JP2000012937A - 光増幅器及び光増幅方法 - Google Patents
光増幅器及び光増幅方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】希土類元素ドープファイバを用いた１．５８μ
ｍ帯等の光増幅について、従来の光増幅器への受動光部
品の追加のみにより高い励起効率の光増幅を実現する低
コストの光増幅器及び光増幅方法を提供する。 【解決手段】本光増幅器は、例えば、ＥＤＦ１2 、光ア
イソレータ２1 、励起光源４1 及びＷＤＭカプラ３1 等
から構成される従来の前方励起型の光増幅器について、
ＥＤＦ１2 の信号光入射端側にＥＤＦ１1 を縦続接続
し、該ＥＤＦ１ 1 の両端に１．５５μｍ帯光を反射する
波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 を設けて構成され
る。この光増幅器では、ＥＤＦ１1 及び波長選択反射型
光デバイス６1 ，６2 で構成されるファイバ共振器型構
造において、ＥＤＦ１1 内で発生する１．５５μｍ帯の
自然放出光がレーザ発振し、そのレーザ発振光を後段の
ＥＤＦ１2 に供給することで、１．５８μｍ帯の光増幅
の高効率化が図られる。
ｍ帯等の光増幅について、従来の光増幅器への受動光部
品の追加のみにより高い励起効率の光増幅を実現する低
コストの光増幅器及び光増幅方法を提供する。 【解決手段】本光増幅器は、例えば、ＥＤＦ１2 、光ア
イソレータ２1 、励起光源４1 及びＷＤＭカプラ３1 等
から構成される従来の前方励起型の光増幅器について、
ＥＤＦ１2 の信号光入射端側にＥＤＦ１1 を縦続接続
し、該ＥＤＦ１ 1 の両端に１．５５μｍ帯光を反射する
波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 を設けて構成され
る。この光増幅器では、ＥＤＦ１1 及び波長選択反射型
光デバイス６1 ，６2 で構成されるファイバ共振器型構
造において、ＥＤＦ１1 内で発生する１．５５μｍ帯の
自然放出光がレーザ発振し、そのレーザ発振光を後段の
ＥＤＦ１2 に供給することで、１．５８μｍ帯の光増幅
の高効率化が図られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、希土類元素をドー
プした光ファイバを用いて信号光の増幅を行う光増幅器
及び光増幅方法に関し、特に、長波長帯等の新たな伝送
帯域の信号光を増幅することのできる光増幅器及び光増
幅方法に関する。
プした光ファイバを用いて信号光の増幅を行う光増幅器
及び光増幅方法に関し、特に、長波長帯等の新たな伝送
帯域の信号光を増幅することのできる光増幅器及び光増
幅方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、マルチメディアネットワークの進
展に伴い情報需要は飛躍的に増大し、情報容量が集約す
る幹線系光伝送システムにおいては、さらなる大容量化
や柔軟なネットワーク形成が求められている。このよう
な要求に対応する最も有効な手段の１つとして、例え
ば、波長多重（ＷＤＭ）光伝送方式のシステムがある。
このＷＤＭ光伝送方式は、現在すでに北米等を中心に商
用化が進められている。また、希土類元素ドープファイ
バを用いた光増幅器を線形中継器として使用する光増幅
中継伝送方式と、前記ＷＤＭ光伝送方式とを組み合わせ
たＷＤＭ光増幅中継伝送方式の開発も進められている。
このＷＤＭ光増幅中継伝送方式においては、２以上の異
なる波長を含んだ、例えば１．５３〜１．５７μｍ（以
下、１．５５μｍ帯とする）等の信号光を光増幅器で一
括して増幅することができ、簡素な構成で大容量かつ長
距離の光伝送が可能である。
展に伴い情報需要は飛躍的に増大し、情報容量が集約す
る幹線系光伝送システムにおいては、さらなる大容量化
や柔軟なネットワーク形成が求められている。このよう
な要求に対応する最も有効な手段の１つとして、例え
ば、波長多重（ＷＤＭ）光伝送方式のシステムがある。
このＷＤＭ光伝送方式は、現在すでに北米等を中心に商
用化が進められている。また、希土類元素ドープファイ
バを用いた光増幅器を線形中継器として使用する光増幅
中継伝送方式と、前記ＷＤＭ光伝送方式とを組み合わせ
たＷＤＭ光増幅中継伝送方式の開発も進められている。
このＷＤＭ光増幅中継伝送方式においては、２以上の異
なる波長を含んだ、例えば１．５３〜１．５７μｍ（以
下、１．５５μｍ帯とする）等の信号光を光増幅器で一
括して増幅することができ、簡素な構成で大容量かつ長
距離の光伝送が可能である。
【０００３】さらに、上記のようなＷＤＭ光増幅中継伝
送方式においては、光増幅器の帯域拡張性に着目し、例
えば、１．５７〜１．６２μｍ（以下、１．５８μｍ帯
とする）等の長波長帯を新たな伝送帯域とするシステム
も提案されている。ここで、例えば、エルビウムドープ
ファイバ（ＥＤＦ）を用いた光増幅器における１．５８
μｍ帯の光増幅の特徴について簡単に説明する。
送方式においては、光増幅器の帯域拡張性に着目し、例
えば、１．５７〜１．６２μｍ（以下、１．５８μｍ帯
とする）等の長波長帯を新たな伝送帯域とするシステム
も提案されている。ここで、例えば、エルビウムドープ
ファイバ（ＥＤＦ）を用いた光増幅器における１．５８
μｍ帯の光増幅の特徴について簡単に説明する。
【０００４】図１５は、ＥＤＦの単位長さあたりの利得
に関する波長特性を各反転分布率（０．０〜１．０）に
ついて示した図である。図１５に示すように、１．５５
μｍ帯では反転分布率が約７０％程度のときに利得特性
が平坦となり、１．５５μｍ帯の利得が支配的となるの
に対して、１．５８μｍ帯では約４０％程度の低い反転
分布率のときに利得特性が平坦となり、１．５８μｍ帯
の利得が支配的となる。このため、１．５８μｍ帯の光
増幅では、反転分布率を低くした設定で、０．９８μｍ
帯や１．４８μｍ帯などの励起光がＥＤＦに供給され
る。この場合、反転分布率が低いため原理的に単位長さ
あたりの増幅率が低くなる。ＥＤＦの信号光入力端から
出力端に向かって励起光を供給する場合（前方励起）、
励起光パワーに対応して入力端では反転分布率が高く、
出力端では反転分布率が低くなる。ＥＤＦの信号光出力
端から入力端に向かって励起光を供給する場合（後方励
起）は、この逆である。従って、一般的には、１．５５
μｍ帯の光増幅に用いてきた従来のＥＤＦを長尺化し
て、反転分布率を低くすることによって、１．５８μｍ
帯についての所要の総利得が実現される。
に関する波長特性を各反転分布率（０．０〜１．０）に
ついて示した図である。図１５に示すように、１．５５
μｍ帯では反転分布率が約７０％程度のときに利得特性
が平坦となり、１．５５μｍ帯の利得が支配的となるの
に対して、１．５８μｍ帯では約４０％程度の低い反転
分布率のときに利得特性が平坦となり、１．５８μｍ帯
の利得が支配的となる。このため、１．５８μｍ帯の光
増幅では、反転分布率を低くした設定で、０．９８μｍ
帯や１．４８μｍ帯などの励起光がＥＤＦに供給され
る。この場合、反転分布率が低いため原理的に単位長さ
あたりの増幅率が低くなる。ＥＤＦの信号光入力端から
出力端に向かって励起光を供給する場合（前方励起）、
励起光パワーに対応して入力端では反転分布率が高く、
出力端では反転分布率が低くなる。ＥＤＦの信号光出力
端から入力端に向かって励起光を供給する場合（後方励
起）は、この逆である。従って、一般的には、１．５５
μｍ帯の光増幅に用いてきた従来のＥＤＦを長尺化し
て、反転分布率を低くすることによって、１．５８μｍ
帯についての所要の総利得が実現される。
【０００５】また、反転分布率を低く設定すると、励起
光の吸収が大きくなる。例えば、図１５において、励起
光の波長を１．４８μｍ帯とすると、反転分布率が０．
４のときに単位利得が約−０．２ｄＢとなる。これは、
反転分布率が０．７のときの単位利得約０ｄＢと比べて
励起光がＥＤＦに吸収され易いことを示している。励起
光の吸収が大きいと、励起光がＥＤＦ内の偏った位置で
吸収されるようになり、ＥＤＦ長手方向の励起パワー伝
搬効率が低くなる。従って、１．５８μｍ帯の光増幅で
は、ＥＤＦ全体としての励起効率が１．５５μｍ帯の光
増幅と比べて低く抑えられるという特徴がある。
光の吸収が大きくなる。例えば、図１５において、励起
光の波長を１．４８μｍ帯とすると、反転分布率が０．
４のときに単位利得が約−０．２ｄＢとなる。これは、
反転分布率が０．７のときの単位利得約０ｄＢと比べて
励起光がＥＤＦに吸収され易いことを示している。励起
光の吸収が大きいと、励起光がＥＤＦ内の偏った位置で
吸収されるようになり、ＥＤＦ長手方向の励起パワー伝
搬効率が低くなる。従って、１．５８μｍ帯の光増幅で
は、ＥＤＦ全体としての励起効率が１．５５μｍ帯の光
増幅と比べて低く抑えられるという特徴がある。
【０００６】このような特徴を有する長波長帯の光増幅
を行う従来の光増幅器としては、例えば、文献；Ono et
al,“Gain Flattened Er3+ Doped Fiber Amplifier fo
r aWDM Signal in the 1.57-1.60 μm Wavelength Regi
on,"IEEE Photon.Tech.Lett.,vol.9,P.596-598,May.199
7. 等に記載されたものがある。図１６は、上記従来の
長波長帯光増幅器の構成を示すブロック図である。
を行う従来の光増幅器としては、例えば、文献；Ono et
al,“Gain Flattened Er3+ Doped Fiber Amplifier fo
r aWDM Signal in the 1.57-1.60 μm Wavelength Regi
on,"IEEE Photon.Tech.Lett.,vol.9,P.596-598,May.199
7. 等に記載されたものがある。図１６は、上記従来の
長波長帯光増幅器の構成を示すブロック図である。
【０００７】図１６の光増幅器では、入射された長波長
帯光Ｌｓが、光アイソレータ２1 を通り、波長多重（Ｗ
ＤＭ）カプラ３1 にて励起光源４1 から出射される励起
光Ｌｐ1 と合波され、ＥＤＦｌに入射される。ＥＤＦｌ
の出射端においても励起光源４2 より出射される励起光
Ｌｐ2 がＷＤＭカプラ３2 で合波され、ＥＤＦｌ内を逆
方向に伝搬して光増幅に寄与する。長波長帯光Ｌｓは、
ＥＤＦ１を通過した後、ＷＤＭカプラ３2 及び光アイソ
レータ２2 を通過して出射される。
帯光Ｌｓが、光アイソレータ２1 を通り、波長多重（Ｗ
ＤＭ）カプラ３1 にて励起光源４1 から出射される励起
光Ｌｐ1 と合波され、ＥＤＦｌに入射される。ＥＤＦｌ
の出射端においても励起光源４2 より出射される励起光
Ｌｐ2 がＷＤＭカプラ３2 で合波され、ＥＤＦｌ内を逆
方向に伝搬して光増幅に寄与する。長波長帯光Ｌｓは、
ＥＤＦ１を通過した後、ＷＤＭカプラ３2 及び光アイソ
レータ２2 を通過して出射される。
【０００８】また、従来の長波長帯光増幅器の他の構成
として、例えば、文献；小野他, 「１．５８μｍ帯Ｅｒ
3+添加光ファイバ増幅器の増幅特性」, 信学技報OCS97-
5,P.25-30,1997. 等に記載されたものもある。図１７
は、上記長波長帯光増幅器の構成を示すブロック図であ
る。図１７の光増幅器では、入射された長波長帯光Ｌｓ
が、光アイソレータ２1 を通り、ＷＤＭカプラ３1 にて
励起光源４1 から出射される励起光Ｌｐ1 と合波され、
前段ＥＤＦｌ1 に入射される。前段ＥＤＦｌ1 を通過し
た長波長帯光Ｌｓは、光アイソレータ２3 を通って後段
ＥＤＦ１2 に入射される。また、後段ＥＤＦ１2 には、
励起光源４2 から出射される励起光Ｌｐ2 がＷＤＭカプ
ラ３2 を介して入射され、この励起光Ｌｐ2 が後段ＥＤ
Ｆ１2 内を逆方向に伝搬して後段部増幅に寄与する。そ
して、長波長帯光Ｌｓは、後段ＥＤＦ１2 を通過した
後、ＷＤＭカプラ３2 及び光アイソレータ２2 を通過し
て出射端に至る。この場合、前方励起光Ｌｐ1 の波長と
して０．９８μｍ帯（９６０〜１０００ｎｍ）が用いら
れ、後方励起光Ｌｐ2 の波長として１．４８μｍ帯（１
４５０〜１４９０ｎｍ）が用いられる。この構成により
光増幅器の低雑音化が図られる。
として、例えば、文献；小野他, 「１．５８μｍ帯Ｅｒ
3+添加光ファイバ増幅器の増幅特性」, 信学技報OCS97-
5,P.25-30,1997. 等に記載されたものもある。図１７
は、上記長波長帯光増幅器の構成を示すブロック図であ
る。図１７の光増幅器では、入射された長波長帯光Ｌｓ
が、光アイソレータ２1 を通り、ＷＤＭカプラ３1 にて
励起光源４1 から出射される励起光Ｌｐ1 と合波され、
前段ＥＤＦｌ1 に入射される。前段ＥＤＦｌ1 を通過し
た長波長帯光Ｌｓは、光アイソレータ２3 を通って後段
ＥＤＦ１2 に入射される。また、後段ＥＤＦ１2 には、
励起光源４2 から出射される励起光Ｌｐ2 がＷＤＭカプ
ラ３2 を介して入射され、この励起光Ｌｐ2 が後段ＥＤ
Ｆ１2 内を逆方向に伝搬して後段部増幅に寄与する。そ
して、長波長帯光Ｌｓは、後段ＥＤＦ１2 を通過した
後、ＷＤＭカプラ３2 及び光アイソレータ２2 を通過し
て出射端に至る。この場合、前方励起光Ｌｐ1 の波長と
して０．９８μｍ帯（９６０〜１０００ｎｍ）が用いら
れ、後方励起光Ｌｐ2 の波長として１．４８μｍ帯（１
４５０〜１４９０ｎｍ）が用いられる。この構成により
光増幅器の低雑音化が図られる。
【０００９】さらに、従来の長波長帯光増幅器の他の構
成として、例えば、文献；Massicott et al. ,“Low no
ise operation of Er3+ doped silica fiber amplifier
around 1.6 μm,"Electron.Lett.Vol.28.P.1924-1925,
September.1992. や、US Patent No.5,500,764号明細書
等に記載されたものもある。図１８は、上記長波長帯光
増幅器の構成を示すブロック図である。
成として、例えば、文献；Massicott et al. ,“Low no
ise operation of Er3+ doped silica fiber amplifier
around 1.6 μm,"Electron.Lett.Vol.28.P.1924-1925,
September.1992. や、US Patent No.5,500,764号明細書
等に記載されたものもある。図１８は、上記長波長帯光
増幅器の構成を示すブロック図である。
【００１０】図１８の光増幅器では、入射された長波長
帯光Ｌｓが、合波器５を通して１．５５μｍ帯光Ｌｐ3
と合波され、光アイソレータ２1 を通って、ＷＤＭカプ
ラ３ 1 で励起光源４1 から出射される励起光Ｌｐ1 と合
波され、ＥＤＦｌに入射される。ＥＤＦｌ出射端におい
てもＷＤＭカプラ３2 を介して励起光源４2 から出射さ
れる励起光Ｌｐ2 が合波されて、ＥＤＦｌ内を逆方向に
伝搬し、増幅に寄与する。長波長帯光Ｌｓは、ＥＤＦｌ
を通過した後、ＷＤＭカプラ３2 及び光アイソレータ２
2 を通って出射端に至る。この光増幅器は、１．５５μ
ｍ帯光Ｌｐ3 を低いレベルで励起光として付加すること
により、励起効率の改善を図ったものである。即ち、信
号光波長に近い波長の励起光を用いる程、励起効率は高
くなるため、１．５８μｍ帯の信号光を増幅するための
励起光として１．５５μｍ帯の光を用いている。
帯光Ｌｓが、合波器５を通して１．５５μｍ帯光Ｌｐ3
と合波され、光アイソレータ２1 を通って、ＷＤＭカプ
ラ３ 1 で励起光源４1 から出射される励起光Ｌｐ1 と合
波され、ＥＤＦｌに入射される。ＥＤＦｌ出射端におい
てもＷＤＭカプラ３2 を介して励起光源４2 から出射さ
れる励起光Ｌｐ2 が合波されて、ＥＤＦｌ内を逆方向に
伝搬し、増幅に寄与する。長波長帯光Ｌｓは、ＥＤＦｌ
を通過した後、ＷＤＭカプラ３2 及び光アイソレータ２
2 を通って出射端に至る。この光増幅器は、１．５５μ
ｍ帯光Ｌｐ3 を低いレベルで励起光として付加すること
により、励起効率の改善を図ったものである。即ち、信
号光波長に近い波長の励起光を用いる程、励起効率は高
くなるため、１．５８μｍ帯の信号光を増幅するための
励起光として１．５５μｍ帯の光を用いている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
図１６に示した従来の光増幅器では、例えば、励起光の
波長を１４５０〜１４９０ｎｍとした場合の利得平坦時
の変換効率が３７．７％程度しかないため、励起効率や
雑音指数において１．５５μｍ帯の光増幅の場合よりも
特性が劣るという問題があった。
図１６に示した従来の光増幅器では、例えば、励起光の
波長を１４５０〜１４９０ｎｍとした場合の利得平坦時
の変換効率が３７．７％程度しかないため、励起効率や
雑音指数において１．５５μｍ帯の光増幅の場合よりも
特性が劣るという問題があった。
【００１２】これに対して、図１７に示した従来の光増
幅器は、前段ＥＤＦｌ1 の長さを短くし、後段ＥＤＦ１
2 を長くするとともに、前段部増幅に雑音特性の優れた
０．９８μｍ帯の励起光を用いることにより、図１６の
光増幅器と比べて低雑音である。しかし、このような構
成は、低雑音化には有効であるが、後段ＥＤＦ１2 にお
ける励起パワー伝搬効率が低く、依然として励起効率が
低いという問題があった。
幅器は、前段ＥＤＦｌ1 の長さを短くし、後段ＥＤＦ１
2 を長くするとともに、前段部増幅に雑音特性の優れた
０．９８μｍ帯の励起光を用いることにより、図１６の
光増幅器と比べて低雑音である。しかし、このような構
成は、低雑音化には有効であるが、後段ＥＤＦ１2 にお
ける励起パワー伝搬効率が低く、依然として励起効率が
低いという問題があった。
【００１３】一方、図１８に示した従来の光増幅器は、
１．５５μｍ帯光Ｌｐ3 をＥＤＦ１に供給することによ
り、高い励起効率を得ることができ、光増幅器のエネル
ギー消費を低減可能である。しかしながら、この構成で
は１．５５μｍ帯光を発生させるための新たな光源など
を必要とする。光源などの能動光部品は高価であるた
め、光増幅器のコストを上昇させてしまうという欠点が
あった。
１．５５μｍ帯光Ｌｐ3 をＥＤＦ１に供給することによ
り、高い励起効率を得ることができ、光増幅器のエネル
ギー消費を低減可能である。しかしながら、この構成で
は１．５５μｍ帯光を発生させるための新たな光源など
を必要とする。光源などの能動光部品は高価であるた
め、光増幅器のコストを上昇させてしまうという欠点が
あった。
【００１４】本発明は上記の問題点に着目してなされた
もので、１．５８μｍ帯などの新たな帯域の光増幅につ
いて、従来の光増幅器への受動光部品の追加のみにより
高い励起効率の光増幅を実現する低コストの光増幅器及
び光増幅方法を提供することを目的とする。
もので、１．５８μｍ帯などの新たな帯域の光増幅につ
いて、従来の光増幅器への受動光部品の追加のみにより
高い励起効率の光増幅を実現する低コストの光増幅器及
び光増幅方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】このため本発明の光増幅
器は、希土類元素が光ファイバ内にドープされた第１の
希土類元素ドープファイバと、励起光を発生する少なく
とも１つの励起光源と、該励起光源からの励起光を前記
第１の希土類元素ドープファイバに供給する少なくとも
１つの励起光供給手段と、を備えて構成され、所定の波
長帯の信号光を増幅する光増幅器において、前記第１の
希土類元素ドープファイバの信号光入射端側に縦続接続
された第２の希土類元素ドープファイバと、前記第２の
希土類元素ドープファイバ内で発生する自然放出光のう
ちの所定の波長帯の自然放出光をレーザ発振させ、該レ
ーザ発振光を前記第１の希土類元素ドープファイバに励
起光として供給するレーザ発振光生成手段と、を備えて
構成される。
器は、希土類元素が光ファイバ内にドープされた第１の
希土類元素ドープファイバと、励起光を発生する少なく
とも１つの励起光源と、該励起光源からの励起光を前記
第１の希土類元素ドープファイバに供給する少なくとも
１つの励起光供給手段と、を備えて構成され、所定の波
長帯の信号光を増幅する光増幅器において、前記第１の
希土類元素ドープファイバの信号光入射端側に縦続接続
された第２の希土類元素ドープファイバと、前記第２の
希土類元素ドープファイバ内で発生する自然放出光のう
ちの所定の波長帯の自然放出光をレーザ発振させ、該レ
ーザ発振光を前記第１の希土類元素ドープファイバに励
起光として供給するレーザ発振光生成手段と、を備えて
構成される。
【００１６】かかる構成によれば、例えば、１．５８μ
ｍ帯等の所定の波長帯の信号光が本光増幅器に入射され
ると、その信号光は、例えばエルビウム等がドープされ
た第２の希土類元素ドープファイバに送られる。この第
２の希土類元素ドープファイバには、励起光源からの励
起光が励起光供給手段を介して供給されて励起され、自
然放出光が発生するとともに信号光が増幅される。発生
した自然放出光のうちの例えば１．５５μｍ帯等の所定
の波長帯の光は、レーザ発振光生成手段によってレーザ
発振され、第１の希土類元素ドープファイバに供給され
る。第１の希土類元素ドープファイバには、第２の希土
類元素ドープファイバを通過した信号光が入射され、レ
ーザ発振した自然放出光が励起光として寄与して、信号
光が高い励起効率で増幅されるようになる。
ｍ帯等の所定の波長帯の信号光が本光増幅器に入射され
ると、その信号光は、例えばエルビウム等がドープされ
た第２の希土類元素ドープファイバに送られる。この第
２の希土類元素ドープファイバには、励起光源からの励
起光が励起光供給手段を介して供給されて励起され、自
然放出光が発生するとともに信号光が増幅される。発生
した自然放出光のうちの例えば１．５５μｍ帯等の所定
の波長帯の光は、レーザ発振光生成手段によってレーザ
発振され、第１の希土類元素ドープファイバに供給され
る。第１の希土類元素ドープファイバには、第２の希土
類元素ドープファイバを通過した信号光が入射され、レ
ーザ発振した自然放出光が励起光として寄与して、信号
光が高い励起効率で増幅されるようになる。
【００１７】従って、上述した従来の長波長帯光増幅器
のように光源等の能動光部品を追加することなく、１．
５８μｍ帯等の信号光の増幅を高い励起効率で実現する
ことができ、光増幅器の低コスト化を図ることが可能と
なる。上記レーザ発振光生成手段としては、ファイバ共
振器型の構成や進行波型光発振器の構成とするのがよ
い。
のように光源等の能動光部品を追加することなく、１．
５８μｍ帯等の信号光の増幅を高い励起効率で実現する
ことができ、光増幅器の低コスト化を図ることが可能と
なる。上記レーザ発振光生成手段としては、ファイバ共
振器型の構成や進行波型光発振器の構成とするのがよ
い。
【００１８】ファイバ共振器型の場合には、レーザ発振
光生成手段は、前記所定の波長帯の自然放出光を反射可
能であり、かつ、前記信号光及び前記励起光を透過する
一対の波長選択反射型光デバイスが、前記第２の希土類
元素ドープファイバの両端に設けられる。この構成によ
り、第２の希土類元素ドープファイバで発生した所定の
波長帯の自然放出光が各波長選択反射型光デバイスで反
射されて共振し、レーザ発振するようになる。
光生成手段は、前記所定の波長帯の自然放出光を反射可
能であり、かつ、前記信号光及び前記励起光を透過する
一対の波長選択反射型光デバイスが、前記第２の希土類
元素ドープファイバの両端に設けられる。この構成によ
り、第２の希土類元素ドープファイバで発生した所定の
波長帯の自然放出光が各波長選択反射型光デバイスで反
射されて共振し、レーザ発振するようになる。
【００１９】進行波型光発振器の場合には、レーザ発振
光生成手段は、前記第２の希土類元素ドープファイバの
信号光出射端から出射される光の一部を分岐する分岐部
と、該分岐部からの分岐光を入射し、前記所定の波長帯
の自然放出光のみを選択して出射する波長選択部と、該
波長選択部からの出射光を前記第２の希土類元素ドープ
ファイバの信号光入射端に入射させる合波部と、を備え
るようにする。
光生成手段は、前記第２の希土類元素ドープファイバの
信号光出射端から出射される光の一部を分岐する分岐部
と、該分岐部からの分岐光を入射し、前記所定の波長帯
の自然放出光のみを選択して出射する波長選択部と、該
波長選択部からの出射光を前記第２の希土類元素ドープ
ファイバの信号光入射端に入射させる合波部と、を備え
るようにする。
【００２０】この構成により、第２の希土類元素ドープ
ファイバからの出射光の一部が分岐部で分岐され、その
分岐光に含まれる所定の波長帯の自然放出光が波長選択
部で選択されて、合波部を介して第２の希土類元素ドー
プファイバの信号光入射端に送られる。これにより、所
定の波長帯の自然放出光が進行波となってレーザ発振す
るようになる。
ファイバからの出射光の一部が分岐部で分岐され、その
分岐光に含まれる所定の波長帯の自然放出光が波長選択
部で選択されて、合波部を介して第２の希土類元素ドー
プファイバの信号光入射端に送られる。これにより、所
定の波長帯の自然放出光が進行波となってレーザ発振す
るようになる。
【００２１】上記の光増幅器については、前記励起光供
給手段が、前記第２の希土類元素ドープファイバの信号
光入射端側に配置された前方励起型の構成としてもよ
い。また、前記励起光供給手段が、前記第２の希土類元
素ドープファイバの信号光入射端側に配置されるととも
に、前記第１の希土類元素ドープファイバの信号光出射
端側に配置された双方向励起型の構成としてもよい。
給手段が、前記第２の希土類元素ドープファイバの信号
光入射端側に配置された前方励起型の構成としてもよ
い。また、前記励起光供給手段が、前記第２の希土類元
素ドープファイバの信号光入射端側に配置されるととも
に、前記第１の希土類元素ドープファイバの信号光出射
端側に配置された双方向励起型の構成としてもよい。
【００２２】さらに、前記励起光を反射し、かつ、前記
信号光を透過する励起光反射手段を備えて構成するのが
好ましい。具体的には、前方励起型の場合、励起光反射
手段が、第１の希土類元素ドープファイバの信号光出射
端側に設けられ、双方向励起型の場合には、励起光反射
手段が、第１、２の希土類元素ドープファイバの間に設
けられる。
信号光を透過する励起光反射手段を備えて構成するのが
好ましい。具体的には、前方励起型の場合、励起光反射
手段が、第１の希土類元素ドープファイバの信号光出射
端側に設けられ、双方向励起型の場合には、励起光反射
手段が、第１、２の希土類元素ドープファイバの間に設
けられる。
【００２３】このように励起光反射手段を設けること
で、励起光源から出射された励起光が第１、２の希土類
元素ドープファイバ内を往復して伝搬するようになっ
て、励起光の変換効率を向上させることができる。従っ
て、励起効率のより高い光増幅器が提供されるようにな
る。また、前方励起型や双方向励起型の光増幅器につい
ては、前記第２の希土類元素ドープファイバの信号光入
射端側に縦続接続された第３の希土類元素ドープファイ
バを備えて構成されるようにするのが好ましい。
で、励起光源から出射された励起光が第１、２の希土類
元素ドープファイバ内を往復して伝搬するようになっ
て、励起光の変換効率を向上させることができる。従っ
て、励起効率のより高い光増幅器が提供されるようにな
る。また、前方励起型や双方向励起型の光増幅器につい
ては、前記第２の希土類元素ドープファイバの信号光入
射端側に縦続接続された第３の希土類元素ドープファイ
バを備えて構成されるようにするのが好ましい。
【００２４】かかる構成によれば、入射された信号光
は、まず第３の希土類元素ドープファイバに送られる。
第３の希土類元素ドープファイバは、比較的大きなパワ
ーの前方励起光の供給により、高い反転分布率で信号光
を増幅する。そして、第３の希土類元素ドープファイバ
を通過した信号光及び励起光が、第２の希土類元素ドー
プファイバに送られて、信号光が増幅されるとともに所
定の波長帯の自然放出光がレーザ発振する。そして、レ
ーザ発振光及び信号光が第１の希土類元素ドープファイ
バに入射され、さらに信号光が増幅されるようになる。
これにより、信号光が、レベルの小さい前段部分で効果
的に増幅されるため、光増幅器全体の低雑音化が図られ
る。
は、まず第３の希土類元素ドープファイバに送られる。
第３の希土類元素ドープファイバは、比較的大きなパワ
ーの前方励起光の供給により、高い反転分布率で信号光
を増幅する。そして、第３の希土類元素ドープファイバ
を通過した信号光及び励起光が、第２の希土類元素ドー
プファイバに送られて、信号光が増幅されるとともに所
定の波長帯の自然放出光がレーザ発振する。そして、レ
ーザ発振光及び信号光が第１の希土類元素ドープファイ
バに入射され、さらに信号光が増幅されるようになる。
これにより、信号光が、レベルの小さい前段部分で効果
的に増幅されるため、光増幅器全体の低雑音化が図られ
る。
【００２５】さらに、上記の光増幅器については、前記
第２、３の希土類元素ドープファイバの間に、第２の希
土類元素ドープファイバから前記第３の希土類元素ドー
プファイバに向けて伝搬する光を遮断する光遮断手段を
備えるようにするのが好ましい。第２の希土類元素ドー
プファイバで発生する自然放出光のうちの信号光と逆方
向に伝搬する成分が第３の希土類元素ドープファイバに
入射すると、第３の希土類元素ドープファイバでの信号
光利得が低下することになる。従って、この信号光と逆
方向に伝搬する自然放出光を光遮断手段で遮断すること
によって、第３の希土類元素ドープファイバの反転分布
状態、つまりは利得が高く維持されるようになり、光増
幅器全体としての雑音特性をより優れたもにすることが
できる。
第２、３の希土類元素ドープファイバの間に、第２の希
土類元素ドープファイバから前記第３の希土類元素ドー
プファイバに向けて伝搬する光を遮断する光遮断手段を
備えるようにするのが好ましい。第２の希土類元素ドー
プファイバで発生する自然放出光のうちの信号光と逆方
向に伝搬する成分が第３の希土類元素ドープファイバに
入射すると、第３の希土類元素ドープファイバでの信号
光利得が低下することになる。従って、この信号光と逆
方向に伝搬する自然放出光を光遮断手段で遮断すること
によって、第３の希土類元素ドープファイバの反転分布
状態、つまりは利得が高く維持されるようになり、光増
幅器全体としての雑音特性をより優れたもにすることが
できる。
【００２６】本発明の光増幅器の他の態様としては、第
１の波長帯の信号光及び第２の波長帯の信号光を増幅す
る光増幅器において、前記第１の波長帯の信号光を希土
類元素ドープファイバを用いて増幅する第１の光増幅手
段と、前記第２の波長帯の信号光を希土類元素ドープフ
ァイバを用いて増幅する第２の光増幅手段と、前記第１
の光増幅手段で増幅された信号光の一部を分岐する光分
岐手段と、該分岐手段からの分岐光を前記第２の光増幅
手段に励起光として供給する分岐光供給手段と、を備え
て構成されるものである。
１の波長帯の信号光及び第２の波長帯の信号光を増幅す
る光増幅器において、前記第１の波長帯の信号光を希土
類元素ドープファイバを用いて増幅する第１の光増幅手
段と、前記第２の波長帯の信号光を希土類元素ドープフ
ァイバを用いて増幅する第２の光増幅手段と、前記第１
の光増幅手段で増幅された信号光の一部を分岐する光分
岐手段と、該分岐手段からの分岐光を前記第２の光増幅
手段に励起光として供給する分岐光供給手段と、を備え
て構成されるものである。
【００２７】かかる構成によれば、例えばエルビウム等
をドープした希土類元素ドープファイバを用いて、１．
５５μｍ帯等の第１の波長帯の信号光と１．５８μｍ帯
等の第２の波長帯の信号光とを増幅する場合に、第１の
光増幅手段で増幅された１．５５μｍ帯等の信号光の一
部が、光分岐手段で分岐され分岐光供給手段を介して第
２の光増幅手段に供給される。この第１の光増幅手段か
らの分岐光は、第２の光増幅手段の励起光として寄与
し、１．５８μｍ帯等の信号光が高い励起効率で増幅さ
れるようになり、増幅特性の優れた光増幅器を安価に提
供することができる。
をドープした希土類元素ドープファイバを用いて、１．
５５μｍ帯等の第１の波長帯の信号光と１．５８μｍ帯
等の第２の波長帯の信号光とを増幅する場合に、第１の
光増幅手段で増幅された１．５５μｍ帯等の信号光の一
部が、光分岐手段で分岐され分岐光供給手段を介して第
２の光増幅手段に供給される。この第１の光増幅手段か
らの分岐光は、第２の光増幅手段の励起光として寄与
し、１．５８μｍ帯等の信号光が高い励起効率で増幅さ
れるようになり、増幅特性の優れた光増幅器を安価に提
供することができる。
【００２８】本発明の光増幅方法は、所定の波長帯の信
号光を希土類元素ドープファイバを用いて増幅する光増
幅方法において、信号光入射側の希土類元素ドープファ
イバ内で発生する自然放出光のうちの所定の波長帯の自
然放出光をレーザ発振させ、該レーザ発振光を信号光出
射側の希土類元素ドープファイバに励起光として供給し
て前記所定の波長帯の信号光の増幅を行う方法である。
号光を希土類元素ドープファイバを用いて増幅する光増
幅方法において、信号光入射側の希土類元素ドープファ
イバ内で発生する自然放出光のうちの所定の波長帯の自
然放出光をレーザ発振させ、該レーザ発振光を信号光出
射側の希土類元素ドープファイバに励起光として供給し
て前記所定の波長帯の信号光の増幅を行う方法である。
【００２９】また、本発明の他の光増幅方法は、第１の
波長帯の信号光及び第２の波長帯の信号光を、希土類元
素ドープファイバを用いた第１の光増幅手段及び第２の
光増幅手段でそれぞれ増幅する光増幅方法において、前
記第１の光増幅手段で増幅された信号光の一部を分岐
し、該分岐光を前記第２の光増幅手段に励起光として供
給する方法である。
波長帯の信号光及び第２の波長帯の信号光を、希土類元
素ドープファイバを用いた第１の光増幅手段及び第２の
光増幅手段でそれぞれ増幅する光増幅方法において、前
記第１の光増幅手段で増幅された信号光の一部を分岐
し、該分岐光を前記第２の光増幅手段に励起光として供
給する方法である。
【００３０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、第１の実施形態に係る光増
幅器の構成を示すブロック図である。ただし、従来の光
増幅器の構成と同様の部分には同じ符号が付してあり、
以下同様とする。
基づいて説明する。図１は、第１の実施形態に係る光増
幅器の構成を示すブロック図である。ただし、従来の光
増幅器の構成と同様の部分には同じ符号が付してあり、
以下同様とする。
【００３１】図１において、本光増幅器は、例えば、縦
続接続されたエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）
１1 ，１2 と、波長帯が１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓが
入射される光アイソレータ２1 と、励起光Ｌｐ1 を発生
する励起光源（ＬＤ）４1 と、信号光Ｌｓ及び励起光Ｌ
ｐ1 を合波して前段のＥＤＦ１1 の入射端に送るＷＤＭ
カプラ３1 と、後段のＥＤＦ１2 の出射端に接続される
光アイソレータ２2 と、前段のＥＤＦ１1 の両端に接続
された波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 と、から構
成される。この光増幅器は、一般的な前方励起型の光増
幅器について、信号光入射側に位置するＥＤＦ１1 の両
端に波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 を設けて、レ
ーザ発振光生成手段としてのファイバ共振器型構造を形
成し、そのファイバ共振器型構造において、例えば１．
５５μｍ帯光等をレーザ発振させて、１．５８μｍ帯の
光増幅の高効率化を図ったものである。
続接続されたエルビウムドープファイバ（ＥＤＦ）
１1 ，１2 と、波長帯が１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓが
入射される光アイソレータ２1 と、励起光Ｌｐ1 を発生
する励起光源（ＬＤ）４1 と、信号光Ｌｓ及び励起光Ｌ
ｐ1 を合波して前段のＥＤＦ１1 の入射端に送るＷＤＭ
カプラ３1 と、後段のＥＤＦ１2 の出射端に接続される
光アイソレータ２2 と、前段のＥＤＦ１1 の両端に接続
された波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 と、から構
成される。この光増幅器は、一般的な前方励起型の光増
幅器について、信号光入射側に位置するＥＤＦ１1 の両
端に波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 を設けて、レ
ーザ発振光生成手段としてのファイバ共振器型構造を形
成し、そのファイバ共振器型構造において、例えば１．
５５μｍ帯光等をレーザ発振させて、１．５８μｍ帯の
光増幅の高効率化を図ったものである。
【００３２】ここでは、ＥＤＦ１1 及びＥＤＦ１2 が、
第２の希土類元素ドープファイバ及び第１の希土類元素
ドープファイバとして機能し、ＷＤＭカプラ３1 が励起
光供給手段として機能する。ＥＤＦ１1 ，１2 は、例え
ば、エルビウム（Ｅｒ3+）等の希土類元素を光ファイバ
のコア部にドープした一般的な希土類元素ドープファイ
バである。
第２の希土類元素ドープファイバ及び第１の希土類元素
ドープファイバとして機能し、ＷＤＭカプラ３1 が励起
光供給手段として機能する。ＥＤＦ１1 ，１2 は、例え
ば、エルビウム（Ｅｒ3+）等の希土類元素を光ファイバ
のコア部にドープした一般的な希土類元素ドープファイ
バである。
【００３３】光アイソレータ２1 ，２2 は、入射と出射
の一対の端子を持ち、入射側から出射側に進む順方向の
光は低損失で、出射側から入射側に戻る逆方向の光は高
損失の特性をもたせて、光を決められた方向にのみ通過
させる受動光部品である。ＷＤＭカプラ３1 は、各入力
ポートに送られてきた信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｐ 1 を合
波して１つの出力ポートから出射する光カプラである。
の一対の端子を持ち、入射側から出射側に進む順方向の
光は低損失で、出射側から入射側に戻る逆方向の光は高
損失の特性をもたせて、光を決められた方向にのみ通過
させる受動光部品である。ＷＤＭカプラ３1 は、各入力
ポートに送られてきた信号光Ｌｓ及び励起光Ｌｐ 1 を合
波して１つの出力ポートから出射する光カプラである。
【００３４】励起光源４1 は、例えば、波長が０．９８
μｍ帯や１．４８μｍ帯等の励起光を発生する一般的な
光源が用いられる。波長選択反射型光デバイス６1 ，６
2 としては、例えば、ファイバグレーティングや光バル
クフィルタなどが使用される。各波長選択反射型光デバ
イス６1 ，６2 は、所要の反射帯域幅を有し、その反射
中心波長が、ここでは１．５５μｍに設定される。それ
ぞれの反射率については後述する。
μｍ帯や１．４８μｍ帯等の励起光を発生する一般的な
光源が用いられる。波長選択反射型光デバイス６1 ，６
2 としては、例えば、ファイバグレーティングや光バル
クフィルタなどが使用される。各波長選択反射型光デバ
イス６1 ，６2 は、所要の反射帯域幅を有し、その反射
中心波長が、ここでは１．５５μｍに設定される。それ
ぞれの反射率については後述する。
【００３５】次に、第１の実施形態の動作について説明
する。本光増幅器に入射された１．５８μｍ帯の信号光
Ｌｓは、光アイソレータ２1を通過し、ＷＤＭカプラ３
1 で励起光源４1 から出射される励起光Ｌｐ1 と合波さ
れ、波長選択反射型光デバイス６1 を通過してＥＤＦｌ
1 に入射される。ＥＤＦｌ1 は、波長選択反射型光デバ
イス６1 を通過した励起光Ｌｐ1 によってエルビウムが
励起されて所要の反転分布率とされる。このＥＤＦｌ1
では、通過する信号光Ｌｓが増幅されるとともに、１．
５５μｍ帯の自然放出光（ＡＳＥ；Amplified Spontane
ous Emission）が発生する。さらに、増幅された信号光
Ｌｓは、波長選択反射型光デバイス６2 を通過しＥＤＦ
１2 に入射して増幅され、光アイソレータ２2 を通って
外部に出射される。
する。本光増幅器に入射された１．５８μｍ帯の信号光
Ｌｓは、光アイソレータ２1を通過し、ＷＤＭカプラ３
1 で励起光源４1 から出射される励起光Ｌｐ1 と合波さ
れ、波長選択反射型光デバイス６1 を通過してＥＤＦｌ
1 に入射される。ＥＤＦｌ1 は、波長選択反射型光デバ
イス６1 を通過した励起光Ｌｐ1 によってエルビウムが
励起されて所要の反転分布率とされる。このＥＤＦｌ1
では、通過する信号光Ｌｓが増幅されるとともに、１．
５５μｍ帯の自然放出光（ＡＳＥ；Amplified Spontane
ous Emission）が発生する。さらに、増幅された信号光
Ｌｓは、波長選択反射型光デバイス６2 を通過しＥＤＦ
１2 に入射して増幅され、光アイソレータ２2 を通って
外部に出射される。
【００３６】このとき、２つの波長選択反射型光デバイ
ス６1 ，６2 及びＥＤＦｌ1 で構成されたファイバ共振
器型構造により、ＥＤＦｌ1 内を伝搬する１．５５μｍ
帯光が、各波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 によっ
て選択的に反射されてレーザ発振すようになる。そし
て、このレーザ発振した１．５５μｍ帯光が、後段ＥＤ
Ｆ１2 に入射され励起光として寄与する。前述したよう
に、ＥＤＦの反転分布率の高い部分では１．５５μｍ帯
の光は増幅されるが、反転分布率の低い部分では吸収さ
れ、励起光として寄与する。従って、後段ＥＤＦ１2 の
反転分布率を調整することによって、レーザ発振した
１．５５μｍ帯の光を励起光として用いることができ
る。
ス６1 ，６2 及びＥＤＦｌ1 で構成されたファイバ共振
器型構造により、ＥＤＦｌ1 内を伝搬する１．５５μｍ
帯光が、各波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 によっ
て選択的に反射されてレーザ発振すようになる。そし
て、このレーザ発振した１．５５μｍ帯光が、後段ＥＤ
Ｆ１2 に入射され励起光として寄与する。前述したよう
に、ＥＤＦの反転分布率の高い部分では１．５５μｍ帯
の光は増幅されるが、反転分布率の低い部分では吸収さ
れ、励起光として寄与する。従って、後段ＥＤＦ１2 の
反転分布率を調整することによって、レーザ発振した
１．５５μｍ帯の光を励起光として用いることができ
る。
【００３７】上記のような１．５５μｍ帯光のレーザ発
振を実現するためには、波長選択反射型光デバイス
６1 ，６2 の反射率をそれぞれＲ1 ，Ｒ2 とし、ＥＤＦ
ｌ1 の動作利得をＧ1 としたときに、それぞれの値が次
の（１）式に示す関係を満たすように設定される。 Ｇ1 ・（Ｒ1 ・Ｒ2 ）1/2 ＞１ …（１） さらに、各波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 の反射
率Ｒ1 ，Ｒ2 については、１．５５μｍ帯光が出射端方
向（図で右方向）にのみ出力されるようにするために、
反射率Ｒ1 が略１００％に設定され、反射率Ｒ2 が１０
０％より小さく設定されるものとする。なお、反射率Ｒ
2 は、励起光として必要とされる１．５５μｍ帯光パワ
ーに応じて１００％より小さい適宜な値に設定可能であ
る。
振を実現するためには、波長選択反射型光デバイス
６1 ，６2 の反射率をそれぞれＲ1 ，Ｒ2 とし、ＥＤＦ
ｌ1 の動作利得をＧ1 としたときに、それぞれの値が次
の（１）式に示す関係を満たすように設定される。 Ｇ1 ・（Ｒ1 ・Ｒ2 ）1/2 ＞１ …（１） さらに、各波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 の反射
率Ｒ1 ，Ｒ2 については、１．５５μｍ帯光が出射端方
向（図で右方向）にのみ出力されるようにするために、
反射率Ｒ1 が略１００％に設定され、反射率Ｒ2 が１０
０％より小さく設定されるものとする。なお、反射率Ｒ
2 は、励起光として必要とされる１．５５μｍ帯光パワ
ーに応じて１００％より小さい適宜な値に設定可能であ
る。
【００３８】このように第１の実施形態によれば、光増
幅器の前段部分にファイバ共振器型構造を形成して、前
段のＥＤＦｌ1 を伝搬する１．５５μｍ帯光をレーザ発
振させて後段のＥＤＦ１2 に供給するようにしたこと
で、上述した従来の長波長帯光増幅器のように、１．５
５μｍ帯光を供給するために光源等の能動光部品を追加
することなく、安価な受動光部品（波長選択反射型光デ
バイス６1 ，６2 ）の追加のみによって、１．５８μｍ
帯の信号光Ｌｓの増幅を高い励起効率で実現することが
できる。これにより、従来の光増幅器と比べて低い励起
光パワーで１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓを増幅できると
ともに、光増幅器の低コスト化を図ることが可能とな
る。
幅器の前段部分にファイバ共振器型構造を形成して、前
段のＥＤＦｌ1 を伝搬する１．５５μｍ帯光をレーザ発
振させて後段のＥＤＦ１2 に供給するようにしたこと
で、上述した従来の長波長帯光増幅器のように、１．５
５μｍ帯光を供給するために光源等の能動光部品を追加
することなく、安価な受動光部品（波長選択反射型光デ
バイス６1 ，６2 ）の追加のみによって、１．５８μｍ
帯の信号光Ｌｓの増幅を高い励起効率で実現することが
できる。これにより、従来の光増幅器と比べて低い励起
光パワーで１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓを増幅できると
ともに、光増幅器の低コスト化を図ることが可能とな
る。
【００３９】なお、上記第１の実施形態では、ＥＤＦ１
1 の両端に波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 を接続
する構成としたが、ＥＤＦ１1 の両端部分に波長選択反
射型光デバイス６1 ，６2 としてのファイバグレーティ
ングを形成してもよい。この場合、２つのＥＤＦ１1 ，
１2 を縦続接続させるのに代えて、所要の長さの１本の
ＥＤＦを用意し、その信号光入射端部分と中間部分とに
ファイバグレーティングを施すようにすることもでき
る。
1 の両端に波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 を接続
する構成としたが、ＥＤＦ１1 の両端部分に波長選択反
射型光デバイス６1 ，６2 としてのファイバグレーティ
ングを形成してもよい。この場合、２つのＥＤＦ１1 ，
１2 を縦続接続させるのに代えて、所要の長さの１本の
ＥＤＦを用意し、その信号光入射端部分と中間部分とに
ファイバグレーティングを施すようにすることもでき
る。
【００４０】また、前方励起型の光増幅器について説明
したが、本発明はこれに限らず後方励起型や双方向励起
型としても構わない。一例として、双方向励起型とした
ときの構成を図２のブロック図に示す。図２の構成で
は、第１の実施形態の構成について、後段のＥＤＦ１2
と光アイソレータ２2 の間にＷＤＭカプラ３2 が挿入さ
れ、励起光源４2 で発生した励起光Ｌｐ2 がＷＤＭカプ
ラ３2 介してＥＤＦ１2 に送られる。ＥＤＦ１2 に入射
した後方励起光Ｌｐ2 は、前方励起光Ｌｐ1 とは逆方向
にＥＤＦ１2 及びＥＤＦ１ 1 内を伝搬する。後方励起光
Ｌｐ2 の波長帯としては、例えば、０．９８μｍ帯や
１．４８μｍ帯等を用いることができる。
したが、本発明はこれに限らず後方励起型や双方向励起
型としても構わない。一例として、双方向励起型とした
ときの構成を図２のブロック図に示す。図２の構成で
は、第１の実施形態の構成について、後段のＥＤＦ１2
と光アイソレータ２2 の間にＷＤＭカプラ３2 が挿入さ
れ、励起光源４2 で発生した励起光Ｌｐ2 がＷＤＭカプ
ラ３2 介してＥＤＦ１2 に送られる。ＥＤＦ１2 に入射
した後方励起光Ｌｐ2 は、前方励起光Ｌｐ1 とは逆方向
にＥＤＦ１2 及びＥＤＦ１ 1 内を伝搬する。後方励起光
Ｌｐ2 の波長帯としては、例えば、０．９８μｍ帯や
１．４８μｍ帯等を用いることができる。
【００４１】双方向励起型の場合においても、第１の実
施形態の場合と同様に、２つの波長選択反射型光デバイ
ス６1 ，６2 及びＥＤＦｌ1 でファイバ共振器構造が構
成され、１．５５μｍ帯光が各波長選択反射型光デバイ
ス６1 、６2 にて選択的に反射されてレーザ発振し、そ
の１．５５μｍ帯光が後段のＥＤＦ１2 に入射されて励
起光として寄与する。これにより、第１の実施形態の場
合と同様の効果が得られ、さらに、双方向励起型とした
ことでより高い励起効率が得られるようになる。
施形態の場合と同様に、２つの波長選択反射型光デバイ
ス６1 ，６2 及びＥＤＦｌ1 でファイバ共振器構造が構
成され、１．５５μｍ帯光が各波長選択反射型光デバイ
ス６1 、６2 にて選択的に反射されてレーザ発振し、そ
の１．５５μｍ帯光が後段のＥＤＦ１2 に入射されて励
起光として寄与する。これにより、第１の実施形態の場
合と同様の効果が得られ、さらに、双方向励起型とした
ことでより高い励起効率が得られるようになる。
【００４２】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。図３は、第２の実施形態に係る光増幅器の構成
を示すブロックである。図３において、本光増幅器は、
例えば上記図２に示した双方向励起型の光増幅器につい
て、ＥＤＦ１1 ，１2 の間に励起光反射手段としての励
起波長選択反射型光デバイス７を挿入したものである。
明する。図３は、第２の実施形態に係る光増幅器の構成
を示すブロックである。図３において、本光増幅器は、
例えば上記図２に示した双方向励起型の光増幅器につい
て、ＥＤＦ１1 ，１2 の間に励起光反射手段としての励
起波長選択反射型光デバイス７を挿入したものである。
【００４３】励起波長選択反射型光デバイス７は、例え
ば、ファイバグレーティングや光バルクフィルタなどが
使用される。この励起波長選択反射型光デバイス７は、
各励起光Ｌｐ1 ，Ｌｐ2 をそれぞれ反射し、他の波長帯
の光を透過する特性を有するものとする。各励起光Ｌｐ
1 ，Ｌｐ2 の波長帯が異なるような場合には、それぞれ
の励起波長帯に対応した２つの反射帯域を有するように
設定したり、或いは、各励起波長帯を包含する１つの反
射帯域を有するように設定する。
ば、ファイバグレーティングや光バルクフィルタなどが
使用される。この励起波長選択反射型光デバイス７は、
各励起光Ｌｐ1 ，Ｌｐ2 をそれぞれ反射し、他の波長帯
の光を透過する特性を有するものとする。各励起光Ｌｐ
1 ，Ｌｐ2 の波長帯が異なるような場合には、それぞれ
の励起波長帯に対応した２つの反射帯域を有するように
設定したり、或いは、各励起波長帯を包含する１つの反
射帯域を有するように設定する。
【００４４】また、ここでは、波長選択反射型光デバイ
ス６2 と励起波長選択反射型光デバイス７とを個別に設
ける構成としたが、１つの波長選択反射型光デバイスを
用いて各機能を実現することも可能である。この場合の
波長選択反射型光デバイスとしては、１．５５μｍ帯に
反射率が１００％より小さい反射帯域を有し、かつ、各
励起光Ｌｐ1 ，Ｌｐ2 の波長帯に対応した反射帯域を有
するものを使用する。
ス６2 と励起波長選択反射型光デバイス７とを個別に設
ける構成としたが、１つの波長選択反射型光デバイスを
用いて各機能を実現することも可能である。この場合の
波長選択反射型光デバイスとしては、１．５５μｍ帯に
反射率が１００％より小さい反射帯域を有し、かつ、各
励起光Ｌｐ1 ，Ｌｐ2 の波長帯に対応した反射帯域を有
するものを使用する。
【００４５】このような構成の光増幅器では、入射され
た１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓは、光アイソレータ２1
を通過し、ＷＤＭカプラ３1 で励起光源４1 から出射さ
れる励起光Ｌｐ1 と合波され、波長選択反射型光デバイ
ス６1 を通過してＥＤＦｌ1に入射され、増幅される。
さらに、ＥＤＦｌ1 を通過した１．５８μｍ帯の信号光
Ｌｓは、波長選択反射型光デバイス６2 及び励起波長選
択反射型光デバイス７を通過してＥＤＦ１2 に入射され
る。ＥＤＦ１2 には、励起光源４2 から出射される励起
光Ｌｐ2 がＷＤＭカプラ３2 で合波されて、信号光Ｌｓ
とは逆の伝搬方向で供給される。このＥＤＦ１2 で信号
光Ｌｓが増幅され、ＥＤＦ１2 を通過した信号光Ｌｓ
は、ＷＤＭカプラ３2 及び光アイソレータ２2 を通って
外部に出射される。
た１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓは、光アイソレータ２1
を通過し、ＷＤＭカプラ３1 で励起光源４1 から出射さ
れる励起光Ｌｐ1 と合波され、波長選択反射型光デバイ
ス６1 を通過してＥＤＦｌ1に入射され、増幅される。
さらに、ＥＤＦｌ1 を通過した１．５８μｍ帯の信号光
Ｌｓは、波長選択反射型光デバイス６2 及び励起波長選
択反射型光デバイス７を通過してＥＤＦ１2 に入射され
る。ＥＤＦ１2 には、励起光源４2 から出射される励起
光Ｌｐ2 がＷＤＭカプラ３2 で合波されて、信号光Ｌｓ
とは逆の伝搬方向で供給される。このＥＤＦ１2 で信号
光Ｌｓが増幅され、ＥＤＦ１2 を通過した信号光Ｌｓ
は、ＷＤＭカプラ３2 及び光アイソレータ２2 を通って
外部に出射される。
【００４６】上記一連の信号光Ｌｓの増幅動作におい
て、信号光入射側から順方向に伝搬される励起光Ｌｐ1
及び信号光出射側から逆方向に伝搬される励起光Ｌｐ2
が、励起波長選択反射型光デバイス７でそれぞれ波長選
択的に全反射され、各ＥＤＦ１ 1 ，１2 内に戻される。
これにより、各ＥＤＦ１1 ，１2 における励起光Ｌ
ｐ1，Ｌｐ2 の変換効率が高くなり、励起作用の高効率
化に寄与する。また、第１の実施形態の場合と同様に、
２つの波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 及びＥＤＦ
ｌ1 で構成されるファイバ共振器構造により、各波長選
択反射型光デバイス６ 1 、６2 にて１．５５μｍ帯光が
選択的に反射されてレーザ発振し、その１．５５μｍ帯
光がＥＤＦ１2 に送られて、ＥＤＦ１2 の励起光として
寄与する。
て、信号光入射側から順方向に伝搬される励起光Ｌｐ1
及び信号光出射側から逆方向に伝搬される励起光Ｌｐ2
が、励起波長選択反射型光デバイス７でそれぞれ波長選
択的に全反射され、各ＥＤＦ１ 1 ，１2 内に戻される。
これにより、各ＥＤＦ１1 ，１2 における励起光Ｌ
ｐ1，Ｌｐ2 の変換効率が高くなり、励起作用の高効率
化に寄与する。また、第１の実施形態の場合と同様に、
２つの波長選択反射型光デバイス６1 ，６2 及びＥＤＦ
ｌ1 で構成されるファイバ共振器構造により、各波長選
択反射型光デバイス６ 1 、６2 にて１．５５μｍ帯光が
選択的に反射されてレーザ発振し、その１．５５μｍ帯
光がＥＤＦ１2 に送られて、ＥＤＦ１2 の励起光として
寄与する。
【００４７】このように第２の実施形態によれば、ＥＤ
Ｆ１1 ，１2 の間に励起波長選択反射型光デバイス７を
設けたことで、励起光Ｌｐ1 ，Ｌｐ2 がＥＤＦ１1 ，１
2 内を往復するようになり励起光が有効に使われるよう
になるため、本光増幅器の励起効率をさらに高くするこ
とができる。なお、上記第２の実施形態では、双方向励
起型の場合について説明したが、前方励起型や後方励起
型の場合にも、励起波長選択反射型光デバイスを設けて
励起効率の向上を図ることが可能である。例えば、上述
の図１に示した前方励起型の場合には、ＥＤＦ１2 と光
アイソレータ２2 の間に励起波長選択反射型光デバイス
を挿入すればよい。
Ｆ１1 ，１2 の間に励起波長選択反射型光デバイス７を
設けたことで、励起光Ｌｐ1 ，Ｌｐ2 がＥＤＦ１1 ，１
2 内を往復するようになり励起光が有効に使われるよう
になるため、本光増幅器の励起効率をさらに高くするこ
とができる。なお、上記第２の実施形態では、双方向励
起型の場合について説明したが、前方励起型や後方励起
型の場合にも、励起波長選択反射型光デバイスを設けて
励起効率の向上を図ることが可能である。例えば、上述
の図１に示した前方励起型の場合には、ＥＤＦ１2 と光
アイソレータ２2 の間に励起波長選択反射型光デバイス
を挿入すればよい。
【００４８】次に、本発明の第３の実施形態について説
明する。図４は、第３の実施形態に係る光増幅器の構成
を示すブロック図である。図４において、本光増幅器
は、例えば上記図１に示した前方励起型の光増幅器につ
いて、ＷＤＭカプラ３1 と波長選択反射型光デバイス６
1 の間に、第３の希土類元素ドープファイバとしてのＥ
ＤＦ１3 を設けた構成とする。高い反転分布率で信号光
を増幅した場合、低雑音動作が可能であり、この光増幅
器は、信号光入射端付近において高い反転分布率で信号
光を増幅することによって低雑音動作を実現させたもの
である。
明する。図４は、第３の実施形態に係る光増幅器の構成
を示すブロック図である。図４において、本光増幅器
は、例えば上記図１に示した前方励起型の光増幅器につ
いて、ＷＤＭカプラ３1 と波長選択反射型光デバイス６
1 の間に、第３の希土類元素ドープファイバとしてのＥ
ＤＦ１3 を設けた構成とする。高い反転分布率で信号光
を増幅した場合、低雑音動作が可能であり、この光増幅
器は、信号光入射端付近において高い反転分布率で信号
光を増幅することによって低雑音動作を実現させたもの
である。
【００４９】ＥＤＦ１3 は、ＥＤＦ１1 ，１2 と同様
に、例えば、エルビウム等の希土類元素を光ファイバの
コア部にドープした一般的な希土類元素ドープファイバ
である。かかる構成の光増幅器では、入射された１．５
８μｍ帯の信号光Ｌｓは、光アイソレータ２1 を通っ
て、ＷＤＭカプラ３1 で励起光源４1 からの励起光Ｌｐ
1と合波され、ＥＤＦｌ3 に入射される。ＥＤＦｌ3 に
は、比較的大きなパワーの励起光Ｌｐ1 が供給されるの
で、反転分布率が後段のＥＤＦ１1 ，１2 に比べて高く
なる。１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓが、反転分布率の高
いＥＤＦ１3 内を通過すると、上述の図１５に示したよ
うに利得平坦性は損なわれるものの、比較的大きな利得
で増幅される。そして、増幅された信号光Ｌｓ及びＥＤ
Ｆｌ3 で吸収されなかった励起光Ｌｐ1 は、波長選択反
射型光デバイス６1 を通過してＥＤＦ１1 に入射され
る。
に、例えば、エルビウム等の希土類元素を光ファイバの
コア部にドープした一般的な希土類元素ドープファイバ
である。かかる構成の光増幅器では、入射された１．５
８μｍ帯の信号光Ｌｓは、光アイソレータ２1 を通っ
て、ＷＤＭカプラ３1 で励起光源４1 からの励起光Ｌｐ
1と合波され、ＥＤＦｌ3 に入射される。ＥＤＦｌ3 に
は、比較的大きなパワーの励起光Ｌｐ1 が供給されるの
で、反転分布率が後段のＥＤＦ１1 ，１2 に比べて高く
なる。１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓが、反転分布率の高
いＥＤＦ１3 内を通過すると、上述の図１５に示したよ
うに利得平坦性は損なわれるものの、比較的大きな利得
で増幅される。そして、増幅された信号光Ｌｓ及びＥＤ
Ｆｌ3 で吸収されなかった励起光Ｌｐ1 は、波長選択反
射型光デバイス６1 を通過してＥＤＦ１1 に入射され
る。
【００５０】ＥＤＦ１1 では、上述した第１の実施形態
の場合と同様に、信号光Ｌｓが増幅されるとともに、
１．５５μｍ帯光が各波長選択反射型光デバイス６1 ，
６2 間で選択的に反射されてレーザ発振し、それら信号
光Ｌｓ及び１．５５μｍ帯光が、波長選択反射型光デバ
イス６2 を通過してＥＤＦ１2 に送られる。また、ＥＤ
Ｆ１1 で吸収されなかった励起光Ｌｐ1 も波長選択反射
型光デバイス６2 を通過してＥＤＦ１2 に送られる。
の場合と同様に、信号光Ｌｓが増幅されるとともに、
１．５５μｍ帯光が各波長選択反射型光デバイス６1 ，
６2 間で選択的に反射されてレーザ発振し、それら信号
光Ｌｓ及び１．５５μｍ帯光が、波長選択反射型光デバ
イス６2 を通過してＥＤＦ１2 に送られる。また、ＥＤ
Ｆ１1 で吸収されなかった励起光Ｌｐ1 も波長選択反射
型光デバイス６2 を通過してＥＤＦ１2 に送られる。
【００５１】ＥＤＦ１2 は、１．５５μｍ帯光及び励起
光Ｌｐ1 により比較的低い反転分布率で励起状態とされ
る。このＥＤＦ１2 により、信号光Ｌｓがさらに増幅さ
れ光アイソレータ２2 を介して外部に出射される。この
場合、１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓは、反転分布率の異
なるＥＤＦ１3 ，１1 ，１2 でそれぞれ増幅されること
になるため、各ＥＤＦ１3 ，１1 ，１2 での利得平坦性
は損なわれる。しかし、各ＥＤＦ１3 ，１1 ，１2 の反
転分布率の平均が約４０％程度となるように予め設定し
ておくことで、光増幅器全体として平坦な利得特性の信
号光Ｌｓが得られるようになる。
光Ｌｐ1 により比較的低い反転分布率で励起状態とされ
る。このＥＤＦ１2 により、信号光Ｌｓがさらに増幅さ
れ光アイソレータ２2 を介して外部に出射される。この
場合、１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓは、反転分布率の異
なるＥＤＦ１3 ，１1 ，１2 でそれぞれ増幅されること
になるため、各ＥＤＦ１3 ，１1 ，１2 での利得平坦性
は損なわれる。しかし、各ＥＤＦ１3 ，１1 ，１2 の反
転分布率の平均が約４０％程度となるように予め設定し
ておくことで、光増幅器全体として平坦な利得特性の信
号光Ｌｓが得られるようになる。
【００５２】このように第３の実施形態によれば、上述
した第１の実施形態の効果に加えて、反転部分布率を高
く設定したＥＤＦ１3 を光増幅器の信号光入射部分に設
けたことによって、信号光Ｌｓが、レベルの小さい前段
部分で効果的に増幅されるため、光増幅器全体の低雑音
化を図ることができる。なお、上記第３の実施形態で
は、前方励起型の場合について説明したが、双方向励起
型とすることも可能である。この場合の構成例を図５の
ブロック図に示しておく。
した第１の実施形態の効果に加えて、反転部分布率を高
く設定したＥＤＦ１3 を光増幅器の信号光入射部分に設
けたことによって、信号光Ｌｓが、レベルの小さい前段
部分で効果的に増幅されるため、光増幅器全体の低雑音
化を図ることができる。なお、上記第３の実施形態で
は、前方励起型の場合について説明したが、双方向励起
型とすることも可能である。この場合の構成例を図５の
ブロック図に示しておく。
【００５３】また、上記第３の実施形態について、第２
の実施形態の場合と同様に、励起光を反射させる励起波
長選択反射型光デバイスを設けるようにしてもよい。こ
の場合の前方励起型の構成例を図６のブロック図に示
し、双方向励起型の構成例を図７に示す。前方励起型の
場合、ＥＤＦ１2 と光アイソレータ２2 の間に励起波長
選択反射型光デバイス７を挿入し、双方向励起型の場
合、ＥＤＦ１1 とＥＤＦ１ 2 の間に励起波長選択反射型
光デバイス７を挿入すれよい。ただし、双方向励起型の
場合には、図示しないがＥＤＦ１3 とＥＤＦ１1 の間に
励起波長選択反射型光デバイス７を挿入することもでき
る。励起波長選択反射型光デバイス７を設けることによ
り、励起光Ｌｐ1 ，Ｌｐ2 が有効に使われるようにな
り、光増幅器の励起効率をさらに高くすることができ
る。
の実施形態の場合と同様に、励起光を反射させる励起波
長選択反射型光デバイスを設けるようにしてもよい。こ
の場合の前方励起型の構成例を図６のブロック図に示
し、双方向励起型の構成例を図７に示す。前方励起型の
場合、ＥＤＦ１2 と光アイソレータ２2 の間に励起波長
選択反射型光デバイス７を挿入し、双方向励起型の場
合、ＥＤＦ１1 とＥＤＦ１ 2 の間に励起波長選択反射型
光デバイス７を挿入すれよい。ただし、双方向励起型の
場合には、図示しないがＥＤＦ１3 とＥＤＦ１1 の間に
励起波長選択反射型光デバイス７を挿入することもでき
る。励起波長選択反射型光デバイス７を設けることによ
り、励起光Ｌｐ1 ，Ｌｐ2 が有効に使われるようにな
り、光増幅器の励起効率をさらに高くすることができ
る。
【００５４】次に、本発明の第４の実施形態について説
明する。図８は、第４の実施形態に係る光増幅器の構成
を示すブロックである。図８において、本光増幅器は、
例えば上記図４に示した第３の実施形態の光増幅器につ
いて、ＥＤＦ１3 と波長選択反射型光デバイス６1 の間
に、光遮断手段としての光アイソレータ２3 を設けた構
成とする。この光増幅器は、ＥＤＦ１1で発生し、信号
光と逆方向に伝搬する自然放出光（ＡＳＥ）を光アイソ
レータ２ 3 で遮断することによって、より低雑音の動作
を実現させたものである。
明する。図８は、第４の実施形態に係る光増幅器の構成
を示すブロックである。図８において、本光増幅器は、
例えば上記図４に示した第３の実施形態の光増幅器につ
いて、ＥＤＦ１3 と波長選択反射型光デバイス６1 の間
に、光遮断手段としての光アイソレータ２3 を設けた構
成とする。この光増幅器は、ＥＤＦ１1で発生し、信号
光と逆方向に伝搬する自然放出光（ＡＳＥ）を光アイソ
レータ２ 3 で遮断することによって、より低雑音の動作
を実現させたものである。
【００５５】光アイソレータ２3 は、上述した光アイソ
レータ２1 ，２2 と同様のものである。この光アイソレ
ータ２3 は、ＥＤＦ１3 からＥＤＦ１1 へ向かう光を透
過し、ＥＤＦ１1 からＥＤＦ１3 へ向かう光を遮断する
特性を有する。かかる構成の光増幅器では、ＥＤＦ１1
で発生する自然放出光（ＡＳＥ）のうちの信号光と逆方
向に伝搬する成分が光アイソレータ２3 で遮断されるよ
うになる。ＥＤＦ１1 ，１3 の間には、波長選択反射型
光デバイス６1 が設けられているので、その反射帯域内
の波長の自然放出光は波長選択反射型光デバイス６1 で
反射される。しかし、波長選択反射型光デバイス６1 の
反射帯域外の波長の自然放出光もＥＤＦ１1 で発生する
ため、その自然放出光は波長選択反射型光デバイス６1
を通過してＥＤＦ１3 方向に伝搬する。この信号光と逆
方向に伝搬する自然放出光がＥＤＦ１3 に入射される
と、ＥＤＦ１3 での１．５８μｍ帯光に対する利得が低
下することになる。従って、波長選択反射型光デバイス
６1 を通過し、信号光と逆方向に伝搬する自然放出光を
光アイソレータ２3 で遮断することよって、ＥＤＦ１3
の利得が高く維持されるようになる。
レータ２1 ，２2 と同様のものである。この光アイソレ
ータ２3 は、ＥＤＦ１3 からＥＤＦ１1 へ向かう光を透
過し、ＥＤＦ１1 からＥＤＦ１3 へ向かう光を遮断する
特性を有する。かかる構成の光増幅器では、ＥＤＦ１1
で発生する自然放出光（ＡＳＥ）のうちの信号光と逆方
向に伝搬する成分が光アイソレータ２3 で遮断されるよ
うになる。ＥＤＦ１1 ，１3 の間には、波長選択反射型
光デバイス６1 が設けられているので、その反射帯域内
の波長の自然放出光は波長選択反射型光デバイス６1 で
反射される。しかし、波長選択反射型光デバイス６1 の
反射帯域外の波長の自然放出光もＥＤＦ１1 で発生する
ため、その自然放出光は波長選択反射型光デバイス６1
を通過してＥＤＦ１3 方向に伝搬する。この信号光と逆
方向に伝搬する自然放出光がＥＤＦ１3 に入射される
と、ＥＤＦ１3 での１．５８μｍ帯光に対する利得が低
下することになる。従って、波長選択反射型光デバイス
６1 を通過し、信号光と逆方向に伝搬する自然放出光を
光アイソレータ２3 で遮断することよって、ＥＤＦ１3
の利得が高く維持されるようになる。
【００５６】このように第４の実施形態によれば、光ア
イソレータ２3 を設けたことで、ＥＤＦ１3 における信
号光Ｌｓの利得が高くなるため、光増幅器全体としての
雑音特性をより優れたもにすることができる。なお、上
記第４の実施形態では、前方励起型の場合について説明
したが、上述の図５に示した双方向励起型の場合につい
ても、上記の場合と同様にして、ＥＤＦ１3 と波長選択
反射型光デバイス６1 の間に光アイソレータ２3 を設け
るようにしてもよい。この場合の構成を図９のブロック
図に示しておく。
イソレータ２3 を設けたことで、ＥＤＦ１3 における信
号光Ｌｓの利得が高くなるため、光増幅器全体としての
雑音特性をより優れたもにすることができる。なお、上
記第４の実施形態では、前方励起型の場合について説明
したが、上述の図５に示した双方向励起型の場合につい
ても、上記の場合と同様にして、ＥＤＦ１3 と波長選択
反射型光デバイス６1 の間に光アイソレータ２3 を設け
るようにしてもよい。この場合の構成を図９のブロック
図に示しておく。
【００５７】また、上述の図６や図７に示した励起波長
選択反射型光デバイスを備えた光増幅器に対しても、上
記第４の実施形態の場合と同様に光アイソレータ２3 を
設けるようにしても構わない。この一例として、双方向
励起型の場合の構成を図１０のブロック図に示す。図１
０の構成例では、ＥＤＦ１3 と波長選択反射型光デバイ
ス６1 との間に励起波長選択反射型光デバイス７が設け
られ、さらに、励起波長選択反射型光デバイス７と波長
選択反射型光デバイス６1 との間に光アイソレータ２3
が挿入された場合が示されている。双方向励起型の場
合、励起波長選択反射型光デバイス７の挿入位置は、上
記の他にも光アイソレータ２3 と波長選択反射型光デバ
イス６ 1 の間や、ＥＤＦ１1 ，１2 の間としてもよい。
選択反射型光デバイスを備えた光増幅器に対しても、上
記第４の実施形態の場合と同様に光アイソレータ２3 を
設けるようにしても構わない。この一例として、双方向
励起型の場合の構成を図１０のブロック図に示す。図１
０の構成例では、ＥＤＦ１3 と波長選択反射型光デバイ
ス６1 との間に励起波長選択反射型光デバイス７が設け
られ、さらに、励起波長選択反射型光デバイス７と波長
選択反射型光デバイス６1 との間に光アイソレータ２3
が挿入された場合が示されている。双方向励起型の場
合、励起波長選択反射型光デバイス７の挿入位置は、上
記の他にも光アイソレータ２3 と波長選択反射型光デバ
イス６ 1 の間や、ＥＤＦ１1 ，１2 の間としてもよい。
【００５８】次に、本発明の第５の実施形態について説
明する。図１１は、第５の実施形態に係る光増幅器の構
成を示すブロック図である。図１１において、本光増幅
器は、例えば上述の図２に示した双方向励起型の光増幅
器について、ＥＤＦ１1 の両端に接続していた波長選択
反射型光デバイス６ 1 ，６2 に代えて、２つの合分波器
５1 ，５2 と、光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）８を備
えて構成される。上記以外の構成は、図２の光増幅器の
構成と同様である。
明する。図１１は、第５の実施形態に係る光増幅器の構
成を示すブロック図である。図１１において、本光増幅
器は、例えば上述の図２に示した双方向励起型の光増幅
器について、ＥＤＦ１1 の両端に接続していた波長選択
反射型光デバイス６ 1 ，６2 に代えて、２つの合分波器
５1 ，５2 と、光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）８を備
えて構成される。上記以外の構成は、図２の光増幅器の
構成と同様である。
【００５９】合分波器５1 は、例えば光アイソレータ２
1 の前段に接続され、入射される１．５８μｍ帯の信号
光ＬｓとＢＰＦ８の透過光とを合波して、光アイソレー
タ２ 1 に出射する。また、合分波器５2 は、ＥＤＦ
１1 ，１2 の間に接続され、ＥＤＦ１1 から出射される
光を２分岐して、それぞれの光をＥＤＦ１2 及びＢＰＦ
８に出射する。なお、合分波器５2 の分岐比は、後述す
る発振条件に基づいて適宜に設定されるものとする。
1 の前段に接続され、入射される１．５８μｍ帯の信号
光ＬｓとＢＰＦ８の透過光とを合波して、光アイソレー
タ２ 1 に出射する。また、合分波器５2 は、ＥＤＦ
１1 ，１2 の間に接続され、ＥＤＦ１1 から出射される
光を２分岐して、それぞれの光をＥＤＦ１2 及びＢＰＦ
８に出射する。なお、合分波器５2 の分岐比は、後述す
る発振条件に基づいて適宜に設定されるものとする。
【００６０】ＢＰＦ８は、合分波器５2 の一方の出射端
と合分波器５1 の一方の入射端との間に接続された一般
的な帯域通過型光フィルタである。このＢＰＦ８は、所
要の通過帯域を有し、その通過中心波長が例えば１．５
５μｍに設定される。ここでは、合分波器５1 が合波部
として機能し、合分波器５2 が分岐部として機能し、Ｂ
ＰＦ８が波長選択部として機能する。
と合分波器５1 の一方の入射端との間に接続された一般
的な帯域通過型光フィルタである。このＢＰＦ８は、所
要の通過帯域を有し、その通過中心波長が例えば１．５
５μｍに設定される。ここでは、合分波器５1 が合波部
として機能し、合分波器５2 が分岐部として機能し、Ｂ
ＰＦ８が波長選択部として機能する。
【００６１】このような構成の光増幅器では、入射され
た１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓは、合分波器５1 及び光
アイソレータ２1 を通過し、ＷＤＭカプラ３1 で励起光
源４ 1 からの励起光Ｌｐ1 と合波され、ＥＤＦｌ1 に入
射され、増幅される。さらに、ＥＤＦｌ1 から出射され
た光は、合分波器５2 で２分岐されて、ＥＤＦ１2 及び
ＢＰＦ８に送られる。ＥＤＦ１2 に送られた光に含まれ
る信号光Ｌｓは、ＥＤＦ１2 で増幅され、ＷＤＭカプラ
３2 及び光アイソレータ２2 を通過して外部に出射され
る。なお、ＷＤＭカプラ３2 では、励起光源４2 からの
励起光Ｌｐ2 が合波され、後方励起光としてＥＤＦ１2
に供給される。
た１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓは、合分波器５1 及び光
アイソレータ２1 を通過し、ＷＤＭカプラ３1 で励起光
源４ 1 からの励起光Ｌｐ1 と合波され、ＥＤＦｌ1 に入
射され、増幅される。さらに、ＥＤＦｌ1 から出射され
た光は、合分波器５2 で２分岐されて、ＥＤＦ１2 及び
ＢＰＦ８に送られる。ＥＤＦ１2 に送られた光に含まれ
る信号光Ｌｓは、ＥＤＦ１2 で増幅され、ＷＤＭカプラ
３2 及び光アイソレータ２2 を通過して外部に出射され
る。なお、ＷＤＭカプラ３2 では、励起光源４2 からの
励起光Ｌｐ2 が合波され、後方励起光としてＥＤＦ１2
に供給される。
【００６２】このとき、２つの合分波器５1 ，５2 、光
アイソレータ２1 、ＷＤＭカプラ３ 1 、ＥＤＦｌ1 及び
ＢＰＦ８によって進行波型光発振器（ファイバリングレ
ーザ）が構成される。この進行波型光発振器により、合
分波器５2 で分岐されＢＰＦ８に送られた光のうちの
１．５５μｍ帯光がＢＰＦ８で選択されてレーザ発振す
るようになる。このレーザ発振した１．５５μｍ帯光の
一部が、合分波器５2 を介してＥＤＦ１2 へ入射され、
ＥＤＦ１2 の励起光として寄与する。
アイソレータ２1 、ＷＤＭカプラ３ 1 、ＥＤＦｌ1 及び
ＢＰＦ８によって進行波型光発振器（ファイバリングレ
ーザ）が構成される。この進行波型光発振器により、合
分波器５2 で分岐されＢＰＦ８に送られた光のうちの
１．５５μｍ帯光がＢＰＦ８で選択されてレーザ発振す
るようになる。このレーザ発振した１．５５μｍ帯光の
一部が、合分波器５2 を介してＥＤＦ１2 へ入射され、
ＥＤＦ１2 の励起光として寄与する。
【００６３】上記のような１．５５μｍ帯光の進行波型
のレーザ発振を実現するためには、合分波器５1 ，
５2 、光アイソレータ２1 、ＷＤＭカプラ３1 及びＢＰ
Ｆ８の波長１．５５μｍにおける損失の総和をＬ1 と
し、ＥＤＦｌ1 の動作利得をＧ1 としたときに、それぞ
れの値が次の（２）式に示す関係を満たすように設定さ
れる。
のレーザ発振を実現するためには、合分波器５1 ，
５2 、光アイソレータ２1 、ＷＤＭカプラ３1 及びＢＰ
Ｆ８の波長１．５５μｍにおける損失の総和をＬ1 と
し、ＥＤＦｌ1 の動作利得をＧ1 としたときに、それぞ
れの値が次の（２）式に示す関係を満たすように設定さ
れる。
【００６４】Ｇ1 ／Ｌ1 ＞１ …（２） このように第５の実施形態によれば、光増幅器の前段部
分に進行波型光発振器の構成を設け、ＢＰＦ８の通過帯
域で選択される１．５５μｍ帯光をレーザ発振させて後
段ＥＤＦ１2 に供給するようにしても、安価な受動光部
品の追加のみによって、１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓの
増幅を高い励起効率で実現することができ、光増幅器の
低コスト化を図ることが可能である。
分に進行波型光発振器の構成を設け、ＢＰＦ８の通過帯
域で選択される１．５５μｍ帯光をレーザ発振させて後
段ＥＤＦ１2 に供給するようにしても、安価な受動光部
品の追加のみによって、１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓの
増幅を高い励起効率で実現することができ、光増幅器の
低コスト化を図ることが可能である。
【００６５】なお、上記第５の実施形態では、合分波器
５1 を光アイソレータ２1 の前段に設けるようにした
が、合分波器５1 の配置は、ＥＤＦ１1 の信号光入射端
よりも前段側の任意の位置とすることができる。ただ
し、光アイソレータ２1 の後段側に合分波器５1 を設け
る場合には、ＢＰＦ８を含むループ内に、進行波の向き
を決めるための光アイソレータを追加する必要がある。
５1 を光アイソレータ２1 の前段に設けるようにした
が、合分波器５1 の配置は、ＥＤＦ１1 の信号光入射端
よりも前段側の任意の位置とすることができる。ただ
し、光アイソレータ２1 の後段側に合分波器５1 を設け
る場合には、ＢＰＦ８を含むループ内に、進行波の向き
を決めるための光アイソレータを追加する必要がある。
【００６６】次に、本発明の第６の実施形態について説
明する。図１２は、第６の実施形態に係る光増幅器の構
成を示すブロック図である。図１２において、本光増幅
器は、第５の実施形態の構成について、進行波型光発振
器の構成の前段に、反転部分布率を高く設定したＥＤＦ
１3 を設けて、光増幅器の低雑音化を図ったものであ
る。具体的には、前方励起光Ｌｐ1 が合波されるＷＤＭ
カプラ３1 とＥＤＦ１1 の間に、第３の希土類元素ドー
プファイバとしてのＥＤＦ１3 を接続し、第５の実施形
態で光アイソレータ２1 の前段に設けていた合分波器５
1 を、ＥＤＦ１3 とＥＤＦ１1 の間に配置し、さらに、
合分波器５1 とＥＤＦ１1 の間に光アイソレータ２3 を
設けて光増幅器が構成される。
明する。図１２は、第６の実施形態に係る光増幅器の構
成を示すブロック図である。図１２において、本光増幅
器は、第５の実施形態の構成について、進行波型光発振
器の構成の前段に、反転部分布率を高く設定したＥＤＦ
１3 を設けて、光増幅器の低雑音化を図ったものであ
る。具体的には、前方励起光Ｌｐ1 が合波されるＷＤＭ
カプラ３1 とＥＤＦ１1 の間に、第３の希土類元素ドー
プファイバとしてのＥＤＦ１3 を接続し、第５の実施形
態で光アイソレータ２1 の前段に設けていた合分波器５
1 を、ＥＤＦ１3 とＥＤＦ１1 の間に配置し、さらに、
合分波器５1 とＥＤＦ１1 の間に光アイソレータ２3 を
設けて光増幅器が構成される。
【００６７】かかる構成の光増幅器では、入射された
１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓは、光アイソレータ２1 を
通って、ＷＤＭカプラ３1 で励起光源４1 からの励起光
Ｌｐ1と合波され、ＥＤＦｌ3 に入射される。ＥＤＦｌ
3 には、比較的大きなパワーの励起光Ｌｐ1 が供給され
るので高い反転分布率となる。この反転分布率の高いＥ
ＤＦ１3 内を信号光Ｌｓが通過すると、利得平坦性は損
なわれるが比較的大きな利得で増幅される。そして、増
幅された信号光Ｌｓ及びＥＤＦｌ3 で吸収されなかった
励起光Ｌｐ1 は、合分波器５1 及び光アイソレータ２3
を通過してＥＤＦ１1 に入射される。
１．５８μｍ帯の信号光Ｌｓは、光アイソレータ２1 を
通って、ＷＤＭカプラ３1 で励起光源４1 からの励起光
Ｌｐ1と合波され、ＥＤＦｌ3 に入射される。ＥＤＦｌ
3 には、比較的大きなパワーの励起光Ｌｐ1 が供給され
るので高い反転分布率となる。この反転分布率の高いＥ
ＤＦ１3 内を信号光Ｌｓが通過すると、利得平坦性は損
なわれるが比較的大きな利得で増幅される。そして、増
幅された信号光Ｌｓ及びＥＤＦｌ3 で吸収されなかった
励起光Ｌｐ1 は、合分波器５1 及び光アイソレータ２3
を通過してＥＤＦ１1 に入射される。
【００６８】ＥＤＦ１1 では、上述した第５の実施形態
の場合と同様に、信号光Ｌｓが増幅されるとともに自然
放出光が発生し、それらの光は、合分波器５2 で２分岐
されて、ＥＤＦ１2 及びＢＰＦ８にそれぞれ送られる。
ＥＤＦ１2 に送られた光に含まれる信号光Ｌｓは、ＥＤ
Ｆ１2 で増幅され、ＷＤＭカプラ３2 及び光アイソレー
タ２2 を通過して外部に出射される。
の場合と同様に、信号光Ｌｓが増幅されるとともに自然
放出光が発生し、それらの光は、合分波器５2 で２分岐
されて、ＥＤＦ１2 及びＢＰＦ８にそれぞれ送られる。
ＥＤＦ１2 に送られた光に含まれる信号光Ｌｓは、ＥＤ
Ｆ１2 で増幅され、ＷＤＭカプラ３2 及び光アイソレー
タ２2 を通過して外部に出射される。
【００６９】また、このとき、２つの合分波器５1 ，５
2 、光アイソレータ２3 、ＥＤＦ１ 1 及びＢＰＦ８で進
行波型光発振器（ファイバリングレーザ）が構成され、
合分波器５2 で分岐されＢＰＦ８に送られた光のうちの
１．５５μｍ帯光がＢＰＦ８で選択されてレーザ発振す
るようになる。このレーザ発振した１．５５μｍ帯光の
一部が、合分波器５2 を介してＥＤＦ１2 へ入射され、
ＥＤＦ１2 の励起光として寄与する。なお、光アイソレ
ータ２3 は、１．５５μｍ帯光の伝搬を一方向に限定し
て進行波とする機能を持つとともに、ＥＤＦ１3 への
１．５５μｍ帯光の入射を阻止する機能を持つ。
2 、光アイソレータ２3 、ＥＤＦ１ 1 及びＢＰＦ８で進
行波型光発振器（ファイバリングレーザ）が構成され、
合分波器５2 で分岐されＢＰＦ８に送られた光のうちの
１．５５μｍ帯光がＢＰＦ８で選択されてレーザ発振す
るようになる。このレーザ発振した１．５５μｍ帯光の
一部が、合分波器５2 を介してＥＤＦ１2 へ入射され、
ＥＤＦ１2 の励起光として寄与する。なお、光アイソレ
ータ２3 は、１．５５μｍ帯光の伝搬を一方向に限定し
て進行波とする機能を持つとともに、ＥＤＦ１3 への
１．５５μｍ帯光の入射を阻止する機能を持つ。
【００７０】上記の発振条件としては、合波器５1 ，５
2 、光アイソレータ２3 及びＢＰＦ８の波長１．５５μ
ｍにおける損失の総和をＬ2 とし、ＥＤＦ１1 の動作利
得をＧ1 としたときに、それぞれの値が次の（３）式に
示す関係を満たすように設定される。 Ｇ1 ／Ｌ2 ＞１ …（３） このように第６の実施形態によれば、進行波型光発振器
の構成を有する光増幅器においても、反転部分布率を高
く設定したＥＤＦ１3 を光増幅器の信号光入射部分に設
けたことによって、信号光Ｌｓが、レベルの小さい前段
部分で効果的に増幅されるため、光増幅器全体の低雑音
化を図ることができる。
2 、光アイソレータ２3 及びＢＰＦ８の波長１．５５μ
ｍにおける損失の総和をＬ2 とし、ＥＤＦ１1 の動作利
得をＧ1 としたときに、それぞれの値が次の（３）式に
示す関係を満たすように設定される。 Ｇ1 ／Ｌ2 ＞１ …（３） このように第６の実施形態によれば、進行波型光発振器
の構成を有する光増幅器においても、反転部分布率を高
く設定したＥＤＦ１3 を光増幅器の信号光入射部分に設
けたことによって、信号光Ｌｓが、レベルの小さい前段
部分で効果的に増幅されるため、光増幅器全体の低雑音
化を図ることができる。
【００７１】なお、上述した第５、６の実施形態では、
双方向励起の場合を説明したが、本発明はこれに限ら
ず、励起光源４2 及びＷＤＭカプラ３2 を除いた前方励
起型の構成としても構わない。また、合分波器５2 とＢ
ＰＦ８を設け、合分波器５2 からの分岐光に含まれる
１．５５μｍ帯光をＢＰＦ８で選択する構成としたが、
合分波器５2 及びＢＰＦ８に代えて、例えば、波長選択
機能を有する合分波器、具体的には、ＥＤＦ１1からの
光に含まれる１．５５μｍ帯成分の一部のみを選択的に
分岐する機能を備えた光部品を用いてもよい。
双方向励起の場合を説明したが、本発明はこれに限ら
ず、励起光源４2 及びＷＤＭカプラ３2 を除いた前方励
起型の構成としても構わない。また、合分波器５2 とＢ
ＰＦ８を設け、合分波器５2 からの分岐光に含まれる
１．５５μｍ帯光をＢＰＦ８で選択する構成としたが、
合分波器５2 及びＢＰＦ８に代えて、例えば、波長選択
機能を有する合分波器、具体的には、ＥＤＦ１1からの
光に含まれる１．５５μｍ帯成分の一部のみを選択的に
分岐する機能を備えた光部品を用いてもよい。
【００７２】次に、本発明の第７の実施形態について説
明する。ここでは、例えば、第１、２の波長帯の信号光
としての１．５５μｍ帯及び１．５８μｍ帯の信号光を
合波した光が入射され、それぞれの波長帯の信号光を増
幅して出射する光増幅器について説明する。図１３は、
第７の実施形態に係る光増幅器の構成を示すブロック図
である。
明する。ここでは、例えば、第１、２の波長帯の信号光
としての１．５５μｍ帯及び１．５８μｍ帯の信号光を
合波した光が入射され、それぞれの波長帯の信号光を増
幅して出射する光増幅器について説明する。図１３は、
第７の実施形態に係る光増幅器の構成を示すブロック図
である。
【００７３】図１３において、本光増幅器は、２つの波
長帯光を合波した信号光Ｌｓが入射されるＷＤＭカプラ
３3 と、１．５５μｍ帯光を増幅する第１の光増幅手段
としての光増幅部１０と、１．５８μｍ帯光を増幅する
第２の光増幅手段としての光増幅部１１と、光増幅部１
０の出射光を２分岐する光分岐手段としての分岐カプラ
９と、光増幅部１１の出射光及び分岐カプラ９の一方の
分岐光を合波する分岐光供給手段としてのＷＤＭカプラ
３4 と、から構成される。ここでは、１．５５μｍ帯の
信号光及び１．５８μｍ帯の信号光の伝搬方向は同一と
する。
長帯光を合波した信号光Ｌｓが入射されるＷＤＭカプラ
３3 と、１．５５μｍ帯光を増幅する第１の光増幅手段
としての光増幅部１０と、１．５８μｍ帯光を増幅する
第２の光増幅手段としての光増幅部１１と、光増幅部１
０の出射光を２分岐する光分岐手段としての分岐カプラ
９と、光増幅部１１の出射光及び分岐カプラ９の一方の
分岐光を合波する分岐光供給手段としてのＷＤＭカプラ
３4 と、から構成される。ここでは、１．５５μｍ帯の
信号光及び１．５８μｍ帯の信号光の伝搬方向は同一と
する。
【００７４】ＷＤＭカプラ３3 は、少なくとも２つの入
力ポートと２つの出力ポートを有する。一方の入力ポー
トには、１．５５μｍ帯及び１．５８μｍ帯を合波した
信号光Ｌｓが入射され、その信号光Ｌｓが各波長帯に応
じて分波される。１．５５μｍ帯光は、光増幅部１０に
接続する一方の出力ポートから出射され、１．５８μｍ
帯光は、光増幅部１１に接続する他方の出力ポートから
出射される。また、他方の入力ポートには、分岐カプラ
９で２分岐された一方の分岐光が入射され、その分岐光
に含まれる１．５５μｍ帯光が上記他方の出力ポートか
ら出射されて光増幅部１１に送られる。
力ポートと２つの出力ポートを有する。一方の入力ポー
トには、１．５５μｍ帯及び１．５８μｍ帯を合波した
信号光Ｌｓが入射され、その信号光Ｌｓが各波長帯に応
じて分波される。１．５５μｍ帯光は、光増幅部１０に
接続する一方の出力ポートから出射され、１．５８μｍ
帯光は、光増幅部１１に接続する他方の出力ポートから
出射される。また、他方の入力ポートには、分岐カプラ
９で２分岐された一方の分岐光が入射され、その分岐光
に含まれる１．５５μｍ帯光が上記他方の出力ポートか
ら出射されて光増幅部１１に送られる。
【００７５】光増幅部１０は、一般的な１．５５μｍ帯
増幅用の光増幅器を用いて構成される。具体的には、上
述の図１６や図１７に代表される構成の光増幅器であ
り、その光増幅帯域が１．５５μｍ帯に設定されたもの
である。光増幅部１１は、長波長帯である１．５８μｍ
帯増幅用の光増幅器を用いて構成される。具体的には、
上述の各実施形態に示した光増幅器や、図１６や図１７
に示した従来の長波長帯光増幅器などとすることができ
る。
増幅用の光増幅器を用いて構成される。具体的には、上
述の図１６や図１７に代表される構成の光増幅器であ
り、その光増幅帯域が１．５５μｍ帯に設定されたもの
である。光増幅部１１は、長波長帯である１．５８μｍ
帯増幅用の光増幅器を用いて構成される。具体的には、
上述の各実施形態に示した光増幅器や、図１６や図１７
に示した従来の長波長帯光増幅器などとすることができ
る。
【００７６】分岐カプラ９は、光増幅部１０から出射さ
れる光（主に増幅された１．５５μｍ帯の信号光）を予
め設定された分岐比で２分岐し、一方の分岐光をＷＤＭ
カプラ３4 の入力ポートに送り、他方の分岐光をＷＤＭ
カプラ３3 の入力ポートに戻す。ＷＤＭカプラ３4 は、
少なくとも２つの入力ポート及び１つの出力ポートを有
する。一方の入力ポートには分岐カプラ９からの分岐光
が入射され、他方の入力ポートには光増幅部１１から出
射される光（主に増幅された１．５８μｍ帯の信号光）
が入射され、各入力ポートに入射された光が合波されて
出力ポートから外部に出射される。
れる光（主に増幅された１．５５μｍ帯の信号光）を予
め設定された分岐比で２分岐し、一方の分岐光をＷＤＭ
カプラ３4 の入力ポートに送り、他方の分岐光をＷＤＭ
カプラ３3 の入力ポートに戻す。ＷＤＭカプラ３4 は、
少なくとも２つの入力ポート及び１つの出力ポートを有
する。一方の入力ポートには分岐カプラ９からの分岐光
が入射され、他方の入力ポートには光増幅部１１から出
射される光（主に増幅された１．５８μｍ帯の信号光）
が入射され、各入力ポートに入射された光が合波されて
出力ポートから外部に出射される。
【００７７】このような構成の光増幅器では、２つの波
長帯光を合波した信号光Ｌｓが入射されると、その信号
光ＬｓがＷＤＭカプラ３3 で各波長帯に分波され、それ
ぞれの波長帯の光増幅部１０，１１に送られて増幅され
る。１．５５μｍ帯光は、光増幅部１０から出射された
後、分岐カプラ９で２分岐されて、一方の分岐光はＷＤ
Ｍカプラ３4 を介して外部に出射される。また、他方の
分岐光は、ＷＤＭカプラ３3 に戻されて、１．５５μｍ
帯成分がＷＤＭカプラ３3 を介して光増幅部１１へ入射
される。
長帯光を合波した信号光Ｌｓが入射されると、その信号
光ＬｓがＷＤＭカプラ３3 で各波長帯に分波され、それ
ぞれの波長帯の光増幅部１０，１１に送られて増幅され
る。１．５５μｍ帯光は、光増幅部１０から出射された
後、分岐カプラ９で２分岐されて、一方の分岐光はＷＤ
Ｍカプラ３4 を介して外部に出射される。また、他方の
分岐光は、ＷＤＭカプラ３3 に戻されて、１．５５μｍ
帯成分がＷＤＭカプラ３3 を介して光増幅部１１へ入射
される。
【００７８】光増幅部１１には、１．５８μｍ帯の信号
光と光増幅部１０で増幅された１．５５μｍ帯光の一部
とがＷＤＭカプラ３3 を介して入力されることになる。
これにより、１．５５μｍ帯光は、励起光として１．５
８μｍ帯の光増幅に寄与し、高い励起効率で１．５８μ
ｍ帯の信号光の増幅が行われる。この増幅された１．５
８μｍ帯の信号光は、ＷＤＭカプラ３4 で１．５５μｍ
帯の信号光と合波されて外部に出射される。
光と光増幅部１０で増幅された１．５５μｍ帯光の一部
とがＷＤＭカプラ３3 を介して入力されることになる。
これにより、１．５５μｍ帯光は、励起光として１．５
８μｍ帯の光増幅に寄与し、高い励起効率で１．５８μ
ｍ帯の信号光の増幅が行われる。この増幅された１．５
８μｍ帯の信号光は、ＷＤＭカプラ３4 で１．５５μｍ
帯の信号光と合波されて外部に出射される。
【００７９】このように第７の実施形態によれば、１．
５５μｍ帯と１．５８μｍ帯の信号光を一括して増幅す
るような場合に、光増幅部１０で増幅された１．５５μ
ｍ帯光の一部を分岐カプラ９で分岐しＷＤＭカプラ３3
を介して光増幅部１１に供給するようにしたことで、前
記１．５５μｍ帯光が１．５８μｍ帯の光増幅のための
励起光として作用するようになるため、１．５８μｍ帯
の光増幅の励起効率を向上させることが可能である。ま
た、１．５８μｍ帯の光増幅部１１に１．５５μｍ帯光
を供給するための構成は、受動光部品のみで実現される
ため、増幅特性の優れた光増幅器を安価に提供すること
ができる。このような光増幅器は、従来波長帯（１．５
５μｍ帯）と長波長帯（１．５８μｍ帯）が合波された
超広帯域増幅中継伝送システムの光増幅中継器等として
特に有用である。
５５μｍ帯と１．５８μｍ帯の信号光を一括して増幅す
るような場合に、光増幅部１０で増幅された１．５５μ
ｍ帯光の一部を分岐カプラ９で分岐しＷＤＭカプラ３3
を介して光増幅部１１に供給するようにしたことで、前
記１．５５μｍ帯光が１．５８μｍ帯の光増幅のための
励起光として作用するようになるため、１．５８μｍ帯
の光増幅の励起効率を向上させることが可能である。ま
た、１．５８μｍ帯の光増幅部１１に１．５５μｍ帯光
を供給するための構成は、受動光部品のみで実現される
ため、増幅特性の優れた光増幅器を安価に提供すること
ができる。このような光増幅器は、従来波長帯（１．５
５μｍ帯）と長波長帯（１．５８μｍ帯）が合波された
超広帯域増幅中継伝送システムの光増幅中継器等として
特に有用である。
【００８０】次に、本発明の第８の実施形態について説
明する。ここでは、上記第７の実施形態の変形例とし
て、伝送方向が互いに異なる１．５５μｍ帯の信号光と
１．５８μｍ帯の信号光とを一括して増幅する場合につ
いて説明する。図１４は、第８の実施形態に係る光増幅
器の構成を示すブロック図である。図１４において、本
光増幅器は、例えば、１．５５μｍ帯の信号光Ｌｓが図
中の矢印に示すように左方向に伝送され、１．５８μｍ
帯の信号光Ｌｓが右方向に伝送されるとした場合に、上
記図１３に示した光増幅器の構成について、光増幅部１
０の入出力方向を反転させるとともに、分岐カプラ９の
配置を光増幅部１０の出力端とＷＤＭカプラ３3 の間に
変更したものである。
明する。ここでは、上記第７の実施形態の変形例とし
て、伝送方向が互いに異なる１．５５μｍ帯の信号光と
１．５８μｍ帯の信号光とを一括して増幅する場合につ
いて説明する。図１４は、第８の実施形態に係る光増幅
器の構成を示すブロック図である。図１４において、本
光増幅器は、例えば、１．５５μｍ帯の信号光Ｌｓが図
中の矢印に示すように左方向に伝送され、１．５８μｍ
帯の信号光Ｌｓが右方向に伝送されるとした場合に、上
記図１３に示した光増幅器の構成について、光増幅部１
０の入出力方向を反転させるとともに、分岐カプラ９の
配置を光増幅部１０の出力端とＷＤＭカプラ３3 の間に
変更したものである。
【００８１】かかる構成の光増幅器では、１．５５μｍ
帯の信号光がＷＤＭカプラ３4 を介して光増幅部１０に
入射され増幅される。そして、光増幅部１０から出射さ
れる光が分岐カプラ９で２分岐され、一方の分岐光はＷ
ＤＭカプラ３3 を通って外部に出射され、他方の分岐光
はＷＤＭカプラ３3 を介して光増幅部１１に送られ、励
起光として寄与する。光増幅部１１には、１．５８μｍ
帯の信号光ＬｓがＷＤＭカプラ３3 を介して入射され、
高い励起効率で増幅されて、ＷＤＭカプラ３4を介して
外部に出射される。
帯の信号光がＷＤＭカプラ３4 を介して光増幅部１０に
入射され増幅される。そして、光増幅部１０から出射さ
れる光が分岐カプラ９で２分岐され、一方の分岐光はＷ
ＤＭカプラ３3 を通って外部に出射され、他方の分岐光
はＷＤＭカプラ３3 を介して光増幅部１１に送られ、励
起光として寄与する。光増幅部１１には、１．５８μｍ
帯の信号光ＬｓがＷＤＭカプラ３3 を介して入射され、
高い励起効率で増幅されて、ＷＤＭカプラ３4を介して
外部に出射される。
【００８２】このように第８の実施形態によれば、１．
５５μｍ帯の信号光と１．５８μｍ帯の信号光の伝送方
向が異なる場合でも、上述の第７の実施形態の場合と同
様の効果を得ることができる。なお、上述の第１〜８の
実施形態では、希土類元素ドープファイバとしてＥＤＦ
を用いたが、本発明はこれに限らず、エルビウム以外の
希土類元素をドープした光ファイバを使用しても構わな
い。また、新たな伝送帯域を長波長帯の１．５８μｍ帯
とし、その光増幅の高効率化に有効な１．５５μｍ帯光
を励起光として利用する場合について説明したが、本発
明の新たな伝送帯域や励起光として利用する波長帯はこ
れに限られるものではない。
５５μｍ帯の信号光と１．５８μｍ帯の信号光の伝送方
向が異なる場合でも、上述の第７の実施形態の場合と同
様の効果を得ることができる。なお、上述の第１〜８の
実施形態では、希土類元素ドープファイバとしてＥＤＦ
を用いたが、本発明はこれに限らず、エルビウム以外の
希土類元素をドープした光ファイバを使用しても構わな
い。また、新たな伝送帯域を長波長帯の１．５８μｍ帯
とし、その光増幅の高効率化に有効な１．５５μｍ帯光
を励起光として利用する場合について説明したが、本発
明の新たな伝送帯域や励起光として利用する波長帯はこ
れに限られるものではない。
【００８３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光増幅器
及び光増幅方法は、新たな伝送帯域の光増幅について、
希土類元素ドープファイバ内で発生する所定の波長帯の
自然放出光を光増幅器の信号光入射側でレーザ発振さ
せ、そのレーザ発振光を信号光出射端側の希土類元素ド
ープファイバの励起光として利用するようにしたことに
よって、励起効率の高い信号光の増幅が可能となる。ま
た、このような光増幅器は、従来の長波長帯光増幅器の
ように光源等の能動光部品を追加することなく、安価な
受動光部品の追加のみで高い励起効率で実現することが
でき、光増幅器の低コスト化を図ることができる。
及び光増幅方法は、新たな伝送帯域の光増幅について、
希土類元素ドープファイバ内で発生する所定の波長帯の
自然放出光を光増幅器の信号光入射側でレーザ発振さ
せ、そのレーザ発振光を信号光出射端側の希土類元素ド
ープファイバの励起光として利用するようにしたことに
よって、励起効率の高い信号光の増幅が可能となる。ま
た、このような光増幅器は、従来の長波長帯光増幅器の
ように光源等の能動光部品を追加することなく、安価な
受動光部品の追加のみで高い励起効率で実現することが
でき、光増幅器の低コスト化を図ることができる。
【００８４】さらに、光増幅器に励起光反射手段を設け
たことにより、励起光が希土類元素ドープファイバ内を
往復して希土類元素の励起に有効に使用されるようにな
るため、励起効率のより高い光増幅器を提供できる。加
えて、第２の希土類元素ドープファイバの前段に第３の
希土類元素ドープファイバを設けたことにより、レベル
の小さい前段部分で信号光が効果的に増幅されるため、
光増幅器全体の低雑音化を図ることができる。さらに、
第２、３の希土類元素ドープファイバの間に光遮断手段
を設けたことによって、第３の希土類元素ドープファイ
バの利得が高く維持されるようになるため、雑音特性の
より優れた光増幅器を提供できる。
たことにより、励起光が希土類元素ドープファイバ内を
往復して希土類元素の励起に有効に使用されるようにな
るため、励起効率のより高い光増幅器を提供できる。加
えて、第２の希土類元素ドープファイバの前段に第３の
希土類元素ドープファイバを設けたことにより、レベル
の小さい前段部分で信号光が効果的に増幅されるため、
光増幅器全体の低雑音化を図ることができる。さらに、
第２、３の希土類元素ドープファイバの間に光遮断手段
を設けたことによって、第３の希土類元素ドープファイ
バの利得が高く維持されるようになるため、雑音特性の
より優れた光増幅器を提供できる。
【００８５】また、本発明の光増幅器及び光増幅方法
は、第１の波長帯の信号光及び第２の波長帯の信号光を
希土類元素ドープファイバを用いてそれぞれ増幅する場
合においても、第１の光増幅手段で増幅された信号光の
一部を第２の光増幅手段の励起光として利用するように
したことによって、第２の波長帯の信号光を高い励起効
率で増幅することができる。
は、第１の波長帯の信号光及び第２の波長帯の信号光を
希土類元素ドープファイバを用いてそれぞれ増幅する場
合においても、第１の光増幅手段で増幅された信号光の
一部を第２の光増幅手段の励起光として利用するように
したことによって、第２の波長帯の信号光を高い励起効
率で増幅することができる。
【図１】本発明の第１の実施形態の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図２】同上第１の実施形態について、双方向励起型と
したときの構成を示すブロック図である。
したときの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図４】本発明の第３の実施形態の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図５】同上第３の実施形態について、双方向励起型と
したときの構成を示すブロック図である。
したときの構成を示すブロック図である。
【図６】同上第３の実施形態について、励起波長選択反
射型光デバイスを設けた前方励起型の構成を示すブロッ
ク図である。
射型光デバイスを設けた前方励起型の構成を示すブロッ
ク図である。
【図７】同上第３の実施形態について、励起波長選択反
射型光デバイスを設けた双方向励起型の構成を示すブロ
ック図である。
射型光デバイスを設けた双方向励起型の構成を示すブロ
ック図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の構成を示すブロック
図である。
図である。
【図９】同上第４の実施形態について、双方向励起型と
したときの構成を示すブロック図である。
したときの構成を示すブロック図である。
【図１０】同上第４の実施形態について、励起波長選択
反射型光デバイスを設けた双方向励起型の構成を示すブ
ロック図である。
反射型光デバイスを設けた双方向励起型の構成を示すブ
ロック図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１２】本発明の第６の実施形態の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１３】本発明の第７の実施形態の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１４】本発明の第８の実施形態の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１５】ＥＤＦの単位長さあたりの利得に関する波長
特性を反転分布率に応じて示した図である。
特性を反転分布率に応じて示した図である。
【図１６】従来の長波長帯光増幅器の構成を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１７】従来の低雑音化を図った長波長帯光増幅器の
構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
【図１８】従来の励起効率の改善を図った長波長帯光増
幅器の構成を示すブロック図である。
幅器の構成を示すブロック図である。
１1 ，１2 ，１3 …エルビウムドープファイバ（ＥＤ
Ｆ） ２1 ，２2 ，２3 …光アイソレータ ３1 ，３2 ，３3 ，３4 …ＷＤＭカプラ ４1 ，４2 …励起光源（ＬＤ） ５1 ，５2 …合分波器 ６1 ，６2 …波長選択反射型光デバイス ７…励起波長選択反射型光デバイス ８…光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） ９…分岐カプラ １０…１．５５μｍ帯用光増幅部 １１…１．５８μｍ帯用光増幅部 Ｌｓ…信号光 Ｌｐ1 …前方励起光 Ｌｐ2 …後方励起光
Ｆ） ２1 ，２2 ，２3 …光アイソレータ ３1 ，３2 ，３3 ，３4 …ＷＤＭカプラ ４1 ，４2 …励起光源（ＬＤ） ５1 ，５2 …合分波器 ６1 ，６2 …波長選択反射型光デバイス ７…励起波長選択反射型光デバイス ８…光バンドパスフィルタ（ＢＰＦ） ９…分岐カプラ １０…１．５５μｍ帯用光増幅部 １１…１．５８μｍ帯用光増幅部 Ｌｓ…信号光 Ｌｐ1 …前方励起光 Ｌｐ2 …後方励起光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾中 寛 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 2K002 AB01 AB02 AB09 AB12 BA01 CA15 DA10 EA04 HA01 5F072 AB09 AK06 JJ02 JJ08 KK30 MM03 MM04 MM05 PP07 YY17
Claims (14)
- 【請求項１】希土類元素が光ファイバ内にドープされた
第１の希土類元素ドープファイバと、 励起光を発生する少なくとも１つの励起光源と、 該励起光源からの励起光を前記第１の希土類元素ドープ
ファイバに供給する少なくとも１つの励起光供給手段
と、 を備えて構成され、所定の波長帯の信号光を増幅する光
増幅器において、 前記第１の希土類元素ドープファイバの信号光入射端側
に縦続接続された第２の希土類元素ドープファイバと、 前記第２の希土類元素ドープファイバ内で発生する自然
放出光のうちの所定の波長帯の自然放出光をレーザ発振
させ、該レーザ発振光を前記第１の希土類元素ドープフ
ァイバに励起光として供給するレーザ発振光生成手段
と、 を備えて構成されたことを特徴とする光増幅器。 - 【請求項２】前記レーザ発振光生成手段は、前記所定の
波長帯の自然放出光を反射可能であり、かつ、前記信号
光及び前記励起光を透過する一対の波長選択反射型光デ
バイスが、前記第２の希土類元素ドープファイバの両端
に設けられたファイバ共振器型の構成であることを特徴
とする請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項３】前記レーザ発振光生成手段は、前記第２の
希土類元素ドープファイバの信号光出射端から出射され
る光の一部を分岐する分岐部と、該分岐部からの分岐光
を入射し、前記所定の波長帯の自然放出光のみを選択し
て出射する波長選択部と、該波長選択部からの出射光を
前記第２の希土類元素ドープファイバの信号光入射端に
入射させる合波部と、を備えた進行波型光発振器の構成
であることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項４】前記励起光供給手段が、前記第２の希土類
元素ドープファイバの信号光入射端側に配置された前方
励起型の構成であることを特徴とする請求項１〜３のい
ずれか１つに記載の光増幅器。 - 【請求項５】前記第１の希土類元素ドープファイバの信
号光出射端側に、前記励起光を反射し、かつ、前記信号
光を透過する励起光反射手段を備えて構成されたことを
特徴とする請求項４記載の光増幅器。 - 【請求項６】前記励起光供給手段が、前記第２の希土類
元素ドープファイバの信号光入射端側に配置されるとと
もに、前記第１の希土類元素ドープファイバの信号光出
射端側に配置された双方向励起型の構成であることを特
徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の光増幅
器。 - 【請求項７】前記第１、２の希土類元素ドープファイバ
の間に、前記励起光を反射し、かつ、前記信号光を透過
する励起光反射手段を備えて構成されたことを特徴とす
る請求項６記載の光増幅器。 - 【請求項８】前記第２の希土類元素ドープファイバの信
号光入射端側に縦続接続された第３の希土類元素ドープ
ファイバを備えて構成されたことを特徴とする請求項４
〜７のいずれか１つに記載の光増幅器。 - 【請求項９】前記第２、３の希土類元素ドープファイバ
の間に、第２の希土類元素ドープファイバから前記第３
の希土類元素ドープファイバに向けて伝搬する光を遮断
する光遮断手段を備えて構成されたことを特徴とする請
求項８記載の光増幅器。 - 【請求項１０】前記各希土類元素ドープファイバをエル
ビウムドープファイバとしたとき、前記信号光の波長帯
が１．５７〜１．６２μｍであり、前記自然放出光の波
長帯が１．５３〜１．５７μｍであることを特徴とする
請求項１〜９のいずれか１つに記載の光増幅器。 - 【請求項１１】第１の波長帯の信号光及び第２の波長帯
の信号光を増幅する光増幅器において、 前記第１の波長帯の信号光を希土類元素ドープファイバ
を用いて増幅する第１の光増幅手段と、 前記第２の波長帯の信号光を希土類元素ドープファイバ
を用いて増幅する第２の光増幅手段と、 前記第１の光増幅手段で増幅された信号光の一部を分岐
する光分岐手段と、 該分岐手段からの分岐光を前記第２の光増幅手段に励起
光として供給する分岐光供給手段と、 を備えて構成されたことを特徴とする光増幅器。 - 【請求項１２】前記希土類元素ドープファイバをエルビ
ウムドープファイバとしたとき、前記第１の波長帯が
１．５３〜１．５７μｍであり、前記第２の波長帯が
１．５７〜１．６２μｍであることを特徴とする請求項
１１記載の光増幅器。 - 【請求項１３】所定の波長帯の信号光を希土類元素ドー
プファイバを用いて増幅する光増幅方法において、 信号光入射側の希土類元素ドープファイバ内で発生する
自然放出光のうちの所定の波長帯の自然放出光をレーザ
発振させ、該レーザ発振光を信号光出射側の希土類元素
ドープファイバに励起光として供給して前記所定の波長
帯の信号光の増幅を行うことを特徴とする光増幅方法。 - 【請求項１４】第１の波長帯の信号光及び第２の波長帯
の信号光を、希土類元素ドープファイバを用いた第１の
光増幅手段及び第２の光増幅手段でそれぞれ増幅する光
増幅方法において、 前記第１の光増幅手段で増幅された信号光の一部を分岐
し、該分岐光を前記第２の光増幅手段に励起光として供
給することを特徴とする光増幅方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17182898A JP3808632B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 光増幅器及び光増幅方法 |
| US09/334,622 US6288834B1 (en) | 1998-06-18 | 1999-06-17 | Optical amplifier for amplifying light in a long wavelength band |
| US09/911,418 US6411431B2 (en) | 1998-06-18 | 2001-07-25 | Optical amplifier for amplifying light in a long wavelength band |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17182898A JP3808632B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 光増幅器及び光増幅方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000012937A true JP2000012937A (ja) | 2000-01-14 |
| JP3808632B2 JP3808632B2 (ja) | 2006-08-16 |
Family
ID=15930504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17182898A Expired - Fee Related JP3808632B2 (ja) | 1998-06-18 | 1998-06-18 | 光増幅器及び光増幅方法 |
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|---|---|
| US (2) | US6288834B1 (ja) |
| JP (1) | JP3808632B2 (ja) |
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| KR100622015B1 (ko) | 2004-10-07 | 2006-09-19 | 한국전자통신연구원 | 증폭된 자발방출광(ａｓｅ) 반사형 이득고정형 광섬유증폭기 |
| JPWO2021059441A1 (ja) * | 2019-09-26 | 2021-04-01 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053364A (ja) * | 1999-08-10 | 2001-02-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光ファイバ増幅器、光信号を増幅する方法、および光通信システム |
| FR2799055B1 (fr) * | 1999-09-23 | 2001-12-14 | Cit Alcatel | Amplificateur a fibre optique en bande l |
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| JP2001324646A (ja) * | 2000-05-16 | 2001-11-22 | Yutaka Sasaki | 光増幅機能を有するａｄｄ−ｄｒｏｐマルチプレクサ |
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