JP2002353544A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
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- JP2002353544A JP2002353544A JP2002043884A JP2002043884A JP2002353544A JP 2002353544 A JP2002353544 A JP 2002353544A JP 2002043884 A JP2002043884 A JP 2002043884A JP 2002043884 A JP2002043884 A JP 2002043884A JP 2002353544 A JP2002353544 A JP 2002353544A
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- fiber amplifier
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＬＤにより発光可能な波長帯の励起光を利用
することができる変換効率の高い光ファイバ増幅器を提
供する。 【解決手段】 コアにＴｍを含有する増幅用光ファイバ
１１１の両端側に、光アイソレータ１１２をそれぞれ接
続し、信号光１（１４８０〜１５２０ｎｍ）の入力側の
光アイソレータ１１２と増幅用光ファイバ１１１との間
に、信号光１と励起光２とを合波する波長分割多重型の
カプラ１１３を接続し、当該カプラ１１３に、励起光２
（１３２０〜１５２０ｎｍ、好ましくは１３２０〜１４
８０ｎｍ）を発生する励起光源１１４を接続して光ファ
イバ増幅器１１０を構成した。
することができる変換効率の高い光ファイバ増幅器を提
供する。 【解決手段】 コアにＴｍを含有する増幅用光ファイバ
１１１の両端側に、光アイソレータ１１２をそれぞれ接
続し、信号光１（１４８０〜１５２０ｎｍ）の入力側の
光アイソレータ１１２と増幅用光ファイバ１１１との間
に、信号光１と励起光２とを合波する波長分割多重型の
カプラ１１３を接続し、当該カプラ１１３に、励起光２
（１３２０〜１５２０ｎｍ、好ましくは１３２０〜１４
８０ｎｍ）を発生する励起光源１１４を接続して光ファ
イバ増幅器１１０を構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバの低損
失領域である１４８０〜１５２０ｎｍに増幅帯域を有す
る光ファイバ増幅器およびそれを含む広帯域の光ファイ
バ増幅器に関するものである。
失領域である１４８０〜１５２０ｎｍに増幅帯域を有す
る光ファイバ増幅器およびそれを含む広帯域の光ファイ
バ増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】インターネット等の普及に伴って、通信
容量が急速に増大しているため、光通信システムの大容
量化に対応できるように波長分割多重（Wavelength Div
isionMultiplexing :ＷＤＭ）方式による通信システム
が適用され始めている。このＷＤＭシステムにおいて
は、中継器としてエルビウム添加光ファイバ増幅器（Er
bium-doped Fiber Amplifier：ＥＤＦＡ）を用いること
が必須であり、ＥＤＦＡが有する増幅帯域（１．５３〜
１．６０μｍ）を使用するものが実用化されている。
容量が急速に増大しているため、光通信システムの大容
量化に対応できるように波長分割多重（Wavelength Div
isionMultiplexing :ＷＤＭ）方式による通信システム
が適用され始めている。このＷＤＭシステムにおいて
は、中継器としてエルビウム添加光ファイバ増幅器（Er
bium-doped Fiber Amplifier：ＥＤＦＡ）を用いること
が必須であり、ＥＤＦＡが有する増幅帯域（１．５３〜
１．６０μｍ）を使用するものが実用化されている。
【０００３】しかしながら、通信設備のさらなる大容量
化に対応するためには、光ファイバ増幅器の増幅帯域を
拡大することが必要であり、石英ファイバの低損失領域
（１．４５〜１．６５μｍ）をカバーできるような光フ
ァイバ増幅器の開発が強く望まれている。
化に対応するためには、光ファイバ増幅器の増幅帯域を
拡大することが必要であり、石英ファイバの低損失領域
（１．４５〜１．６５μｍ）をカバーできるような光フ
ァイバ増幅器の開発が強く望まれている。
【０００４】このため、現在、すでに実用化されている
Ｃ帯（１５３０〜１５６０ｎｍ）と同等の石英ファイバ
の低損失性と低分散性を有するＳ帯（１４８０〜１５２
０ｎｍ）に合わせた光ファイバ増幅器の開発が行われて
いる。このＳ帯の光ファイバ増幅器は現在三種類ある。
Ｃ帯（１５３０〜１５６０ｎｍ）と同等の石英ファイバ
の低損失性と低分散性を有するＳ帯（１４８０〜１５２
０ｎｍ）に合わせた光ファイバ増幅器の開発が行われて
いる。このＳ帯の光ファイバ増幅器は現在三種類ある。
【０００５】一つ目は、石英ファイバに強い励起光を入
力させた状態で当該石英ファイバに信号光を入力させた
ときに発生する誘導ラマン散乱を利用するラマン光ファ
イバ増幅器である（例えば、J.Kani et al., Electroni
cs Letters, Vol.34, No.18,pp.1745-1747, 1998参
照）。
力させた状態で当該石英ファイバに信号光を入力させた
ときに発生する誘導ラマン散乱を利用するラマン光ファ
イバ増幅器である（例えば、J.Kani et al., Electroni
cs Letters, Vol.34, No.18,pp.1745-1747, 1998参
照）。
【０００６】二つ目は、Ｓ+ 帯（１４５０〜１４８０ｎ
ｍ）に増幅帯域を有するアップコンバージョン型の１０
００ｎｍ帯励起のツリウム（Ｔｍ）添加光ファイバ増幅
器（Thulium-doped Fiber Amplifier ：ＴＤＦＡ）にお
いて、基底準位から増幅の終準位への励起効率の高い波
長を増幅帯域に追加することにより、反転分布を低くし
て増幅帯域を長波長側へシフトさせた二波長励起ＴＤＦ
Ａである（例えば、T.Kasamatsu et al., Optical Ampl
ifiers and their Applications '99, OpticalSociety
of America Trends in Optics and Photonics Series V
ol. 30, pp.46-50, 1999参照）。
ｍ）に増幅帯域を有するアップコンバージョン型の１０
００ｎｍ帯励起のツリウム（Ｔｍ）添加光ファイバ増幅
器（Thulium-doped Fiber Amplifier ：ＴＤＦＡ）にお
いて、基底準位から増幅の終準位への励起効率の高い波
長を増幅帯域に追加することにより、反転分布を低くし
て増幅帯域を長波長側へシフトさせた二波長励起ＴＤＦ
Ａである（例えば、T.Kasamatsu et al., Optical Ampl
ifiers and their Applications '99, OpticalSociety
of America Trends in Optics and Photonics Series V
ol. 30, pp.46-50, 1999参照）。
【０００７】図１（ａ）は、Ｔｍのエネルギ準位および
二波長励起ＴＤＦＡの増幅状態を表している。Ｓ帯の増
幅には、 3Ｈ4 から 3Ｆ4 への誘導放出を用いる。二波
長励起の場合、１５６０ｎｍの励起光により基底準位 3
Ｈ6 から増幅の終準位 3Ｆ4へ励起し、その上で１００
０ｎｍ帯の励起光により上記増幅の終準位 3Ｆ4 から増
幅の始準位 3Ｆ2 へ励起する。二つの波長の励起光のパ
ワーを制御することで各準位のＴｍイオン（Ｔｍ3+）数
を制御して、低い反転分布状態を形成し、Ｓ+帯のＴＤ
ＦＡの増幅帯域をＳ帯へシフトさせる。
二波長励起ＴＤＦＡの増幅状態を表している。Ｓ帯の増
幅には、 3Ｈ4 から 3Ｆ4 への誘導放出を用いる。二波
長励起の場合、１５６０ｎｍの励起光により基底準位 3
Ｈ6 から増幅の終準位 3Ｆ4へ励起し、その上で１００
０ｎｍ帯の励起光により上記増幅の終準位 3Ｆ4 から増
幅の始準位 3Ｆ2 へ励起する。二つの波長の励起光のパ
ワーを制御することで各準位のＴｍイオン（Ｔｍ3+）数
を制御して、低い反転分布状態を形成し、Ｓ+帯のＴＤ
ＦＡの増幅帯域をＳ帯へシフトさせる。
【０００８】さらに、図１（ｂ）に示すように、増幅の
終準位 3Ｆ4 から始準位 3Ｆ2 への励起波長を１０００
ｎｍ帯から励起効率の高い１４００ｎｍ帯に変更するこ
とにより、高効率のＳ帯光ファイバ増幅器を実現するこ
とができる（例えば、T.Kasamatsu et al., Electronic
s Letters, Vol.36, No.19, pp.1607-1609,2000参
照）。
終準位 3Ｆ4 から始準位 3Ｆ2 への励起波長を１０００
ｎｍ帯から励起効率の高い１４００ｎｍ帯に変更するこ
とにより、高効率のＳ帯光ファイバ増幅器を実現するこ
とができる（例えば、T.Kasamatsu et al., Electronic
s Letters, Vol.36, No.19, pp.1607-1609,2000参
照）。
【０００９】三つ目は、アップコンバージョン型の１０
００ｎｍ帯励起のＴＤＦＡにおいて、添加イオンである
Ｔｍを増幅媒体である光ファイバのコアへ高濃度に添加
して、励起状態時に発生するＴｍ3+間のクロス緩和によ
り低い反転分布を形成し、増幅帯域を長波長側のＳ帯へ
シフトさせた高濃度ＴＤＦＡである（例えば、S.Aozasa
et al., Electronics Letters, Vol.36, No.5, pp.418
-419, 2000参照）。
００ｎｍ帯励起のＴＤＦＡにおいて、添加イオンである
Ｔｍを増幅媒体である光ファイバのコアへ高濃度に添加
して、励起状態時に発生するＴｍ3+間のクロス緩和によ
り低い反転分布を形成し、増幅帯域を長波長側のＳ帯へ
シフトさせた高濃度ＴＤＦＡである（例えば、S.Aozasa
et al., Electronics Letters, Vol.36, No.5, pp.418
-419, 2000参照）。
【００１０】図２は、Ｔｍのエネルギ準位および高濃度
ＴＤＦＡの増幅状態を表している。１０００ｎｍ帯の励
起光により、基底準位 3Ｈ6 から増幅の終準位 3Ｆ4 へ
一旦励起した後、さらに、同波長の励起光により、増幅
の終準位 3Ｆ4 から増幅の始準位 3Ｆ2 へ励起する。
ＴＤＦＡの増幅状態を表している。１０００ｎｍ帯の励
起光により、基底準位 3Ｈ6 から増幅の終準位 3Ｆ4 へ
一旦励起した後、さらに、同波長の励起光により、増幅
の終準位 3Ｆ4 から増幅の始準位 3Ｆ2 へ励起する。
【００１１】ところで、低濃度ＴＤＦＡは、増幅の終準
位 3Ｆ4 から増幅の始準位 3Ｆ2 へ励起したときの励起
光に対するＴｍ3+の吸収が、基底準位 3Ｈ6 から増幅の
終準位 3Ｆ4 へ励起したときの励起光に対するＴｍ3+の
吸収よりも大きいため、高い反転分布が形成される。
位 3Ｆ4 から増幅の始準位 3Ｆ2 へ励起したときの励起
光に対するＴｍ3+の吸収が、基底準位 3Ｈ6 から増幅の
終準位 3Ｆ4 へ励起したときの励起光に対するＴｍ3+の
吸収よりも大きいため、高い反転分布が形成される。
【００１２】このような低濃度ＴＤＦＡは、高い反転分
布状態を反映して、上述したようなＳ+ 帯に主な増幅帯
域を有すると共に、Ｓ帯においても、利得スペクトルの
ピーク波長から外れているものの増幅動作を実現でき
る。この低濃度ＴＤＦＡによるＳ帯での増幅効率は、高
濃度ＴＤＦＡに比べて同等以下となってしまう。
布状態を反映して、上述したようなＳ+ 帯に主な増幅帯
域を有すると共に、Ｓ帯においても、利得スペクトルの
ピーク波長から外れているものの増幅動作を実現でき
る。この低濃度ＴＤＦＡによるＳ帯での増幅効率は、高
濃度ＴＤＦＡに比べて同等以下となってしまう。
【００１３】これに対し、高濃度ＴＤＦＡは、Ｔｍ3+間
で相互作用が発生するため、図２に示すように、増幅の
始準位 3Ｆ2 へ励起したＴｍ3+が、基底準位 3Ｈ6 にあ
る近隣のＴｍ3+へエネルギ移動を起こして増幅の終準位
3Ｆ4 へ緩和する一方、エネルギを受容したＴｍ3+が増
幅の終準位 3Ｆ4 へ励起する。これにより、増幅の終準
位 3Ｆ4 へ励起したＴｍ3+数が増加し、低い反転分布が
形成され、利得シフトが発生する。
で相互作用が発生するため、図２に示すように、増幅の
始準位 3Ｆ2 へ励起したＴｍ3+が、基底準位 3Ｈ6 にあ
る近隣のＴｍ3+へエネルギ移動を起こして増幅の終準位
3Ｆ4 へ緩和する一方、エネルギを受容したＴｍ3+が増
幅の終準位 3Ｆ4 へ励起する。これにより、増幅の終準
位 3Ｆ4 へ励起したＴｍ3+数が増加し、低い反転分布が
形成され、利得シフトが発生する。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような高濃度ＴＤＦＡにおいては、励起光に使用する
１０００ｎｍ波長帯を発光するレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）が開発されていないため、低コスト化および小型化
することが難しいだけでなく、変換効率もあまりよくな
く（５％程度）、実用化に難点があった。
たような高濃度ＴＤＦＡにおいては、励起光に使用する
１０００ｎｍ波長帯を発光するレーザダイオード（Ｌ
Ｄ）が開発されていないため、低コスト化および小型化
することが難しいだけでなく、変換効率もあまりよくな
く（５％程度）、実用化に難点があった。
【００１５】また、低濃度ＴＤＦＡにおいても、励起光
に使用する１０００ｎｍ波長帯を発光するレーザダイオ
ード（ＬＤ）が開発されていないため、低コスト化およ
び小型化することが難しいだけでなく、Ｓ帯での変換効
率が高濃度ＴＤＦＡと比較して同等以下であるため、実
用化に難点があった。
に使用する１０００ｎｍ波長帯を発光するレーザダイオ
ード（ＬＤ）が開発されていないため、低コスト化およ
び小型化することが難しいだけでなく、Ｓ帯での変換効
率が高濃度ＴＤＦＡと比較して同等以下であるため、実
用化に難点があった。
【００１６】このようなことから、本発明は、ＬＤによ
り発光可能な波長帯の励起光を利用することができる変
換効率の高い光ファイバ増幅器を提供することを目的と
した。
り発光可能な波長帯の励起光を利用することができる変
換効率の高い光ファイバ増幅器を提供することを目的と
した。
【００１７】
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ための、本発明は。信号光が入力され、少なくともコア
にツリウムを含有する増幅用光ファイバと、前記増幅用
光ファイバに１３２０〜１５２０ｎｍの波長の少なくと
も一つの励起光を入力させる励起光入力手段とを有する
ことを特徴とする光ファイバ増幅器を提供する。
ための、本発明は。信号光が入力され、少なくともコア
にツリウムを含有する増幅用光ファイバと、前記増幅用
光ファイバに１３２０〜１５２０ｎｍの波長の少なくと
も一つの励起光を入力させる励起光入力手段とを有する
ことを特徴とする光ファイバ増幅器を提供する。
【００１８】また、本発明では、前記励起光入力手段
は、増幅用光ファイバに１３２０〜１４８０ｎｍの波長
の少なくとも一つの励起光を入力させることを特徴とす
る。
は、増幅用光ファイバに１３２０〜１４８０ｎｍの波長
の少なくとも一つの励起光を入力させることを特徴とす
る。
【００１９】また、本発明では、前記励起光入力手段
は、増幅用光ファイバに１３７０〜１４６０ｎｍの波長
の少なくとも一つの励起光を入力させることを特徴とす
る。
は、増幅用光ファイバに１３７０〜１４６０ｎｍの波長
の少なくとも一つの励起光を入力させることを特徴とす
る。
【００２０】また、本発明では、前記増幅用光ファイバ
が、少なくともコアにツリウムを２０００ｐｐｍｗｔ以
上含有することを特徴とする。
が、少なくともコアにツリウムを２０００ｐｐｍｗｔ以
上含有することを特徴とする。
【００２１】また、本発明では、前記増幅用光ファイバ
が、少なくともコアにツリウムを３０００ｐｐｍｗｔ以
上含有することを特徴とする。
が、少なくともコアにツリウムを３０００ｐｐｍｗｔ以
上含有することを特徴とする。
【００２２】また、本発明では、前記増幅用光ファイバ
に、６３０〜７２０ｎｍ、７４０〜８３０ｎｍ、１１０
０〜１３００ｎｍ、１５００〜２０００ｎｍの範囲のう
ちの少なくとも一つの範囲内の波長の少なくとも一つの
補助励起光を入力させる補助励起光入力手段をさらに有
することを特徴とする。
に、６３０〜７２０ｎｍ、７４０〜８３０ｎｍ、１１０
０〜１３００ｎｍ、１５００〜２０００ｎｍの範囲のう
ちの少なくとも一つの範囲内の波長の少なくとも一つの
補助励起光を入力させる補助励起光入力手段をさらに有
することを特徴とする。
【００２３】また、本発明では、前記増幅用光ファイバ
内で前記信号光を往復伝播させる信号光往復伝播手段を
さらに有することを特徴とする。
内で前記信号光を往復伝播させる信号光往復伝播手段を
さらに有することを特徴とする。
【００２４】また、本発明では、前記信号光往復伝播手
段は、前記増幅用光ファイバの一端に設けられた反射ミ
ラーであることを特徴とする。
段は、前記増幅用光ファイバの一端に設けられた反射ミ
ラーであることを特徴とする。
【００２５】また、本発明では、前記信号光往復伝播手
段は、前記信号光のみ、または前記信号光と前記少なく
とも一つの励起光のみを前記増幅用光ファイバ内で往復
伝播させることを特徴とする。
段は、前記信号光のみ、または前記信号光と前記少なく
とも一つの励起光のみを前記増幅用光ファイバ内で往復
伝播させることを特徴とする。
【００２６】また、本発明では、前記信号光往復伝播手
段は、増幅された自然放出光を透過させることを特徴と
する。
段は、増幅された自然放出光を透過させることを特徴と
する。
【００２７】また、本発明では、前記増幅用光ファイバ
に接続され、当該増幅用光ファイバ内で前記信号光を一
方向のみに伝播させる光アイソレータまたは光サーキュ
レータをさらに有することを特徴とする。
に接続され、当該増幅用光ファイバ内で前記信号光を一
方向のみに伝播させる光アイソレータまたは光サーキュ
レータをさらに有することを特徴とする。
【００２８】さらに、本発明は、信号光が入力され、各
々が少なくともコアにツリウムを含有し、直列または並
列に接続された複数の増幅用光ファイバと、各々が前記
増幅用光ファイバの該当するものに１３２０〜１５２０
ｎｍの波長の少なくとも一つの励起光を入力させる複数
の励起光入力手段とを有することを特徴とする光ファイ
バ増幅器を提供する。
々が少なくともコアにツリウムを含有し、直列または並
列に接続された複数の増幅用光ファイバと、各々が前記
増幅用光ファイバの該当するものに１３２０〜１５２０
ｎｍの波長の少なくとも一つの励起光を入力させる複数
の励起光入力手段とを有することを特徴とする光ファイ
バ増幅器を提供する。
【００２９】また、本発明では、前記増幅用光ファイバ
に接続された少なくとも一つの利得等化器をさらに有す
ることを特徴とする。
に接続された少なくとも一つの利得等化器をさらに有す
ることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明による光ファイバ増幅器の
実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施
の形態に限定されるものではない。
実施の形態を以下に説明するが、本発明はこれらの実施
の形態に限定されるものではない。
【００３１】［第一番目の実施の形態］本発明による光
ファイバ増幅器の第一番目の実施の形態を図３〜図５を
用いて説明する。図３は、光ファイバ増幅器の概略構成
図である。
ファイバ増幅器の第一番目の実施の形態を図３〜図５を
用いて説明する。図３は、光ファイバ増幅器の概略構成
図である。
【００３２】図３（ａ）は、信号光１の進行方向と同一
方向に励起光２を入力する前方励起型の光ファイバ増幅
器１１０の概略構成図である。図３（ａ）に示すよう
に、光ファイバ増幅器１１０は、コアにツリウム（Ｔ
ｍ）を含有する（好ましくは２０００ｐｐｍｗｔ以上、
より好ましくは３０００ｐｐｍｗｔ以上）増幅用光ファ
イバ１１１の両端側に、光アイソレータ１１２をそれぞ
れ接続し、信号光１（１４８０〜１５２０ｎｍ）の入力
側の光アイソレータ１１２と増幅用光ファイバ１１１と
の間に、信号光１と励起光２とを合波する波長分割多重
型のカプラ１１３を接続し、当該カプラ１１３に、励起
光２（１３２０〜１４８０ｎｍ）を発生する励起光源１
１４を接続した構成となっている。
方向に励起光２を入力する前方励起型の光ファイバ増幅
器１１０の概略構成図である。図３（ａ）に示すよう
に、光ファイバ増幅器１１０は、コアにツリウム（Ｔ
ｍ）を含有する（好ましくは２０００ｐｐｍｗｔ以上、
より好ましくは３０００ｐｐｍｗｔ以上）増幅用光ファ
イバ１１１の両端側に、光アイソレータ１１２をそれぞ
れ接続し、信号光１（１４８０〜１５２０ｎｍ）の入力
側の光アイソレータ１１２と増幅用光ファイバ１１１と
の間に、信号光１と励起光２とを合波する波長分割多重
型のカプラ１１３を接続し、当該カプラ１１３に、励起
光２（１３２０〜１４８０ｎｍ）を発生する励起光源１
１４を接続した構成となっている。
【００３３】図３（ｂ）は、信号光１の進行方向と逆方
向に励起光２を入力する後方励起型の光ファイバ増幅器
１２０の概略構成図である。図３（ｂ）に示すように、
光ファイバ増幅器１２０は、上記光ファイバ増幅器１１
０の信号光１の入力側の光アイソレータ１１２と増幅用
光ファイバ１１１との間に接続したカプラ１１３および
励起光源１１４に代えて、信号光１の出力側の光アイソ
レータ１１２と増幅用光ファイバ１１１との間に、カプ
ラ１１３および励起光源１１４を接続した構造となって
いる。
向に励起光２を入力する後方励起型の光ファイバ増幅器
１２０の概略構成図である。図３（ｂ）に示すように、
光ファイバ増幅器１２０は、上記光ファイバ増幅器１１
０の信号光１の入力側の光アイソレータ１１２と増幅用
光ファイバ１１１との間に接続したカプラ１１３および
励起光源１１４に代えて、信号光１の出力側の光アイソ
レータ１１２と増幅用光ファイバ１１１との間に、カプ
ラ１１３および励起光源１１４を接続した構造となって
いる。
【００３４】図３（ｃ）は、信号光１の進行方向および
逆方向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の
光ファイバ増幅器１３０の概略構成図である。図３
（ｃ）に示すように、光ファイバ増幅器１３０は、信号
光１の入力側の光アイソレータ１１２および信号光１の
出力側の光アイソレータ１１２と増幅用光ファイバ１１
１との間に、カプラ１１３をそれぞれ接続し、これらカ
プラ１１３に、励起光源１１４をそれぞれ接続した構成
となっている。
逆方向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の
光ファイバ増幅器１３０の概略構成図である。図３
（ｃ）に示すように、光ファイバ増幅器１３０は、信号
光１の入力側の光アイソレータ１１２および信号光１の
出力側の光アイソレータ１１２と増幅用光ファイバ１１
１との間に、カプラ１１３をそれぞれ接続し、これらカ
プラ１１３に、励起光源１１４をそれぞれ接続した構成
となっている。
【００３５】前記増幅用光ファイバ１１１においては、
Ｔｍを添加するホストガラスとして、非輻射遷移の起こ
りにくいフッ化物系ガラス（例えば、ＺｒＦ4 やＢａＦ
2 やＬａＦ3 等を主成分としたＺＢＬＡＮガラスや、Ｉ
ｎＦ2 やＢａＦ2 やＰｂＦ2等を主成分としたＩｎ−Ｐ
ｂガラス）や、ＴｅＯ2 等を主成分としたテルライトガ
ラス等が適用可能である。
Ｔｍを添加するホストガラスとして、非輻射遷移の起こ
りにくいフッ化物系ガラス（例えば、ＺｒＦ4 やＢａＦ
2 やＬａＦ3 等を主成分としたＺＢＬＡＮガラスや、Ｉ
ｎＦ2 やＢａＦ2 やＰｂＦ2等を主成分としたＩｎ−Ｐ
ｂガラス）や、ＴｅＯ2 等を主成分としたテルライトガ
ラス等が適用可能である。
【００３６】このような増幅用光ファイバ１１１におい
ては、少なくともコアにＴｍを含有しているので、Ｔｍ
イオンの誘導放出による遷移を起こさせることができ、
Ｓ帯での増幅を図ることができる。
ては、少なくともコアにＴｍを含有しているので、Ｔｍ
イオンの誘導放出による遷移を起こさせることができ、
Ｓ帯での増幅を図ることができる。
【００３７】ここで、増幅用光ファイバ１１１が少なく
ともコアにＴｍを２０００ｐｐｍｗｔ以上の濃度で含有
していると、当該増幅用光ファイバ１１１の長さを抑制
してコンパクト化を図ることができるので好ましい。特
に、増幅用光ファイバ１１１が少なくともコアにＴｍを
３０００ｐｐｍｗｔ以上の高濃度で含有していると、ク
ロス緩和の影響が顕著に現れ、増幅始準位蛍光寿命を９
０％以下に減少させることができるので非常に好まし
い。なお、上記含有濃度は、現状のガラスやファイバの
作製技術の観点から、１０wt％以下であると好ましい
（より好ましくは６wt％以下）。
ともコアにＴｍを２０００ｐｐｍｗｔ以上の濃度で含有
していると、当該増幅用光ファイバ１１１の長さを抑制
してコンパクト化を図ることができるので好ましい。特
に、増幅用光ファイバ１１１が少なくともコアにＴｍを
３０００ｐｐｍｗｔ以上の高濃度で含有していると、ク
ロス緩和の影響が顕著に現れ、増幅始準位蛍光寿命を９
０％以下に減少させることができるので非常に好まし
い。なお、上記含有濃度は、現状のガラスやファイバの
作製技術の観点から、１０wt％以下であると好ましい
（より好ましくは６wt％以下）。
【００３８】前記カプラ１１３としては、融着延伸型、
誘電体多層膜型、ファイバグレーティングと組み合わせ
たサーキュレータ等が適用可能である。
誘電体多層膜型、ファイバグレーティングと組み合わせ
たサーキュレータ等が適用可能である。
【００３９】前記励起光源１１４としては、ファイバラ
マンレーザや、レーザダイオード（ＬＤ）等が適用可能
である。
マンレーザや、レーザダイオード（ＬＤ）等が適用可能
である。
【００４０】このような本実施の形態においては、カプ
ラ１１３、励起光源１１４などにより励起光入力手段を
構成している。
ラ１１３、励起光源１１４などにより励起光入力手段を
構成している。
【００４１】このようにして構成される光ファイバ増幅
器１１０，１２０，１３０において、ＺＢＬＡＮガラス
（Ｚｒ系）、Ｉｎ−Ｐｂガラス、テルライトガラスの三
種類を前記ホストガラスにそれぞれ用いると共に、Ｔｍ
を２０００ｐｐｍｗｔおよび３０００ｐｐｍｗｔの二種
類の濃度で各々に添加した増幅用光ファイバ１１１（合
計六種類）をそれぞれ使用して、信号光１（１４８０〜
１５２０ｎｍ）を励起光２（１３２０〜１４８０ｎｍ）
で励起させた場合の変換効率を求めた。その結果を図４
に示す。なお、比較のため、従来の励起光（１０４７ｎ
ｍ）を用いた場合も行った。
器１１０，１２０，１３０において、ＺＢＬＡＮガラス
（Ｚｒ系）、Ｉｎ−Ｐｂガラス、テルライトガラスの三
種類を前記ホストガラスにそれぞれ用いると共に、Ｔｍ
を２０００ｐｐｍｗｔおよび３０００ｐｐｍｗｔの二種
類の濃度で各々に添加した増幅用光ファイバ１１１（合
計六種類）をそれぞれ使用して、信号光１（１４８０〜
１５２０ｎｍ）を励起光２（１３２０〜１４８０ｎｍ）
で励起させた場合の変換効率を求めた。その結果を図４
に示す。なお、比較のため、従来の励起光（１０４７ｎ
ｍ）を用いた場合も行った。
【００４２】図４からわかるように、すべての種類の増
幅用光ファイバ１１１の前記ホストガラスにおいて、変
換効率を高めることができた。特に、Ｔｍ濃度が３００
０ｐｐｍｗｔであると、Ｔｍ濃度が２０００ｐｐｍｗｔ
の場合よりも変換効率をさらに高めることができる。
幅用光ファイバ１１１の前記ホストガラスにおいて、変
換効率を高めることができた。特に、Ｔｍ濃度が３００
０ｐｐｍｗｔであると、Ｔｍ濃度が２０００ｐｐｍｗｔ
の場合よりも変換効率をさらに高めることができる。
【００４３】ここで、励起光２の波長と変換効率との関
係を図５に示す。少なくともコアにＴｍを含有する増幅
用光ファイバ１１１の変換効率は、励起光２の波長が１
３２０ｎｍ以上となると増加し、１４００ｎｍ付近で最
大となり、１５２０ｎｍを超えるとほとんどなくなって
しまう。このため、励起光２の波長としては、１３２０
〜１５２０ｎｍであると好ましいが、増幅帯域をＳ帯
（１４８０−１５２０ｎｍ）とするには、１３２０〜１
４８０ｎｍの範囲であると好ましく、さらに、１３７０
〜１４６０ｎｍの範囲であると、変換効率を十分な大き
さ（２０００ｐｐｍｗｔでは２０％以上、３０００ｐｐ
ｍｗｔでは２５％以上）にすることができるので、より
好ましい。
係を図５に示す。少なくともコアにＴｍを含有する増幅
用光ファイバ１１１の変換効率は、励起光２の波長が１
３２０ｎｍ以上となると増加し、１４００ｎｍ付近で最
大となり、１５２０ｎｍを超えるとほとんどなくなって
しまう。このため、励起光２の波長としては、１３２０
〜１５２０ｎｍであると好ましいが、増幅帯域をＳ帯
（１４８０−１５２０ｎｍ）とするには、１３２０〜１
４８０ｎｍの範囲であると好ましく、さらに、１３７０
〜１４６０ｎｍの範囲であると、変換効率を十分な大き
さ（２０００ｐｐｍｗｔでは２０％以上、３０００ｐｐ
ｍｗｔでは２５％以上）にすることができるので、より
好ましい。
【００４４】したがって、本実施の形態によれば、信号
光１と同じ１４００ｎｍ帯の波長の励起光２を使用する
ので、信号光１の変換効率を高めることができる。
光１と同じ１４００ｎｍ帯の波長の励起光２を使用する
ので、信号光１の変換効率を高めることができる。
【００４５】［第二番目の実施の形態］本発明による光
ファイバ増幅器の第二番目の実施の形態を図６〜図８を
用いて説明する。図６は、光ファイバ増幅器の概略構成
図である。ただし、前述した第一番目の実施の形態の場
合と同様な部分については、前述した第一番目の実施の
形態の場合と同様な符号を用いることにより、その説明
を省略する。
ファイバ増幅器の第二番目の実施の形態を図６〜図８を
用いて説明する。図６は、光ファイバ増幅器の概略構成
図である。ただし、前述した第一番目の実施の形態の場
合と同様な部分については、前述した第一番目の実施の
形態の場合と同様な符号を用いることにより、その説明
を省略する。
【００４６】図６（ａ）は、信号光１の進行方向と同一
方向に励起光２および補助励起光３を入力する前方励起
型の光ファイバ増幅器２１０の概略構成図である。図６
（ａ）に示すように、光ファイバ増幅器２１０は、前述
した第一番目の実施の形態の光ファイバ増幅器１１０に
おいて、信号光１の入力側の光アイソレータ１１２とカ
プラ１１３との間Ａ１に、補助カプラ２１３を接続し、
この補助カプラ２１３に、６３０〜７２０ｎｍ，７４０
〜８３０ｎｍ，１１００〜１３００ｎｍ、１５００〜２
０００ｎｍの範囲のうちの少なくとも一つの範囲の波長
の補助励起光３を発生する補助励起光源２１４を接続し
た構成となっている。ここで、６３０〜７２０ｎｍ，７
４０〜８３０ｎｍ，１１００〜１３００ｎｍ、１５００
〜２０００ｎｍの範囲は、図７に示すようにＴｍの高吸
収範囲である。
方向に励起光２および補助励起光３を入力する前方励起
型の光ファイバ増幅器２１０の概略構成図である。図６
（ａ）に示すように、光ファイバ増幅器２１０は、前述
した第一番目の実施の形態の光ファイバ増幅器１１０に
おいて、信号光１の入力側の光アイソレータ１１２とカ
プラ１１３との間Ａ１に、補助カプラ２１３を接続し、
この補助カプラ２１３に、６３０〜７２０ｎｍ，７４０
〜８３０ｎｍ，１１００〜１３００ｎｍ、１５００〜２
０００ｎｍの範囲のうちの少なくとも一つの範囲の波長
の補助励起光３を発生する補助励起光源２１４を接続し
た構成となっている。ここで、６３０〜７２０ｎｍ，７
４０〜８３０ｎｍ，１１００〜１３００ｎｍ、１５００
〜２０００ｎｍの範囲は、図７に示すようにＴｍの高吸
収範囲である。
【００４７】なお、前方励起型の光ファイバ増幅器２１
０においては、図６（ａ）に示したように、信号光１の
入力側の光アイソレータ１１２とカプラ１１３との間Ａ
１に、補助カプラ２１３および補助励起光源２１４を設
けて補助励起光３を信号光１の進行方向と同一方向に入
力するようにしたが、これに限らず、カプラ１１３と増
幅用光ファイバ１１１との間Ａ２に補助カプラ２１３お
よび補助励起光源２１４を設けて補助励起光３を信号光
１の進行方向と同一方向に入力したり、増幅用光ファイ
バ１１１と信号光１の出力側の光アイソレータ１１２と
の間Ｂに補助カプラ２１３および補助励起光源２１４を
設けて補助励起光３を信号光１の進行方向と逆方向に入
力したり、さらにはこれらを各種組み合わせて補助励起
光３を入力することも可能である。
０においては、図６（ａ）に示したように、信号光１の
入力側の光アイソレータ１１２とカプラ１１３との間Ａ
１に、補助カプラ２１３および補助励起光源２１４を設
けて補助励起光３を信号光１の進行方向と同一方向に入
力するようにしたが、これに限らず、カプラ１１３と増
幅用光ファイバ１１１との間Ａ２に補助カプラ２１３お
よび補助励起光源２１４を設けて補助励起光３を信号光
１の進行方向と同一方向に入力したり、増幅用光ファイ
バ１１１と信号光１の出力側の光アイソレータ１１２と
の間Ｂに補助カプラ２１３および補助励起光源２１４を
設けて補助励起光３を信号光１の進行方向と逆方向に入
力したり、さらにはこれらを各種組み合わせて補助励起
光３を入力することも可能である。
【００４８】図６（ｂ）は、信号光１の進行方向と逆方
向に励起光２および補助励起光３を入力する後方励起型
の光ファイバ増幅器２２０の概略構成図である。図６
（ｂ）に示すように、光ファイバ増幅器２２０は、前述
した第一番目の実施の形態の光ファイバ増幅器１２０に
おいて、信号光１の出力側の光アイソレータ１１２とカ
プラ１１３との間Ｂ２に、補助カプラ２１３を接続し、
このカプラ２１３に、補助励起光源２１４を接続した構
成となっている。
向に励起光２および補助励起光３を入力する後方励起型
の光ファイバ増幅器２２０の概略構成図である。図６
（ｂ）に示すように、光ファイバ増幅器２２０は、前述
した第一番目の実施の形態の光ファイバ増幅器１２０に
おいて、信号光１の出力側の光アイソレータ１１２とカ
プラ１１３との間Ｂ２に、補助カプラ２１３を接続し、
このカプラ２１３に、補助励起光源２１４を接続した構
成となっている。
【００４９】なお、後方励起型の光ファイバ増幅器２２
０においては、図６（ｂ）に示したように、信号光１の
出力側の光アイソレータ１１２とカプラ１１３との間Ｂ
２に、補助カプラ２１３および補助励起光源２１４を設
けて補助励起光３を信号光１の進行方向と逆方向に入力
するようにしたが、これに限らず、増幅用光ファイバ１
１１とカプラ１１３との間Ｂ１に補助カプラ２１３およ
び補助励起光源２１４設けて補助励起光３を信号光１の
進行方向と逆方向に入力したり、信号光１の入力側の光
アイソレータ１１２と増幅用光ファイバ１１１との間Ａ
に補助カプラ２１３および補助励起光源２１４設けて補
助励起光３を信号光１の進行方向と同一方向に入力した
り、さらにはこれらを各種組み合わせて補助励起光３を
入力することも可能である。
０においては、図６（ｂ）に示したように、信号光１の
出力側の光アイソレータ１１２とカプラ１１３との間Ｂ
２に、補助カプラ２１３および補助励起光源２１４を設
けて補助励起光３を信号光１の進行方向と逆方向に入力
するようにしたが、これに限らず、増幅用光ファイバ１
１１とカプラ１１３との間Ｂ１に補助カプラ２１３およ
び補助励起光源２１４設けて補助励起光３を信号光１の
進行方向と逆方向に入力したり、信号光１の入力側の光
アイソレータ１１２と増幅用光ファイバ１１１との間Ａ
に補助カプラ２１３および補助励起光源２１４設けて補
助励起光３を信号光１の進行方向と同一方向に入力した
り、さらにはこれらを各種組み合わせて補助励起光３を
入力することも可能である。
【００５０】図６（ｃ）は、信号光１の進行方向および
逆方向の両方向から励起光２および補助励起光３を入力
する双方向励起型の光ファイバ増幅器２３０の概略構成
図である。図６（ｃ）に示すように、光ファイバ増幅器
２３０は、前述した第一番目の実施の形態の光ファイバ
増幅器１３０において、増幅用光ファイバ１１１と信号
光１の入力側の光アイソレータ１１２および信号光１の
出力側の光アイソレータ１１２との間Ａ２，Ｂ１に、補
助カプラ２１３をそれぞれ接続し、これら補助カプラ２
１３に、補助励起光源２１４をそれぞれ接続した構成と
なっている。
逆方向の両方向から励起光２および補助励起光３を入力
する双方向励起型の光ファイバ増幅器２３０の概略構成
図である。図６（ｃ）に示すように、光ファイバ増幅器
２３０は、前述した第一番目の実施の形態の光ファイバ
増幅器１３０において、増幅用光ファイバ１１１と信号
光１の入力側の光アイソレータ１１２および信号光１の
出力側の光アイソレータ１１２との間Ａ２，Ｂ１に、補
助カプラ２１３をそれぞれ接続し、これら補助カプラ２
１３に、補助励起光源２１４をそれぞれ接続した構成と
なっている。
【００５１】なお、双方向励起型の光ファイバ増幅器２
３０においては、図６（ｃ）に示したように、増幅用光
ファイバ１１１と信号光１の入力側の光アイソレータ１
１２および信号光１の出力側の光アイソレータ１１２と
の間Ａ２，Ｂ１に、補助カプラ２１３および補助励起光
源２１４をそれぞれ設けて補助励起光３を信号光１の進
行方向および逆方向の両方向から入力するようにした
が、これに限らず、前記間Ａ１，Ｂ２を含めて、上記間
Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２のうちの少なくとも一つに補助
カプラ２１３および補助励起光源２１４を設けて補助励
起光３を入力すればよい。
３０においては、図６（ｃ）に示したように、増幅用光
ファイバ１１１と信号光１の入力側の光アイソレータ１
１２および信号光１の出力側の光アイソレータ１１２と
の間Ａ２，Ｂ１に、補助カプラ２１３および補助励起光
源２１４をそれぞれ設けて補助励起光３を信号光１の進
行方向および逆方向の両方向から入力するようにした
が、これに限らず、前記間Ａ１，Ｂ２を含めて、上記間
Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２のうちの少なくとも一つに補助
カプラ２１３および補助励起光源２１４を設けて補助励
起光３を入力すればよい。
【００５２】このような本実施の形態では、補助カプラ
２１３、補助励起光源２１４などにより補助励起光入力
手段を構成している。
２１３、補助励起光源２１４などにより補助励起光入力
手段を構成している。
【００５３】このようにして構成される光ファイバ増幅
器２１０，２２０，２３０において、ＺＢＬＡＮガラス
（Ｚｒ系）、Ｉｎ−Ｐｂガラス、テルライトガラスの三
種類を前記ホストガラスにそれぞれ用いると共に、Ｔｍ
を２０００ｐｐｍｗｔおよび３０００ｐｐｍｗｔの二種
類の濃度で各々に添加した増幅用光ファイバ１１１（合
計六種類）をそれぞれ使用して、信号光１を励起光２お
よび補助励起光３の二波長で励起させた場合の変換効率
を求めた。その結果を図８に示す。ただし、励起光２の
波長は１４１５ｎｍとし、補助励起光３の波長は６５０
ｎｍ，８００ｎｍ，１２００ｎｍ，１５６０ｎｍの四種
をそれぞれ用いた。なお、比較のため、前述した第一番
目の実施の形態の場合（励起光２のみの一波長の場合）
の結果も併記する。
器２１０，２２０，２３０において、ＺＢＬＡＮガラス
（Ｚｒ系）、Ｉｎ−Ｐｂガラス、テルライトガラスの三
種類を前記ホストガラスにそれぞれ用いると共に、Ｔｍ
を２０００ｐｐｍｗｔおよび３０００ｐｐｍｗｔの二種
類の濃度で各々に添加した増幅用光ファイバ１１１（合
計六種類）をそれぞれ使用して、信号光１を励起光２お
よび補助励起光３の二波長で励起させた場合の変換効率
を求めた。その結果を図８に示す。ただし、励起光２の
波長は１４１５ｎｍとし、補助励起光３の波長は６５０
ｎｍ，８００ｎｍ，１２００ｎｍ，１５６０ｎｍの四種
をそれぞれ用いた。なお、比較のため、前述した第一番
目の実施の形態の場合（励起光２のみの一波長の場合）
の結果も併記する。
【００５４】図８からわかるように、すべての種類の増
幅用光ファイバ１１１の前記ホストガラスにおいて、信
号光１を励起光２のみの一波長で励起する場合よりも、
補助励起光３を併用した二波長の場合の方がＳ帯での変
換効率を高めることができた。特に、Ｔｍ濃度が３００
０ｐｐｍｗｔであると、Ｔｍ濃度が２０００ｐｐｍｗｔ
の場合よりもＳ帯での変換効率をさらに高めることがで
きる。
幅用光ファイバ１１１の前記ホストガラスにおいて、信
号光１を励起光２のみの一波長で励起する場合よりも、
補助励起光３を併用した二波長の場合の方がＳ帯での変
換効率を高めることができた。特に、Ｔｍ濃度が３００
０ｐｐｍｗｔであると、Ｔｍ濃度が２０００ｐｐｍｗｔ
の場合よりもＳ帯での変換効率をさらに高めることがで
きる。
【００５５】したがって、本実施の形態によれば、１４
００ｎｍ帯の励起光２に加えて、基底準位吸収の大きい
波長の補助励起光３を入力するので、前述した第一番目
の実施の形態の場合よりも信号光１の変換効率をさらに
高めることができる。
００ｎｍ帯の励起光２に加えて、基底準位吸収の大きい
波長の補助励起光３を入力するので、前述した第一番目
の実施の形態の場合よりも信号光１の変換効率をさらに
高めることができる。
【００５６】［第三番目の実施の形態］本発明による光
ファイバ増幅器の第三番目の実施の形態を図９〜図１３
を用いて説明する。図９は、光ファイバ増幅器の概略構
成図である。ただし、前述した第一，二番目の実施の形
態の場合と同様な部分については、前述した第一，二番
目の実施の形態の場合と同様な符号を用いることによ
り、その説明を省略する。
ファイバ増幅器の第三番目の実施の形態を図９〜図１３
を用いて説明する。図９は、光ファイバ増幅器の概略構
成図である。ただし、前述した第一，二番目の実施の形
態の場合と同様な部分については、前述した第一，二番
目の実施の形態の場合と同様な符号を用いることによ
り、その説明を省略する。
【００５７】図９（ａ）は、信号光１の進行方向と同一
方向に励起光２を入力する前方励起型の光ファイバ増幅
器３１０の概略構成図である。図９（ａ）に示すよう
に、光ファイバ増幅器３１０は、前述した第一番目の実
施の形態の光ファイバ増幅器１１０において、信号光１
の出力側の光アイソレータ１１２に代えて、信号光１お
よび励起光２のうちの少なくとも信号光１を反射する反
射ミラー３１５を設けると共に、信号光１の入力側の光
アイソレータ１１２に代えて、入力された信号光１と出
力される信号光１とを分波する光サーキュレータ３１６
を設けた構成となっている。
方向に励起光２を入力する前方励起型の光ファイバ増幅
器３１０の概略構成図である。図９（ａ）に示すよう
に、光ファイバ増幅器３１０は、前述した第一番目の実
施の形態の光ファイバ増幅器１１０において、信号光１
の出力側の光アイソレータ１１２に代えて、信号光１お
よび励起光２のうちの少なくとも信号光１を反射する反
射ミラー３１５を設けると共に、信号光１の入力側の光
アイソレータ１１２に代えて、入力された信号光１と出
力される信号光１とを分波する光サーキュレータ３１６
を設けた構成となっている。
【００５８】図９（ｂ）は、信号光１の進行方向と逆方
向に励起光２を入力する後方励起型の光ファイバ増幅器
３２０の概略構成図である。図９（ｂ）に示すように、
光ファイバ増幅器３２０は、前述した第一番目の実施の
形態の光ファイバ増幅器１２０において、信号光１の出
力側の光アイソレータ１１２に代えて、反射ミラー３１
５を設けると共に、信号光１の入力側の光アイソレータ
１１２に代えて、光サーキュレータ３１６を設けた構成
となっている。
向に励起光２を入力する後方励起型の光ファイバ増幅器
３２０の概略構成図である。図９（ｂ）に示すように、
光ファイバ増幅器３２０は、前述した第一番目の実施の
形態の光ファイバ増幅器１２０において、信号光１の出
力側の光アイソレータ１１２に代えて、反射ミラー３１
５を設けると共に、信号光１の入力側の光アイソレータ
１１２に代えて、光サーキュレータ３１６を設けた構成
となっている。
【００５９】図９（ｃ）は、信号光１の進行方向と同一
方向および逆方向に励起光２を入力する双方向励起型の
光ファイバ増幅器３３０の概略構成図である。図９
（ｃ）に示すように、光ファイバ増幅器３３０は、前述
した第一番目の実施の形態の光ファイバ増幅器１３０に
おいて、信号光１の出力側の光アイソレータ１１２に代
えて、反射ミラー３１５を設けると共に、信号光１の入
力側の光アイソレータ１１２に代えて、光サーキュレー
タ３１６を設けた構成となっている。
方向および逆方向に励起光２を入力する双方向励起型の
光ファイバ増幅器３３０の概略構成図である。図９
（ｃ）に示すように、光ファイバ増幅器３３０は、前述
した第一番目の実施の形態の光ファイバ増幅器１３０に
おいて、信号光１の出力側の光アイソレータ１１２に代
えて、反射ミラー３１５を設けると共に、信号光１の入
力側の光アイソレータ１１２に代えて、光サーキュレー
タ３１６を設けた構成となっている。
【００６０】このような本実施の形態では、反射ミラー
３１５などにより信号光往復伝播手段を構成している。
３１５などにより信号光往復伝播手段を構成している。
【００６１】このように構成される反射型のうちの光フ
ァイバ増幅器３３０を用いて、信号光１を励起光２で励
起させた場合の利得スペクトルを求めた。ここで、増幅
用光ファイバ１１１の前記ホストガラスをＺＢＬＡＮガ
ラス（Ｚｒ系）とし、Ｔｍの含有濃度を２０００ｐｐｍ
ｗｔおよび６０００ｐｐｍｗｔの二種類とし、信号光１
の入力パワーを−１３ｄＢｍ／ｃｈ（×４ｃｈ）とし、
一方の励起光源１１４からの励起光２の波長を１４００
ｎｍとし、他方の励起光源１１４からの励起光２の波長
を１４１５ｎｍとし、励起光源１１４の合計出力パワー
を５００ｍＷとし、増幅用光ファイバ１１１の長さをＳ
帯で高利得が得られるように最適化した大きさとした。
その結果を図１０（２０００ｐｐｍｗｔの場合）および
図１１（６０００ｐｐｍｗｔの場合）に示す。なお、比
較のため、前述した第一番目の実施の形態（単一透過
型）の図３（ｃ）の場合（ただし、増幅用光ファイバ１
１１の長さを１６ｍとした。）の結果も併記する。
ァイバ増幅器３３０を用いて、信号光１を励起光２で励
起させた場合の利得スペクトルを求めた。ここで、増幅
用光ファイバ１１１の前記ホストガラスをＺＢＬＡＮガ
ラス（Ｚｒ系）とし、Ｔｍの含有濃度を２０００ｐｐｍ
ｗｔおよび６０００ｐｐｍｗｔの二種類とし、信号光１
の入力パワーを−１３ｄＢｍ／ｃｈ（×４ｃｈ）とし、
一方の励起光源１１４からの励起光２の波長を１４００
ｎｍとし、他方の励起光源１１４からの励起光２の波長
を１４１５ｎｍとし、励起光源１１４の合計出力パワー
を５００ｍＷとし、増幅用光ファイバ１１１の長さをＳ
帯で高利得が得られるように最適化した大きさとした。
その結果を図１０（２０００ｐｐｍｗｔの場合）および
図１１（６０００ｐｐｍｗｔの場合）に示す。なお、比
較のため、前述した第一番目の実施の形態（単一透過
型）の図３（ｃ）の場合（ただし、増幅用光ファイバ１
１１の長さを１６ｍとした。）の結果も併記する。
【００６２】図１０，１１に示すように、Ｓ帯（１４８
０〜１５２０ｎｍ）において、本実施の形態（反射型）
は、前述した第一番目の実施の形態（単一透過型）の場
合よりも利得が向上した。特に、Ｔｍ濃度が３０００ｐ
ｐｍｗｔ以上（本例では６０００ｐｐｍｗｔ）である
と、Ｔｍ濃度が２０００ｐｐｍｗｔの場合よりもＳ帯で
の利得をさらに向上させることができると共に、利得の
平坦性を向上させることができる。
０〜１５２０ｎｍ）において、本実施の形態（反射型）
は、前述した第一番目の実施の形態（単一透過型）の場
合よりも利得が向上した。特に、Ｔｍ濃度が３０００ｐ
ｐｍｗｔ以上（本例では６０００ｐｐｍｗｔ）である
と、Ｔｍ濃度が２０００ｐｐｍｗｔの場合よりもＳ帯で
の利得をさらに向上させることができると共に、利得の
平坦性を向上させることができる。
【００６３】また、前述した第一番目の実施の形態（単
一透過型）の場合と本実施の形態（反射型）の場合との
増幅用光ファイバ１１１（Ｔｍ濃度：６０００ｐｐｍｗ
ｔ）の長さとＳ帯における変換効率との関係も求めた。
その結果を図１２に示す。なお、信号光１の条件は同一
である。
一透過型）の場合と本実施の形態（反射型）の場合との
増幅用光ファイバ１１１（Ｔｍ濃度：６０００ｐｐｍｗ
ｔ）の長さとＳ帯における変換効率との関係も求めた。
その結果を図１２に示す。なお、信号光１の条件は同一
である。
【００６４】図１２に示したように、単一透過型は、１
５．５〜１７ｍのファイバ長において、１４８０ｎｍと
１５１０ｎｍとでゲインの略一致する特性を得ることが
でき、反射型は、６〜８ｍのファイバ長において、１４
８０ｎｍと１５１０ｎｍとでゲインの略一致する特性を
得ることができた。このゲインの略一致するファイバ長
における変換効率は、単一通過型が約２４％であるのに
対し、反射型が約３５％であった。
５．５〜１７ｍのファイバ長において、１４８０ｎｍと
１５１０ｎｍとでゲインの略一致する特性を得ることが
でき、反射型は、６〜８ｍのファイバ長において、１４
８０ｎｍと１５１０ｎｍとでゲインの略一致する特性を
得ることができた。このゲインの略一致するファイバ長
における変換効率は、単一通過型が約２４％であるのに
対し、反射型が約３５％であった。
【００６５】本実施の形態の図９（ａ）〜図９（ｃ）の
構成において、反射ミラー３１５は図１３（ａ）〜図１
３（ｆ）に示すように様々な形で設けることができる。
より詳しくは、図１３（ａ）は垂直に切断した光ファイ
バの端面に金蒸着を施した反射ミラーを示す。図１３
（ｂ）は垂直に切断した光ファイバの端面に誘電体多層
膜を取り付けた反射ミラーを示す。図１３（ｃ）は光フ
ァイバの端面より出射した光を反射してファイバ内に再
入射する金属ミラーによる反射ミラーを示す。図１３
（ｄ）は図１３（ｃ）の反射ミラーにおいて光ファイバ
の端面と金属ミラーの間にファラデーローテータを挿入
した反射ミラーを示す。図１３（ｅ）は光ファイバの長
手方向に周期的屈折率変化を持たせて入射した光をブラ
ッグ反射により反射するファイバグレーティング型反射
ミラーを示す。図１３（ｆ）は光をループ状の偏波保持
光ファイバに伝播させ３ｄＢカプラで再合波するループ
ミラー型反射ミラーを示す。
構成において、反射ミラー３１５は図１３（ａ）〜図１
３（ｆ）に示すように様々な形で設けることができる。
より詳しくは、図１３（ａ）は垂直に切断した光ファイ
バの端面に金蒸着を施した反射ミラーを示す。図１３
（ｂ）は垂直に切断した光ファイバの端面に誘電体多層
膜を取り付けた反射ミラーを示す。図１３（ｃ）は光フ
ァイバの端面より出射した光を反射してファイバ内に再
入射する金属ミラーによる反射ミラーを示す。図１３
（ｄ）は図１３（ｃ）の反射ミラーにおいて光ファイバ
の端面と金属ミラーの間にファラデーローテータを挿入
した反射ミラーを示す。図１３（ｅ）は光ファイバの長
手方向に周期的屈折率変化を持たせて入射した光をブラ
ッグ反射により反射するファイバグレーティング型反射
ミラーを示す。図１３（ｆ）は光をループ状の偏波保持
光ファイバに伝播させ３ｄＢカプラで再合波するループ
ミラー型反射ミラーを示す。
【００６６】以上のことから、本実施の形態によれば、
前述した第一番目の実施の形態の場合よりも信号光１の
変換効率をさらに高めることができると言える。
前述した第一番目の実施の形態の場合よりも信号光１の
変換効率をさらに高めることができると言える。
【００６７】［第四番目の実施の形態］本発明による光
ファイバ増幅器の第四番目の実施の形態を図１４〜図１
５を用いて説明する。図１４は、光ファイバ増幅器の概
略構成図である。ただし、前述した第一〜三番目の実施
の形態の場合と同様な部分については、前述した第一〜
三番目の実施の形態の場合と同様な符号を用いることに
より、その説明を省略する。
ファイバ増幅器の第四番目の実施の形態を図１４〜図１
５を用いて説明する。図１４は、光ファイバ増幅器の概
略構成図である。ただし、前述した第一〜三番目の実施
の形態の場合と同様な部分については、前述した第一〜
三番目の実施の形態の場合と同様な符号を用いることに
より、その説明を省略する。
【００６８】図１４（ａ）は、信号光１の進行方向と同
一方向に励起光２を入力する前方励起型の光ファイバ増
幅器４１０の概略構成図である。図１４（ａ）に示すよ
うに、光ファイバ増幅器４１０は、前述した第三番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器３１０において、前記反
射ミラー３１５に代えて、増幅された自然放出光（ＡＳ
Ｅ:Amplified Spontaneous Emission）を透過させる反
射ミラー４１５を設けた構成となっている。
一方向に励起光２を入力する前方励起型の光ファイバ増
幅器４１０の概略構成図である。図１４（ａ）に示すよ
うに、光ファイバ増幅器４１０は、前述した第三番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器３１０において、前記反
射ミラー３１５に代えて、増幅された自然放出光（ＡＳ
Ｅ:Amplified Spontaneous Emission）を透過させる反
射ミラー４１５を設けた構成となっている。
【００６９】図１４（ｂ）は、信号光１の進行方向と逆
方向に励起光２を入力する後方励起型の光ファイバ増幅
器４２０の概略構成図である。図１４（ｂ）に示すよう
に、光ファイバ増幅器４２０は、前述した第三番目の実
施の形態の光ファイバ増幅器３２０において、前記反射
ミラー３１５に代えて、増幅された自然放出光（ＡＳ
Ｅ）を透過させる反射ミラー４１５を設けた構成となっ
ている。
方向に励起光２を入力する後方励起型の光ファイバ増幅
器４２０の概略構成図である。図１４（ｂ）に示すよう
に、光ファイバ増幅器４２０は、前述した第三番目の実
施の形態の光ファイバ増幅器３２０において、前記反射
ミラー３１５に代えて、増幅された自然放出光（ＡＳ
Ｅ）を透過させる反射ミラー４１５を設けた構成となっ
ている。
【００７０】図１４（ｃ）は、信号光１の進行方向と同
一方向および逆方向に励起光２を入力する双方向励起型
の光ファイバ増幅器４３０の概略構成図である。図１４
（ｃ）に示すように、光ファイバ増幅器４３０は、前述
した第三番目の実施の形態の光ファイバ増幅器３３０に
おいて、前記反射ミラー３１５に代えて、増幅された自
然放出光（ＡＳＥ）を透過させる反射ミラー４１５を設
けた構成となっている。
一方向および逆方向に励起光２を入力する双方向励起型
の光ファイバ増幅器４３０の概略構成図である。図１４
（ｃ）に示すように、光ファイバ増幅器４３０は、前述
した第三番目の実施の形態の光ファイバ増幅器３３０に
おいて、前記反射ミラー３１５に代えて、増幅された自
然放出光（ＡＳＥ）を透過させる反射ミラー４１５を設
けた構成となっている。
【００７１】前記反射ミラー４１５としては、石英ガラ
スに金属蒸着したタイプ、誘電体多層膜タイプ、ファイ
バーグレーティングタイプ等が適用可能である。
スに金属蒸着したタイプ、誘電体多層膜タイプ、ファイ
バーグレーティングタイプ等が適用可能である。
【００７２】このような本実施の形態では、反射ミラー
４１５などにより信号光往復伝播手段を構成している。
４１５などにより信号光往復伝播手段を構成している。
【００７３】このようにして構成される光ファイバ増幅
器４１０，４２０，４３０を用いて、信号光１を励起光
２で励起させた場合の信号光１のスペクトルを図１５に
示す。なお、比較のため、信号光１および励起光２のう
ちの少なくとも信号光１を反射する反射ミラー３１５を
設けた第三番目の実施の形態の光ファイバ増幅器３１
０，３２０，３３０を用いた場合のスペクトルも併記す
る。
器４１０，４２０，４３０を用いて、信号光１を励起光
２で励起させた場合の信号光１のスペクトルを図１５に
示す。なお、比較のため、信号光１および励起光２のう
ちの少なくとも信号光１を反射する反射ミラー３１５を
設けた第三番目の実施の形態の光ファイバ増幅器３１
０，３２０，３３０を用いた場合のスペクトルも併記す
る。
【００７４】本実施の形態による光ファイバ増幅器４１
０，４２０，４３０を用いると（図１５（ａ）参照）、
第三番目の実施の形態の光ファイバ増幅器３１０，３２
０，３３を用いた場合（図１５（ｂ）参照）よりも、信
号対雑音比が大きく、雑音特性に優れると共に、ＡＳＥ
による励起光２の浪費が減少するため、信号光１の出力
が増大する。
０，４２０，４３０を用いると（図１５（ａ）参照）、
第三番目の実施の形態の光ファイバ増幅器３１０，３２
０，３３を用いた場合（図１５（ｂ）参照）よりも、信
号対雑音比が大きく、雑音特性に優れると共に、ＡＳＥ
による励起光２の浪費が減少するため、信号光１の出力
が増大する。
【００７５】したがって、本実施の形態によれば、前述
した第三番目の実施の形態の場合よりも信号光１の変換
効率をさらに高めることができる。
した第三番目の実施の形態の場合よりも信号光１の変換
効率をさらに高めることができる。
【００７６】［第五番目の実施の形態］本発明による光
ファイバ増幅器の第五番目の実施の形態を図１６を用い
て説明する。図１６は、光ファイバ増幅器の概略構成図
である。ただし、前述した第一〜四番目の実施の形態の
場合と同様な部分については、前述した第一〜四番目の
実施の形態の場合と同様な符号を用いることにより、そ
の説明を省略する。
ファイバ増幅器の第五番目の実施の形態を図１６を用い
て説明する。図１６は、光ファイバ増幅器の概略構成図
である。ただし、前述した第一〜四番目の実施の形態の
場合と同様な部分については、前述した第一〜四番目の
実施の形態の場合と同様な符号を用いることにより、そ
の説明を省略する。
【００７７】図１６（ａ）は、信号光１の進行方向と同
一方向に励起光２を入力する前方励起型の光ファイバ増
幅器５１０の概略構成図である。図１６（ａ）に示すよ
うに、光ファイバ増幅器５１０は、前述した第二番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器２１０において、信号光
１の出力側の光アイソレータ１１２に代えて、前述した
第三番目の実施の形態の光ファイバ増幅器３１０で用い
た反射ミラー３１５を設けると共に、信号光１の入力側
の光アイソレータ１１２に代えて、前述した第三番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器３１０で用いた光サーキ
ュレータ３１６を設けた構成となっている。
一方向に励起光２を入力する前方励起型の光ファイバ増
幅器５１０の概略構成図である。図１６（ａ）に示すよ
うに、光ファイバ増幅器５１０は、前述した第二番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器２１０において、信号光
１の出力側の光アイソレータ１１２に代えて、前述した
第三番目の実施の形態の光ファイバ増幅器３１０で用い
た反射ミラー３１５を設けると共に、信号光１の入力側
の光アイソレータ１１２に代えて、前述した第三番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器３１０で用いた光サーキ
ュレータ３１６を設けた構成となっている。
【００７８】図１６（ｂ）は、信号光１の進行方向と逆
方向に励起光２を入力する後方励起型の光ファイバ増幅
器５２０の概略構成図である。図１６（ｂ）に示すよう
に、光ファイバ増幅器５２０は、前述した第二番目の実
施の形態の光ファイバ増幅器２２０において、信号光１
の出力側の光アイソレータ１１２に代えて前記反射ミラ
ー３１５を設けると共に、信号光１の入力側の光アイソ
レータ１１２に代えて前記光サーキュレータ３１６を設
けた構成となっている。
方向に励起光２を入力する後方励起型の光ファイバ増幅
器５２０の概略構成図である。図１６（ｂ）に示すよう
に、光ファイバ増幅器５２０は、前述した第二番目の実
施の形態の光ファイバ増幅器２２０において、信号光１
の出力側の光アイソレータ１１２に代えて前記反射ミラ
ー３１５を設けると共に、信号光１の入力側の光アイソ
レータ１１２に代えて前記光サーキュレータ３１６を設
けた構成となっている。
【００７９】図１６（ｃ）は、信号光１の進行方向と同
一方向および逆方向に励起光２を入力する双方向励起型
の光ファイバ増幅器５３０の概略構成図である。図１６
（ｃ）に示すように、光ファイバ増幅器５３０は、前述
した第二番目の実施の形態の光ファイバ増幅器２３０に
おいて、信号光１の出力側の光アイソレータ１１２に代
えて前記反射ミラー３１５を設けると共に、信号光１の
入力側の光アイソレータ１１２に代えて前記光サーキュ
レータ３１６を設けた構成となっている。
一方向および逆方向に励起光２を入力する双方向励起型
の光ファイバ増幅器５３０の概略構成図である。図１６
（ｃ）に示すように、光ファイバ増幅器５３０は、前述
した第二番目の実施の形態の光ファイバ増幅器２３０に
おいて、信号光１の出力側の光アイソレータ１１２に代
えて前記反射ミラー３１５を設けると共に、信号光１の
入力側の光アイソレータ１１２に代えて前記光サーキュ
レータ３１６を設けた構成となっている。
【００８０】つまり、本実施の形態による光ファイバ増
幅器５１０，５２０，５３０は、前述した第二番目の実
施の形態による光ファイバ増幅器２１０，２２０，２３
０の特徴と第三番目の実施の形態による光ファイバ増幅
器３１０，３２０，３３０の特徴とを併せ持つ構成とな
っているのである。
幅器５１０，５２０，５３０は、前述した第二番目の実
施の形態による光ファイバ増幅器２１０，２２０，２３
０の特徴と第三番目の実施の形態による光ファイバ増幅
器３１０，３２０，３３０の特徴とを併せ持つ構成とな
っているのである。
【００８１】したがって、本実施の形態によれば、前述
した第二番目の実施の形態で得られる効果と第三番目の
実施の形態で得られる効果とを併せて得ることができる
ので、信号光１の変換効率をさらに高めることができ
る。
した第二番目の実施の形態で得られる効果と第三番目の
実施の形態で得られる効果とを併せて得ることができる
ので、信号光１の変換効率をさらに高めることができ
る。
【００８２】［第六番目の実施の形態］本発明による光
ファイバ増幅器の第六番目の実施の形態を図１７を用い
て説明する。図１７は、光ファイバ増幅器の概略構成図
である。ただし、前述した第一〜五番目の実施の形態の
場合と同様な部分については、前述した第一〜五番目の
実施の形態の場合と同様な符号を用いることにより、そ
の説明を省略する。
ファイバ増幅器の第六番目の実施の形態を図１７を用い
て説明する。図１７は、光ファイバ増幅器の概略構成図
である。ただし、前述した第一〜五番目の実施の形態の
場合と同様な部分については、前述した第一〜五番目の
実施の形態の場合と同様な符号を用いることにより、そ
の説明を省略する。
【００８３】図１７は、信号光１の進行方向と同一方向
および逆方向に励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器６３０の概略構成図である。図１７に示す
ように、光ファイバ増幅器６３０は、前述した第一番目
の実施の形態の光ファイバ増幅器１３０を直列に二つ接
続した二段構成、すなわち、増幅用光ファイバ１１１を
直列に複数接続すると共に、これら増幅用光ファイバ１
１１にカプラ１１３を介して励起光源１１４をそれぞれ
接続した構成となっている。ただし、信号光１を入力さ
れる前段側の光ファイバ増幅器１３０の出力側の光アイ
ソレータ１１２と、信号光１を出力する後段側の光ファ
イバ増幅器１３０の入力側の光アイソレータ１１２と
は、単一の光アイソレータ１１２で兼用している。
および逆方向に励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器６３０の概略構成図である。図１７に示す
ように、光ファイバ増幅器６３０は、前述した第一番目
の実施の形態の光ファイバ増幅器１３０を直列に二つ接
続した二段構成、すなわち、増幅用光ファイバ１１１を
直列に複数接続すると共に、これら増幅用光ファイバ１
１１にカプラ１１３を介して励起光源１１４をそれぞれ
接続した構成となっている。ただし、信号光１を入力さ
れる前段側の光ファイバ増幅器１３０の出力側の光アイ
ソレータ１１２と、信号光１を出力する後段側の光ファ
イバ増幅器１３０の入力側の光アイソレータ１１２と
は、単一の光アイソレータ１１２で兼用している。
【００８４】このようにして構成された光ファイバ増幅
器６３０においては、前段側の光ファイバ増幅器１３０
で増幅された信号光１を後段側の光ファイバ増幅器１３
０でさらに増幅して出力することができる。
器６３０においては、前段側の光ファイバ増幅器１３０
で増幅された信号光１を後段側の光ファイバ増幅器１３
０でさらに増幅して出力することができる。
【００８５】したがって、本実施の形態によれば、前述
した第一番目の実施の形態の場合よりも、さらに高利得
の信号光増幅と高出力化が可能となる。
した第一番目の実施の形態の場合よりも、さらに高利得
の信号光増幅と高出力化が可能となる。
【００８６】なお、本実施の形態では、二つの双方向励
起型の光ファイバ増幅器１３０を直列に接続した構成と
したが、前段側および後段側の少なくとも一方を前方励
起型の光ファイバ増幅器１１０または後方励起型の光フ
ァイバ増幅器１２０に代えることも可能である。
起型の光ファイバ増幅器１３０を直列に接続した構成と
したが、前段側および後段側の少なくとも一方を前方励
起型の光ファイバ増幅器１１０または後方励起型の光フ
ァイバ増幅器１２０に代えることも可能である。
【００８７】［第七番目の実施の形態］本発明による光
ファイバ増幅器の第七番目の実施の形態を図１８を用い
て説明する。図１８は、光ファイバ増幅器の概略構成図
である。ただし、前述した第一〜六番目の実施の形態の
場合と同様な部分については、前述した第一〜六番目の
実施の形態の場合と同様な符号を用いることにより、そ
の説明を省略する。
ファイバ増幅器の第七番目の実施の形態を図１８を用い
て説明する。図１８は、光ファイバ増幅器の概略構成図
である。ただし、前述した第一〜六番目の実施の形態の
場合と同様な部分については、前述した第一〜六番目の
実施の形態の場合と同様な符号を用いることにより、そ
の説明を省略する。
【００８８】図１８は、信号光１の進行方向と同一方向
および逆方向に励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器７３０の概略構成図である。図１８に示す
ように、光ファイバ増幅器７３０は、前述した第三番目
の実施の形態の光ファイバ増幅器３３０を直列に二つ接
続した二段構成、すなわち、増幅用光ファイバ１１１を
直列に複数接続すると共に、これら増幅用光ファイバ１
１１にカプラ１１３を介して励起光源１１４をそれぞれ
接続した構成となっている。
および逆方向に励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器７３０の概略構成図である。図１８に示す
ように、光ファイバ増幅器７３０は、前述した第三番目
の実施の形態の光ファイバ増幅器３３０を直列に二つ接
続した二段構成、すなわち、増幅用光ファイバ１１１を
直列に複数接続すると共に、これら増幅用光ファイバ１
１１にカプラ１１３を介して励起光源１１４をそれぞれ
接続した構成となっている。
【００８９】このようにして構成された光ファイバ増幅
器７３０においては、前段側の光ファイバ増幅器３３０
で増幅された信号光１を後段側の光ファイバ増幅器３３
０でさらに増幅して出力することができる。
器７３０においては、前段側の光ファイバ増幅器３３０
で増幅された信号光１を後段側の光ファイバ増幅器３３
０でさらに増幅して出力することができる。
【００９０】したがって、本実施の形態によれば、前述
した第三番目の実施の形態の場合よりも、さらに高利得
の信号光増幅と高出力化が可能となる。さらに、前段側
の光ファイバ増幅器３３０から出力される信号光１を数
ｄＢｍ以内に抑えることにより、後段側の光ファイバ増
幅器３３０の増幅用ファイバ１１１の前端部分の反転分
布状態を高くすることができるので、雑音指数の低下を
抑えることができる。
した第三番目の実施の形態の場合よりも、さらに高利得
の信号光増幅と高出力化が可能となる。さらに、前段側
の光ファイバ増幅器３３０から出力される信号光１を数
ｄＢｍ以内に抑えることにより、後段側の光ファイバ増
幅器３３０の増幅用ファイバ１１１の前端部分の反転分
布状態を高くすることができるので、雑音指数の低下を
抑えることができる。
【００９１】なお、本実施の形態では、二つの双方向励
起型の光ファイバ増幅器３３０を直列に接続した構成と
したが、前段側および後段側の少なくとも一方を前方励
起型の光ファイバ増幅器３１０または後方励起型の光フ
ァイバ増幅器３２０に代えることも可能である。
起型の光ファイバ増幅器３３０を直列に接続した構成と
したが、前段側および後段側の少なくとも一方を前方励
起型の光ファイバ増幅器３１０または後方励起型の光フ
ァイバ増幅器３２０に代えることも可能である。
【００９２】［第八番目の実施の形態］本発明による光
ファイバ増幅器の第八番目の実施の形態を図１９を用い
て説明する。図１９は、光ファイバ増幅器の概略構成図
である。ただし、前述した第一〜七番目の実施の形態の
場合と同様な部分については、前述した第一〜七番目の
実施の形態の場合と同様な符号を用いることにより、そ
の説明を省略する。
ファイバ増幅器の第八番目の実施の形態を図１９を用い
て説明する。図１９は、光ファイバ増幅器の概略構成図
である。ただし、前述した第一〜七番目の実施の形態の
場合と同様な部分については、前述した第一〜七番目の
実施の形態の場合と同様な符号を用いることにより、そ
の説明を省略する。
【００９３】図１９は、信号光１の進行方向と同一方向
および逆方向に励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器８３０の概略構成図である。図１９に示す
ように、光ファイバ増幅器８３０は、前述した第七番目
の実施の形態の光ファイバ増幅器７３０の前段側の光フ
ァイバ増幅器３３０と後段側の光ファイバ増幅器３３０
との間に、利得等化器８１７を接続した構成となってい
る。
および逆方向に励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器８３０の概略構成図である。図１９に示す
ように、光ファイバ増幅器８３０は、前述した第七番目
の実施の形態の光ファイバ増幅器７３０の前段側の光フ
ァイバ増幅器３３０と後段側の光ファイバ増幅器３３０
との間に、利得等化器８１７を接続した構成となってい
る。
【００９４】このようにして構成された光ファイバ増幅
器８３０においては、前段側の光ファイバ増幅器３３０
で増幅された信号光１が利得等化器８１７により平坦な
利得特性に等化された後に後段側の光ファイバ増幅器３
３０でさらに増幅されて出力されるようになる。
器８３０においては、前段側の光ファイバ増幅器３３０
で増幅された信号光１が利得等化器８１７により平坦な
利得特性に等化された後に後段側の光ファイバ増幅器３
３０でさらに増幅されて出力されるようになる。
【００９５】したがって、本実施の形態によれば、前述
した第七番目の実施の形態の場合よりも、１４８０〜１
５２０ｎｍの帯域で利得特性を等化して増幅した信号光
１を出力することができる。
した第七番目の実施の形態の場合よりも、１４８０〜１
５２０ｎｍの帯域で利得特性を等化して増幅した信号光
１を出力することができる。
【００９６】なお、本実施の形態では、二つの双方向励
起型の光ファイバ増幅器３３０を直列に接続した構成と
したが、前段側および後段側の少なくとも一方を前方励
起型の光ファイバ増幅器３１０または後方励起型の光フ
ァイバ増幅器３２０に代えることも可能である。
起型の光ファイバ増幅器３３０を直列に接続した構成と
したが、前段側および後段側の少なくとも一方を前方励
起型の光ファイバ増幅器３１０または後方励起型の光フ
ァイバ増幅器３２０に代えることも可能である。
【００９７】また、本実施の形態では、利得等化器８１
７を一つ用いたが、複数設けることも可能である。
７を一つ用いたが、複数設けることも可能である。
【００９８】［第九番目の実施の形態］本発明による光
ファイバ増幅器の第九番目の実施の形態を図２０〜図２
７を用いて説明する。図２０〜図２７は、光ファイバ増
幅器の概略構成図である。ただし、前述した第一〜八番
目の実施の形態の場合と同様な部分については、前述し
た第一〜八番目の実施の形態の場合と同様な符号を用い
ることにより、その説明を省略する。
ファイバ増幅器の第九番目の実施の形態を図２０〜図２
７を用いて説明する。図２０〜図２７は、光ファイバ増
幅器の概略構成図である。ただし、前述した第一〜八番
目の実施の形態の場合と同様な部分については、前述し
た第一〜八番目の実施の形態の場合と同様な符号を用い
ることにより、その説明を省略する。
【００９９】前述した第六〜八番目の実施の形態では、
増幅用光ファイバ１１１を直列に複数接続すると共に、
これら増幅用光ファイバ１１１にカプラ１１３を介して
励起光源１１４をそれぞれ接続した。これに対し、本実
施の形態では、複数の増幅用光ファイバ１１１を光合分
波器を介して並列に接続する。このようにしても、信号
光の増幅および高出力化を図ることが可能である。
増幅用光ファイバ１１１を直列に複数接続すると共に、
これら増幅用光ファイバ１１１にカプラ１１３を介して
励起光源１１４をそれぞれ接続した。これに対し、本実
施の形態では、複数の増幅用光ファイバ１１１を光合分
波器を介して並列に接続する。このようにしても、信号
光の増幅および高出力化を図ることが可能である。
【０１００】より詳しくは、図２０は、信号光１の進行
方向および逆方向の両方向から励起光２を入力する双方
向励起型の光ファイバ増幅器の概略構成図であり、前述
した第一番目の実施の形態の光ファイバ増幅器１３０を
二つ並列に接続したものである。
方向および逆方向の両方向から励起光２を入力する双方
向励起型の光ファイバ増幅器の概略構成図であり、前述
した第一番目の実施の形態の光ファイバ増幅器１３０を
二つ並列に接続したものである。
【０１０１】図２１は、信号光１の進行方向および逆方
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第一番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器１３０を二つ直列に接続
したもの二組を並列に接続したものである。
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第一番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器１３０を二つ直列に接続
したもの二組を並列に接続したものである。
【０１０２】図２２は、信号光１の進行方向および逆方
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第一番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器１３０を二つ並列に接続
し、二つの利得等化器８１７をこれら二つの光ファイバ
増幅器１３０の出力側に各々設けたものである。
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第一番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器１３０を二つ並列に接続
し、二つの利得等化器８１７をこれら二つの光ファイバ
増幅器１３０の出力側に各々設けたものである。
【０１０３】図２３は、信号光１の進行方向および逆方
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第一番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器１３０を二つ直列に接続
したもの二組を並列に接続し、二つの利得等化器８１７
をこれら二つの光ファイバ増幅器１３０二組の各々にお
ける前段側の光ファイバ増幅器と後段側の光ファイバ増
幅器の間に各々設けたものである。
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第一番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器１３０を二つ直列に接続
したもの二組を並列に接続し、二つの利得等化器８１７
をこれら二つの光ファイバ増幅器１３０二組の各々にお
ける前段側の光ファイバ増幅器と後段側の光ファイバ増
幅器の間に各々設けたものである。
【０１０４】図２４は、信号光１の進行方向および逆方
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第三番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器３３０を二つ並列に接続
したものである。
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第三番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器３３０を二つ並列に接続
したものである。
【０１０５】図２５は、信号光１の進行方向および逆方
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第三番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器３３０を二つ直列に接続
したもの二組を並列に接続したものである。
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第三番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器３３０を二つ直列に接続
したもの二組を並列に接続したものである。
【０１０６】図２６は、信号光１の進行方向および逆方
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第三番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器３３０を二つ並列に接続
し、二つの利得等化器８１７をこれら二つの光ファイバ
増幅器３３０の出力側に各々設けたものである。
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第三番目の
実施の形態の光ファイバ増幅器３３０を二つ並列に接続
し、二つの利得等化器８１７をこれら二つの光ファイバ
増幅器３３０の出力側に各々設けたものである。
【０１０７】図２７は、信号光１の進行方向および逆方
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第三の実施
の形態の光ファイバ増幅器３３０を二つ直列に接続した
もの二組を並列に接続し、二つの利得等化器８１７をこ
れら二つの光ファイバ増幅器３３０二組の各々における
前段側の光ファイバ増幅器と後段側の光ファイバ増幅器
の間に各々設けたものである。
向の両方向から励起光２を入力する双方向励起型の光フ
ァイバ増幅器の概略構成図であり、前述した第三の実施
の形態の光ファイバ増幅器３３０を二つ直列に接続した
もの二組を並列に接続し、二つの利得等化器８１７をこ
れら二つの光ファイバ増幅器３３０二組の各々における
前段側の光ファイバ増幅器と後段側の光ファイバ増幅器
の間に各々設けたものである。
【０１０８】［他の実施の形態］なお、前述した第一〜
九番目の各実施の形態においては、信号光１と励起光２
とを分波させるカプラを設けることも可能である。
九番目の各実施の形態においては、信号光１と励起光２
とを分波させるカプラを設けることも可能である。
【０１０９】また、前述した第一〜九番目の各実施の形
態では、コアにＴｍを含有する増幅用光ファイバ１１１
を用いたが、これに代えて、コアおよびクラッドにＴｍ
を含有する増幅用光ファイバを用いることも可能であ
り、少なくともコアにＴｍを含有する増幅用光ファイバ
であれば、前述した第一〜九番目の各実施の形態の場合
と同様な効果を得ることができる。
態では、コアにＴｍを含有する増幅用光ファイバ１１１
を用いたが、これに代えて、コアおよびクラッドにＴｍ
を含有する増幅用光ファイバを用いることも可能であ
り、少なくともコアにＴｍを含有する増幅用光ファイバ
であれば、前述した第一〜九番目の各実施の形態の場合
と同様な効果を得ることができる。
【０１１０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光フ
ァイバ増幅器は、ＬＤにより発光可能で信号光の波長帯
と同じ１４００ｎｍ帯の波長の励起光を利用して信号光
を励起するようにしたので、 3Ｈ4 からのＥＳＡ(Excit
ed State Absorption)の発生を抑制することができ、Ｓ
帯における高効率化、小型化、低コスト化を図ることが
できる。また、反射型や二波長励起型とすることによ
り、さらなる高効率化が可能である。
ァイバ増幅器は、ＬＤにより発光可能で信号光の波長帯
と同じ１４００ｎｍ帯の波長の励起光を利用して信号光
を励起するようにしたので、 3Ｈ4 からのＥＳＡ(Excit
ed State Absorption)の発生を抑制することができ、Ｓ
帯における高効率化、小型化、低コスト化を図ることが
できる。また、反射型や二波長励起型とすることによ
り、さらなる高効率化が可能である。
【図１】従来の二波長励起ＴＤＦＡの動作原理を説明す
るエネルギー準位図である。
るエネルギー準位図である。
【図２】従来の高濃度ＴＤＦＡの動作原理を説明するエ
ネルギー準位図である。
ネルギー準位図である。
【図３】本発明の第一番目の実施の形態による前方励起
型、後方励起型、双方向励起型の光ファイバ増幅器の概
略構成図である。
型、後方励起型、双方向励起型の光ファイバ増幅器の概
略構成図である。
【図４】第一番目の実施の形態の光ファイバ増幅器およ
び従来の光ファイバ増幅器により求められた変換効率を
示す表である。
び従来の光ファイバ増幅器により求められた変換効率を
示す表である。
【図５】第一番目の実施の形態の光ファイバ増幅器にお
ける励起光の波長と変換効率との関係を表すグラフであ
る。
ける励起光の波長と変換効率との関係を表すグラフであ
る。
【図６】本発明の第二番目の実施の形態による前方励起
型、後方励起型、双方向励起型の光ファイバ増幅器の概
略構成図である。
型、後方励起型、双方向励起型の光ファイバ増幅器の概
略構成図である。
【図７】第二番目の実施の形態の光ファイバ増幅器で利
用するツリウムの吸収スペクトルを表すグラフである。
用するツリウムの吸収スペクトルを表すグラフである。
【図８】第二番目の実施の形態の光ファイバ増幅器およ
び第一番目の実施の形態の光ファイバ増幅器により求め
られた変換効率を示す表である。
び第一番目の実施の形態の光ファイバ増幅器により求め
られた変換効率を示す表である。
【図９】本発明の第三番目の実施の形態による前方励起
型、後方励起型、双方向励起型の光ファイバ増幅器の概
略構成図である。
型、後方励起型、双方向励起型の光ファイバ増幅器の概
略構成図である。
【図１０】図３（ｃ）および図９（ｃ）の光ファイバ増
幅器において、Ｔｍを２０００ｐｐｍｗｔ含有する増幅
用光ファイバを用いた場合の利得スペクトルを表すグラ
フである。
幅器において、Ｔｍを２０００ｐｐｍｗｔ含有する増幅
用光ファイバを用いた場合の利得スペクトルを表すグラ
フである。
【図１１】図３（ｃ）および図９（ｃ）の光ファイバ増
幅器において、Ｔｍを６０００ｐｐｍｗｔ含有する増幅
用光ファイバを用いた場合の利得スペクトルを表すグラ
フである。
幅器において、Ｔｍを６０００ｐｐｍｗｔ含有する増幅
用光ファイバを用いた場合の利得スペクトルを表すグラ
フである。
【図１２】第三番目の実施の形態の光ファイバ増幅器に
おける増幅用光ファイバの長さと変換効率との関係を表
すグラフである。
おける増幅用光ファイバの長さと変換効率との関係を表
すグラフである。
【図１３】第三番目の実施の形態の光ファイバ増幅器に
おいて使用できる反射ミラーの形を示す図である。
おいて使用できる反射ミラーの形を示す図である。
【図１４】本発明の第四番目の実施の形態による前方励
起型、後方励起型、双方向励起型の光ファイバ増幅器の
概略構成図である。
起型、後方励起型、双方向励起型の光ファイバ増幅器の
概略構成図である。
【図１５】第四番目の実施の形態の光ファイバ増幅器お
よび第三番目の実施の形態の光ファイバ増幅器における
信号光スペクトルを表すグラフである。
よび第三番目の実施の形態の光ファイバ増幅器における
信号光スペクトルを表すグラフである。
【図１６】本発明の第五番目の実施の形態による前方励
起型、後方励起型、双方向励起型の光ファイバ増幅器の
概略構成図である。
起型、後方励起型、双方向励起型の光ファイバ増幅器の
概略構成図である。
【図１７】本発明の第六番目の実施の形態による光ファ
イバ増幅器の概略構成図である。
イバ増幅器の概略構成図である。
【図１８】本発明の第七番目の実施の形態による光ファ
イバ増幅器の概略構成図である。
イバ増幅器の概略構成図である。
【図１９】本発明の第八番目の実施の形態による光ファ
イバ増幅器の概略構成図である。
イバ増幅器の概略構成図である。
【図２０】本発明の第九番目の実施の形態による光ファ
イバ増幅器の一例の概略構成図である。
イバ増幅器の一例の概略構成図である。
【図２１】本発明の第九番目の実施の形態による光ファ
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
【図２２】本発明の第九番目の実施の形態による光ファ
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
【図２３】本発明の第九番目の実施の形態による光ファ
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
【図２４】本発明の第九番目の実施の形態による光ファ
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
【図２５】本発明の第九番目の実施の形態による光ファ
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
【図２６】本発明の第九番目の実施の形態による光ファ
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
【図２７】本発明の第九番目の実施の形態による光ファ
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
イバ増幅器の他の例の概略構成図である。
１ 信号光 ２ 励起光 ３ 補助励起光 １１０，１２０，１３０ 光ファイバ増幅器 １１１ 増幅用光ファイバ １１２ 光アイソレータ １１３ カプラ １１４ 励起光源 ２１０，２２０，２３０ 光ファイバ増幅器 ２１３ 補助カプラ ２１４ 補助励起光源 ３１０，３２０，３３０ 光ファイバ増幅器 ３１５ 反射ミラー ３１６ 光サーキュレータ ４１０，４２０，４３０ 光ファイバ増幅器 ４１５ 反射ミラー ５１０，５２０，５３０，６３０，７３０，８３０ 光
ファイバ増幅器 ８１７ 利得等化器
ファイバ増幅器 ８１７ 利得等化器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 浩次 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 阪本 匡 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 清水 誠 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 西田 好毅 東京都渋谷区道玄坂一丁目12番１号 エヌ ティティエレクトロニクス株式会社内 Ｆターム(参考） 2H050 AB18Z 5F072 AB07 AK06 JJ02 JJ20 KK30 PP07 YY17
Claims (13)
- 【請求項１】 信号光が入力され、少なくともコアにツ
リウムを含有する増幅用光ファイバと、 前記増幅用光ファイバに１３２０〜１５２０ｎｍの波長
の少なくとも一つの励起光を入力させる励起光入力手段
とを有することを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項２】 前記励起光入力手段は、増幅用光ファイ
バに１３２０〜１４８０ｎｍの波長の少なくとも一つの
励起光を入力させることを特徴とする請求項１記載の光
ファイバ増幅器。 - 【請求項３】 前記励起光入力手段は、増幅用光ファイ
バに１３７０〜１４６０ｎｍの波長の少なくとも一つの
励起光を入力させることを特徴とする請求項１記載の光
ファイバ増幅器。 - 【請求項４】 前記増幅用光ファイバが、少なくともコ
アにツリウムを２０００ｐｐｍｗｔ以上含有することを
特徴とする請求項１記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項５】 前記増幅用光ファイバが、少なくともコ
アにツリウムを３０００ｐｐｍｗｔ以上含有することを
特徴とする請求項１記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項６】 前記増幅用光ファイバに、６３０〜７２
０ｎｍ、７４０〜８３０ｎｍ、１１００〜１３００ｎ
ｍ、１５００〜２０００ｎｍの範囲のうちの少なくとも
一つの範囲内の波長の少なくとも一つの補助励起光を入
力させる補助励起光入力手段をさらに有することを特徴
とする請求項１記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項７】 前記増幅用光ファイバ内で前記信号光を
往復伝播させる信号光往復伝播手段をさらに有すること
を特徴とする請求項１記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項８】 前記信号光往復伝播手段は、前記増幅用
光ファイバの一端に設けられた反射ミラーであることを
特徴とする請求項７記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項９】 前記信号光往復伝播手段は、前記信号光
のみ、または前記信号光と前記少なくとも一つの励起光
のみを前記増幅用光ファイバ内で往復伝播させることを
特徴とする請求項７記載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項１０】 前記信号光往復伝播手段は、増幅され
た自然放出光を透過させることを特徴とする請求項９記
載の光ファイバ増幅器。 - 【請求項１１】 前記増幅用光ファイバに接続され、当
該増幅用光ファイバ内で前記信号光を一方向のみに伝播
させる光アイソレータまたは光サーキュレータをさらに
有することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ増幅
器。 - 【請求項１２】 信号光が入力され、各々が少なくとも
コアにツリウムを含有し、直列または並列に接続された
複数の増幅用光ファイバと、 各々が前記増幅用光ファイバの該当するものに１３２０
〜１５２０ｎｍの波長の少なくとも一つの励起光を入力
させる複数の励起光入力手段とを有することを特徴とす
る光ファイバ増幅器。 - 【請求項１３】 前記増幅用光ファイバに接続された少
なくとも一つの利得等化器をさらに有することを特徴と
する請求項１２記載の光ファイバ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002043884A JP3635065B2 (ja) | 2001-02-21 | 2002-02-20 | 光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001044477 | 2001-02-21 | ||
| JP2001-44477 | 2001-02-21 | ||
| JP2001079017 | 2001-03-19 | ||
| JP2001-79017 | 2001-03-19 | ||
| JP2002043884A JP3635065B2 (ja) | 2001-02-21 | 2002-02-20 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002353544A true JP2002353544A (ja) | 2002-12-06 |
| JP3635065B2 JP3635065B2 (ja) | 2005-03-30 |
Family
ID=27346048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002043884A Expired - Lifetime JP3635065B2 (ja) | 2001-02-21 | 2002-02-20 | 光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3635065B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008268899A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-11-06 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Ｐｌｃ型可変分散補償器 |
-
2002
- 2002-02-20 JP JP2002043884A patent/JP3635065B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008268899A (ja) * | 2007-03-28 | 2008-11-06 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Ｐｌｃ型可変分散補償器 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3635065B2 (ja) | 2005-03-30 |
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