JP2002111104A - 光増幅用光ファイバ及びそれを用いた光増幅器 - Google Patents
光増幅用光ファイバ及びそれを用いた光増幅器Info
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- JP2002111104A JP2002111104A JP2000305418A JP2000305418A JP2002111104A JP 2002111104 A JP2002111104 A JP 2002111104A JP 2000305418 A JP2000305418 A JP 2000305418A JP 2000305418 A JP2000305418 A JP 2000305418A JP 2002111104 A JP2002111104 A JP 2002111104A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非線形性が抑制され、かつ励起光波長に依存
せず良好な増幅特性を有する光増幅用光ファイバおよび
それを用いた光増幅器を提供する。 【解決手段】 Ｅｒイオンを添加した光増幅用光ファイ
バのコア部に、さらにＬａイオンがＥｒイオンの２倍以
降添加されている光増幅用光ファイバを提供する。さら
に、この光増幅用光ファイバを用いて、波長９８０ｎｍ
付近の励起光と波長１４８０ｎｍ付近の励起光とにより
励起する光増幅器を提供する。
せず良好な増幅特性を有する光増幅用光ファイバおよび
それを用いた光増幅器を提供する。 【解決手段】 Ｅｒイオンを添加した光増幅用光ファイ
バのコア部に、さらにＬａイオンがＥｒイオンの２倍以
降添加されている光増幅用光ファイバを提供する。さら
に、この光増幅用光ファイバを用いて、波長９８０ｎｍ
付近の励起光と波長１４８０ｎｍ付近の励起光とにより
励起する光増幅器を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、主に光通信システムに
利用される光増幅器およびそれに用いられる光増幅用光
ファイバに関するものである。
利用される光増幅器およびそれに用いられる光増幅用光
ファイバに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、インターネット等による通信需要
の急激な増大により、光ファイバ伝送路における伝送容
量拡大の検討が活発に行われている。それに伴い波長多
重（ＷＤＭ）光伝送システムにおける大容量化、すなわ
ちチャンネル数の増大や伝送帯域の拡大が進行してい
る。ＷＤＭ光伝送路での大容量化のためには、信号光を
増幅する光増幅器の高出力化、広帯域化の実現が不可欠
であり、光増幅器が益々重要なキーデバイスとして着目
されている。
の急激な増大により、光ファイバ伝送路における伝送容
量拡大の検討が活発に行われている。それに伴い波長多
重（ＷＤＭ）光伝送システムにおける大容量化、すなわ
ちチャンネル数の増大や伝送帯域の拡大が進行してい
る。ＷＤＭ光伝送路での大容量化のためには、信号光を
増幅する光増幅器の高出力化、広帯域化の実現が不可欠
であり、光増幅器が益々重要なキーデバイスとして着目
されている。
【０００３】ＷＤＭ信号のチャンネル数増加に従い、ト
ータルの信号光入力パワーが増大し、それらを一括増幅
する光増幅器に対して、より高い飽和出力が要求される
ようになってきている。そのため光増幅用光ファイバの
高効率化や励起光源の高出力化により、光増幅器出力の
増大がはかられている。
ータルの信号光入力パワーが増大し、それらを一括増幅
する光増幅器に対して、より高い飽和出力が要求される
ようになってきている。そのため光増幅用光ファイバの
高効率化や励起光源の高出力化により、光増幅器出力の
増大がはかられている。
【０００４】また、伝送帯域の拡大のため、光増幅器の
利得帯域拡大の検討も進められており、光増幅用光ファ
イバの長尺使用により、従来の増幅波長域よりも長波長
域での利得を有した光増幅器も実現されている。
利得帯域拡大の検討も進められており、光増幅用光ファ
イバの長尺使用により、従来の増幅波長域よりも長波長
域での利得を有した光増幅器も実現されている。
【０００５】しかし、以上のような光増幅用光ファイバ
の高出力化と長尺化は、従来では現れていなかった光増
幅用光ファイバ中での非線形現象の発現という新たな問
題を引き起こすに至っている。非線形現象の主なものと
しては４光波混合（ＦＷＭ）や相互位相変調（ＸＰＭ）
などがあげられるが、これらの非線形効果により信号光
の伝送品質が劣化するため、光増幅器用光ファイバにお
ける非線形性の抑制が必要不可欠な状況となっている。
の高出力化と長尺化は、従来では現れていなかった光増
幅用光ファイバ中での非線形現象の発現という新たな問
題を引き起こすに至っている。非線形現象の主なものと
しては４光波混合（ＦＷＭ）や相互位相変調（ＸＰＭ）
などがあげられるが、これらの非線形効果により信号光
の伝送品質が劣化するため、光増幅器用光ファイバにお
ける非線形性の抑制が必要不可欠な状況となっている。
【０００６】この非線形現象を抑制する方法としては、
希土類元素の添加量を増やして、単位長さあたりの利得
を高め、使用ファイバ長を短くすること有効である。し
かしＥＤＦにおいて、Ｅｒ濃度を高めていくと、Ｅｒイ
オン間距離が短くなり、Ｅｒイオン同士の相互作用によ
って増幅効率低下を引き起こす（濃度消光）。Ａｌ2Ｏ3
−ＳｉＯ2をホストガラスとする通常のＥＤＦでは、１
０００ｗｔｐｐｍを越えると、濃度消光による効率低下
が発生する。（例えば、R.I.LAMING,D.N.PAYNE,F.MELI,
G.GRASSO,E.J.TARBOX , "SATURATED ERBIUM-DOPED FIBR
E AMPLIFIERS",OAA'90.Tech.Digest MB3.）
希土類元素の添加量を増やして、単位長さあたりの利得
を高め、使用ファイバ長を短くすること有効である。し
かしＥＤＦにおいて、Ｅｒ濃度を高めていくと、Ｅｒイ
オン間距離が短くなり、Ｅｒイオン同士の相互作用によ
って増幅効率低下を引き起こす（濃度消光）。Ａｌ2Ｏ3
−ＳｉＯ2をホストガラスとする通常のＥＤＦでは、１
０００ｗｔｐｐｍを越えると、濃度消光による効率低下
が発生する。（例えば、R.I.LAMING,D.N.PAYNE,F.MELI,
G.GRASSO,E.J.TARBOX , "SATURATED ERBIUM-DOPED FIBR
E AMPLIFIERS",OAA'90.Tech.Digest MB3.）
【０００７】そこで、Ｅｒイオンの添加濃度限界を向上
させるため、ＥｒとともにＹｂを共添加したＥＹＤＦが
提案されている。このＥＹＤＦにおいてはＥｒイオンの
周りにＹｂイオンが複数個配位してクラスターを形成す
ることでＥｒイオン同士のイオン間距離が拡がり、従来
のＥＤＦの場合に比べて濃度消光が抑制される。
させるため、ＥｒとともにＹｂを共添加したＥＹＤＦが
提案されている。このＥＹＤＦにおいてはＥｒイオンの
周りにＹｂイオンが複数個配位してクラスターを形成す
ることでＥｒイオン同士のイオン間距離が拡がり、従来
のＥＤＦの場合に比べて濃度消光が抑制される。
【０００８】現在、ＥＤＦの励起波長としては９８０ｎ
ｍと１４８０ｎｍの２波長が一般的である。Ｙｂイオン
は１４８０ｎｍ付近の固有吸収を持たないため、ＥＹＤ
Ｆを１４８０ｎｍで励起した場合は、Ｅｒのエネルギー
準位のみを利用して吸収、誘導放出が行われる。つまり
１４８０ｎｍ励起の場合、Ｙｂは光学的に不活性であ
り、Ｙｂイオンは濃度消光を抑制する役割のみを果た
す。
ｍと１４８０ｎｍの２波長が一般的である。Ｙｂイオン
は１４８０ｎｍ付近の固有吸収を持たないため、ＥＹＤ
Ｆを１４８０ｎｍで励起した場合は、Ｅｒのエネルギー
準位のみを利用して吸収、誘導放出が行われる。つまり
１４８０ｎｍ励起の場合、Ｙｂは光学的に不活性であ
り、Ｙｂイオンは濃度消光を抑制する役割のみを果た
す。
【０００９】しかしながら、ＥＹＤＦを９８０ｎｍの波
長で励起した場合は、ＥＤＦに比べてその変換効率が低
下する。この理由を図４に示したＥＹＤＦにおける９８
０ｎｍ帯の吸収スペクトルの一例と図５に記述したＥ
ｒ、Ｙｂ系におけるエネルギー準位モデルにより説明す
る。
長で励起した場合は、ＥＤＦに比べてその変換効率が低
下する。この理由を図４に示したＥＹＤＦにおける９８
０ｎｍ帯の吸収スペクトルの一例と図５に記述したＥ
ｒ、Ｙｂ系におけるエネルギー準位モデルにより説明す
る。
【００１０】図４のようにＹｂは９８０ｎｍ帯でＥｒイ
オンのスペクトルよりもブロードな吸収スペクトルを有
する。この吸収は 2Ｆ7/2− 2Ｆ5/2準位間の基底準位
吸収である。
オンのスペクトルよりもブロードな吸収スペクトルを有
する。この吸収は 2Ｆ7/2− 2Ｆ5/2準位間の基底準位
吸収である。
【００１１】ＥＹＤＦを９８０ｎｍ帯の波長で励起した
場合、先ずＹｂイオンが励起光を吸収して 2Ｆ5/2準位
へ遷移した後、Ｅｒイオンとイオン間相互作用すること
でＥｒイオンを4Ｉ11/2準位に間接的に励起し（Energy
Transfer）、Ｙｂイオン自身は基底準位2Ｆ7/2に脱励起
する。4Ｉ11/2準位に励起されたＥｒイオンは4Ｉ13/2に
非放射過程で緩和し、4Ｉ13/2−4Ｉ15/2準位間において
反転分布を形成し、誘導放出により光信号を増幅する。
場合、先ずＹｂイオンが励起光を吸収して 2Ｆ5/2準位
へ遷移した後、Ｅｒイオンとイオン間相互作用すること
でＥｒイオンを4Ｉ11/2準位に間接的に励起し（Energy
Transfer）、Ｙｂイオン自身は基底準位2Ｆ7/2に脱励起
する。4Ｉ11/2準位に励起されたＥｒイオンは4Ｉ13/2に
非放射過程で緩和し、4Ｉ13/2−4Ｉ15/2準位間において
反転分布を形成し、誘導放出により光信号を増幅する。
【００１２】しかしながら、4Ｉ11/2準位から2Ｆ5/2準
位への逆遷移過程やＹｂ準位間での発光等によって、エ
ネルギーロスが生じるため、励起光から信号光への変換
効率はＥｒイオンだけのエネルギー準位を利用している
ＥＤＦの場合に比べて、必然的に低い値となってしま
う。
位への逆遷移過程やＹｂ準位間での発光等によって、エ
ネルギーロスが生じるため、励起光から信号光への変換
効率はＥｒイオンだけのエネルギー準位を利用している
ＥＤＦの場合に比べて、必然的に低い値となってしま
う。
【００１３】９８０ｎｍ帯励起は１４８０ｎｍ帯励起に
比べて、雑音指数（Ｎｏｉｓｅ Ｆｉｇｕｒｅ：ＮＦ）
特性が２ｄＢ程度優れており、低雑音光増幅器はほとん
ど９８０ｎｍ励起配置を採用している。しかしながら上
述のようにＥＹＤＦにおいては９８０ｎｍ励起による低
雑音光増幅器を構成することが、ＥＤＦに比べて不利と
なる。
比べて、雑音指数（Ｎｏｉｓｅ Ｆｉｇｕｒｅ：ＮＦ）
特性が２ｄＢ程度優れており、低雑音光増幅器はほとん
ど９８０ｎｍ励起配置を採用している。しかしながら上
述のようにＥＹＤＦにおいては９８０ｎｍ励起による低
雑音光増幅器を構成することが、ＥＤＦに比べて不利と
なる。
【００１４】すなわち、光増幅用ファイバ中での非線形
性を抑制しつつ、かつ励起光波長に依存せず良好な増幅
特性を有する光増幅用光ファイバを実現し、これにより
高出力、低非線形性、低雑音な光増幅器を実現する手法
が求められている。
性を抑制しつつ、かつ励起光波長に依存せず良好な増幅
特性を有する光増幅用光ファイバを実現し、これにより
高出力、低非線形性、低雑音な光増幅器を実現する手法
が求められている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、以上の
ような問題点に鑑み、以下に記載の手段によって、非線
形現象を抑制した光増幅用光ファイバを提供することに
ある。
ような問題点に鑑み、以下に記載の手段によって、非線
形現象を抑制した光増幅用光ファイバを提供することに
ある。
【００１６】本発明の第１の解決手段は、コア部に少な
くともエルビウムを添加した光増幅用光ファイバであっ
て、前記光ファイバは前記コア部にエルビウム以外の希
土類元素イオンが少なくとも１種類添加されており、前
記エルビウム以外の希土類元素イオンは前記光増幅用フ
ァイバを励起する波長において基底準位吸収を有しない
希土類元素イオンであることを特徴とする。
くともエルビウムを添加した光増幅用光ファイバであっ
て、前記光ファイバは前記コア部にエルビウム以外の希
土類元素イオンが少なくとも１種類添加されており、前
記エルビウム以外の希土類元素イオンは前記光増幅用フ
ァイバを励起する波長において基底準位吸収を有しない
希土類元素イオンであることを特徴とする。
【００１７】また、本発明の第２の解決手段は、第１の
解決手段において、前記コア部に添加されるエルビウム
以外の希土類元素イオンは、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、
Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｌｕのうちから選択されるこ
とを特徴とする。
解決手段において、前記コア部に添加されるエルビウム
以外の希土類元素イオンは、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、
Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｌｕのうちから選択されるこ
とを特徴とする。
【００１８】また、本発明の第３の解決手段は、第１の
解決手段において、前記エルビウム以外の希土類元素イ
オンの個数がエルビウムイオンの個数の２倍以上添加さ
れていることを特徴とする。
解決手段において、前記エルビウム以外の希土類元素イ
オンの個数がエルビウムイオンの個数の２倍以上添加さ
れていることを特徴とする。
【００１９】また、本発明の第４の解決手段は、第１な
いし第３の解決手段のいずれかに記載の光増幅用光ファ
イバを用いた光増幅器であって、該光増幅器の利得帯域
は１５６０ｎｍ〜１６２０ｎｍを含むことを特徴とす
る。
いし第３の解決手段のいずれかに記載の光増幅用光ファ
イバを用いた光増幅器であって、該光増幅器の利得帯域
は１５６０ｎｍ〜１６２０ｎｍを含むことを特徴とす
る。
【００２０】また、本発明の第５の解決手段は、第４の
解決手段において、前記光増幅器の励起光源の波長は、
少なくとも波長９８０ｎｍ帯を含むことを特徴とする。
解決手段において、前記光増幅器の励起光源の波長は、
少なくとも波長９８０ｎｍ帯を含むことを特徴とする。
【００２１】また、本発明の第６の解決手段は、第５の
解決手段において、前記光増幅器に用いられる光増幅用
光ファイバの光信号入力側から波長９８０ｎｍ帯の励起
光が入射されることを特徴とする。
解決手段において、前記光増幅器に用いられる光増幅用
光ファイバの光信号入力側から波長９８０ｎｍ帯の励起
光が入射されることを特徴とする。
【００２２】また、本発明の第７の解決手段は、光増幅
用光ファイバを用いた光増幅器を光増幅ユニットとし、
２個以上の光増幅ユニットを縦続接続して構成される光
増幅器であって、前記光増幅ユニットのうち少なくとも
１個が第５の解決手段に記載の光増幅器であることを特
徴とする。
用光ファイバを用いた光増幅器を光増幅ユニットとし、
２個以上の光増幅ユニットを縦続接続して構成される光
増幅器であって、前記光増幅ユニットのうち少なくとも
１個が第５の解決手段に記載の光増幅器であることを特
徴とする。
【００２３】これらの解決手段を用いることにより、高
効率で低非線形性を有する光増幅用光ファイバおよび光
増幅器を実現できる。Ｅｒとともに第２の解決手段に記
載の希土類元素イオンを共添加することで、共添加され
た希土類元素イオンがＥｒイオンを取り囲むことによ
り、Ｅｒイオン間の距離が大きくなり、Ｅｒイオン相互
作用が抑制される。
効率で低非線形性を有する光増幅用光ファイバおよび光
増幅器を実現できる。Ｅｒとともに第２の解決手段に記
載の希土類元素イオンを共添加することで、共添加され
た希土類元素イオンがＥｒイオンを取り囲むことによ
り、Ｅｒイオン間の距離が大きくなり、Ｅｒイオン相互
作用が抑制される。
【００２４】また使用する励起波長において共添加され
た希土類元素は基底準位吸収を持たず光学的に不活性で
あり、Ｅｒイオンの固有状態に対応した吸収、発光遷移
のみを利用した光増幅が行われる。そのためエネルギー
のロスの少ない効率のよい励起が行われる。
た希土類元素は基底準位吸収を持たず光学的に不活性で
あり、Ｅｒイオンの固有状態に対応した吸収、発光遷移
のみを利用した光増幅が行われる。そのためエネルギー
のロスの少ない効率のよい励起が行われる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を用いて説明
する。図１に一例としてＥｒとともにＬａを添加したＥ
ｒ、Ｌａ共添加光ファイバにおける損失スペクトルの例
を示す。このスペクトルはＥＤＦにおける吸収スペクト
ルと完全に一致しており、Ｌａイオン固有の基底準位吸
収は存在していない。このため増幅効率を劣化させるこ
となく、低非線形性を実現可能となる。
する。図１に一例としてＥｒとともにＬａを添加したＥ
ｒ、Ｌａ共添加光ファイバにおける損失スペクトルの例
を示す。このスペクトルはＥＤＦにおける吸収スペクト
ルと完全に一致しており、Ｌａイオン固有の基底準位吸
収は存在していない。このため増幅効率を劣化させるこ
となく、低非線形性を実現可能となる。
【００２６】また利得係数が１５３０ｎｍ帯（Ｃ−ＢＡ
ＮＤ）に比べて小さい１５８０ｎｍ帯（Ｌ−ＢＡＮＤ）
の光アンプでは、より長尺のＥＤＦが必要であり、非線
形現象が発現しやすく、しかも雑音特性（ＮＦ）が劣化
しやすい。そこで、本発明の解決手段を用いることによ
り、このＬ−ＢＡＮＤ帯の光信号を増幅する光アンプに
対しても、より光増幅用光ファイバを短尺化でき、低非
線形性、低ＮＦ性を向上させることが可能となる。
ＮＤ）に比べて小さい１５８０ｎｍ帯（Ｌ−ＢＡＮＤ）
の光アンプでは、より長尺のＥＤＦが必要であり、非線
形現象が発現しやすく、しかも雑音特性（ＮＦ）が劣化
しやすい。そこで、本発明の解決手段を用いることによ
り、このＬ−ＢＡＮＤ帯の光信号を増幅する光アンプに
対しても、より光増幅用光ファイバを短尺化でき、低非
線形性、低ＮＦ性を向上させることが可能となる。
【００２７】ここで、本発明の実施例について説明す
る。Ｅｒイオンの濃度消光抑制の効果があると予想され
るＥｒ以外の希土類元素イオンにおいてＥＤＦの一般的
な励起波長である９８０ｎｍ帯と１４８０ｎｍ帯の波長
で基底準位吸収の有無を調べた。この結果を表１に示
す。
る。Ｅｒイオンの濃度消光抑制の効果があると予想され
るＥｒ以外の希土類元素イオンにおいてＥＤＦの一般的
な励起波長である９８０ｎｍ帯と１４８０ｎｍ帯の波長
で基底準位吸収の有無を調べた。この結果を表１に示
す。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１より９８０ｎｍ帯において基底準位吸
収を持たない希土類元素はＬａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｌｕ、また１４８０ｎｍ
において基底準位吸収を持たない希土類元素はＬａ、Ｃ
ｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙ
ｂ、Ｌｕである。
収を持たない希土類元素はＬａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｌｕ、また１４８０ｎｍ
において基底準位吸収を持たない希土類元素はＬａ、Ｃ
ｅ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｙ
ｂ、Ｌｕである。
【００３０】すなわち、励起波長において基底準位吸収
を持たない希土類元素を選択することで、Ｅｒイオンの
固有状態に対応した吸収、発光遷移のみを利用した光増
幅が行われ、エネルギーのロスの少ない効率のよい励起
が行われる。
を持たない希土類元素を選択することで、Ｅｒイオンの
固有状態に対応した吸収、発光遷移のみを利用した光増
幅が行われ、エネルギーのロスの少ない効率のよい励起
が行われる。
【００３１】ここで、実施例１および実施例２では表１
の希土類元素のうち９８０ｎｍ帯および１４８０ｎｍ帯
で基底準位吸収を有しないＬａを共添加したＥｒ、Ｌａ
共添加ファイバを作製し、従来例１および従来例２では
通常のＥＤＦを作製し、比較例１では１４８０ｎｍ帯で
基底準位吸収を有しないが、９８０ｎｍ帯で基底準位吸
収を有するＹｂを共添加したＥｒ、Ｙｂ共添加光ファイ
バを作製した。
の希土類元素のうち９８０ｎｍ帯および１４８０ｎｍ帯
で基底準位吸収を有しないＬａを共添加したＥｒ、Ｌａ
共添加ファイバを作製し、従来例１および従来例２では
通常のＥＤＦを作製し、比較例１では１４８０ｎｍ帯で
基底準位吸収を有しないが、９８０ｎｍ帯で基底準位吸
収を有するＹｂを共添加したＥｒ、Ｙｂ共添加光ファイ
バを作製した。
【００３２】従来例１および従来例２のＥＤＦはコア部
分に屈折率を上げるドーパントとしてＧｅＯ2を添加
し、さらにクラッドにＦを添加して高Δ化している。こ
れは高Δ化により励起光密度を高め、良好な励起効率を
実現させるためである。この特徴を実施例１、実施例
２、比較例１と比較すると、コア部分にＧｅＯ2を添加
する点で共通し、実施例１、実施例２、比較例１ではク
ラッドにＦを添加しない点で異なる。
分に屈折率を上げるドーパントとしてＧｅＯ2を添加
し、さらにクラッドにＦを添加して高Δ化している。こ
れは高Δ化により励起光密度を高め、良好な励起効率を
実現させるためである。この特徴を実施例１、実施例
２、比較例１と比較すると、コア部分にＧｅＯ2を添加
する点で共通し、実施例１、実施例２、比較例１ではク
ラッドにＦを添加しない点で異なる。
【００３３】これらの光ファイバのパラメータ、具体的
にはＥｒ濃度と励起光強度に対して最適な長さと、その
時のエネルギー効率を比較した。その結果を表２に示
す。
にはＥｒ濃度と励起光強度に対して最適な長さと、その
時のエネルギー効率を比較した。その結果を表２に示
す。
【００３４】
【表２】
【００３５】Ｅｒ、Ｌａ共添加光ファイバにおけるＬａ
イオンは９８０ｎｍ帯においても基底準位吸収を持たな
いため、９８０ｎｍ帯励起においてもＥｒイオンの固有
状態に対応する吸収、発光遷移のみを利用して効率の良
い光増幅が行われる。従って低雑音性に優れた９８０ｎ
ｍ帯の励起光源が利用可能である。これにより低非線形
性と低雑音特性を従来の光増幅器に比べてより向上させ
ることが可能となる。
イオンは９８０ｎｍ帯においても基底準位吸収を持たな
いため、９８０ｎｍ帯励起においてもＥｒイオンの固有
状態に対応する吸収、発光遷移のみを利用して効率の良
い光増幅が行われる。従って低雑音性に優れた９８０ｎ
ｍ帯の励起光源が利用可能である。これにより低非線形
性と低雑音特性を従来の光増幅器に比べてより向上させ
ることが可能となる。
【００３６】一方、Ｅｒ、Ｙｂ共添加光ファイバにおけ
るＹｂイオンは９８０ｎｍ帯に基底吸収を有するため、
前記のＥｒ、Ｌａ共添加光ファイバあるいは通常のＥＤ
Ｆに比して増幅効率が低下しまい、９８０ｎｍ帯励起光
増幅器としては好ましくない。
るＹｂイオンは９８０ｎｍ帯に基底吸収を有するため、
前記のＥｒ、Ｌａ共添加光ファイバあるいは通常のＥＤ
Ｆに比して増幅効率が低下しまい、９８０ｎｍ帯励起光
増幅器としては好ましくない。
【００３７】このことを実証するため、実施例２と比較
例１において９８０ｎｍで励起した場合のパワー変換効
率を評価した。その結果、Ｅｒ、Ｌａ共添加光ファイバ
では５４％の高いパワー変換効率であったのに対し、Ｅ
ｒ、Ｙｂ共添加光ファイバでは３８％と、両者の間に明
らかな差が生じた。これは比較例１の光ファイバが９８
０ｎｍ帯に基底準位吸収を持つために、効率の良いＥｒ
イオンの励起が行われなかったためである。
例１において９８０ｎｍで励起した場合のパワー変換効
率を評価した。その結果、Ｅｒ、Ｌａ共添加光ファイバ
では５４％の高いパワー変換効率であったのに対し、Ｅ
ｒ、Ｙｂ共添加光ファイバでは３８％と、両者の間に明
らかな差が生じた。これは比較例１の光ファイバが９８
０ｎｍ帯に基底準位吸収を持つために、効率の良いＥｒ
イオンの励起が行われなかったためである。
【００３８】このことは、実施例２および比較例１の光
ファイバの１４８０ｎｍで励起した場合のパワー変換効
率の評価結果がそれぞれ７５％、７６％でありほぼ同等
であったことを考えると、実施例２の光ファイバが９８
０ｎｍでも１４８０ｎｍでも励起可能であることがわか
る。
ファイバの１４８０ｎｍで励起した場合のパワー変換効
率の評価結果がそれぞれ７５％、７６％でありほぼ同等
であったことを考えると、実施例２の光ファイバが９８
０ｎｍでも１４８０ｎｍでも励起可能であることがわか
る。
【００３９】また、実施例１の光ファイバの１４８０ｎ
ｍで励起した場合のパワー変換効率の評価結果が８１％
であったため、従来例１および従来例２の光ファイバの
１４８０ｎｍで励起した場合のパワー変換効率の評価結
果が６２％および８６％であったことを考慮すると、Ｌ
ａがＹｂと同様にＥｒ濃度消光抑制の効果を有すること
が確認できる。
ｍで励起した場合のパワー変換効率の評価結果が８１％
であったため、従来例１および従来例２の光ファイバの
１４８０ｎｍで励起した場合のパワー変換効率の評価結
果が６２％および８６％であったことを考慮すると、Ｌ
ａがＹｂと同様にＥｒ濃度消光抑制の効果を有すること
が確認できる。
【００４０】なお、コア部にＡｌ、Ｐを添加しても、あ
る程度濃度消光抑制効果が得られることが知られている
が、この場合でもＥｒ添加濃度が１０００ｗｔｐｐｍを
越えると濃度消光による変換効率低下が発生してしま
う。これは従来例１におけるエネルギー効率測定の結果
からも明らかである。
る程度濃度消光抑制効果が得られることが知られている
が、この場合でもＥｒ添加濃度が１０００ｗｔｐｐｍを
越えると濃度消光による変換効率低下が発生してしま
う。これは従来例１におけるエネルギー効率測定の結果
からも明らかである。
【００４１】次に実施例３および比較例２として、Ｅ
ｒ、Ｌａ共添加ファイバにおいてＬａイオンとＥｒイオ
ンの添加濃度比を変えたものを試作した。それらの光フ
ァイバのパラメータと励起波長１４８０ｎｍにおけるパ
ワー変換効率の測定結果とを実施例１とあわせて表３に
示した。
ｒ、Ｌａ共添加ファイバにおいてＬａイオンとＥｒイオ
ンの添加濃度比を変えたものを試作した。それらの光フ
ァイバのパラメータと励起波長１４８０ｎｍにおけるパ
ワー変換効率の測定結果とを実施例１とあわせて表３に
示した。
【００４２】
【表３】
【００４３】以上の結果から、Ｅｒイオンの相互作用を
抑制するためには添加されたＥｒイオンの濃度に対し
て、ある比率以上のＬａイオンを共添加する必要がある
ことがわかる。
抑制するためには添加されたＥｒイオンの濃度に対し
て、ある比率以上のＬａイオンを共添加する必要がある
ことがわかる。
【００４４】比較例２のようにＬａ／Ｅｒモル濃度比が
１の場合には、パワー変換効率の測定結果から濃度消光
が起こっていると判断できる。それに対してＬａ／Ｅｒ
モル濃度比を２まで上げた実施例３では濃度消光による
顕著な変換効率低下は発生していない。従って添加され
たＥｒイオンの個数に対して少なくとも２倍以上の個数
のＬａイオンを共添加すれば、Ｅｒイオンどうしの相互
作用を抑制する効果があるといえる。
１の場合には、パワー変換効率の測定結果から濃度消光
が起こっていると判断できる。それに対してＬａ／Ｅｒ
モル濃度比を２まで上げた実施例３では濃度消光による
顕著な変換効率低下は発生していない。従って添加され
たＥｒイオンの個数に対して少なくとも２倍以上の個数
のＬａイオンを共添加すれば、Ｅｒイオンどうしの相互
作用を抑制する効果があるといえる。
【００４５】Ｅｒ、Ｌａ共添加光ファイバにおけるＬａ
イオンは９８０ｎｍ帯においても基底準位吸収を持たな
いため、９８０ｎｍ帯励起においてもＥｒイオンの固有
状態に対応する吸収、発光遷移のみを利用して効率の良
い光増幅が行われる。従って低雑音性に優れた９８０ｎ
ｍ帯の励起光源が利用可能である。これにより低非線形
性と低雑音特性を従来の光増幅器に比べてより向上させ
ることが可能となる。
イオンは９８０ｎｍ帯においても基底準位吸収を持たな
いため、９８０ｎｍ帯励起においてもＥｒイオンの固有
状態に対応する吸収、発光遷移のみを利用して効率の良
い光増幅が行われる。従って低雑音性に優れた９８０ｎ
ｍ帯の励起光源が利用可能である。これにより低非線形
性と低雑音特性を従来の光増幅器に比べてより向上させ
ることが可能となる。
【００４６】なお、Ｌａ以外に前記光増幅用ファイバを
励起する波長において基底準位吸収を有しない希土類元
素イオンをＥｒと共添加してもほぼ同様の結果が得られ
る。
励起する波長において基底準位吸収を有しない希土類元
素イオンをＥｒと共添加してもほぼ同様の結果が得られ
る。
【００４７】一方、Ｅｒ、Ｙｂ共添加光ファイバにおけ
るＹｂイオンは９８０ｎｍ帯に基底吸収を有するため、
前記のＥｒ、Ｌａ共添加光ファイバあるいは通常のＥＤ
Ｆに比して増幅効率が低下しまい、９８０ｎｍ帯励起光
増幅器としては好ましくない。
るＹｂイオンは９８０ｎｍ帯に基底吸収を有するため、
前記のＥｒ、Ｌａ共添加光ファイバあるいは通常のＥＤ
Ｆに比して増幅効率が低下しまい、９８０ｎｍ帯励起光
増幅器としては好ましくない。
【００４８】ここで、本発明による光増幅器の一例を図
２に示す。図２において、２１は光アイソレータ、２２
は光カプラ等の光結合手段、２３は励起光源、２４は光
増幅用光ファイバである。図２の光増幅器において、光
増幅用光ファイバ２４に本発明の光増幅用光ファイバを
用いることで、光増幅特性が向上する。
２に示す。図２において、２１は光アイソレータ、２２
は光カプラ等の光結合手段、２３は励起光源、２４は光
増幅用光ファイバである。図２の光増幅器において、光
増幅用光ファイバ２４に本発明の光増幅用光ファイバを
用いることで、光増幅特性が向上する。
【００４９】１５６０ｎｍから１６２０ｎｍの信号帯域
では、ＥＤＦの利得係数が小さいので、通常の信号帯域
で用いる場合より数倍のＥＤＦ長を必要とするが、本発
明の光ファイバを用いることで、より短いファイバ長で
の増幅が可能である。長尺のＥＤＦが必要となるこの長
波長帯域では特に本発明が有効になってくる。
では、ＥＤＦの利得係数が小さいので、通常の信号帯域
で用いる場合より数倍のＥＤＦ長を必要とするが、本発
明の光ファイバを用いることで、より短いファイバ長で
の増幅が可能である。長尺のＥＤＦが必要となるこの長
波長帯域では特に本発明が有効になってくる。
【００５０】また本発明による光増幅器の別の一例を図
３に示す。図３の光増幅器３０は、光増幅ユニット３
１、３２により構成される。なお、光増幅ユニットの個
数は２個以上であればその個数は問わない。
３に示す。図３の光増幅器３０は、光増幅ユニット３
１、３２により構成される。なお、光増幅ユニットの個
数は２個以上であればその個数は問わない。
【００５１】図３において、光増幅ユニット３１に９８
０ｎｍ帯で励起したＥｒ、Ｌａ共添加光ファイバ増幅
器、光増幅ユニット３２に高出力光増幅器を使用するこ
とで、低雑音特性、低非線形性、高出力特性を有する光
増幅器３０を構成することが可能となる。具体的には光
増幅ユニット３２に１４８０ｎｍ帯で励起したＥｒ、Ｌ
ａ共添加光ファイバ増幅器等を使用することが可能であ
るが、これに限定されるものではない。
０ｎｍ帯で励起したＥｒ、Ｌａ共添加光ファイバ増幅
器、光増幅ユニット３２に高出力光増幅器を使用するこ
とで、低雑音特性、低非線形性、高出力特性を有する光
増幅器３０を構成することが可能となる。具体的には光
増幅ユニット３２に１４８０ｎｍ帯で励起したＥｒ、Ｌ
ａ共添加光ファイバ増幅器等を使用することが可能であ
るが、これに限定されるものではない。
【００５２】同様に図３のように光増幅ユニット３２に
１４８０ｎｍ励起のＥｒ、Ｌａ共添加光ファイバ増幅
器、光増幅ユニット３１に低雑音光増幅器を使用するこ
とで、低雑音特性、低非線形性、高出力特性を有する光
増幅器３０を構成することが可能となる。この例では前
段に９８０ｎｍ帯で励起したＥｒ、Ｌａ共添加光ファイ
バ増幅器を使用することが可能であるが、これに限定さ
れるものではない。
１４８０ｎｍ励起のＥｒ、Ｌａ共添加光ファイバ増幅
器、光増幅ユニット３１に低雑音光増幅器を使用するこ
とで、低雑音特性、低非線形性、高出力特性を有する光
増幅器３０を構成することが可能となる。この例では前
段に９８０ｎｍ帯で励起したＥｒ、Ｌａ共添加光ファイ
バ増幅器を使用することが可能であるが、これに限定さ
れるものではない。
【００５３】本実施例ではＥｒ、Ｌａ共添加光ファイバ
の例を示したが、使用励起波長で基底準位吸収を有しな
いＥｒ以外の希土類元素を共添加した光ファイバにおい
ても同様な効果が期待できる。
の例を示したが、使用励起波長で基底準位吸収を有しな
いＥｒ以外の希土類元素を共添加した光ファイバにおい
ても同様な効果が期待できる。
【００５４】
【発明の効果】本発明により、低非線形性、高出力特
性、低ＮＦ特性を有する光増幅用光ファイバおよび光増
幅器を実現することが可能となる。
性、低ＮＦ特性を有する光増幅用光ファイバおよび光増
幅器を実現することが可能となる。
【図１】本発明の実施形態の光増幅用光ファイバの損失
スペクトルの一例を示す説明図である。
スペクトルの一例を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態の光増幅用光ファイバを用い
た光増幅器の一例を示す説明図である。
た光増幅器の一例を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態の光増幅用光ファイバを用い
た光増幅器の他の一例を示す説明図である。
た光増幅器の他の一例を示す説明図である。
【図４】従来の光増幅用光ファイバの損失スペクトルの
一例を示す説明図である。
一例を示す説明図である。
【図５】Ｅｒ、Ｙｂ系におけるエネルギー準位モデルを
示す説明図である。
示す説明図である。
２１ 光アイソレータ ２２ 光結合手段 ２３ 励起光源 ２４ 光増幅用光ファイバ ３０ 光増幅器 ３１ 光増幅ユニット ３２ 光増幅ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H050 AB18X AC71 5F072 AB09 AK06 JJ02 JJ05 PP07 YY17
Claims (7)
- 【請求項１】 コア部に少なくともエルビウムを添加し
た光増幅用光ファイバであって、前記光ファイバは前記
コア部にエルビウム以外の希土類元素イオンが少なくと
も１種類添加されており、前記エルビウム以外の希土類
元素イオンは前記光増幅用ファイバを励起する波長にお
いて基底準位吸収を有しない希土類元素イオンであるこ
とを特徴とする光増幅用ファイバ。 - 【請求項２】 前記コア部に添加されるエルビウム以外
の希土類元素イオンは、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇ
ｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｌｕのうちから選択されること
を特徴とする、請求項１記載の光増幅用光ファイバ。 - 【請求項３】 前記エルビウム以外の希土類元素イオン
の個数がエルビウムイオンの個数の２倍以上添加されて
いることを特徴とする、請求項１に記載の光増幅用光フ
ァイバ。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の光増幅用光ファイバを用いた光増幅器であって、該
光増幅器の利得帯域は１５６０ｎｍ〜１６２０ｎｍを含
むことを特徴とする光増幅器。 - 【請求項５】 前記光増幅器の励起光源の波長は、少な
くとも波長９８０ｎｍ帯を含むことを特徴とする、請求
項４に記載の光増幅器。 - 【請求項６】 前記光増幅器に用いられる光増幅用光フ
ァイバの光信号入力側から波長９８０ｎｍ帯の励起光が
入射されることを特徴とする、請求項５に記載の光増幅
器。 - 【請求項７】 光増幅用光ファイバを用いた光増幅器を
光増幅ユニットとし、２個以上の光増幅ユニットを縦続
接続して構成される光増幅器であって、前記光増幅ユニ
ットのうち少なくとも１個が請求項５に記載の光増幅器
であることを特徴とする光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305418A JP2002111104A (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 光増幅用光ファイバ及びそれを用いた光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000305418A JP2002111104A (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 光増幅用光ファイバ及びそれを用いた光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002111104A true JP2002111104A (ja) | 2002-04-12 |
Family
ID=18786285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000305418A Pending JP2002111104A (ja) | 2000-10-04 | 2000-10-04 | 光増幅用光ファイバ及びそれを用いた光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002111104A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7751119B2 (en) | 2005-03-07 | 2010-07-06 | Fujitsu Limited | Optical surge suppressive type optical amplifier |
-
2000
- 2000-10-04 JP JP2000305418A patent/JP2002111104A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7751119B2 (en) | 2005-03-07 | 2010-07-06 | Fujitsu Limited | Optical surge suppressive type optical amplifier |
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