料形成的光學(xué)部件的表面上設(shè)置碳納米管構(gòu)成。但也可以將碳納米管夾設(shè)于透明的光學(xué)材料之間或是埋置于透明光學(xué)材料之中。


圖1用于說(shuō)明SWNT(單層碳納米管)薄膜的光吸收特性。
圖2是相對(duì)于圖1中最低能量區(qū)出現(xiàn)的吸收帶部分將橫軸變換為光波長(zhǎng)的圖。
圖3用于說(shuō)明SWNT薄膜的Z掃描法的測(cè)定裝置。
圖4用于說(shuō)明SWNT薄膜的Z掃描法中SWNT薄膜位于-40mm附近時(shí)各激光強(qiáng)度下的透射率。
圖5用于說(shuō)明具有本發(fā)明的信號(hào)光的減噪裝置的EDFA。
圖6(A)～(C)用于說(shuō)明SWNT薄膜的減噪效果。
圖7說(shuō)明SWNT薄膜的波形整形效果。
圖8(A)與(B)用于說(shuō)明實(shí)施形式的變形例。
圖9用于說(shuō)明一般的EDFA的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施形式下面參考

本發(fā)明的實(shí)施形式，此外，供說(shuō)明的各圖只是概示了能理解本發(fā)明程度的各結(jié)構(gòu)要素的尺寸、形狀與配置關(guān)系等。這就是說(shuō)，本發(fā)明并不限于圖示的例子。
(1)碳納米管的可飽和吸收功能的驗(yàn)證(1-1)碳納米管的制作在本實(shí)施形式中，采用由碳原子(c)的六元環(huán)結(jié)構(gòu)形成的一片石墨體成為管狀結(jié)構(gòu)的碳納米管(SWNT)。此外，碳納米管中還有多層結(jié)構(gòu)的石墨體成為管狀結(jié)構(gòu)的多層碳納米管(以下簡(jiǎn)記為MWNT)，本發(fā)明并不局限于SWNT。
SWNT的制造周知可利用激光蒸發(fā)法與弧光放電法等任意的合適方法。下面簡(jiǎn)述激光蒸發(fā)法的SWNT的形成方法例。
首先制作含有鈷(Co)與鎳(Ni)各若干原子％(例如設(shè)各為0.6原子％)的(金屬/碳)復(fù)合棒。
繼將此復(fù)合棒于電爐中在約1200℃的溫度下加熱后，在500乇的減壓下按50sccm導(dǎo)入氬(Ar)氣，同時(shí)用Nd-yAG脈沖激光器(10Hz)等瞬時(shí)蒸發(fā)碳與催化劑金屬，制作SWNT。此外，在這樣制得的SWNT中有時(shí)會(huì)混入副產(chǎn)物的雜質(zhì)，因而最好采用水熱法、離心分離法與超濾法等任意一種合適的方法來(lái)精制SWNT。
(1-2)碳鈉米管薄膜的制作再來(lái)制作SWNT形成的薄膜(以下稱(chēng)作SWNT薄膜)。制作SWNT薄膜時(shí)，可使用SWNT，直徑較好在0.5nm～2.0nm范圍內(nèi)；SWNT的長(zhǎng)度，較好在500nm～1000nm范圍內(nèi)。SWNT的直徑和長(zhǎng)度在該范圍內(nèi)可發(fā)現(xiàn)合適的可飽和吸收功能。
在以下實(shí)施例中，采用平均直徑為1.3nm左右、平均長(zhǎng)度為1000nm程度的SWNT。
在制作SWNT薄膜時(shí)，采用噴涂法將SWNT分散于分散劑中獲得的分散液噴涂于透明的光學(xué)材料即玻璃基板等透明性的被涂布物上，制作SWNT薄膜。下面簡(jiǎn)述噴涂法的SWNT薄膜的制作方法的一例。作為玻璃基板例如采用兩面平行的玻璃板。
首先調(diào)制將(1-1)說(shuō)明的方法精制的SWNT均勻分散到例如乙醇、二氯乙烷與甲基甲醛等之中至少一種內(nèi)的分散液。在此分散液的調(diào)制中，自然可根據(jù)需要添加表面活性劑等。SWNT的分散濃度例如在把乙醇用作分散劑時(shí)以約1～2mg/ml為宜。又，分散濃度也不局限于此，可以根據(jù)目的與設(shè)計(jì)任意變更。
然后將調(diào)制好的分散液噴涂到玻璃基板上再使其干燥。當(dāng)用于進(jìn)行噴涂的玻璃基板的溫度低時(shí)，所涂布的分散液中的SWNT便不能取得良好凝集的涂膜質(zhì)量，因而應(yīng)在將玻璃基板加溫的同時(shí)進(jìn)行噴涂。
經(jīng)上述過(guò)程后可以制得優(yōu)質(zhì)的SWNT薄膜。此外，SWNT薄膜的制造方法也不局限于這里所述的，也可以采用電泳成膜法與聚合物分散法等。
(1-3)碳納米管的吸收光譜的測(cè)定對(duì)(1-2)說(shuō)明的方法所制備的SWNT薄膜進(jìn)行了光吸收特性的評(píng)價(jià)。
SWNT薄膜是把精制的SWNT 1～2mg分散到用作分散劑的例如乙醇5ml的分散液噴涂到透明的玻璃基板上來(lái)制作。
這樣取得的SWNT薄膜的光吸收特性的測(cè)定結(jié)果示明于圖1中，用分光光度計(jì)U-4000(日立制作所制造)進(jìn)行這樣測(cè)定。此圖的橫軸表示照射到SWNT薄膜上的光能(ev)，縱軸表示該SWNT薄膜的光吸收度[-]。
如圖1所示，SWNT薄膜在紅外區(qū)具有多個(gè)吸收帶。此外，由于此SWNT薄膜于0.8(ev)附近具有吸收限，可以推察其具有半導(dǎo)體性質(zhì)。
然后將圖1所示的最低能量區(qū)(在此為1(ev)附近)中出現(xiàn)的吸收帶提取出且將橫軸變換為光波長(zhǎng)(nm)的結(jié)果，示明于圖2。
如圖2所示，圖1中約1(ev)附近的吸收帶存在于1200～2000nm的波段中，同時(shí)確認(rèn)吸收峰波長(zhǎng)在1780nm附近。雖然SWNT的吸收峰波長(zhǎng)在本實(shí)施形式條件下是在1780nm附近，但可以推斷，通過(guò)調(diào)整SWNT的直徑與長(zhǎng)度，能使吸收峰波長(zhǎng)作稍許變化。
(1-4)碳納米管的可飽和吸收功能的測(cè)定以激光照射由(1-2)中所述方法制備的SWNT薄膜，用Z掃描法測(cè)定照射光強(qiáng)與透過(guò)SWNT薄膜的透射光強(qiáng)的關(guān)系，評(píng)價(jià)SWNT薄膜的可飽和吸收功能。
圖3概示Z掃描法的測(cè)定裝置。如圖3所示，測(cè)定裝置10將半導(dǎo)體激光器等光源12、UV截止濾光片14、ND濾光片16、焦距f為150mm的透鏡18以及光接收器20，依此順序沿著光源12的照射光的光軸(Z方向)設(shè)置，SWNT薄膜15則配置于透鏡18與光接收器20之間。
然后將從透鏡18的焦點(diǎn)F到靠近光接收器20側(cè)約40mm的位置設(shè)為原點(diǎn)X(O，零點(diǎn))，使SWNT薄膜15沿光軸(Z軸)于圖中的左向(光源12)的方向移動(dòng)，測(cè)定照射SWNT薄膜15的照射光強(qiáng)的透射率的變化。
這時(shí)的光源12是在帶再生增強(qiáng)器的鈦藍(lán)寶石激光器中備有光參量放大器(OPA)，輸出SWNT的吸收峰波長(zhǎng)約1780nm的激光。此外，設(shè)激光的脈沖寬度為200fs、重復(fù)周期為1kHz，取光源12的激光強(qiáng)度為10μw、20μw、30μw、50μw、100μw與300μw共六種，進(jìn)行了測(cè)定。照射到SWNT薄膜15上的光量在該SWNT薄膜15配置于焦點(diǎn)F處時(shí)為最大，而隨著離焦點(diǎn)F愈遠(yuǎn)而愈小。例如當(dāng)光源12的激光強(qiáng)度為10μw而焦點(diǎn)F處的激光點(diǎn)直徑約0.05mm時(shí)，則焦點(diǎn)F處的激光強(qiáng)度約為637MW。
將SWNT薄膜15從原點(diǎn)X(o)沿圖面向左移動(dòng)到40mm(-40mm)附近的位置，即SWNT薄膜15位于焦點(diǎn)F附近位置時(shí)的，光源12的各激光強(qiáng)度與透射率的關(guān)系示明于圖4。在圖4中，橫軸表示光強(qiáng)(光功率)(μw)的對(duì)數(shù)，縱軸表示透射率(-)，在10μW、20μw、30μw、50μw、100μw與300μw時(shí)分別約為3×10-2(3％)、9.5×10-2(9.5％)、16∶5×10-2(約16.5％)、32×10-2(32％)、55×10-2(55％)與80×10-2(80％)。
從圖4可知在各個(gè)激光強(qiáng)度照射光強(qiáng)下的透射率各不相同，但在透鏡18的焦點(diǎn)F附近約-40mm處，透射率的增加在光學(xué)上呈非線性形式。據(jù)此可以確認(rèn)，SWNT薄膜相對(duì)于紅外區(qū)的吸收波段的光(或信號(hào)光)具有可飽和吸收功能。
但在此實(shí)施形式中，由于在SWNT薄膜表面上未進(jìn)行合適的涂層。故照射到該SWNT薄膜上的激光必然會(huì)擴(kuò)散。這樣，若考慮此實(shí)施形式中因這種擴(kuò)散造成的激光損耗約20％時(shí)，透射率約為80×10-2(80％)，而可認(rèn)為照射光(激光)基本上是100％透過(guò)。
(2)利用碳納米管的可飽和吸收功能的結(jié)構(gòu)例首先說(shuō)明將可飽和吸收體碳納米管設(shè)于光通信的信號(hào)光通路中，用作降低信號(hào)光噪聲的減噪裝置的結(jié)構(gòu)例。
通過(guò)將用作減噪裝置的可飽和吸收體與光增強(qiáng)器相組合，能用作與信號(hào)光反向行進(jìn)的光的光隔離器，此外還能用作相對(duì)于信號(hào)光的波形整形器。
圖5為用于說(shuō)明本發(fā)明的具有信號(hào)光減噪裝置的光纖增強(qiáng)器的EDFA的概略結(jié)構(gòu)圖。圖9為用于說(shuō)明與圖5結(jié)構(gòu)不同的既有的一般EDFA的概略結(jié)構(gòu)圖。圖5與圖9雖為雙向激勵(lì)型，但并非限定于此，即便是前向激勵(lì)型的EDFA或后向激勵(lì)型EDFA也能良好地適用本發(fā)明。
此外，在本實(shí)施形式中是以EDFA為例說(shuō)明光纖增強(qiáng)器，但不局限于此，例如即使是喇曼增強(qiáng)器也能良好地實(shí)施本發(fā)明。
首先參考圖9說(shuō)明一般EDFA的結(jié)構(gòu)的例子。
如圖9所示，一般的雙向激勵(lì)型EDFA30設(shè)于輸入部32與輸出部42之間，具有光合波分波器34、34’，激勵(lì)光源36、36’；光隔離器38、38’以及摻餌光纖(以下簡(jiǎn)記為EDF)40。此時(shí)的光隔離器38、38’主要起到不可逆電路的作用，以抑制成為EDFA30與其他光纖的連接端的輸入部32與輸出部42的端部處發(fā)生的與信號(hào)光反向行前的反射光(噪聲光)。
雙向激勵(lì)型EDFA3的工作概示于下。
首先，從輸入部32輸入的信號(hào)光由光合波分波器34與激勵(lì)光源36出射的激勵(lì)光合波，然后經(jīng)光隔離器38由EDF40增強(qiáng)。此增強(qiáng)了的光(增強(qiáng)光)在由光合波分波器34’與光隔離器38’將殘留的激勵(lì)光等不需的光分波后，成為所希望的增強(qiáng)信號(hào)光，出射到輸出部42。
對(duì)于這種既有的雙向激勵(lì)型EDFA的適用于本發(fā)明的信號(hào)光減噪裝置的結(jié)構(gòu)例示明于圖5?，F(xiàn)參看圖5來(lái)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施形式的一個(gè)例子。
如圖5所示，本實(shí)施形式的減噪裝置由碳納米管的可飽和吸收體構(gòu)成，這時(shí)的可飽和吸收體15是(1-3)中說(shuō)明的于透明的玻璃基板上涂布形成的SWNT薄膜。
在本實(shí)施形式中，最好將玻璃基板上的SWNT薄膜形成為對(duì)于所希望的信號(hào)光的透射率約在80％以上的膜厚。這樣可不妨礙所希望的信號(hào)光的透過(guò)，而且能有效地降低有害的噪聲光的透過(guò)。此外在以下的說(shuō)明中，也將減噪裝置僅稱(chēng)作為可飽和吸收體。
本實(shí)施形式中將此減噪裝置插設(shè)于雙向激勵(lì)型EDFA50的信號(hào)光的通路中。在此結(jié)構(gòu)例中取由碳納米管的可飽和吸收體15代替圖9的EDF40的后級(jí)的光隔離器38’的結(jié)構(gòu)。
但是EDFA，如所周知，由于半導(dǎo)體激光器的激勵(lì)光(激勵(lì)波長(zhǎng)980nm或1480nm)導(dǎo)致的餌(Er)的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，將石英光纖的極低損耗的波段中1500nm的波長(zhǎng)帶的信號(hào)光進(jìn)行光增強(qiáng)。于是可以獲得SWNT薄膜引起可飽和吸收的波段(約為1200～2000nm)與EDFA的信號(hào)光波長(zhǎng)帶(1500nm)的匹配性。
本實(shí)施形式中取代光隔離器38’的可飽和吸收體15如(1-4)所說(shuō)明的，具有截止強(qiáng)度弱的光(噪聲光)和透過(guò)高強(qiáng)度光(信號(hào)光)的特性。
由此可知，若能良好地利用此噪聲光的光功率與信號(hào)光的光功率差，讓這兩種光通過(guò)碳納米管構(gòu)成的可飽和吸收體15，則能降低噪聲光的透射率(實(shí)質(zhì)上截?cái)嘣肼暪?而讓信號(hào)光基本上是100％地透過(guò)。
這樣，例如對(duì)于雙向激勵(lì)型EDFA50中產(chǎn)生的初始噪聲光的光強(qiáng)(光功率)約為10μW，而與之相比，初始信號(hào)的光強(qiáng)(光功率)為50μw或100μw或是比這更大的電平的情形，通過(guò)以信號(hào)光強(qiáng)所致的透射率差為基礎(chǔ)來(lái)構(gòu)造光通信系統(tǒng)，就能實(shí)現(xiàn)所希望的功能。以上所述只不過(guò)是一個(gè)例子，可以對(duì)應(yīng)于所希望的設(shè)定任意地作出合適的變更。
下面參看圖6(A)～(C)詳細(xì)說(shuō)明具有信號(hào)光減噪裝置的EDFA的信號(hào)光波形與噪聲光波形的變化。圖6(A)～(C)只是概示信號(hào)光波形與噪聲光波形的變化，而實(shí)際的波形變化則未必如所示的。此外，這些圖中的橫軸表示時(shí)間隔t(任意單位)而縱軸表示信號(hào)光強(qiáng)(光功率)(任意單位)。
來(lái)自圖5所示輸入部32的信號(hào)光a與隨著該信號(hào)光a的傳輸所產(chǎn)生的噪聲光b一起，入雙向激勵(lì)型EDFA50。這時(shí)的噪聲光b的光強(qiáng)與信號(hào)光的光強(qiáng)相比充分地小(參看圖6(A))。
在圖5所示的雙向激勵(lì)型EDFA50的可飽和吸收體15的前段之中，信號(hào)光a經(jīng)光增強(qiáng)而成為信號(hào)光a’。此外，在信號(hào)光的光增強(qiáng)過(guò)程中，初始的噪聲光b與隨機(jī)發(fā)生的自發(fā)輻射光也增強(qiáng)而成為噪聲光b’。這時(shí)的噪聲光b’的光強(qiáng)與信號(hào)光a’的光強(qiáng)相比可以忽視(參看圖6(B))。
然后將信號(hào)光a’與噪聲光b’通過(guò)可飽和吸收體15輸出，于是光強(qiáng)度大的信號(hào)光a’幾乎是100％透過(guò)成為信號(hào)光a”，而噪聲光b’的透射率降低或?qū)嵸|(zhì)上可以說(shuō)是被截止(參看圖6(C))。此外，信號(hào)光a”的波形形狀與信號(hào)光a’的波形形狀相比，進(jìn)行了波形整形(詳述于后)。
在此實(shí)施形式中，最好將SWNT的吸收峰波長(zhǎng)從約1780nm移動(dòng)約1500nm以改進(jìn)SWNT的可飽和吸收功能。但是，信息光波長(zhǎng)與SWNT的吸收峰波長(zhǎng)未必一致，如果是SWNT的吸收波段內(nèi)的信號(hào)光波長(zhǎng)，則SWNT可供實(shí)際應(yīng)用。
在上述實(shí)施形式中是以可飽和吸收體15取代了圖9中的光隔離器38’而構(gòu)成，但也可取以可飽和吸收體15置換光隔離器38的結(jié)構(gòu)或是以可飽和吸收體15配置于雙向激勵(lì)型EDFA30后段中的結(jié)構(gòu)，這時(shí)可以期待有相同的效果。
可飽和吸收體15不僅能對(duì)信號(hào)光還能對(duì)與此信號(hào)光反向行進(jìn)的這一信號(hào)光的反射光同樣地進(jìn)行可飽和吸收。于是能把圖5所示的可飽和吸收體15用作載止反射光透過(guò)的光隔離器或是用作具備信號(hào)光的減噪與反射光的光隔離功能的元件。于是通過(guò)將本發(fā)明的減噪裝置插入到信號(hào)光的傳輸通路中，能謀求實(shí)現(xiàn)低噪聲的良好的光傳輸。
現(xiàn)在參看圖7，說(shuō)明將可飽和吸收體15用作波形整形器的情形。此圖的橫軸表示時(shí)間t(任意單位)，縱軸表示信號(hào)光強(qiáng)(光功率)(任意單位)。
如已說(shuō)明的，光強(qiáng)分布中中心側(cè)強(qiáng)度大的部分的光透射率高，而此分布曲線下降側(cè)的強(qiáng)度小的部分的光透射率低。于是如圖7所示，入射到可飽和吸收體15之前的信號(hào)光a’(對(duì)應(yīng)于圖6中的信號(hào)光a’)，經(jīng)過(guò)可飽和吸收體15而成為截止此信號(hào)光a’中光強(qiáng)度弱的信號(hào)光透過(guò)的信號(hào)光a”。
結(jié)果，經(jīng)過(guò)可飽和吸收體15輸出的脈沖信號(hào)光a”遂成為信號(hào)光a’的前后端被切去的波形。于是信號(hào)光a”的脈沖寬度Y比信號(hào)光a’的脈沖寬度窄。從而在把圖5所示的可飽和吸收體15用于脈沖信號(hào)光的情形，就能把它用作整形器，縮短脈沖時(shí)間寬度短且把信號(hào)光整形成陡峭的波形，例如矩形波形。
此外，利用了可飽和吸收體15的碳納米管的本發(fā)明的減噪裝置，由于是具有抗光損傷與機(jī)械損傷性和耐水性的長(zhǎng)壽命光纖，特別有希望在光通信領(lǐng)域獲得廣泛的實(shí)際應(yīng)用。
上述本發(fā)明的實(shí)施形式的條件等并不局限于所述的組合形式。因此，在任意合適的階段組合適當(dāng)?shù)臈l件都可適用本發(fā)明。
例如本發(fā)明的減噪裝置的可飽和吸收功能能適用于任意合適的發(fā)生源的(信號(hào))光而不限于光增強(qiáng)器的信號(hào)光。又例如，上述實(shí)施中是就把采用可飽和吸收體的減噪裝置應(yīng)用于光通信領(lǐng)域的情形進(jìn)行說(shuō)明，但它也能良好地用于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。
具體如圖8(A)所示，將本發(fā)明的減噪裝置插入半導(dǎo)體器件，例如將半導(dǎo)體用作光增強(qiáng)介質(zhì)的，從激光器除去了諧振腔結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光增強(qiáng)器60出射的光路中，通過(guò)對(duì)此出射光進(jìn)行可飽和吸收，就能降低甚或消除由該半導(dǎo)體光增強(qiáng)器60發(fā)生非所希望的導(dǎo)致制品可靠性降低的噪聲。此外，即使對(duì)于半導(dǎo)體激光器62，若將本發(fā)明的減噪裝置插入此出射光的光路中，也有可能獲得減少甚或消除上述噪聲的效果。
再如圖8(B)所示，在信號(hào)光的通路中具有多個(gè)光纖增強(qiáng)器(在此例如設(shè)定為圖5所示的雙向激勵(lì)型EDFA50)例如是三個(gè)相連接的情形，也可構(gòu)成為將可飽和吸收體15的碳納米管作為中繼器設(shè)于相鄰的各個(gè)光纖增強(qiáng)器中。此時(shí)，由于相對(duì)于所連接的各光纖增強(qiáng)器50出射的增強(qiáng)光能進(jìn)行可飽和吸收，就能更有效地截止(減少)不希望有的ASE。
此外，光纖增強(qiáng)器的連接數(shù)不限于以上所述的3個(gè)。例如在實(shí)際工作中約每隔80km設(shè)置1個(gè)光纖增強(qiáng)器，以補(bǔ)償信號(hào)光的衰減來(lái)謀求傳輸距離的長(zhǎng)程化。此時(shí)，由于信號(hào)光與噪聲光同時(shí)都反復(fù)地增強(qiáng)，結(jié)果妨礙了信號(hào)光的正確傳輸。
于是，如上所述，在將光纖連接的同時(shí)設(shè)置本發(fā)明的減噪裝置即可飽和吸收體的碳納米管，只需構(gòu)成為使每個(gè)碳納米管各減少約10％的噪聲光亮度計(jì)，就能極有效地降低10000km處的噪聲光的影響，并可用來(lái)抑制S/N比的降低。
此外，玻璃基板不限于雙面平行的玻璃板，可根據(jù)用途或設(shè)計(jì)取定任意合適形狀的玻璃基板。至于透明的光學(xué)材料也可以采用玻璃基板以外的塑料等。
從以上所述可知，根據(jù)本發(fā)明，能把碳納米管具備的可飽和吸收功能于光通信領(lǐng)域用作信號(hào)光的減噪裝置，以截止信號(hào)光強(qiáng)度弱的ASE等的透過(guò)而同時(shí)透射光強(qiáng)度強(qiáng)的信號(hào)光。結(jié)果，由于能謀求降低ASE等，故可使傳輸距離進(jìn)一步長(zhǎng)程化。
權(quán)利要求
1.一種信號(hào)光減噪裝置，其特征在于，它用于降低光通信中信號(hào)光的噪聲，設(shè)于該信號(hào)光的通路中，且構(gòu)成為將碳納米管用作可飽和吸收體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的信號(hào)光減噪裝置，其特征在于，上述碳納米管具有非線性光學(xué)特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的信號(hào)光減噪裝置，其特征在于，上述可飽和吸收體通過(guò)與光增強(qiáng)器相組合，具有相對(duì)于與上述信號(hào)光反向行進(jìn)的光起到光隔離器的功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的信號(hào)光減噪裝置，其特征在于，上述可飽和吸收體具有相對(duì)于上述信號(hào)光的波形整形器功能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的信號(hào)光減噪裝置，其特征在于，上述可飽和吸收體的可飽和吸收波段是1200～2000nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的信號(hào)光減噪裝置，其特征在于，上述信號(hào)光設(shè)定為從光纖增強(qiáng)器出射的信號(hào)光。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中所述的信號(hào)光減噪裝置，其特征在于，上述光纖增強(qiáng)器是摻餌光纖增強(qiáng)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的信號(hào)光減噪裝置，其特征在于，上述信號(hào)光設(shè)定為從半導(dǎo)體光增強(qiáng)器出射的信號(hào)光。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的信號(hào)光減噪裝置，其特征在于，上述信號(hào)光設(shè)定為從半導(dǎo)體激光器出射的信號(hào)光。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的信號(hào)光減噪裝置，其特征在于，在上述通路中具有相連接的多段上述光纖增強(qiáng)器的情形下，將上述可飽和吸收體作為中繼器設(shè)于各個(gè)相鄰的上述光纖增強(qiáng)器之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的信號(hào)光減噪裝置，其特征在于，上述碳納米管是單層碳納米管與多層碳納米管兩者或其中之一。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的信號(hào)光減噪裝置，其特征在于，上述可飽和吸收體設(shè)于透明的光學(xué)部件上。
13.信號(hào)光的減噪方法，其特征在于，將碳納米管作為可飽和吸收體配置于光通信的信號(hào)光通路中，由此可飽和吸收體來(lái)降低信號(hào)光的噪聲。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于降低光通信中不希望產(chǎn)生的ASE，謀求傳輸距離長(zhǎng)程化。將碳納米管用作可飽和吸收體(15)，以此可飽和吸收體作為減噪裝置插入到例如雙向激勵(lì)型EDFA(50)的信號(hào)光的通路中，更詳細(xì)地說(shuō)插入EDFA的后段中，由這種結(jié)構(gòu)來(lái)截止或減少信號(hào)光強(qiáng)度弱的不希望的ASE等的透過(guò)同時(shí)透射光強(qiáng)度強(qiáng)的信號(hào)光，使具有可飽和吸收功能的碳納米管有可能用于光通信領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G02F1/35GK1639627SQ0380453
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2003年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月25日
發(fā)明者榊原陽(yáng)一, 德本圓, 阿知波洋次, 片浦弘道, 馬克·K·杰布倫斯基, 田中佑一 申請(qǐng)人:獨(dú)立行政法人產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所, 奧奈爾實(shí)驗(yàn)室公司