JP2001007425A - Optical fiber amplifier - Google Patents

Optical fiber amplifier

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JP2001007425A
JP2001007425A JP11171068A JP17106899A JP2001007425A JP 2001007425 A JP2001007425 A JP 2001007425A JP 11171068 A JP11171068 A JP 11171068A JP 17106899 A JP17106899 A JP 17106899A JP 2001007425 A JP2001007425 A JP 2001007425A
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JP
Japan
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optical fiber
optical
core region
gain
fiber amplifier
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JP11171068A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinji Ishikawa
真二 石川
Mototaka Kadoi
素貴 角井
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optical fiber amplifier by which the flattening of the gain can be easily realized. SOLUTION: The optical fiber amplifier 1 is provided with an optical isolator 31, a photocoupler 21, a first optical fiber 11, a second optical fiber 12, a photocoupler 22 and an optical isolator 31 between its input end 1a and an output end 1b and is also provided with an excitation light source 41 connected to the photocoupler 21 and an excitation light source 42 connected to the photocoupler 22. The optical fibers 11 and 12 are respectively formed by using silica glass as host material, adding a rare-earth element such as Er element to a core region and optically connecting them. In the first optical fiber 11, Zn element is added to the core region in conjunction with the rare-earth element. In the second optical fiber 12, Al element is added to the core region in conjunction with the rare-earth element.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、増幅用の光ファイ
バに励起光を供給し該光ファイバに入力した信号光を光
増幅して出力する光ファイバ増幅器に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber amplifier for supplying pumping light to an amplification optical fiber, optically amplifying signal light input to the optical fiber, and outputting the amplified signal light.

【0002】[0002]

【従来の技術】波長多重伝送システム等において用いら
れる光ファイバ増幅器は、より多くの波数の信号光それ
ぞれを一定の利得で一括光増幅することが求められ、そ
れ故、光増幅可能な信号光の波長帯域が広いことが要求
され、且つ、該波長帯域における光増幅の利得が平坦で
あることが要求されている。そこで、信号光波長帯域の
広帯域化および利得平坦化等を目指して光ファイバ増幅
器の研究開発がなされている。そして、シリカガラスを
ホスト材料とする増幅用の光ファイバにエルビウム(E
r)元素等の希土類元素に加えて他の元素(例えば、ア
ルミニウム(Al)元素、リン(P)元素、イットリウ
ム(Y)元素等)をも添加することにより、光ファイバ
増幅器の信号光波長帯域の広帯域化および利得平坦化が
可能であることが知られている。
2. Description of the Related Art An optical fiber amplifier used in a wavelength division multiplexing transmission system or the like is required to collectively amplify signal lights of a greater number of waves with a constant gain. It is required that the wavelength band be wide, and that the gain of optical amplification in the wavelength band be flat. Therefore, research and development of optical fiber amplifiers have been conducted with the aim of broadening the signal light wavelength band and flattening the gain. Erbium (E) is added to an amplification optical fiber using silica glass as a host material.
r) In addition to the rare earth element such as the element, other elements (for example, aluminum (Al) element, phosphorus (P) element, yttrium (Y) element, etc.) are added, so that the signal light wavelength band of the optical fiber amplifier is increased. It is known that broadband and gain flattening are possible.

【0003】例えば、特開平7−147445号公報に
開示された光ファイバ増幅器は、第1の光ファイバと第
2の光ファイバとが光学的に接続され、第1の光ファイ
バがEr元素およびAl元素が添加されており、第2の
光ファイバがEr元素、Al元素およびP元素が添加さ
れたものであり、このようにすることにより利得平坦化
を図るものである。特開平10−261828号公報に
開示された光ファイバ増幅器は、1.5重量%〜3.5
重量%のAl元素がコア領域に添加された光ファイバを
用いることで、利得平坦化を図るものである。また、特
開平9−83047号公報に開示された光ファイバ増幅
器は、添加する希土類元素等の元素種類および添加量の
うち少なくとも一方が異なる複数の光ファイバを縦続接
続することにより、利得平坦化を図るものである。
For example, in an optical fiber amplifier disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-147445, a first optical fiber and a second optical fiber are optically connected, and the first optical fiber is composed of an Er element and Al. The element is added, and the second optical fiber is an element to which Er element, Al element and P element are added. By doing so, the gain is flattened. The optical fiber amplifier disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-261828 has a weight ratio of 1.5% to 3.5%.
The gain is flattened by using an optical fiber in which the Al element is added to the core region by weight%. Further, the optical fiber amplifier disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-83047 has a flattened gain by cascade-connecting a plurality of optical fibers different in at least one of element types and addition amounts of rare earth elements and the like to be added. It is intended.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の光ファイバ増幅器それぞれは、以下のような問題点
を有している。すなわち、特開平7−147445号公
報に開示された光ファイバ増幅器は、P元素およびAl
元素それぞれの添加濃度の比率により利得スペクトルが
大きく影響されることから、所望の利得スペクトルを得
ることが困難である。特開平10−261828号公報
に開示された光ファイバ増幅器は、Al元素添加濃度の
調整が困難であることから、やはり所望の利得スペクト
ルを得ることが困難である。また、これは、希土類元素
としてEr元素が添加された光ファイバを用いて波長
1.55μm帯の信号光を光増幅するものであるにも拘
わらず、波長1.55μm付近における光増幅の利得が
周囲の波長における利得より小さくなる利得ディップが
生じる。また、特開平9−83047号公報には、利得
平坦化を実現するための具体的な方法が示されていな
い。
However, each of the above-mentioned conventional optical fiber amplifiers has the following problems. That is, the optical fiber amplifier disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No.
It is difficult to obtain a desired gain spectrum because the gain spectrum is greatly affected by the ratio of the addition concentration of each element. In the optical fiber amplifier disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-261828, it is also difficult to obtain a desired gain spectrum because it is difficult to adjust the concentration of Al element addition. In addition, despite the fact that the signal light in the wavelength band of 1.55 μm is optically amplified using an optical fiber doped with Er element as a rare earth element, the gain of the optical amplification near the wavelength of 1.55 μm is increased. A gain dip occurs that is smaller than the gain at the surrounding wavelength. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-83047 does not show a specific method for realizing gain flattening.

【0005】本発明は、上記問題点を解消する為になさ
れたものであり、利得平坦化を容易に実現することがで
きる光ファイバ増幅器を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide an optical fiber amplifier capable of easily realizing gain flattening.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係る光ファイバ
増幅器は、シリカガラスをホスト材料として希土類元素
が添加され光学的に接続された複数の光ファイバと、こ
れら複数の光ファイバに励起光を供給する励起手段とを
備える光ファイバ増幅器であって、上記複数の光ファイ
バは同一の希土類元素が各々のコア領域に添加された第
1および第2の光ファイバを含み、第1の光ファイバは
Zn元素がコア領域に共添加され、第2の光ファイバは
Al元素がコア領域に共添加されていることを特徴とす
る。
An optical fiber amplifier according to the present invention comprises a plurality of optical fibers optically connected to each other by adding a rare earth element using silica glass as a host material, and pumping light to the plurality of optical fibers. An optical fiber amplifier comprising: a pumping means for supplying the optical fiber, wherein the plurality of optical fibers include first and second optical fibers in which the same rare earth element is added to each core region, and the first optical fiber is The Zn element is co-doped in the core region, and the second optical fiber is characterized in that the Al element is co-doped in the core region.

【0007】この光ファイバ増幅器によれば、第1およ
び第2の光ファイバを含む複数の光ファイバそれぞれに
励起手段により励起光が供給され、これら複数の光ファ
イバにより信号光が光増幅されて出力される。希土類元
素およびZn元素がコア領域に添加された第1の光ファ
イバは、希土類元素およびAl元素がコア領域に添加さ
れた第2の光ファイバが利得ディップを有する波長で利
得ピークを有するので、適切な長さ比の第1および第2
の光ファイバを含む複数の光ファイバが光学的に接続さ
れたものの全体の利得は平坦になる。
According to this optical fiber amplifier, pumping light is supplied to each of the plurality of optical fibers including the first and second optical fibers by the pumping means, and the signal light is optically amplified by the plurality of optical fibers and output. Is done. The first optical fiber in which the rare earth element and the Zn element are added to the core region has an appropriate gain because the second optical fiber in which the rare earth element and the Al element are added to the core region has a gain peak at a wavelength having a gain dip. First and second length ratios
Although the plurality of optical fibers including the above optical fiber are optically connected, the overall gain becomes flat.

【0008】また、本発明に係る光ファイバ増幅器は、
上記の希土類元素がEr元素であることを特徴とする。
この場合には、一般に光通信に用いられる波長1.55
μm帯の多波長の信号光を、小さい利得偏差で光増幅す
ることができるので好適である。
Further, the optical fiber amplifier according to the present invention comprises:
The rare earth element is an Er element.
In this case, the wavelength 1.55 generally used for optical communication is used.
This is preferable because it is possible to optically amplify multi-wavelength signal light in the μm band with a small gain deviation.

【0009】また、本発明に係る光ファイバ増幅器は、
第1の光ファイバのコア領域におけるZn元素の濃度が
1重量%以上であることを特徴とする。この場合には、
この第1の光ファイバの利得スペクトルがなだらかにな
るので、全体の利得スペクトルを平坦化する上で好適で
ある。
Further, the optical fiber amplifier according to the present invention comprises:
The concentration of the Zn element in the core region of the first optical fiber is 1% by weight or more. In this case,
Since the gain spectrum of the first optical fiber becomes gentle, it is suitable for flattening the entire gain spectrum.

【0010】また、本発明に係る光ファイバ増幅器は、
第2の光ファイバのコア領域におけるAl元素の濃度が
5重量%以上であることを特徴とする。この場合には、
この第2の光ファイバの利得スペクトルが安定するの
で、全体の利得スペクトルを平坦化する上で好適であ
る。
An optical fiber amplifier according to the present invention comprises:
The concentration of the Al element in the core region of the second optical fiber is 5% by weight or more. In this case,
Since the gain spectrum of the second optical fiber is stabilized, it is suitable for flattening the entire gain spectrum.

【0011】また、本発明に係る光ファイバ増幅器で
は、第1の光ファイバは、Ti元素、Zr元素、Hf元
素、P元素およびAl元素のうちの何れかがコア領域に
共添加されていることを特徴とする。この場合には、第
1の光ファイバの利得スペクトルが大きく変化すること
なく、Zn元素添加領域における白濁が防止される。
Further, in the optical fiber amplifier according to the present invention, the first optical fiber is such that any one of Ti element, Zr element, Hf element, P element and Al element is co-doped in the core region. It is characterized by. In this case, white turbidity in the Zn element added region is prevented without greatly changing the gain spectrum of the first optical fiber.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態を詳細に説明する。尚、図面の説明におい
て同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省
略する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0013】図1は、本実施形態に係る光ファイバ増幅
器の構成図である。本実施形態に係る光ファイバ増幅器
1は、入力端1aと出力端1bとの間に、光アイソレー
タ31、光カプラ21、第1の光ファイバ11、第2の
光ファイバ12、光カプラ22および光アイソレータ3
1を備えている。また、光ファイバ増幅器1は、光カプ
ラ21に接続された励起光源41、および、光カプラ2
2に接続された励起光源42を備えている。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to the present embodiment. The optical fiber amplifier 1 according to the present embodiment includes an optical isolator 31, an optical coupler 21, a first optical fiber 11, a second optical fiber 12, an optical coupler 22, and an optical coupler 31 between an input terminal 1a and an output terminal 1b. Isolator 3
1 is provided. The optical fiber amplifier 1 includes an excitation light source 41 connected to the optical coupler 21 and an optical coupler 2.
2 is provided with an excitation light source 42.

【0014】光ファイバ11および12それぞれは、シ
リカガラスをホスト材料として、エルビウム(Er)元
素、ネオジム(Nd)元素およびプラセオジム(Pr)
元素等の希土類元素がコア領域に添加され、光学的に接
続されたものである。特に、希土類元素としてEr元素
が添加されている場合には、光通信において一般に用い
られる波長1.55μm帯の多波長の信号光を光増幅す
ることができるので好適である。
Each of the optical fibers 11 and 12 uses silica glass as a host material, and uses erbium (Er) element, neodymium (Nd) element and praseodymium (Pr).
A rare earth element such as an element is added to the core region and optically connected. In particular, when an Er element is added as a rare earth element, it is preferable because multi-wavelength signal light in the 1.55 μm band generally used in optical communication can be optically amplified.

【0015】第1の光ファイバ11は、希土類元素に加
えて亜鉛(Zn)元素がコア領域に共添加されたもので
ある。コア領域におけるZn元素の濃度が1重量%以上
であれば、この光ファイバ11の利得スペクトルがなだ
らかになるので好適である。また、第1の光ファイバ1
1は、チタン(Ti)元素、ジルコニウム(Zr)元
素、ハフニウム(Hf)元素、リン(P)元素およびア
ルミニウム(Al)元素のうちの何れかがコア領域に共
添加されているのも好適である。
The first optical fiber 11 is one in which zinc (Zn) element is co-doped in the core region in addition to the rare earth element. It is preferable that the concentration of the Zn element in the core region be 1% by weight or more because the gain spectrum of the optical fiber 11 becomes gentle. In addition, the first optical fiber 1
It is also preferable that any one of a titanium (Ti) element, a zirconium (Zr) element, a hafnium (Hf) element, a phosphorus (P) element, and an aluminum (Al) element be co-added to the core region. is there.

【0016】第2の光ファイバ12は、希土類元素に加
えてAl元素がコア領域に共添加されたものである。コ
ア領域におけるAl元素の濃度が5重量%以上であれ
ば、この光ファイバ12の利得スペクトルが安定するの
で好適である。
The second optical fiber 12 is obtained by co-doping a core region with an Al element in addition to a rare earth element. If the concentration of the Al element in the core region is 5% by weight or more, the gain spectrum of the optical fiber 12 becomes stable, which is preferable.

【0017】光アイソレータ31は、入力端1aから光
カプラ21の方向には光を通過させるが、逆方向には光
を通過させない。光アイソレータ32は、光カプラ22
から出力端1bの方向には光を通過させるが、逆方向に
は光を通過させない。
The optical isolator 31 allows light to pass in the direction from the input end 1a to the optical coupler 21, but does not allow light to pass in the opposite direction. The optical isolator 32 includes the optical coupler 22
Through the output end 1b, but not in the opposite direction.

【0018】光カプラ21は、光アイソレータ31から
到達した波長1.55μm帯の信号光を光ファイバ11
へ向けて出力するとともに、励起光源41から到達した
例えば1.48μmの励起光を光ファイバ11へ向けて
出力する。光カプラ22は、光ファイバ12から到達し
た波長1.55μm帯の信号光を光アイソレータ32へ
向けて出力するとともに、励起光源42から到達した例
えば1.48μmの励起光を光ファイバ12へ向けて出
力する。
The optical coupler 21 converts the 1.55 μm wavelength signal light arrived from the optical isolator 31 into the optical fiber 11.
, And the pumping light of, for example, 1.48 μm reaching from the pumping light source 41 is output toward the optical fiber 11. The optical coupler 22 outputs the signal light in the 1.55 μm band arrived from the optical fiber 12 toward the optical isolator 32, and directs, for example, 1.48 μm excitation light arrived from the excitation light source 42 toward the optical fiber 12. Output.

【0019】なお、本実施形態に係る光ファイバ増幅器
1は、光ファイバ11および12それぞれに励起光を供
給する励起手段として、励起光源41および光カプラ2
1を含む前方向励起手段、および、励起光源42および
光カプラ22を含む後方向励起手段の双方を有する。
The optical fiber amplifier 1 according to the present embodiment includes an excitation light source 41 and an optical coupler 2 as excitation means for supplying excitation light to the optical fibers 11 and 12, respectively.
1 and a backward excitation means including the excitation light source 42 and the optical coupler 22.

【0020】励起光源41から出力された励起光は光カ
プラ21を経て光ファイバ11および光ファイバ12に
供給され、また、励起光源42から出力された励起光は
光カプラ22を経て光ファイバ12および光ファイバ1
1に供給され、これにより、光ファイバ11および12
それぞれに添加されているEr元素が励起され反転分布
が形成される。入力端1aに入力した波長1.55μm
帯の信号光は、光アイソレータ31および光カプラ21
を順次に経て光ファイバ11に入力して、光ファイバ1
1および光ファイバ12により光増幅される。そして、
この光増幅された信号光は、光カプラ22および光アイ
ソレータ31を順次に経て出力端1bから出力される。
The pump light output from the pump light source 41 is supplied to the optical fibers 11 and 12 via the optical coupler 21, and the pump light output from the pump light source 42 is supplied to the optical fibers 12 and Optical fiber 1
1 so that the optical fibers 11 and 12
The Er element added to each is excited to form a population inversion. 1.55 μm wavelength input to input terminal 1a
The band signal light is transmitted to the optical isolator 31 and the optical coupler 21.
Are sequentially input to the optical fiber 11 and the optical fiber 1
1 and the optical fiber 12 amplify the light. And
This optically amplified signal light is output from the output terminal 1b through the optical coupler 22 and the optical isolator 31 sequentially.

【0021】次に、Er元素およびZn元素がコア領域
に添加された光ファイバ11の作製方法の一例について
説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the optical fiber 11 in which the Er element and the Zn element are added to the core region will be described.

【0022】平均粒子径が31nm程度のZnO超微粒
子を純水中に分散させて、純水50mlに対し4.1g
の割合でZnOを含有させたZnO含有液を用意する。
この分散に際しては、ZnO超微粒子の凝集沈殿を回避
するため、超音波洗浄機を用いて超音波によりZnO超
微粒子を拡散させるのが好適である。さらに、このZn
O含有液にErCl3・6H2Oを0.005mol/l
になるよう溶解させて、Er溶解微粒子分散液を作製す
る。
Ultrafine ZnO particles having an average particle diameter of about 31 nm are dispersed in pure water, and 4.1 g of the fine particles are dispersed in 50 ml of pure water.
A ZnO-containing liquid containing ZnO at a ratio of 1 is prepared.
In dispersing the ZnO ultrafine particles, it is preferable to diffuse the ZnO ultrafine particles by ultrasonic waves using an ultrasonic cleaner in order to avoid aggregation and precipitation of the ZnO ultrafine particles. Furthermore, this Zn
The O-containing liquid ErCl 3 · 6H 2 O and 0.005 mol / l
To prepare an Er-dissolved fine particle dispersion.

【0023】一方、フッ素(F)元素が0.35%添加
されたシリカガラス管の内壁に、シリカガラスのスス体
を付着させる。このスス体の嵩密度は、0.25g/c
3〜0.30g/cm3程度である。このスス体の径と
比較すると、ZnO超微粒子の平均粒子径は10分の1
程度である。そして、このスス体をEr溶解微粒子分散
液に72時間かけて液浸させる。
On the other hand, a soot body of silica glass is adhered to the inner wall of a silica glass tube containing 0.35% of fluorine (F) element. The bulk density of this soot body is 0.25 g / c.
m 3 to about 0.30 g / cm 3 . Compared to the diameter of the soot body, the average particle diameter of the ZnO ultrafine particles is 1/10.
It is about. Then, the soot body is immersed in the Er-dissolved fine particle dispersion for 72 hours.

【0024】液浸後に脱水透明化処理を行う。この脱水
透明化処理に際しては、ZnOと塩素とが反応しZnC
lとなって脱離する可能性があることから、これを回避
するために、低温では混合比1:9の塩素と酸素との混
合ガスで脱水透明化処理し、高温では酸素ガスのみで脱
水透明化処理するのが好適である。脱水透明化処理後に
コラップス処理を行ってプリフォームを作製する。この
コラップス処理に際しては、ZnOの揮散を回避するた
めに、スス体の更に内側にGeO2添加シリカガラス層
を堆積させた後にコラップス処理を行うのが好適であ
る。そして、このプリフォームを線引して、コア径が6
μmでクラッド径が125μmの光ファイバ11を製造
する。
After the immersion, a dehydration / clarification treatment is performed. In this dehydration and clarification treatment, ZnO reacts with chlorine to form ZnC.
In order to avoid this, there is a possibility of desorption. Therefore, in order to avoid this, at a low temperature, dehydration and clearing treatment is performed with a mixed gas of chlorine and oxygen having a mixing ratio of 1: 9, and at a high temperature, dehydration is performed only with oxygen gas. It is preferable to perform a transparency process. After the dehydration and clarification treatment, a collapse treatment is performed to produce a preform. In this collapsing treatment, in order to avoid volatilization of ZnO, it is preferable to perform the collapsing treatment after depositing a GeO 2 -added silica glass layer further inside the soot body. Then, the preform is drawn and the core diameter is 6
An optical fiber 11 having a diameter of 125 μm and a cladding diameter of 125 μm is manufactured.

【0025】なお、ZnOの会合に因ると推測されるZ
nO添加領域の白濁が発生する場合があるが、これを回
避するために、Ti元素、Zr元素、Hf元素、P元素
およびAl元素のうち何れかを添加するのが好適であ
る。
It is to be noted that Z which is presumed to be due to the association of ZnO
Although clouding may occur in the nO added region, in order to avoid this, it is preferable to add any one of the Ti element, the Zr element, the Hf element, the P element and the Al element.

【0026】次に、このようにして実際に作製し評価し
た光ファイバ11の吸収スペクトル、発光スペクトルお
よび利得スペクトルについて、図2〜図4を用いて説明
する。
Next, the absorption spectrum, emission spectrum, and gain spectrum of the optical fiber 11 actually manufactured and evaluated as described above will be described with reference to FIGS.

【0027】図2は、第1の光ファイバ11および第2
の光ファイバ12それぞれの吸収スペクトルを示すグラ
フである。この図には、Er元素のみがコア領域に添加
された光ファイバAの吸収スペクトルも参考として示さ
れている。また、この図では、各々の光ファイバの吸収
スペクトルは最大値が1になるよう規格化されている。
この図から判るように、Er元素およびZn元素が添加
された光ファイバ11は、他の光ファイバの場合と比較
すると、波長1.49μm付近の吸収の増加が大きい。
光ファイバ11の吸収ピーク波長は、1532nmであ
り、Er元素およびAl元素が添加された光ファイバ1
2の場合ほどでもないが、Er元素のみが添加された光
ファイバAの吸収ピーク波長より短波長側にシフトして
いる。また、光ファイバ11の吸収ピーク波長より長波
長側における吸収は、光ファイバAの場合と比較してな
だらかになっている。
FIG. 2 shows the first optical fiber 11 and the second optical fiber 11.
3 is a graph showing an absorption spectrum of each of the optical fibers 12. In this figure, the absorption spectrum of the optical fiber A in which only the Er element is added to the core region is also shown for reference. In this figure, the absorption spectrum of each optical fiber is standardized so that the maximum value is 1.
As can be seen from this figure, the optical fiber 11 to which the Er element and the Zn element are added has a larger increase in absorption around a wavelength of 1.49 μm than the other optical fibers.
The absorption peak wavelength of the optical fiber 11 is 1532 nm, and the optical fiber 1 doped with Er element and Al element
Although not as large as the case of 2, the wavelength is shifted to a shorter wavelength side than the absorption peak wavelength of the optical fiber A to which only the Er element is added. Further, the absorption on the longer wavelength side than the absorption peak wavelength of the optical fiber 11 is gentler than that of the optical fiber A.

【0028】図3は、第1の光ファイバ11および第2
の光ファイバ12それぞれの発光スペクトルを示すグラ
フである。この図には、Er元素のみがコア領域に添加
された光ファイバAの発光スペクトルも参考として示さ
れている。また、この図では、各々の光ファイバの発光
スペクトルは最大値が1になるよう規格化されている。
この図から判るように、Er元素およびZn元素が添加
された光ファイバ11の発光ピーク波長は、Er元素お
よびAl元素が添加された光ファイバ12の場合ほどで
もないが、Er元素のみが添加された光ファイバAの発
光ピーク波長より短波長側にシフトしている。また、光
ファイバ11は、光ファイバAと比較するとピークがな
だらかになっているものの、光ファイバ12の場合ほど
のスペクトル形状の変化はない。
FIG. 3 shows the first optical fiber 11 and the second optical fiber 11.
3 is a graph showing the emission spectrum of each of the optical fibers 12 of FIG. In this figure, the emission spectrum of the optical fiber A in which only the Er element is added to the core region is also shown for reference. Further, in this figure, the emission spectrum of each optical fiber is standardized so that the maximum value becomes 1.
As can be seen from this figure, the emission peak wavelength of the optical fiber 11 doped with Er and Zn elements is not as high as that of the optical fiber 12 doped with Er and Al, but only the Er element is doped. Is shifted to a shorter wavelength side than the light emission peak wavelength of the optical fiber A. Although the optical fiber 11 has a gentler peak than the optical fiber A, the spectral shape does not change as much as the optical fiber 12 does.

【0029】図4は、第1の光ファイバ11および第2
の光ファイバ12それぞれの利得スペクトルを示すグラ
フである。この図には、Er元素のみがコア領域に添加
された光ファイバAの利得スペクトルも参考として示さ
れている。また、この図では、各々の光ファイバの利得
スペクトルは最大値が1になるよう規格化されている。
この図から判るように、Er元素およびZn元素が添加
された光ファイバ11の利得スペクトルは、Er元素お
よびAl元素が添加された光ファイバ12の場合ほどで
もないが、Er元素のみが添加された光ファイバAの場
合と比較するとなだらかになっている。ここで、注目す
べき点は、光ファイバ12が利得ディップを有している
波長1.55μm付近で光ファイバ11が利得ピークを
有している点である。本実施形態に係る光ファイバ増幅
器1は、この点を有効に利用することにより、利得平坦
化を図るものである。
FIG. 4 shows the first optical fiber 11 and the second optical fiber 11.
6 is a graph showing a gain spectrum of each of the optical fibers 12 of FIG. In this figure, the gain spectrum of the optical fiber A in which only the Er element is added to the core region is also shown for reference. In this figure, the gain spectrum of each optical fiber is standardized so that the maximum value is 1.
As can be seen from this figure, the gain spectrum of the optical fiber 11 doped with the Er element and the Zn element is not as great as that of the optical fiber 12 doped with the Er element and the Al element, but only the Er element is doped. Compared to the case of the optical fiber A, it is gentler. Here, it should be noted that the optical fiber 11 has a gain peak near a wavelength of 1.55 μm where the optical fiber 12 has a gain dip. The optical fiber amplifier 1 according to the present embodiment achieves gain flattening by effectively utilizing this point.

【0030】図5は、第1の光ファイバ11および第2
の光ファイバ12それぞれの利得スペクトルに加えて、
第1の光ファイバ11および第2の光ファイバ12を縦
続接続したものの全体の利得スペクトルを示すグラフで
ある。この図でも、各々の光ファイバの利得スペクトル
は最大値が1になるよう規格化されている。また、光フ
ァイバ11および光ファイバ12の長さ比は、波長1.
55μm帯における全体の利得スペクトルができる限り
平坦となるよう調整されている。この図から判るよう
に、光ファイバ11および光ファイバ12を縦続接続し
たものの全体の利得スペクトルは、波長1.55μm付
近で光ファイバ12の利得ディップを光ファイバ11の
利得ピークにより補償したものとなる。波長1542n
m〜1558nmの範囲における全体の利得偏差は1%
程度である。
FIG. 5 shows the first optical fiber 11 and the second optical fiber 11.
In addition to the gain spectrum of each optical fiber 12,
5 is a graph showing an overall gain spectrum of a first optical fiber 11 and a second optical fiber 12 cascaded. Also in this figure, the gain spectrum of each optical fiber is standardized so that the maximum value is 1. The length ratio of the optical fiber 11 and the optical fiber 12 is 1.
The overall gain spectrum in the 55 μm band is adjusted to be as flat as possible. As can be seen from this figure, the overall gain spectrum of the optical fiber 11 and the optical fiber 12 in which the optical fiber 11 and the optical fiber 12 are connected in cascade is such that the gain dip of the optical fiber 12 is compensated by the gain peak of the optical fiber 11 near the wavelength of 1.55 μm. . Wavelength 1542n
The overall gain deviation in the range from m to 1558 nm is 1%
It is about.

【0031】以上のように、本実施形態に係る光ファイ
バ増幅器1は、Er元素およびZn元素が添加された光
ファイバ11と、Er元素およびAl元素が添加された
光ファイバ12とを光学的に接続することにより、波長
1.55μm帯での全体の利得偏差を小さくすることが
できる。また、Al元素が共添加された光ファイバ12
の実際の利得スペクトルが設計どおりのものでなくて
も、光ファイバ11および光ファイバ12の長さ比を適
切に設定することにより、波長1.55μm帯での全体
の利得偏差を容易に小さくすることができる。特に、第
1の光ファイバ11のコア領域におけるZn元素の濃度
が1重量%以上である場合には、この第1の光ファイバ
11の利得スペクトルがなだらかになるので、全体の利
得スペクトルを平坦化する上で好適である。また、第2
の光ファイバ12のコア領域におけるAl元素の濃度が
5重量%以上である場合には、この第2の光ファイバ1
2の利得スペクトルが安定するので、全体の利得スペク
トルを平坦化する上で好適である。
As described above, the optical fiber amplifier 1 according to the present embodiment optically couples the optical fiber 11 doped with Er and Zn elements and the optical fiber 12 doped with Er and Al elements. By connecting, the overall gain deviation in the 1.55 μm band can be reduced. Further, the optical fiber 12 to which the Al element is co-doped is used.
Even if the actual gain spectrum is not as designed, the overall gain deviation in the 1.55 μm wavelength band can be easily reduced by appropriately setting the length ratio of the optical fibers 11 and 12. be able to. In particular, when the concentration of the Zn element in the core region of the first optical fiber 11 is 1% by weight or more, the gain spectrum of the first optical fiber 11 becomes gentle, so that the entire gain spectrum is flattened. It is suitable for performing. Also, the second
When the concentration of the Al element in the core region of the optical fiber 12 is 5% by weight or more, the second optical fiber 1
Since the gain spectrum of No. 2 is stable, it is suitable for flattening the entire gain spectrum.

【0032】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく種々の変形が可能である。例えば、第1の光フ
ァイバ11および第2の光ファイバ12の他に第3の光
ファイバを含んで、これらの光ファイバが適切な長さ比
で光学的に接続されたものであってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified. For example, a third optical fiber may be included in addition to the first optical fiber 11 and the second optical fiber 12, and these optical fibers may be optically connected at an appropriate length ratio. .

【0033】[0033]

【発明の効果】以上、詳細に説明したとおり、本発明に
よれば、第1および第2の光ファイバを含む複数の光フ
ァイバそれぞれに励起手段により励起光が供給され、こ
れら複数の光ファイバにより信号光が光増幅されて出力
される。希土類元素およびZn元素がコア領域に添加さ
れた第1の光ファイバは、希土類元素およびAl元素が
コア領域に添加された第2の光ファイバが利得ディップ
を有する波長で利得ピークを有するので、適切な長さ比
の第1および第2の光ファイバを含む複数の光ファイバ
が光学的に接続されたものの全体の利得は平坦になる。
As described above in detail, according to the present invention, pumping light is supplied to each of a plurality of optical fibers including the first and second optical fibers by the pumping means. The signal light is optically amplified and output. The first optical fiber in which the rare earth element and the Zn element are added to the core region has an appropriate gain because the second optical fiber in which the rare earth element and the Al element are added to the core region has a gain peak at a wavelength having a gain dip. Although the plurality of optical fibers including the first and second optical fibers having an appropriate length ratio are optically connected, the overall gain becomes flat.

【0034】特に上記の希土類元素がEr元素である場
合には、一般に光通信に用いられる波長1.55μm帯
の多波長の信号光を、小さい利得偏差で光増幅すること
ができるので好適である。
In particular, when the above-mentioned rare earth element is an Er element, it is preferable because multi-wavelength signal light in the wavelength band of 1.55 μm generally used for optical communication can be optically amplified with a small gain deviation. .

【0035】第1の光ファイバのコア領域におけるZn
元素の濃度が1重量%以上である場合には、この第1の
光ファイバの利得スペクトルがなだらかになるので、全
体の利得スペクトルを平坦化することができる。また、
第2の光ファイバのコア領域におけるAl元素の濃度が
5重量%以上である場合には、この第2の光ファイバの
利得スペクトルが安定するので、全体の利得スペクトル
を平坦化することができる。
Zn in the core region of the first optical fiber
When the concentration of the element is 1% by weight or more, the gain spectrum of the first optical fiber becomes gentle, so that the entire gain spectrum can be flattened. Also,
When the concentration of the Al element in the core region of the second optical fiber is 5% by weight or more, the gain spectrum of the second optical fiber is stabilized, so that the entire gain spectrum can be flattened.

【0036】また、Ti元素、Zr元素、Hf元素、P
元素およびAl元素のうちの何れかが第1の光ファイバ
のコア領域に共添加されている場合には、第1の光ファ
イバの利得スペクトルが大きく変化することなく、Zn
元素添加領域における白濁が防止される。
Also, Ti element, Zr element, Hf element, P element
When any one of the element and the Al element is co-doped in the core region of the first optical fiber, the gain spectrum of the first optical fiber does not largely change and Zn
Clouding in the element addition region is prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施形態に係る光ファイバ増幅器の構成図で
ある。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to an embodiment.

【図2】第1の光ファイバおよび第2の光ファイバそれ
ぞれの吸収スペクトルを示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing an absorption spectrum of each of a first optical fiber and a second optical fiber.

【図3】第1の光ファイバおよび第2の光ファイバそれ
ぞれの発光スペクトルを示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing an emission spectrum of each of a first optical fiber and a second optical fiber.

【図4】第1の光ファイバおよび第2の光ファイバそれ
ぞれの利得スペクトルを示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a gain spectrum of each of a first optical fiber and a second optical fiber.

【図5】第1の光ファイバおよび第2の光ファイバを縦
続接続したものの全体の利得スペクトルを示すグラフで
ある。
FIG. 5 is a graph showing an overall gain spectrum of a cascade-connected first optical fiber and second optical fiber.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光ファイバ増幅器、11…第1の光ファイバ、12
…第2の光ファイバ、21,22…光カプラ、31,3
2…光アイソレータ、41,42…励起光源。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical fiber amplifier, 11 ... 1st optical fiber, 12
... Second optical fiber, 21,22 ... Optical coupler, 31,3
2 ... optical isolators, 41, 42 ... excitation light sources.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリカガラスをホスト材料として希土類
元素が添加され光学的に接続された複数の光ファイバ
と、前記複数の光ファイバに励起光を供給する励起手段
とを備える光ファイバ増幅器であって、 前記複数の光ファイバは同一の希土類元素が各々のコア
領域に添加された第1および第2の光ファイバを含み、
前記第1の光ファイバはZn元素がコア領域に共添加さ
れ、前記第2の光ファイバはAl元素がコア領域に共添
加されていることを特徴とする光ファイバ増幅器。
1. An optical fiber amplifier comprising: a plurality of optical fibers optically connected to a rare earth element by using silica glass as a host material; and pump means for supplying pump light to the plurality of optical fibers. Wherein the plurality of optical fibers include first and second optical fibers in which the same rare earth element is added to each core region;
An optical fiber amplifier, wherein the first optical fiber is co-doped with a Zn element in a core region, and the second optical fiber is co-doped with an Al element in a core region.
【請求項2】 前記希土類元素はEr元素であることを
特徴とする請求項1記載の光ファイバ増幅器。
2. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein said rare earth element is an Er element.
【請求項3】 前記第1の光ファイバのコア領域におけ
るZn元素の濃度は1重量%以上であることを特徴とす
る請求項1記載の光ファイバ増幅器。
3. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein the concentration of Zn in the core region of the first optical fiber is 1% by weight or more.
【請求項4】 前記第2の光ファイバのコア領域におけ
るAl元素の濃度は5重量%以上であることを特徴とす
る請求項1記載の光ファイバ増幅器。
4. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein the concentration of the Al element in the core region of the second optical fiber is 5% by weight or more.
【請求項5】 前記第1の光ファイバは、Ti元素、Z
r元素、Hf元素、P元素およびAl元素のうちの何れ
かがコア領域に共添加されていることを特徴とする請求
項1記載の光ファイバ増幅器。
5. The optical fiber according to claim 1, wherein the first optical fiber is a Ti element,
The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein any one of the r element, the Hf element, the P element, and the Al element is co-doped in the core region.
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