JP2000294860A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
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- JP2000294860A JP2000294860A JP11097811A JP9781199A JP2000294860A JP 2000294860 A JP2000294860 A JP 2000294860A JP 11097811 A JP11097811 A JP 11097811A JP 9781199 A JP9781199 A JP 9781199A JP 2000294860 A JP2000294860 A JP 2000294860A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/1301—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude in optical amplifiers
- H01S3/1302—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude in optical amplifiers by all-optical means, e.g. gain-clamping
Abstract
(57)【要約】
【課題】 利得クランプ型の光増幅器の動作原理を利用
しながら、レーザ発振波長近傍の信号光に対しても増幅
作用を有し、かつ雑音特性の良い光増幅器を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 第１、第２の光サーキュレータと、前記
第１の光サーキュレータのポートｂと前記第２の光サー
キュレータのポートａとを接続する第１の希土類添加光
ファイバと、前記第１の光サーキュレータのポートｃと
前記第２の光サーキュレータのポートｃとを、特定の波
長の光のみを透過する光フィルタ及び光減衰器を介して
接続する手段と、前記第１の光サーキュレータのポート
ａに接続された第２の希土類添加光ファイバと、前記第
１及び第２の希土類添加光ファイバヘ励起光を入力する
手段と、前記第２の希土類添加光ファイバヘ、前記第１
の光サーキュレータとの接続側とは反対側より信号光を
入力する手段とを備えたことを特徴とする。
しながら、レーザ発振波長近傍の信号光に対しても増幅
作用を有し、かつ雑音特性の良い光増幅器を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 第１、第２の光サーキュレータと、前記
第１の光サーキュレータのポートｂと前記第２の光サー
キュレータのポートａとを接続する第１の希土類添加光
ファイバと、前記第１の光サーキュレータのポートｃと
前記第２の光サーキュレータのポートｃとを、特定の波
長の光のみを透過する光フィルタ及び光減衰器を介して
接続する手段と、前記第１の光サーキュレータのポート
ａに接続された第２の希土類添加光ファイバと、前記第
１及び第２の希土類添加光ファイバヘ励起光を入力する
手段と、前記第２の希土類添加光ファイバヘ、前記第１
の光サーキュレータとの接続側とは反対側より信号光を
入力する手段とを備えたことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光信号を増幅する
光増幅器に関する。特に、波長多重された信号光を一括
して増幅する光増幅器に関する。
光増幅器に関する。特に、波長多重された信号光を一括
して増幅する光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】希土類添加光ファイバ増幅器（以下「フ
ァイバ増幅器」という）は、高利得・低雑音な光増幅器
とし広く光通信システムで用いられている。ファイバ増
幅器は、波長多重された信号光を一括して増順できる広
帯域性を有している。このため、ファイバ増幅器を用い
た波長多重伝送システムの開発が進められている。
ァイバ増幅器」という）は、高利得・低雑音な光増幅器
とし広く光通信システムで用いられている。ファイバ増
幅器は、波長多重された信号光を一括して増順できる広
帯域性を有している。このため、ファイバ増幅器を用い
た波長多重伝送システムの開発が進められている。
【０００３】波長多重伝送システムでは、あるチャンネ
ルに障害が起こったり、中継ノードで波長チャンネルの
分岐・挿入を行うことにより、システム運用中に多重波
長数が変わり、その結果、ファイバ増幅器への全入力光
パワーが変化することがあり得る。一般に、ファイバ増
幅器の信号利得は増幅媒質内の反転分布量に依存し、反
転分布量は全入力光パワーに依存する。つまり、増幅器
の信号利得は全入力光パワーに依存する。従って、全入
力光パワーが変化するとファイバ増幅器の信号利得が変
化する。
ルに障害が起こったり、中継ノードで波長チャンネルの
分岐・挿入を行うことにより、システム運用中に多重波
長数が変わり、その結果、ファイバ増幅器への全入力光
パワーが変化することがあり得る。一般に、ファイバ増
幅器の信号利得は増幅媒質内の反転分布量に依存し、反
転分布量は全入力光パワーに依存する。つまり、増幅器
の信号利得は全入力光パワーに依存する。従って、全入
力光パワーが変化するとファイバ増幅器の信号利得が変
化する。
【０００４】一方、システム設計は想定した所定の利得
値をもとになされており、利得が変化すると設計状態か
らのずれが生じ、信号が正しく伝送されなくなる。その
ため、波長多重伝送システムに用いられるファイバ増幅
器では、入力光パワーが変化しても利得を一定にする利
得一定制御手段が必要になっている。一般的な利得一定
制御は、利得をモニタし、励起光パワーを調整して利得
が一定になるように制御するものであるが、受光器をは
じめ制御回路が必要となるのに加え、制御の時定数が遅
いという問題がある。
値をもとになされており、利得が変化すると設計状態か
らのずれが生じ、信号が正しく伝送されなくなる。その
ため、波長多重伝送システムに用いられるファイバ増幅
器では、入力光パワーが変化しても利得を一定にする利
得一定制御手段が必要になっている。一般的な利得一定
制御は、利得をモニタし、励起光パワーを調整して利得
が一定になるように制御するものであるが、受光器をは
じめ制御回路が必要となるのに加え、制御の時定数が遅
いという問題がある。
【０００５】その他、電気系を用いずに利得一定制御す
る手法として、ファイバ増幅器を内部に含んだレーザ共
振器を形成してレーザ発振を起こし、信号利得をレーザ
共振器損失で決まる一定値にクランプする方法がある。
その構成を図３に示す。図３において、ファイバ増幅器
としての基本構成は、エルビウム添加光ファイバ４、励
起光源５、信号光と励起光（波長λp）を合波してエル
ビウム添加光ファイバに入力するＷＤＭカップラ２であ
る。このＷＤＭカップラ２の端子ａ側に、ＷＤＭカップ
ラ１の端子ｂが接続されている。ＷＤＭカップラ１は、
波長λ0の光を端子ｂ−ｃ間に透過し、その他の波長を
端子ａ−ｂ間に透過する特性を有している。
る手法として、ファイバ増幅器を内部に含んだレーザ共
振器を形成してレーザ発振を起こし、信号利得をレーザ
共振器損失で決まる一定値にクランプする方法がある。
その構成を図３に示す。図３において、ファイバ増幅器
としての基本構成は、エルビウム添加光ファイバ４、励
起光源５、信号光と励起光（波長λp）を合波してエル
ビウム添加光ファイバに入力するＷＤＭカップラ２であ
る。このＷＤＭカップラ２の端子ａ側に、ＷＤＭカップ
ラ１の端子ｂが接続されている。ＷＤＭカップラ１は、
波長λ0の光を端子ｂ−ｃ間に透過し、その他の波長を
端子ａ−ｂ間に透過する特性を有している。
【０００６】さらに、エルビウム添加光ファイバ４の他
端に、波長λ0の光を端子ａ−ｃ間に透過し、その他の
波長を端子ａ−ｂ間に透過するＷＤＭカップラ３の端子
ａが接続されている。そして、ＷＤＭカップラ１，３の
端子ｃ同士が、光減衰器を介して別の光ファイバで接続
されている。この構成は、波長λ0の光に対してリンク
共振器となっている。これに対して、エルビウムイオン
を励起する波長λpの励起光がＷＤＭカップラ２を介し
てエルビウム添加光ファイバ４に入力され、透過した励
起光力ＷＤＭカップラ３の端子ｂから出力される。
端に、波長λ0の光を端子ａ−ｃ間に透過し、その他の
波長を端子ａ−ｂ間に透過するＷＤＭカップラ３の端子
ａが接続されている。そして、ＷＤＭカップラ１，３の
端子ｃ同士が、光減衰器を介して別の光ファイバで接続
されている。この構成は、波長λ0の光に対してリンク
共振器となっている。これに対して、エルビウムイオン
を励起する波長λpの励起光がＷＤＭカップラ２を介し
てエルビウム添加光ファイバ４に入力され、透過した励
起光力ＷＤＭカップラ３の端子ｂから出力される。
【０００７】ここで、エルビウム添加光ファイバ４は、
励起光により励起されて増幅器として作用するので、リ
ング共振器内に増幅器が含まれた構成となる。従って、
増幅器の利得がリング共振器の共振器損失と等しくなる
と、レーザ発振が起こる。レーザ発振状態では、増幅器
の利得は共振器の損失値に保たれる。発振閾値以上の励
起光パワーは、反転分布の増加（即ち信号利得の増加）
ではなく、発振光パワーの増加に費やされる。この状態
のファイバ増幅器に対して信号光を入力すると、信号入
力光パワーが変化しても信号利得は一定に保たれる。こ
れは、入力光パワーの変化が発振光パワーを変化させる
ように作用し、信号利得はあくまで共振器損失と釣り合
った値に保たれるためである。即ち、発振光パワーが調
整弁となって信号利得が一定値に保たれる。
励起光により励起されて増幅器として作用するので、リ
ング共振器内に増幅器が含まれた構成となる。従って、
増幅器の利得がリング共振器の共振器損失と等しくなる
と、レーザ発振が起こる。レーザ発振状態では、増幅器
の利得は共振器の損失値に保たれる。発振閾値以上の励
起光パワーは、反転分布の増加（即ち信号利得の増加）
ではなく、発振光パワーの増加に費やされる。この状態
のファイバ増幅器に対して信号光を入力すると、信号入
力光パワーが変化しても信号利得は一定に保たれる。こ
れは、入力光パワーの変化が発振光パワーを変化させる
ように作用し、信号利得はあくまで共振器損失と釣り合
った値に保たれるためである。即ち、発振光パワーが調
整弁となって信号利得が一定値に保たれる。
【０００８】以上の原理により、信号利得が入力光パワ
ーに依存しない利得クランプ型の光増幅器が実現され
る。なお、信号利得は共振器損失値で決まるので、共振
器損失の調節により信号利得が設定される。リング共振
器内の光減衰器は、共扱器損失を調節して信号利得を所
望値に設定するために備えられている。ところで、図３
に示す従来の光増幅器の構成では、レーザ発振波長λ0
の近傍の信号光を増幅できない問題がある。図３の構成
では、λ0の光に対しては共振特性を有し、増幅したい
信号光はそのままファイバ増幅器を透過するように、波
長λ0の光を合分波するＷＤＭカップラ１，３を用いて
リング共振器を形成している。
ーに依存しない利得クランプ型の光増幅器が実現され
る。なお、信号利得は共振器損失値で決まるので、共振
器損失の調節により信号利得が設定される。リング共振
器内の光減衰器は、共扱器損失を調節して信号利得を所
望値に設定するために備えられている。ところで、図３
に示す従来の光増幅器の構成では、レーザ発振波長λ0
の近傍の信号光を増幅できない問題がある。図３の構成
では、λ0の光に対しては共振特性を有し、増幅したい
信号光はそのままファイバ増幅器を透過するように、波
長λ0の光を合分波するＷＤＭカップラ１，３を用いて
リング共振器を形成している。
【０００９】上述の説明では、このＷＤＭカップラ１
は、「波長λ0の光を端子ｂ−ｃ間に透過し、その他の
波長の光を端子ａ−ｂ間に透過」し、ＷＤＭカップラ３
は、「波長λ0の光を端子ａ−ｃ間に透過し、その他の
波長の光を端子ａ−ｂ間に透過」するとした。しかし、
実際のＷＤＭカップラの透過特性にはある帯域があり、
λ0近傍の波長帯域の光は端子ａ−ｂ間で十分な透過率
が得られず、大部分は損失となる。即ち、図３の構成
は、λ0近傍の信号光に対しては増幅器として作用しな
い。これは、波長多重システム用の光増幅器として、広
い波長範囲にわたって信号光を増幅したい場合に不都合
である。
は、「波長λ0の光を端子ｂ−ｃ間に透過し、その他の
波長の光を端子ａ−ｂ間に透過」し、ＷＤＭカップラ３
は、「波長λ0の光を端子ａ−ｃ間に透過し、その他の
波長の光を端子ａ−ｂ間に透過」するとした。しかし、
実際のＷＤＭカップラの透過特性にはある帯域があり、
λ0近傍の波長帯域の光は端子ａ−ｂ間で十分な透過率
が得られず、大部分は損失となる。即ち、図３の構成
は、λ0近傍の信号光に対しては増幅器として作用しな
い。これは、波長多重システム用の光増幅器として、広
い波長範囲にわたって信号光を増幅したい場合に不都合
である。
【００１０】この問題を解決する手法として、図４の構
成が提案されている（ M. Kobayashi and S. Muro, "Ga
in stabilization in erbium-doped fiber amplifier w
ithoptical feedback loop using circulators." Third
optoelectronics and Communications Conference (EC
OC '98) Technical Digest, pp. 98-99, 1998. ）。こ
の構成は、基本的には図３と同様であるが、図３のＷＤ
Ｍカップラ１，３を、光サーキュレータ６，７に置き換
わっている点が異なっている。光サーキュレータ６は、
端子ａから入力された光は端子ｂへ、端子ｂから入力さ
れた光は端子ｃへ、それぞれ透過する。光サーキュレー
タ７は、端子ａから入力された光は端子ｂへ、端子ｃか
ら入力された光は端子ａへ、それぞれ透過する。
成が提案されている（ M. Kobayashi and S. Muro, "Ga
in stabilization in erbium-doped fiber amplifier w
ithoptical feedback loop using circulators." Third
optoelectronics and Communications Conference (EC
OC '98) Technical Digest, pp. 98-99, 1998. ）。こ
の構成は、基本的には図３と同様であるが、図３のＷＤ
Ｍカップラ１，３を、光サーキュレータ６，７に置き換
わっている点が異なっている。光サーキュレータ６は、
端子ａから入力された光は端子ｂへ、端子ｂから入力さ
れた光は端子ｃへ、それぞれ透過する。光サーキュレー
タ７は、端子ａから入力された光は端子ｂへ、端子ｃか
ら入力された光は端子ａへ、それぞれ透過する。
【００１１】そして、光サーキュレータ６，７の端子ｃ
同士をつなぐ光ファイバ上には波長λ0の光のみを透過
する光フィルタ８が挿入されている。図４の構成でも、
図３と同様にリング共振器が形成される。即ち、例え
ば、光サーキュレータ７の端子ａを発した光は、エルビ
ウム添加光ファイバ４、ＷＤＭカップラ２の端子ａ−ｂ
間、光サーキュレータ６の端子ｃ−ｂ間、光フィルタ
８、光減衰器９、光サーキュレータ７の端子ｃ−ａ間を
経て、再び光サーキュレータ７の端子ａへ戻ってる。但
し、途中に光フィルタ８が挿入されているので、このリ
ング共振器は波長λ 0の光に対してのみ形成される。
同士をつなぐ光ファイバ上には波長λ0の光のみを透過
する光フィルタ８が挿入されている。図４の構成でも、
図３と同様にリング共振器が形成される。即ち、例え
ば、光サーキュレータ７の端子ａを発した光は、エルビ
ウム添加光ファイバ４、ＷＤＭカップラ２の端子ａ−ｂ
間、光サーキュレータ６の端子ｃ−ｂ間、光フィルタ
８、光減衰器９、光サーキュレータ７の端子ｃ−ａ間を
経て、再び光サーキュレータ７の端子ａへ戻ってる。但
し、途中に光フィルタ８が挿入されているので、このリ
ング共振器は波長λ 0の光に対してのみ形成される。
【００１２】リング共振器内には、励起されたエルビウ
ム添加光ファイバ４が含まれている。従って、図３と同
様にして波長λ0でレーザ発振が起こる。一方、信号光
は光サーキュレータ６の端子ａから入力され、エルビウ
ム添加光ファイバ４を透過した後に光サーキュレータ７
の端子ｃから出力される。従って、図４の構成は図３と
同様にして、利得クランプ型光増幅器として動作する。
図４の構成では、図３とは異なり、信号光の経路上に波
長λ0近傍の光を遮断する光部品は挿入されていない。
従って、利得クランプ型の光増幅器でありながらも、レ
ーザ発振波長近傍の信号光に対しても増幅作用を有す
る。
ム添加光ファイバ４が含まれている。従って、図３と同
様にして波長λ0でレーザ発振が起こる。一方、信号光
は光サーキュレータ６の端子ａから入力され、エルビウ
ム添加光ファイバ４を透過した後に光サーキュレータ７
の端子ｃから出力される。従って、図４の構成は図３と
同様にして、利得クランプ型光増幅器として動作する。
図４の構成では、図３とは異なり、信号光の経路上に波
長λ0近傍の光を遮断する光部品は挿入されていない。
従って、利得クランプ型の光増幅器でありながらも、レ
ーザ発振波長近傍の信号光に対しても増幅作用を有す
る。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記第２の従来例に
は、雑音特性が良くないという問題がある。即ち、光増
幅器の性能としては、信号利得とともに雑音特性が重要
である。光増幅器の雑音源は、増幅器内で発生する自然
放出光である。光増幅器の雑音性能は信号利得と自然放
出光パワーとの比で表わされる。同じ信号利得値ならば
自然放出光パワーが小さい方が、同じ自然放出光パワー
ならば信号利得の大きい方が、雑音特性の良い光増幅器
ということになる。自然放出光は、励起されたエルビウ
ムイオンにおいて、上の準位にあるイオンが自然発生的
に下の準位に遷移する時に生じる。
は、雑音特性が良くないという問題がある。即ち、光増
幅器の性能としては、信号利得とともに雑音特性が重要
である。光増幅器の雑音源は、増幅器内で発生する自然
放出光である。光増幅器の雑音性能は信号利得と自然放
出光パワーとの比で表わされる。同じ信号利得値ならば
自然放出光パワーが小さい方が、同じ自然放出光パワー
ならば信号利得の大きい方が、雑音特性の良い光増幅器
ということになる。自然放出光は、励起されたエルビウ
ムイオンにおいて、上の準位にあるイオンが自然発生的
に下の準位に遷移する時に生じる。
【００１４】従って、自然放出光パワーは上準位にある
イオン数に比例する。一方、信号利得は、信号光と上準
位イオンとの誘導放出過程と、信号光と下準位との誘導
吸収過程とのバランスで決まる。つまり、上準位のイオ
ン数と下準位のイオン数との差（反転分布量）で決まる
以上の事柄をごく簡単に式で表わすと、式（１）（２）
のようにと書くことができる。 （自然放出光パワー）∝Ｎ2 …（１） （信号利得）∝ Ｎ2−Ｎ1 …（２） 但し、Ｎ2は上準位のイオン数、Ｎ1は下準位のイオン数
である。これより、信号利得（ｓｉｇ．）と自然放出光
パワー（ＡＳＥ）との比は、（３）式のようにと書くこ
とができる。
イオン数に比例する。一方、信号利得は、信号光と上準
位イオンとの誘導放出過程と、信号光と下準位との誘導
吸収過程とのバランスで決まる。つまり、上準位のイオ
ン数と下準位のイオン数との差（反転分布量）で決まる
以上の事柄をごく簡単に式で表わすと、式（１）（２）
のようにと書くことができる。 （自然放出光パワー）∝Ｎ2 …（１） （信号利得）∝ Ｎ2−Ｎ1 …（２） 但し、Ｎ2は上準位のイオン数、Ｎ1は下準位のイオン数
である。これより、信号利得（ｓｉｇ．）と自然放出光
パワー（ＡＳＥ）との比は、（３）式のようにと書くこ
とができる。
【００１５】
【数１】
【００１６】（３）式をみると、反転分布量（Ｎ2とＮ1
の差）が大きいほど信号利得に対する自然放出光パワー
の比は小さい、即ち雑音特性の良い増幅器であることが
わかる。一方、増幅器の雑音性能は信号入力端付近の雑
音特性で決まる、という性質がある。これは、入力端付
近で発生した雑音は信号の伝搬とともに増幅されて出力
端に達するのに対し、出力端付近で発生する雑音は増幅
されずにそのまま出力されるためである。出力端でみれ
ば、増幅効果のために入力端付近で発生する雑音の寄与
が主となるので、入力端付近の雑音特性が増幅器全体の
雑音特性を決めることになる。
の差）が大きいほど信号利得に対する自然放出光パワー
の比は小さい、即ち雑音特性の良い増幅器であることが
わかる。一方、増幅器の雑音性能は信号入力端付近の雑
音特性で決まる、という性質がある。これは、入力端付
近で発生した雑音は信号の伝搬とともに増幅されて出力
端に達するのに対し、出力端付近で発生する雑音は増幅
されずにそのまま出力されるためである。出力端でみれ
ば、増幅効果のために入力端付近で発生する雑音の寄与
が主となるので、入力端付近の雑音特性が増幅器全体の
雑音特性を決めることになる。
【００１７】図４の構成では、レーザ発振光は反時計廻
りにリング共振器を伝搬する。ここで発振光パワーの分
布状態をみると、光サーキュレータ７の端子ａを発した
光が、エルビウム添加光ファイバ４内の伝搬につれて増
幅されていき、光サーキュレータ６、光フィルタ８を経
た後、光減衰器９で減衰されて、再び光サーキュレータ
７の端子ａに戻るという経過を辿る。従って、エルビウ
ム添加光ファイバ４においては、光サーキュレータ６側
の発振光パワーが大きく、光サーキュレータ７側では小
さい、という状況になっている。
りにリング共振器を伝搬する。ここで発振光パワーの分
布状態をみると、光サーキュレータ７の端子ａを発した
光が、エルビウム添加光ファイバ４内の伝搬につれて増
幅されていき、光サーキュレータ６、光フィルタ８を経
た後、光減衰器９で減衰されて、再び光サーキュレータ
７の端子ａに戻るという経過を辿る。従って、エルビウ
ム添加光ファイバ４においては、光サーキュレータ６側
の発振光パワーが大きく、光サーキュレータ７側では小
さい、という状況になっている。
【００１８】ところで、増幅部の反転分布状態はその領
域の光パワーに依存する。光パワーが大きい領域では、
誘導放出に消費されるため反転分布量は小さい。即ち、
図４のエルビウム添加光ファイバでは、光サーキュレー
タ６側の反転分布量は小さく、光サーキュレータ７側の
反転分布量は大きい、という状態になっている。これ
は、信号光の経路からみると、入力端付近で反転分布量
が小さく、出力端付近で大きい、という状態である。
域の光パワーに依存する。光パワーが大きい領域では、
誘導放出に消費されるため反転分布量は小さい。即ち、
図４のエルビウム添加光ファイバでは、光サーキュレー
タ６側の反転分布量は小さく、光サーキュレータ７側の
反転分布量は大きい、という状態になっている。これ
は、信号光の経路からみると、入力端付近で反転分布量
が小さく、出力端付近で大きい、という状態である。
【００１９】前述のように、反転分布量が小さいと雑音
特性が悪い。また、入力端付近での雑音特性が悪いと増
幅器全体としての雑音特性が悪くなる。図４の構成で
は、入力端付近で反転分布量が小さい、即ち雑音特性が
悪いという状態になっている。従って、図４の構成では
雑音特性の息い光増幅器は得られない。本発明は、利得
クランプ型の光増幅器の動作原理を利用しながら、レー
ザ発振波長近傍の信号光に対しても増幅作用を有し、か
つ雑音特性の良い光増幅器を提供することを目的とす
る。
特性が悪い。また、入力端付近での雑音特性が悪いと増
幅器全体としての雑音特性が悪くなる。図４の構成で
は、入力端付近で反転分布量が小さい、即ち雑音特性が
悪いという状態になっている。従って、図４の構成では
雑音特性の息い光増幅器は得られない。本発明は、利得
クランプ型の光増幅器の動作原理を利用しながら、レー
ザ発振波長近傍の信号光に対しても増幅作用を有し、か
つ雑音特性の良い光増幅器を提供することを目的とす
る。
【００２０】
【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の請求項１に係る光ファイバ増幅器は、３つのポー
トａ，ｂ，ｃを備え、ポートａから入力された光をポー
トｂへ、ポートｂから入力された光をポートｃへ、それ
ぞれ透過する第１の光サーキュレータと、３つのポート
ａ，ｂ，ｃを備え、ポートａから入力された光をポート
ｂへ、ポートｃから入力された光をポートａへ、それぞ
れ透過する第２の光サーキュレータと、前記第１の光サ
ーキュレータのポートｂと前記第２の光サーキュレータ
のポートａとを接続する第１の希土類添加光ファイバ
と、前記第１の光サーキュレータのポートｃと前記第２
の光サーキュレータのポートｃとを、特定の波長の光の
みを透過する光フィルタ及び光減衰器を介して接続する
手段と、前記第１の光サーキュレータのポートａに接続
された第２の希土類添加光ファイバと、前記第１及び第
２の希土類添加光ファイバヘ励起光を入力する手段と、
前記第２の希土類添加光ファイバヘ、前記第１の光サー
キュレータとの接続側とは反対側より信号光を入力する
手段とを備えたことを特徴とする。
発明の請求項１に係る光ファイバ増幅器は、３つのポー
トａ，ｂ，ｃを備え、ポートａから入力された光をポー
トｂへ、ポートｂから入力された光をポートｃへ、それ
ぞれ透過する第１の光サーキュレータと、３つのポート
ａ，ｂ，ｃを備え、ポートａから入力された光をポート
ｂへ、ポートｃから入力された光をポートａへ、それぞ
れ透過する第２の光サーキュレータと、前記第１の光サ
ーキュレータのポートｂと前記第２の光サーキュレータ
のポートａとを接続する第１の希土類添加光ファイバ
と、前記第１の光サーキュレータのポートｃと前記第２
の光サーキュレータのポートｃとを、特定の波長の光の
みを透過する光フィルタ及び光減衰器を介して接続する
手段と、前記第１の光サーキュレータのポートａに接続
された第２の希土類添加光ファイバと、前記第１及び第
２の希土類添加光ファイバヘ励起光を入力する手段と、
前記第２の希土類添加光ファイバヘ、前記第１の光サー
キュレータとの接続側とは反対側より信号光を入力する
手段とを備えたことを特徴とする。
【００２１】上記目的を達成する本発明の請求項２に係
る光ファイバ増幅器は、請求項１記載の光ファイバ増幅
器において、前記第１及び第２の希土類添加光ファイバ
ヘ励起光を入力する手段は、前記第２の希土類添加光フ
ァイバヘ、前記第１の光サーキュレータとの接続側とは
反対側より励起光を入力する構成であることを特徴とす
る。
る光ファイバ増幅器は、請求項１記載の光ファイバ増幅
器において、前記第１及び第２の希土類添加光ファイバ
ヘ励起光を入力する手段は、前記第２の希土類添加光フ
ァイバヘ、前記第１の光サーキュレータとの接続側とは
反対側より励起光を入力する構成であることを特徴とす
る。
【００２２】上記目的を達成する本発明の請求項３に係
る光ファイバ増幅器は、請求項１記載の光ファイバ増幅
器において、前記第１の希土類添加光ファイバヘ励起光
を入力する手段は、前記第１の希土類添加光ファイバの
前段または後段の少なくとも一方に備えられた波長多重
カップラを介して該光ファイバヘ励起光を入力する構成
であり、前記第２の希土類添加光ファイバヘ励起光を入
力する手段は、前記第２の希土類添加光ファイバの前段
または後段の少なくとも一方に備えられた波長多重カッ
プラを介して該光ファイバヘ励起光を入力する構成であ
ることを特徴とする。
る光ファイバ増幅器は、請求項１記載の光ファイバ増幅
器において、前記第１の希土類添加光ファイバヘ励起光
を入力する手段は、前記第１の希土類添加光ファイバの
前段または後段の少なくとも一方に備えられた波長多重
カップラを介して該光ファイバヘ励起光を入力する構成
であり、前記第２の希土類添加光ファイバヘ励起光を入
力する手段は、前記第２の希土類添加光ファイバの前段
または後段の少なくとも一方に備えられた波長多重カッ
プラを介して該光ファイバヘ励起光を入力する構成であ
ることを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】〔実施例１〕図１は、本発明の第
一の実施形態の構成例を示す。反時計廻りのリング共振
器構造によりレーザ共振器が形成されている部分（右半
分）は、図４の構成と基本的に同様である。但し、励起
光と信号光を合波するＷＤＭカップラ２が光サーキュレ
ータ６の端子ａ側に配置されている。このようにして
も、励起光と信号光がエルビウム添加光ファイバに入力
されるという作用に変わりはない。
一の実施形態の構成例を示す。反時計廻りのリング共振
器構造によりレーザ共振器が形成されている部分（右半
分）は、図４の構成と基本的に同様である。但し、励起
光と信号光を合波するＷＤＭカップラ２が光サーキュレ
ータ６の端子ａ側に配置されている。このようにして
も、励起光と信号光がエルビウム添加光ファイバに入力
されるという作用に変わりはない。
【００２４】さらに、このＷＤＭカップラの端子ｂと光
サーキュレータ６の端子ａとの間にエルビウム添加光フ
ァイバ１０が接続されている。本実施例の特徴は、利得
クランプ型光増幅器の前段に励起されたエルピウム添加
光ファイバ１０が備えられている点にある。このエルビ
ウム添加光ファイバ１０に対しては、利得クランプ型光
増幅器内で発生するレーザ発振光は入力されない。従っ
て、レーザ発振光による反転分布の消費はなく、良好な
雑音特性を有する増幅領域として動作させることができ
る。
サーキュレータ６の端子ａとの間にエルビウム添加光フ
ァイバ１０が接続されている。本実施例の特徴は、利得
クランプ型光増幅器の前段に励起されたエルピウム添加
光ファイバ１０が備えられている点にある。このエルビ
ウム添加光ファイバ１０に対しては、利得クランプ型光
増幅器内で発生するレーザ発振光は入力されない。従っ
て、レーザ発振光による反転分布の消費はなく、良好な
雑音特性を有する増幅領域として動作させることができ
る。
【００２５】この増幅領域が信号光の入力端側に配置さ
れているので、増幅器全体としての雑音特性も良好なも
のとすることができる。一方、利得一定動作について考
えてみると、通常の光増幅器において信号利得が入力光
パワーに依存するのは、信号光パワーにより反転分布量
が変化するためである。信号光パワーは光増幅器内を伝
搬するに従って増幅されるので、入力端付近で小さく出
力端付近で大きい。従って、信号利得の入力光パワー依
存は主に増幅器の後半部分で起こる現象であり、入力端
付近の信号利得は入力光パワーに依らずほぼ一定とみな
せる。別の言い方をすると、増幅器長が短ければ信号利
得は入力光パワーに依存しない。
れているので、増幅器全体としての雑音特性も良好なも
のとすることができる。一方、利得一定動作について考
えてみると、通常の光増幅器において信号利得が入力光
パワーに依存するのは、信号光パワーにより反転分布量
が変化するためである。信号光パワーは光増幅器内を伝
搬するに従って増幅されるので、入力端付近で小さく出
力端付近で大きい。従って、信号利得の入力光パワー依
存は主に増幅器の後半部分で起こる現象であり、入力端
付近の信号利得は入力光パワーに依らずほぼ一定とみな
せる。別の言い方をすると、増幅器長が短ければ信号利
得は入力光パワーに依存しない。
【００２６】但し、長さが短い分、利得値は大きくはと
れない。そこで、図１のエルビウム添加光ファイバ４の
長さを、信号利得の入力光パワー依存が起こらない程度
に短く設定する。すると、この領域での信号利得は入力
パワーに依らない一定値とすることができる。そして、
利得の不足は後段の利得クランプ型増幅部で補うものと
する。後段の利得クランプ型増幅部は、前述の原理によ
り所望の一定信号利得値で動作する。
れない。そこで、図１のエルビウム添加光ファイバ４の
長さを、信号利得の入力光パワー依存が起こらない程度
に短く設定する。すると、この領域での信号利得は入力
パワーに依らない一定値とすることができる。そして、
利得の不足は後段の利得クランプ型増幅部で補うものと
する。後段の利得クランプ型増幅部は、前述の原理によ
り所望の一定信号利得値で動作する。
【００２７】従って、図１の構成全体として利得一定作
用が得られる。また、本実施例の信号光の経路上には、
波長λ0近傍の光を阻止する光部品は挿入されていな
い。従って、利得クランプ型の原理を利用しながらも、
レーザ発振光波長近傍の僑号光も期幅することができ
る。以上をまとめると、図１の構成により、雑音特性が
良く、利得クランプ効果により利得一定で動作し、レー
ザ発振光波長近傍の信号光も増幅可能な、光増幅器を実
現することができる。なお、図１では、信号光が励起光
合波用のＷＤＭカップラに直接入力される構成とした
が、不要な反射を抑えるために必要に応じて光アイソレ
ータを介して入力するものとしてもよい。
用が得られる。また、本実施例の信号光の経路上には、
波長λ0近傍の光を阻止する光部品は挿入されていな
い。従って、利得クランプ型の原理を利用しながらも、
レーザ発振光波長近傍の僑号光も期幅することができ
る。以上をまとめると、図１の構成により、雑音特性が
良く、利得クランプ効果により利得一定で動作し、レー
ザ発振光波長近傍の信号光も増幅可能な、光増幅器を実
現することができる。なお、図１では、信号光が励起光
合波用のＷＤＭカップラに直接入力される構成とした
が、不要な反射を抑えるために必要に応じて光アイソレ
ータを介して入力するものとしてもよい。
【００２８】〔実施例２〕第１の実施例では、ひとつの
励起光源５を信号入力端に配置し、これにより２つのエ
ルビウム添加光ファイバ４，１０を励起するものとし
た。しかしながら、励起光波長によってはこの構成は適
用できない。エルビウム添加光ファイバの励起波長とし
ては、０．９８μｍと１．４８μｍが知られている。一
方、増幅波長は１．５μｍ帯である。ところで一般に、
光サーキュレータには波長依存性があり、異なる波長に
対して同じ作用を得ることはできない。１．４８μｍと
０．５μｍ帯はほぼ同じ波長とみなせるが、０．９８μ
ｍと１・５μｍ希の光に対しては同じ入出力特性を示さ
ない。
励起光源５を信号入力端に配置し、これにより２つのエ
ルビウム添加光ファイバ４，１０を励起するものとし
た。しかしながら、励起光波長によってはこの構成は適
用できない。エルビウム添加光ファイバの励起波長とし
ては、０．９８μｍと１．４８μｍが知られている。一
方、増幅波長は１．５μｍ帯である。ところで一般に、
光サーキュレータには波長依存性があり、異なる波長に
対して同じ作用を得ることはできない。１．４８μｍと
０．５μｍ帯はほぼ同じ波長とみなせるが、０．９８μ
ｍと１・５μｍ希の光に対しては同じ入出力特性を示さ
ない。
【００２９】即ち、図１において、０．９８μｍの励起
光と０．５μｍ帯の信号光が、共に光サーキュレータ６
の端子ａから端子ｂへ透過することはできない。従っ
て、第１の実施例は０．９８μｍの励起光源については
適用できない。これを解決するには、図２に示すように
光サーキュレータ６の後段に第２の励磁光源１２及びＷ
ＤＭカップラ１１を用意し、これによりエルビウム添加
光ファイバ４を励起するようにすればよい。これによ
り、０．９８μｍの励起光源についても第１の実施例と
同様の効果を得ることができる。なお、図２では２つの
エルビウム添加光ファイバ４，１０はともに前方から励
起光が入力される構成としたが、後方から、または前方
と後方の両側から、励起光が入力される構成としてもよ
い。
光と０．５μｍ帯の信号光が、共に光サーキュレータ６
の端子ａから端子ｂへ透過することはできない。従っ
て、第１の実施例は０．９８μｍの励起光源については
適用できない。これを解決するには、図２に示すように
光サーキュレータ６の後段に第２の励磁光源１２及びＷ
ＤＭカップラ１１を用意し、これによりエルビウム添加
光ファイバ４を励起するようにすればよい。これによ
り、０．９８μｍの励起光源についても第１の実施例と
同様の効果を得ることができる。なお、図２では２つの
エルビウム添加光ファイバ４，１０はともに前方から励
起光が入力される構成としたが、後方から、または前方
と後方の両側から、励起光が入力される構成としてもよ
い。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光増幅器
は、信号利得が入力光パワーに依存せず、またレーザ発
振光波長近傍の信号光に対しても増幅作用をもち、かつ
雑音特性が良いという特徴を有する。従って、本発明の
光増幅器は、全入力信号光パワーが変化する波長多重信
号光に対しても、増幅不能波長を生じることなく、また
良好な雑音特性で利得一定制御を行うことができる。
は、信号利得が入力光パワーに依存せず、またレーザ発
振光波長近傍の信号光に対しても増幅作用をもち、かつ
雑音特性が良いという特徴を有する。従って、本発明の
光増幅器は、全入力信号光パワーが変化する波長多重信
号光に対しても、増幅不能波長を生じることなく、また
良好な雑音特性で利得一定制御を行うことができる。
【図１】本発明第１の実施例を示す構成図である。
【図２】本発明第２の実施例を示す構成図である。
【図３】第１の従来技術を示す構成図である。
【図４】第２の従来技術を示す構成図である。
１，２，３，１１ ＷＤＭカップラ ４，１０ エルビウム添加光ファイバ ５，１２ 励起光源 ６，７ 光サーキュレータ ８ 光フィルタ ９ 光減衰器
Claims (3)
- 【請求項１】 ３つのポートａ，ｂ，ｃを備え、ポート
ａから入力された光をポートｂへ、ポートｂから入力さ
れた光をポートｃへ、それぞれ透過する第１の光サーキ
ュレータと、３つのポートａ，ｂ，ｃを備え、ポートａ
から入力された光をポートｂへ、ポートｃから入力され
た光をポートａへ、それぞれ透過する第２の光サーキュ
レータと、前記第１の光サーキュレータのポートｂと前
記第２の光サーキュレータのポートａとを接続する第１
の希土類添加光ファイバと、前記第１の光サーキュレー
タのポートｃと前記第２の光サーキュレータのポートｃ
とを、特定の波長の光のみを透過する光フィルタ及び光
減衰器を介して接続する手段と、前記第１の光サーキュ
レータのポートａに接続された第２の希土類添加光ファ
イバと、前記第１及び第２の希土類添加光ファイバヘ励
起光を入力する手段と、前記第２の希土類添加光ファイ
バヘ、前記第１の光サーキュレータとの接続側とは反対
側より信号光を入力する手段とを備えたことを特徴とす
る光ファイバ増幅器。 - 【請求項２】 請求項１記載の光ファイバ増幅器におい
て、前記第１及び第２の希土類添加光ファイバヘ励起光
を入力する手段は、前記第２の希土類添加光ファイバ
ヘ、前記第１の光サーキュレータとの接続側とは反対側
より励起光を入力する構成であることを特徴とする光フ
ァイバ増幅器。 - 【請求項３】 請求項１記載の光ファイバ増幅器におい
て、前記第１の希土類添加光ファイバヘ励起光を入力す
る手段は、前記第１の希土類添加光ファイバの前段また
は後段の少なくとも一方に備えられた波長多重カップラ
を介して該光ファイバヘ励起光を入力する構成であり、
前記第２の希土類添加光ファイバヘ励起光を入力する手
段は、前記第２の希土類添加光ファイバの前段または後
段の少なくとも一方に備えられた波長多重カップラを介
して該光ファイバヘ励起光を入力する構成であることを
特徴とする光ファイバ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11097811A JP2000294860A (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | 光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11097811A JP2000294860A (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000294860A true JP2000294860A (ja) | 2000-10-20 |
Family
ID=14202154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11097811A Pending JP2000294860A (ja) | 1999-04-05 | 1999-04-05 | 光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000294860A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6424456B1 (en) * | 2001-05-11 | 2002-07-23 | Neotek Research Co., Ltd. | Optical fiber amplifier for clamping and equalizing gain in optical communication system |
| JP2003046170A (ja) * | 2001-08-01 | 2003-02-14 | Fujikura Ltd | 光増幅器 |
| KR100421135B1 (ko) * | 2002-03-11 | 2004-03-04 | 삼성전자주식회사 | 광대역 광섬유 증폭기 |
| KR100474714B1 (ko) * | 2002-09-18 | 2005-03-10 | 삼성전자주식회사 | 광대역 광섬유 증폭기 |
| JPWO2018084048A1 (ja) * | 2016-11-01 | 2019-03-07 | 日本電信電話株式会社 | 光増幅器 |
| JP2020107816A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 日本電気株式会社 | 光増幅装置及び光通信装置 |
| JP2021061401A (ja) * | 2019-10-09 | 2021-04-15 | モレックス エルエルシー | スペクトル及びパワー調整可能なａｓｅ光源 |
-
1999
- 1999-04-05 JP JP11097811A patent/JP2000294860A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6424456B1 (en) * | 2001-05-11 | 2002-07-23 | Neotek Research Co., Ltd. | Optical fiber amplifier for clamping and equalizing gain in optical communication system |
| JP2003046170A (ja) * | 2001-08-01 | 2003-02-14 | Fujikura Ltd | 光増幅器 |
| KR100421135B1 (ko) * | 2002-03-11 | 2004-03-04 | 삼성전자주식회사 | 광대역 광섬유 증폭기 |
| KR100474714B1 (ko) * | 2002-09-18 | 2005-03-10 | 삼성전자주식회사 | 광대역 광섬유 증폭기 |
| JPWO2018084048A1 (ja) * | 2016-11-01 | 2019-03-07 | 日本電信電話株式会社 | 光増幅器 |
| US11196227B2 (en) | 2016-11-01 | 2021-12-07 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | Optical amplifier |
| JP2020107816A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 日本電気株式会社 | 光増幅装置及び光通信装置 |
| JP7221683B2 (ja) | 2018-12-28 | 2023-02-14 | 日本電気株式会社 | 光通信装置 |
| JP2021061401A (ja) * | 2019-10-09 | 2021-04-15 | モレックス エルエルシー | スペクトル及びパワー調整可能なａｓｅ光源 |
| US11309678B2 (en) | 2019-10-09 | 2022-04-19 | Molex, Llc | Spectrum and power tunable ASE light source |
| JP7184860B2 (ja) | 2019-10-09 | 2022-12-06 | モレックス エルエルシー | スペクトル及びパワー調整可能なａｓｅ光源 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030617 |