JP2003198022A - 光増幅器及びそれを用いた光伝送システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長１５７０ｎｍ以上の信号光波長帯域内に
ある信号光を良好な利得特性で増幅するとともに、その
雑音特性が向上された光増幅器、及びそれを用いた光伝
送システムを提供する。 【解決手段】 第１増幅用光ファイバ１０と第２増幅用
光ファイバ２０とを直列に接続した増幅用光導波路を用
いて光増幅器１を構成する。そして、前段の第１増幅用
光ファイバ１０として、雑音特性に優れるＰ／Ａｌ共添
加ＥＤＦ１０を適用し、後段の第２増幅用光ファイバ２
０として、Ａｌ添加ＥＤＦなどのＥＤＦ２０を適用す
る。これにより、波長１５７０〜１６００ｎｍのＬバン
ド波長帯域を含む波長１５７０ｎｍ以上の信号光波長帯
域内にある信号光を良好な利得特性で増幅するととも
に、その雑音特性が向上された光増幅器１が実現され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号光を励起光に
よって増幅する光増幅器、及びそれを用いた光伝送シス
テムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光増幅器は、光伝送システムにおいて光
ファイバ伝送路などの光伝送路を伝送される信号光に対
して、光伝送路での伝送損失を補償すべく信号光を増幅
するものである。光増幅器は、増幅用光ファイバなどの
増幅用光導波路と、増幅用光導波路へと励起光を供給す
る励起光供給手段とを備えて構成される。そして、励起
光が供給されている増幅用光導波路に信号光が入力され
ると、この入力した信号光は増幅用光導波路において増
幅される。

【０００３】このような光増幅器としては、例えば、Ｅ
ｒ（エルビウム）などの希土類元素を増幅のための蛍光
物質として用いる希土類元素添加ファイバ増幅器があ
る。希土類元素添加ファイバ増幅器（例えばＥＤＦＡ：
Erbium-Doped Fiber Amplifier、Ｅｒ添加ファイバ増幅
器）は、希土類元素を添加した光ファイバ（例えばＥＤ
Ｆ：Erbium-Doped Fiber、Ｅｒ添加光ファイバ）を増幅
用光導波路として用いた光増幅器である。

【０００４】

【特許文献１】特開平１１−３１７５６０号公報

【非特許文献１】Motoki KAKUI and Shinji ISHIKAWA,
"Long-Wavelength-Band Optical Amplifiers Employin
g Silica-Based Erbium Doped Fibers Designed for Wa
velengthDivision Multiplexing Systems and Network
s", IEICE Transactions on Electronics, E83-C No.6,
p.799-815 (2000)

【非特許文献２】Tadashi Kasamatsu, Yutaka Yano, an
d Hitoshi Sekita, "Novel 1.50-μm Band Gain-Shifte
d Thulium-Doped Fiber Amplifier by using Dual Wave
length Pumping of 1.05 μm and 1.56 μｍ", OAA199
9, Postdeadline paper 1 (1999)

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年、高度情報化社会
の到来による社会的ニーズから、光ファイバ伝送路網を
利用した大容量高速通信や長距離通信に関する研究開発
が盛んに行われている。ここで、波長多重（ＷＤＭ：Wa
velength Division Multiplexing）伝送システムは、光
ファイバ伝送路に互いに異なる波長を有する複数の信号
光からなる多波長信号光を伝送させることにより、高速
・大容量の光通信を行うものである。また、ＷＤＭ伝送
システムでは、さらなる大容量化のため、多波長信号光
の信号光波長帯域の広帯域化が進められている。

【０００６】このようなＷＤＭ伝送システムにおいて
は、主に、波長１．５５μｍ帯の波長帯域内にある光が
信号光として用いられている。より具体的には、波長１
５３０〜１５６５ｎｍのＣバンド（Conventional ban
d）波長帯域が、ＷＤＭ伝送システムにおける信号光波
長帯域として利用される。上述したＥＤＦＡは、このＣ
バンド波長帯域を増幅波長帯域とする光増幅器であり、
したがって、ＷＤＭ伝送システムを構築する上で重要な
ものとなっている。

【０００７】一方、波長１．５５μｍ帯での信号光波長
帯域を拡張して広帯域化するため、波長１５７０〜１６
００ｎｍのＬバンド（Long-wavelength band）波長帯域
の利用が進められている。このようなＬバンド波長帯域
をＷＤＭ伝送システムにおける信号光波長帯域として有
効に利用するためには、Ｃバンド波長帯域に対するＥＤ
ＦＡと同様に、Ｌバンド波長帯域を増幅波長帯域とする
光増幅器の開発が不可欠である。

【０００８】これに対して、Ｌバンド波長帯域での信号
光を増幅することが可能な光増幅器として、例えば、非
特許文献１「IEICE Trans. on Electronics, E83-C No.
6 p.799 (2000)」及び特許文献１「特開平１１−３１７
５６０号公報」に、通常のＥＤＦに代えてＰ添加ＥＤＦ
またはＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いたＥＤＦＡが記載さ
れている。しかしながら、これらのＥＤＦＡにおいて
も、Ｌバンド波長帯域に対する光増幅器としての充分な
特性は得られていない。特に、光増幅器の特性において
は、増幅利得の大きさや平坦性などの利得特性、及び光
増幅器中で発生する雑音光の雑音特性が重要となるが、
上記の光増幅器においては、これらの特性がＬバンド波
長帯域において充分に両立されていないという問題があ
った。

【０００９】本発明は、以上の問題点を解決するために
なされたものであり、波長１５７０ｎｍ以上の信号光波
長帯域内にある信号光を良好な利得特性で増幅するとと
もに、その雑音特性が向上された光増幅器、及びそれを
用いた光伝送システムを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による光増幅器は、増幅用光導波路を
伝搬する信号光を増幅する光増幅器であって、（１）Ｅ
ｒ（エルビウム）、Ｐ（リン）、及びＡｌ（アルミニウ
ム）がそれぞれ所定の添加量添加された石英系の第１増
幅用光導波路と、（２）Ｅｒ（エルビウム）が所定の添
加量添加された石英系の第２増幅用光導波路と、（３）
第１増幅用光導波路及び第２増幅用光導波路に対して、
それぞれ所定波長の励起光を供給する励起光供給手段と
を備え、（４）第１増幅用光導波路及び第２増幅用光導
波路は、信号光の伝搬方向に対して第１増幅用光導波路
を前段、第２増幅用光導波路を後段として直列に接続さ
れるとともに、波長１５７０ｎｍ以上の所定波長の信号
光を増幅することを特徴とする。

【００１１】上記した光増幅器においては、光増幅器内
での光伝送路となる増幅用光導波路を、それぞれＥｒが
添加された少なくとも２段の増幅用光導波路から構成す
るとともに、その前段の光導波路として、Ｐ／Ａｌ共添
加のＥｒ添加光導波路を適用している。これにより、波
長１５７０ｎｍ以上の信号光を増幅することが可能とな
り、また、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域における雑
音特性を向上することができる。

【００１２】また、この前段のＰ／Ａｌ共添加のＥｒ添
加光導波路に対し、後段の増幅用光導波路として、さら
にＥｒ添加光導波路を接続している。これら２本の増幅
用光導波路を合わせることにより、雑音特性を良好に保
持しつつ、増幅利得の大きさや平坦性などの利得特性を
好適に設定することが可能となる。以上より、波長１５
７０ｎｍ以上の信号光波長帯域内にある信号光を良好な
利得特性で増幅するとともに、その雑音特性が向上され
た光増幅器が実現される。

【００１３】また、励起光供給手段は、第１増幅用光導
波路と第２増幅用光導波路との間に設けられた光合波手
段を介して、第１増幅用光導波路または第２増幅用光導
波路の少なくとも一方に対して励起光を供給することを
特徴とする。これにより、光導波路の長手方向につい
て、増幅用光導波路内での反転分布の一様性を向上する
ことができるので、信号光の増幅を好適に行うことが可
能となる。

【００１４】また、第１増幅用光導波路と第２増幅用光
導波路との間に、信号光の伝搬方向に伝搬する光に対す
る減衰率よりも、信号光の伝搬方向とは逆方向に伝搬す
る光に対する減衰率が大きい光学素子（例えば、光アイ
ソレータ）が設けられていることが好ましい。これによ
り、光導波路を逆方向に伝搬する自然放出光（ＡＳＥ：
Amplified Spontaneous Emission）を低減することがで
きる。

【００１５】また、励起光供給手段は、第１増幅用光導
波路に対して、励起光として波長１．４８μｍ帯の励起
光を供給することを特徴とする。このような波長の励起
光を用いてＰ／Ａｌ共添加のＥｒ添加光導波路を励起す
ることにより、励起光による励起効率が向上され、ま
た、雑音指数の劣化が防止される。

【００１６】また、第２増幅用光導波路は、Ｅｒに加え
てＡｌが所定の添加量で添加され、かつ、Ｐを無添加と
して形成されていることを特徴とする。このようなＡｌ
添加のＥｒ添加光導波路を後段の増幅用光導波路として
適用することにより、全体としての増幅利得を充分に大
きくすることができる。

【００１７】また、第１増幅用光導波路は、吸収条長積
ピークが７６０ｄＢ以下であることが好ましい。あるい
は、第１増幅用光導波路は、吸収条長積ピークがさらに
６５０ｄＢ以下であることが好ましい。これにより、Ｐ
／Ａｌ共添加のＥｒ添加光導波路における励起効率を好
適に保つことができる。

【００１８】また、第１増幅用光導波路及び第２増幅用
光導波路は、それぞれ第１増幅用光ファイバ及び第２増
幅用光ファイバであることを特徴とする。このように、
増幅用光導波路として、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦなどのＥ
ｒ添加光ファイバ（ＥＤＦ）を用いることにより、増幅
用光導波路の導波路長を充分な長さにとることができる
など、光増幅器を好適に構成することができる。

【００１９】また、第１増幅用光導波路での利得スペク
トルが、最短波長を１５７４ｎｍ、最長波長を１６２０
ｎｍより短い所定波長とした波長帯域内において最も平
坦化されるように、第１増幅用光導波路内での反転分布
が設定されることを特徴とする。これにより、波長１５
７０ｎｍ以上で信号光波長帯域として使われる波長帯域
において、良好な平坦性を有する利得特性が得られる。

【００２０】また、入力端及び出力端の間にある光伝送
路上の所定位置に、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域内
にある光を除去する光除去フィルタが設置されているこ
とが好ましい。これにより、Ｌバンド波長帯域の信号光
に対してＣバンド波長帯域などの１５６５ｎｍ以下の波
長帯域の信号光を充分に分離して、波長１５７０ｎｍ以
上の信号光を良好に増幅することができる。

【００２１】また、光増幅器は、第１増幅用光導波路及
び第２増幅用光導波路が直列に接続された光導波路に対
して並列に接続された第３増幅用光導波路と、第３増幅
用光導波路に対して、所定波長の励起光を供給する第２
励起光供給手段とをさらに備え、第３増幅用光導波路
は、波長１５７０ｎｍ未満の所定波長の信号光を増幅す
ることを特徴とする。

【００２２】このように、上述した２本の増幅用光導波
路に対して、さらに第３増幅用光導波路が並列に接続さ
れた構成とすることにより、波長１５７０ｎｍ以上の信
号光（例えば、Ｌバンド波長帯域の信号光）の増幅と、
波長１５７０ｎｍ未満の信号光（例えば、Ｃバンド波長
帯域またはＳバンド波長帯域の信号光）の増幅とによっ
て、広帯域の信号光を増幅可能な光増幅器を実現するこ
とができる。

【００２３】ここで、第３増幅用光導波路としては、例
えば、Ｅｒが所定の添加量添加されて波長１５７０ｎｍ
未満の所定波長の信号光を増幅する石英系の光導波路、
またはＴｍ（ツリウム）が所定の添加量添加されて波長
１５３０ｎｍ以下の所定波長の信号光を増幅する石英系
の光導波路を用いることが好ましい。

【００２４】本発明による光伝送システムは、所定の信
号光波長帯域内にある信号光が伝送される光伝送路と、
光伝送路上の所定位置に設置されて、増幅用光導波路を
伝搬する波長１５７０ｎｍ以上の所定波長の信号光を増
幅する上記した光増幅器とを備えることを特徴とする。

【００２５】このような光伝送システムによれば、波長
１５７０ｎｍ以上の波長帯域を信号光波長帯域としたと
きに、そのような波長帯域に含まれる信号光を良好に伝
送することが可能な光伝送システムが実現される。

【００２６】あるいは、光伝送システムは、所定の信号
光波長帯域内にある信号光が伝送される光伝送路と、光
伝送路上の所定位置に設置された光増幅システムとを備
え、光増幅システムは、波長１５７０ｎｍ以上の所定波
長の信号光を増幅する上記した光増幅器である第１光増
幅器と、第１光増幅器に対して並列に接続され、波長１
５７０ｎｍ未満の所定波長の信号光を増幅する第２光増
幅器とを有することを特徴とする。

【００２７】このように、上述した光増幅器に対して、
さらに第２光増幅器が並列に接続された構成とすること
により、波長１５７０ｎｍ以上の信号光（例えば、Ｌバ
ンド波長帯域の信号光）の増幅と、波長１５７０ｎｍ未
満の信号光（例えば、Ｃバンド波長帯域の信号光）の増
幅とを行って、広帯域での信号光を良好に伝送すること
が可能な光伝送システムが実現される。

【００２８】また、光増幅システムは、第１光増幅器及
び第２光増幅器に対して並列に接続され、波長１５３０
ｎｍ以下の所定波長の信号光を増幅する第３光増幅器を
有することを特徴とする。

【００２９】これにより、上述した波長１５７０ｎｍ以
上の信号光（例えば、Ｌバンド波長帯域の信号光）の増
幅と、波長１５７０ｎｍ未満の信号光（例えば、Ｃバン
ド波長帯域の信号光）の増幅とに加えて、波長１５３０
ｎｍ以下の信号光（例えば、Ｓバンド波長帯域の信号
光）の増幅を行って、さらに広帯域での信号光を良好に
伝送することが可能な光伝送システムが実現される。

【００３０】また、光増幅システムにおいて、第１光増
幅器の入力端及び出力端の間にある光伝送路上の所定位
置に、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域内にある光を除
去する光除去フィルタが設置され、光除去フィルタで除
去された光は、第３光増幅器に対して、その入力端及び
出力端の間にある光伝送路上の所定位置から入力される
ことを特徴とする。

【００３１】これにより、Ｔｍ添加ファイバ増幅器（Ｔ
ＤＦＡ：Thulium-Doped Fiber Amplifier）などからな
る第３光増幅器での信号光の増幅利得及び励起効率を向
上することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面とともに本発明による
光増幅器及びそれを用いた光伝送システムの好適な実施
形態について詳細に説明する。なお、図面の説明におい
ては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略
する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも
一致していない。

【００３３】図１は、本発明による光増幅器の第１実施
形態を示す構成図である。この光増幅器１は、光増幅器
１内での光伝送路を構成する増幅用光導波路として、第
１増幅用光導波路である第１増幅用光ファイバ１０、及
び第２増幅用光導波路である第２増幅用光ファイバ２０
の２本の光ファイバを備えている。

【００３４】本実施形態においては、第１増幅用光ファ
イバ１０として、Ｅｒ、Ｐ、及びＡｌがそれぞれ所定の
添加量で添加された石英系の光ファイバであるＰ／Ａｌ
共添加のＥｒ添加光ファイバ（Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ）
が用いられている。また、第２増幅用光ファイバ２０と
して、Ｅｒが所定の添加量で添加された石英系の光ファ
イバであるＥｒ添加光ファイバ（ＥＤＦ）が用いられて
いる。これらのＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２
０は、いずれも、所定の信号光波長帯域内にある信号光
を励起光によって増幅することが可能な光ファイバであ
る。

【００３５】これらのＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥ
ＤＦ２０は、増幅の対象となる信号光の伝搬方向（図１
中に示す矢印の方向）に対して、第１増幅用光ファイバ
であるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０を前段、第２増幅用光
ファイバであるＥＤＦ２０を後段として直列に接続され
ている。これにより、入力端１ａから入力された信号光
を出力端１ｂへと伝搬するとともに、伝搬される信号光
を増幅する光増幅器１内での光伝送路が構成される。

【００３６】Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０
からなる光増幅器１内での光伝送路を伝送される信号光
の伝搬方向は、入力端１ａとＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０
との間に設けられた光アイソレータ３１、Ｐ／Ａｌ共添
加ＥＤＦ１０とＥＤＦ２０との間に設けられた光アイソ
レータ３２、及びＥＤＦ２０と出力端１ｂとの間に設け
られた光アイソレータ３３によって制御されている。光
アイソレータ３１、３２、３３のそれぞれは、光を光伝
送路の順方向（図中に矢印によって示されている方向）
へと通過させるが、逆方向へは通過させないものであ
る。

【００３７】すなわち、光アイソレータ３１は、光増幅
器１の入力端１ａから到達した光をＰ／Ａｌ共添加ＥＤ
Ｆ１０へと通過させるが、逆方向へは光を通過させな
い。また、光アイソレータ３２は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤ
Ｆ１０から到達した光をＥＤＦ２０へと通過させるが、
逆方向へは光を通過させない。また、光アイソレータ３
３は、ＥＤＦ２０から到達した光を光増幅器１の出力端
１ｂへと通過させるが、逆方向へは光を通過させない。

【００３８】前段の第１増幅用光ファイバであるＰ／Ａ
ｌ共添加ＥＤＦ１０に対し、所定波長の励起光を供給す
る励起光供給手段として、波長λ１の励起光を出力する
励起光源１１が設置されている。この励起光源１１は、
光アイソレータ３１とＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０との間
に設けられた光合波手段であるＷＤＭカプラ１２によっ
て、光増幅器１内の光伝送路へと接続されている。

【００３９】ＷＤＭカプラ１２は、光アイソレータ３１
から到達した信号光をＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０へと通
過させるとともに、励起光源１１から供給された励起光
をＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０へと順方向に合波させる。
これにより、光増幅器１のうちでＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ
１０を増幅用光ファイバとする前段部分は、順方向励起
（前方励起）のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦＡとして構成され
ている。

【００４０】一方、後段の第２増幅用光ファイバである
ＥＤＦ２０に対し、所定波長の励起光を供給する励起光
供給手段として、波長λ２の励起光を出力する励起光源
２１が設置されている。この励起光源２１は、出力され
た励起光を２つに分岐する３ｄＢカプラ２２を介し、光
アイソレータ３２とＥＤＦ２０との間に設けられた光合
波手段であるＷＤＭカプラ２３、及びＥＤＦ２０と光ア
イソレータ３３との間に設けられた光合波手段であるＷ
ＤＭカプラ２４によって、光増幅器１内の光伝送路へと
接続されている。

【００４１】ＷＤＭカプラ２３は、光アイソレータ３２
から到達した信号光をＥＤＦ２０へと通過させるととも
に、励起光源２１からカプラ２２を介して供給された励
起光をＥＤＦ２０へと順方向に合波させる。また、ＷＤ
Ｍカプラ２４は、ＥＤＦ２０から到達した信号光を光ア
イソレータ３３へと通過させるとともに、励起光源２１
からカプラ２２を介して供給された励起光をＥＤＦ２０
へと逆方向に合波させる。これにより、光増幅器１のう
ちでＥＤＦ２０を増幅用光ファイバとする後段部分は、
双方向励起のＥＤＦＡとして構成されている。

【００４２】以上により、本実施形態の光増幅器１は、
図１に示すように、順方向励起の構成を有する前段のＰ
／Ａｌ共添加ＥＤＦＡと、双方向励起の構成を有する後
段のＥＤＦＡとが直列に接続された２段構成のＥｒ添加
ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）となっている。特に、本光
増幅器１においては、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥ
ＤＦ２０からなる増幅用光導波路を用いることにより、
光導波路を伝搬される波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域
内にある信号光を増幅することが可能とされている。

【００４３】上記構成からなる光増幅器１において、励
起光供給手段である励起光源１１、２１から波長λ１、
λ２の励起光が出力されると、出力された励起光は、増
幅用光ファイバであるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥ
ＤＦ２０へとそれぞれ供給される。このように増幅用光
ファイバに所定波長の励起光が供給された状態にある光
増幅器１に対して、光増幅器１の入力端１ａに接続され
ている光伝送路から光アイソレータ３１を介して波長１
５７０ｎｍ以上の信号光が入力されると、この信号光
は、前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０と、後段のＥＤＦ
２０とによって順次増幅される。そして、増幅された信
号光は、光アイソレータ３３を介して出力端１ｂから出
力される。

【００４４】本実施形態による光増幅器１においては、
光増幅器１内での光伝送路となる増幅用光導波路を、そ
れぞれＥｒが添加された２段の増幅用光ファイバ１０、
２０から構成するとともに、その前段の光ファイバ１０
として、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを適用している。これに
より、波長１５７０ｎｍ以上の信号光を増幅することが
可能となり、また、後述するように、波長１５７０ｎｍ
以上の波長帯域における雑音特性を向上することができ
る。

【００４５】また、この前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１
０に対し、後段の増幅用光ファイバとして、さらにＥＤ
Ｆ２０を接続している。これら２本の増幅用光ファイバ
１０及び２０を合わせて、全体での２段構成の増幅用光
導波路とすることにより、上記のように雑音特性を良好
に保持しつつ、かつ、増幅利得の大きさや平坦性などの
利得特性を好適に設定することが可能となる。以上よ
り、波長１５７０ｎｍ以上の信号光波長帯域内にある信
号光を良好な利得特性で増幅するとともに、その雑音特
性が向上された光増幅器１が実現される。

【００４６】また、本実施形態では、後段のＥＤＦ２０
に対する励起光源２１は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０と
ＥＤＦ２０との間に光合波手段として設けられたＷＤＭ
カプラ２３を介して、ＥＤＦ２０に対して励起光を供給
している。

【００４７】これにより、光ファイバの長手方向につい
て、増幅用光ファイバ内での反転分布の一様性を向上す
ることができる。したがって、Ｌバンド波長帯域を増幅
波長帯域とする光増幅器１において、励起光吸収にかか
わらず、信号光の増幅を好適に行うことが可能となる。

【００４８】また、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０とＥＤＦ
２０との間には、信号光の伝搬方向に伝搬する光に対す
る減衰率よりも、信号光の伝搬方向とは逆方向に伝搬す
る光に対する減衰率が大きい光学素子として、光アイソ
レータ３２を設けている。Ｌバンド波長帯域を増幅波長
帯域とするＥＤＦＡでは、Ｃバンド波長帯域で発生する
自然放出光（ＡＳＥ：Amplified Spontaneous Emissio
n）によって、ＥＤＦの飽和などの問題が生じる場合が
ある。これに対して、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０とＥＤ
Ｆ２０との間に光アイソレータ３２などの光学素子を設
置することにより、光ファイバを伝搬するＡＳＥを低減
することができる。

【００４９】図１に示した実施形態の光増幅器１におけ
る信号光の増幅特性について、具体的に説明する。

【００５０】図２は、Ｌバンド波長帯域を含む波長１５
７０ｎｍ以上の波長帯域における各種のＥＤＦの増幅特
性を示すグラフである。ここでは、増幅特性を比較する
各種のＥＤＦとしては、（１）Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ、
（２）Ｐ添加ＥＤＦ、及び（３）Ａｌ添加ＥＤＦの３種
類のＥｒ添加光ファイバを想定し、それぞれのＥＤＦに
ついて、波長１．４８μｍ帯の励起光を供給する条件で
増幅特性を調べている。

【００５１】ここで、信号光波長帯域について、Ｌバン
ド（Long-wavelength band）波長帯域とは、例えば波長
１５７０〜１６００ｎｍの波長帯域をいう。また、Ｃバ
ンド（Conventional band）波長帯域とは、例えば波長
１５３０〜１５６５ｎｍの波長帯域をいう。また、Ｓバ
ンド（Short-wavelength band）波長帯域とは、例えば
波長１４６０〜１５３０ｎｍの波長帯域をいう。

【００５２】これらの信号光波長帯域のうち、Ｌバンド
波長帯域は、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域に含まれ
ている。また、Ｃバンド波長帯域及びＳバンド波長帯域
は、波長１５７０ｎｍ未満の波長帯域に含まれている。
ただし、各波長帯域の最短波長及び最長波長は、例えば
Ｌバンド波長帯域での信号光の最短波長が１５７４ｎｍ
に設定されるなど、それぞれの光伝送システムの構成等
に応じてある程度変動する。

【００５３】図２（ａ）は、波長１５７０ｎｍ以上の波
長帯域内にある信号光に対する各ＥＤＦの利得特性を示
すグラフであり、横軸は信号光の波長λ（ｎｍ）を、ま
た、縦軸は増幅の利得（ｄＢ）をそれぞれ示している。
このグラフにおいて、グラフＡ１はＰ／Ａｌ共添加ＥＤ
Ｆでの利得特性、グラフＡ２はＰ添加ＥＤＦでの利得特
性、グラフＡ３はＡｌ添加ＥＤＦでの利得特性を示して
いる。

【００５４】また、図２（ｂ）は、波長１５７０ｎｍ以
上の波長帯域内にある信号光に対する各ＥＤＦの雑音特
性を示すグラフであり、横軸は信号光の波長λ（ｎｍ）
を、また、縦軸は増幅での雑音指数（ＮＦ：Noise Figu
re、ｄＢ）をそれぞれ示している。このグラフにおい
て、グラフＢ１はＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦでの雑音特性、
グラフＢ２はＰ添加ＥＤＦでの雑音特性、グラフＢ３は
Ａｌ添加ＥＤＦでの雑音特性を示している。

【００５５】これらの各ＥＤＦの特性について、まず、
Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦによる増幅特性（グラフＡ１、Ｂ
１）と、Ｐ添加ＥＤＦによる増幅特性（グラフＡ２、Ｂ
２）とを比較すると、利得特性においては、波長１５７
０ｎｍ以上の波長帯域における利得スペクトルは両者で
大きな差はない。一方、雑音特性においては、Ａｌを共
添加しないＰ添加ＥＤＦでは、波長１５７０ｎｍ近傍を
含む短波長側で雑音指数が劣化しているのに対して、Ｐ
／Ａｌ共添加ＥＤＦでは、波長帯域全体にわたって良好
な雑音特性が得られている。

【００５６】また、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦによる増幅特
性（グラフＡ１、Ｂ１）と、Ａｌ添加ＥＤＦによる増幅
特性（グラフＡ３、Ｂ３）とを比較すると、利得特性に
おいては、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域に対する利
得は、Ａｌ添加ＥＤＦの方が大きくなっている。ただ
し、Ａｌ添加ＥＤＦでは波長１６００ｎｍを超える長波
長側で大きく利得が落ち込んでいるのに対して、Ｐ／Ａ
ｌ共添加ＥＤＦでは、長波長側まで安定した利得が得ら
れている。

【００５７】また、雑音特性においても、Ａｌ添加ＥＤ
Ｆでは、長波長側で雑音特性が急激に劣化しているのに
対して、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦでは、長波長側まで安定
して小さい雑音指数となっている。このように、Ａｌ添
加ＥＤＦでの増幅特性は、利得特性及び雑音特性でとも
に長波長側において大きく劣化している。これは、Ａｌ
添加ＥＤＦでの励起状態吸収（ＥＳＡ：Excited State
Absorption）の吸収断面積が、波長１６００ｎｍ以上の
波長帯域で急激に大きくなるためである（非特許文献１
参照）。

【００５８】以上より、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦでは、Ｐ
添加ＥＤＦに比べて、短波長側で良好な雑音特性が得ら
れる。また、Ａｌ添加ＥＤＦに比べて、長波長側でＥＳ
Ａの影響が小さい良好な増幅特性が得られる。したがっ
て、図１の光増幅器１に関して上述したように、２段構
成での前段の増幅用光導波路として、Ｐ／Ａｌ共添加Ｅ
ＤＦを適用することにより、波長１５７０ｎｍ以上の波
長帯域内にある信号光を、広い波長帯域にわたって良好
な利得特性及び雑音特性で増幅することが可能となる。
また、このＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦに対して、後段にさら
にＥＤＦを接続することにより、全体としての利得特性
を好適に設定することができる。

【００５９】次に、上記した構成の光増幅器を用いた本
発明による光伝送システムについて説明する。図３は、
図１に示した光増幅器を用いた光伝送システムの一実施
形態を示す構成図である。本光伝送システムは、所定の
信号光波長帯域内にある信号光を送信する送信局（送信
器）Ｔと、送信局Ｔからの信号光が伝送される光伝送路
である光ファイバ伝送路Ｌと、光ファイバ伝送路Ｌを伝
送された信号光を受信する受信局（受信器）Ｒとを備え
て構成されている。

【００６０】光ファイバ伝送路Ｌ上の所定位置には、図
１に示した構成を有する光増幅器１が設置されている。
光増幅器１は、光ファイバ伝送路Ｌを伝送されている信
号光を励起光によって増幅し、特に、Ｌバンド波長帯域
を含む波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域内にある信号光
を増幅する。このような光増幅器１は、例えば、光伝送
システムに設けられた中継局内などに設置される。

【００６１】このように、上記構成を有する光増幅器を
備える光伝送システムによれば、波長１５７０ｎｍ以上
の波長帯域を信号光波長帯域としたときに、そのような
波長帯域に含まれる信号光を良好に伝送することが可能
な光伝送システムが実現される。

【００６２】上記した構成を有する本発明による光増幅
器の特性及び好適な構成条件等について、さらに具体的
に検討する。

【００６３】まず、前段の第１増幅用光ファイバ１０と
して用いられるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦに対して供給する
励起光について検討する。図４（ａ）及び（ｂ）は、図
１に示した２段構成の光増幅器における雑音指数ＮＦの
波長依存性を示すグラフであり、横軸は信号光の波長λ
（ｎｍ）を、また、縦軸は雑音指数（ｄＢ）をそれぞれ
示している。

【００６４】なお、ここでは、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１
０に対して後段に接続されるＥＤＦ２０を、前段と同様
のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦとしている。これにより、光増
幅器１は、Ｌバンド波長帯域を含む波長１５７０ｎｍ以
上の波長帯域を増幅波長帯域とする２段型のＰ／Ａｌ共
添加ＥＤＦＡの構成となっている。

【００６５】図４（ａ）に示すグラフでは、前段のＰ／
Ａｌ共添加ＥＤＦ１０に対して励起光源１１から波長
０．９８μｍ帯の励起光を供給し、また、後段のＰ／Ａ
ｌ共添加ＥＤＦ２０に対して励起光源２１から波長１．
４８μｍ帯の励起光を供給したときの光増幅器１の雑音
特性を示している。ここで、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１
０、２０の吸収条長積は、それぞれ２１０ｄＢ、６９０
ｄＢに設定している。

【００６６】一方、図４（ｂ）に示すグラフでは、前段
のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０に対して励起光源１１から
波長１．４８μｍ帯の励起光を供給し、また、後段のＰ
／Ａｌ共添加ＥＤＦ２０に対して励起光源２１から波長
１．４８μｍ帯の励起光を供給したときの光増幅器１の
雑音特性を示している。ここで、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ
１０、２０の吸収条長積は、それぞれ２７０ｄＢ、７７
０ｄＢに設定している。

【００６７】Ｃバンド波長帯域を増幅波長帯域とする通
常のＥＤＦＡや、Ｌバンド波長帯域を増幅波長帯域とす
るＡｌ添加ＥＤＦＡなどにおいては、一般に、増幅用の
ＥＤＦに対する励起光として波長０．９８μｍ帯の励起
光を供給した場合の方が、波長１．４８μｍ帯の励起光
の場合に比べて良好な雑音特性が得られることが知られ
ている。これに対して、増幅用光ファイバとしてＰ／Ａ
ｌ共添加ＥＤＦを用いた図１に示すＰ／Ａｌ共添加ＥＤ
ＦＡでは、図４（ａ）及び（ｂ）に示す雑音特性のグラ
フを比較すると、逆に、０．９８μｍ帯の励起光を用い
たときに、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域での雑音指
数が劣化していることがわかる。

【００６８】これは、このようなＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ
Ａにおいては、Ｌバンド波長帯域での信号光の増幅に対
して充分な利得を確保するためにＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ
の吸収条長積を大きくする必要があり、したがって、長
尺のＥＤＦを伝搬される間に、供給されている励起光が
吸収し尽くされるためと考えられる。このＰ／Ａｌ共添
加ＥＤＦの吸収条長積は、例えばＡｌ添加ＥＤＦを用い
た場合に比べて１．５倍程度である。

【００６９】このため、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦに対して
供給される励起光、特に、雑音特性が重視される前段の
Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０に対して供給される励起光と
しては、波長１．４８μｍ帯の励起光を用いることが好
ましい。このような波長の励起光を用いて前段のＰ／Ａ
ｌ共添加ＥＤＦ１０を励起することにより、励起光によ
る励起効率が向上される。また、励起効率の向上によっ
て信号光を高効率で増幅できるので、光増幅器１の全体
として、雑音指数の劣化を防止することができる。

【００７０】例えば、このように波長１．４８μｍ帯の
励起光が供給されているＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦを前段の
増幅用光ファイバとした２段型のＥＤＦＡでは、波長
０．９８μｍ帯の励起光が供給されているＡｌ添加ＥＤ
Ｆを前段の増幅用光ファイバとした２段型のＥＤＦＡな
どと比べて、１６１０ｎｍを超える長波長側の信号光波
長帯域までの広い波長帯域にわたって良好な雑音特性を
保持することができる。

【００７１】次に、前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦに対し
て直列に接続される後段のＥＤＦについて検討する。図
５は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを単段で用いた構成におけ
る励起効率の利得依存性を示すグラフである。また、図
６は、Ａｌ添加ＥＤＦを単段で用いた構成における励起
効率の利得依存性を示すグラフである。これらの図５及
び図６のグラフでは、横軸はＬバンド波長帯域での増幅
利得（ｄＢ）、縦軸は励起効率（％）をそれぞれ示して
いる。また、増幅の対象となる信号光については、トー
タルでの入力信号光パワーを−２ｄＢｍとしている。

【００７２】ここで、各グラフの横軸に示しているＬバ
ンド波長帯域（ここでは、波長１５７０〜１６００ｎｍ
の波長帯域）での増幅利得については、Ｌバンドの信号
光波長帯域内にある各波長の信号光での利得を全体とし
て平坦化した利得値としている。また、各グラフの縦軸
に示している励起効率は、波長１．４８μｍ帯の励起光
を双方向励起の構成によってＥＤＦに供給した場合での
励起効率を示している。Ｌバンド波長帯域を増幅波長帯
域とするＬバンドＥＤＦＡにおいては、増幅用光ファイ
バであるＥＤＦ内での反転分布について、ＥＤＦの長手
方向に反転分布をできるだけ一様に保つことが励起効率
を向上する上で好ましく、この点で、上記した双方向励
起は好適な励起方法と考えられる。

【００７３】Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いた場合の図５
に示す励起効率のグラフと、Ａｌ添加ＥＤＦを用いた場
合の図６に示す励起効率のグラフとを比較すると、これ
ら２種類のＥＤＦそれぞれについて最適化された励起条
件の下では、Ａｌ添加ＥＤＦを用いたときに、Ｐ／Ａｌ
共添加ＥＤＦに比べて約１．８倍となる高い励起効率が
得られている。一方、増幅用光ファイバとしてＡｌ添加
ＥＤＦを適用する場合には、上述したように、Ａｌ添加
ＥＤＦでは長波長側でＥＳＡの影響が大きく、利得が減
少するとともに雑音特性が劣化することを考慮する必要
がある。

【００７４】ここで、２段構成の増幅用光導波路を備え
る光増幅器では、前段の第１増幅用光導波路について
は、発生した雑音光が後段の第２増幅用光導波路で増幅
されてしまうので、増幅特性のうちで雑音特性が比較的
重視される。一方、後段の第２増幅用光導波路について
は、光増幅器の全体として充分な増幅利得を確保する必
要があるので、増幅特性のうちで利得特性が比較的重視
される。

【００７５】したがって、図１に示した構成の光増幅器
１においては、前段の第１増幅用光ファイバ１０とし
て、上記のように雑音特性に優れるＰ／Ａｌ共添加ＥＤ
Ｆを用いることが好ましい。また、後段の第２増幅用光
ファイバ２０としては、励起効率が大きく励起特性に優
れるＰが無添加のＡｌ添加ＥＤＦを用いることが好まし
い。このように、Ａｌ添加ＥＤＦを後段の増幅用光導波
路として適用することにより、励起効率を大きくして、
光増幅器１の全体としての増幅利得を充分に大きくする
ことができる。同時に、光増幅器１の雑音特性を良好に
保つことができる。

【００７６】なお、この後段の第２増幅用光ファイバ２
０としては、光増幅器１の全体として必要とされている
増幅利得の大きさなどの条件に応じて、Ａｌ添加ＥＤＦ
以外の種類のＥＤＦを適用しても良い。例えば、利得特
性よりも雑音特性が全体として重要な場合には、後段の
ＥＤＦとして前段と同様のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用い
る構成としても良い。また、光増幅器での増幅用光導波
路を３段以上の構成とする場合には、Ａｌ添加ＥＤＦを
最終段のＥＤＦとして、雑音特性の劣化を防止すること
が好ましい。

【００７７】ここで、図５及び図６のグラフにおいて横
軸に示しているＬバンド波長帯域での増幅利得は、ＥＤ
Ｆの吸収条長積に比例する。この増幅利得に対して、Ｐ
／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いた場合の図５に示す励起効率
のグラフでは、利得を大きくしていったときに、利得が
ある程度以上の値になった領域で逆に励起効率が低下し
ている。

【００７８】すなわち、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦのファイ
バ長が短い場合には、供給される励起光のうちでＥＤＦ
の励起に用いられずに素通りしてしまう励起光の割合が
大きくなるため、充分な励起効率が得られない。一方、
Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦのファイバ長が長すぎる場合に
は、吸収に転じるファイバ部分の長さが増大するため、
逆に励起効率が劣化してしまう。このため、増幅用光フ
ァイバとしてＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いる場合には、
得られる励起効率を考慮してＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦの吸
収条長積を適当な値に設定することが好ましい。

【００７９】Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦの吸収条長積は、厳
密には入力信号光パワーに依存するが、１段目の増幅用
光ファイバ以降では、増幅の対象となる信号光の入力信
号光パワーは典型的には−２ｄＢｍ前後またはそれ以上
である。したがって、入力信号光パワーを−２ｄＢｍに
設定した場合を示している図５のグラフにおける励起効
率の利得依存性から考えると、励起効率の極大値からの
劣化を０．６ｄＢまで許容した場合、前段の第１増幅用
光導波路であるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦの吸収条長積ピー
クは、その最大値を７６０ｄＢとして、７６０ｄＢ以下
とすることが好ましい。

【００８０】さらに、励起効率の極大値からの劣化を
０．１ｄＢまで許容した場合、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦの
吸収条長積ピークは、その最大値を６５０ｄＢとして、
６５０ｄＢ以下とすることが好ましい。吸収条長積ピー
クをこのような範囲内の値とすることにより、Ｐ／Ａｌ
共添加ＥＤＦにおける励起効率を好適に保つことができ
る。

【００８１】なお、上記した２条件のうち、励起効率の
極大値からの劣化の許容値を０．６ｄＢとし、吸収条長
積ピークを７６０ｄＢ以下とする条件は、励起ＬＤのＷ
ｅａｒ−Ｏｕｔ劣化などを想定しなければ許容できる範
囲である。また、励起効率の極大値からの劣化の許容値
を０．１ｄＢとし、吸収条長積ピークを６５０ｄＢ以下
とする条件は、ＥＤＦ及び通常の光ファイバという異な
る種類の光ファイバ間での融着損失の低減や、光部品で
の損失のばらつきの範囲などから許容できる範囲であ
る。このため、例えば、２５年などの長い寿命が要求さ
れる光伝送システムでは、吸収条長積ピークを６５０ｄ
Ｂ以下とする後者の条件を適用することが好ましい。

【００８２】次に、増幅用光ファイバとしてＰ／Ａｌ共
添加ＥＤＦを用いた光増幅器における利得偏差について
検討する。図７は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを単段で用い
た構成における利得の波長依存性を示すグラフであり、
横軸は信号光の波長λ（ｎｍ）を、また、縦軸は増幅利
得（ｄＢ）をそれぞれ示している。

【００８３】Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを増幅用光導波路と
して信号光を増幅する場合、波長１５７０ｎｍ以上の波
長帯域での増幅利得の波長依存性を示す利得スペクトル
では、波長１５７０ｎｍ近傍のピークと、波長１６００
ｎｍ近傍のピークとの２つの利得ピーク（利得値の極
大）がある。このため、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いた
Ｌバンド波長帯域内にある信号光の増幅では、波長帯域
内での利得偏差が比較的大きくなる。

【００８４】図７のグラフにおいて、グラフＣ１は、波
長１５７０ｎｍ近傍及び１６００ｎｍ近傍にある２つの
利得ピークでの利得値が等しくなるようにＥＤＦ内での
反転分布を調整した場合に得られる利得スペクトルを示
している。例えば、Ａｌ添加ＥＤＦを用いた場合のＬバ
ンド波長帯域での利得偏差は、相対利得偏差で３％程度
であるのに対して、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを用いた場合
には、グラフＣ１に示すように、利得偏差は３０％程度
となる（非特許文献１参照）。

【００８５】これに対して、グラフＣ２は、上記した２
つの利得ピークについて、波長１５７０ｎｍより短波長
側の波長領域での利得の増大を許容した場合に得られる
利得スペクトルを示している。この例では、具体的に
は、信号光波長帯域として通常広く使われている波長帯
域に対応して、１５７４ｎｍを最短波長とし、１６２０
ｎｍより短い１６１４ｎｍを最長波長とした波長帯域を
想定し、この波長帯域内において利得が最も平坦化され
るようにＥＤＦ内での反転分布を調整している。

【００８６】このグラフＣ２に示す利得スペクトルにお
いては、波長１５７４ｎｍ〜１６１４ｎｍの波長帯域内
において、グラフＣ１に示す利得スペクトルに比べて相
対利得偏差が１／２程度まで低減されている。このよう
にＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦによる利得特性を設定すること
により、波長１５７０ｎｍ以上で信号光波長帯域として
使われる波長帯域において、良好な平坦性を有する利得
特性が得られる。さらに、このように利得の平坦性が向
上されることにより、利得等化器のピークロスを抑制す
ることができ、同時に、励起効率や雑音特性が向上され
る。

【００８７】このような前段の第１増幅用光ファイバで
あるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦでの利得スペクトルの設定に
ついては、一般には、最短波長を１５７４ｎｍ、最長波
長を１６２０ｎｍより短い所定波長（上記した例では１
６１４ｎｍ）とした波長帯域内において最も平坦化され
た利得スペクトルとなるように、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ
内での反転分布を設定することが好ましい。

【００８８】ここで、増幅用光ファイバであるＰ／Ａｌ
共添加ＥＤＦ内での反転分布を上述のように設定したＬ
バンドＥＤＦＡを、ＣバンドＥＤＦＡなどのＥＤＦＡと
並列して使用する場合、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯
域（例えば、波長１５３０〜１５６５ｎｍのＣバンド波
長帯域）での残留利得によってシステム性能が劣化する
ことが考えられる。

【００８９】このため、ＬバンドＥＤＦＡと、Ｃバンド
ＥＤＦＡなどのＥＤＦＡとが並列して使用される光増幅
システムにおいては、光増幅システムの入力端及び出力
端の間にある光伝送路上の所定位置に、波長１５６５ｎ
ｍ以下の波長帯域内にある光を除去する光除去フィルタ
（例えば、Ｃバンド波長帯域内にある光を除去する光除
去フィルタ）を設置することが好ましい。これにより、
Ｌバンド波長帯域の信号光に対して波長１５６５ｎｍ以
下の波長帯域の信号光を充分に分離して、波長１５７０
ｎｍ以上の波長帯域内にある信号光を良好に増幅するこ
とができる。

【００９０】また、上述したように１５７４ｎｍを最短
波長とした波長帯域内において利得が最も平坦化される
ようにＥＤＦ内での反転分布を調整した、グラフＣ２に
示す利得スペクトルが用いられる場合には、短波長側の
波長領域において、ある程度の利得の増大を生じる。こ
のような場合には、光伝送路上の所定位置に、波長１５
７５ｎｍ以下の波長帯域内にある光を除去する光除去フ
ィルタ（例えば、波長１５３０〜１５７５ｎｍの波長帯
域内にある光を除去する光除去フィルタ）を設置するこ
とが好ましい。なお、光除去フィルタの具体的な構成等
については後述する。

【００９１】図８は、本発明による光増幅器の第２実施
形態を示す構成図である。この光増幅器２は、図１に示
した光増幅器１と同様に、光増幅器２内での光伝送路を
構成する増幅用光導波路として、第１増幅用光ファイバ
である前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０、及び第２増幅
用光ファイバである後段のＥＤＦ２０の２本の光ファイ
バを備えている。

【００９２】Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０
からなる光増幅器２内での光伝送路を伝送される信号光
の伝搬方向は、入力端１ａとＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０
との間に設けられた光アイソレータ３１、Ｐ／Ａｌ共添
加ＥＤＦ１０とＥＤＦ２０との間に設けられた光アイソ
レータ３２、及びＥＤＦ２０と出力端１ｂとの間に設け
られた光アイソレータ３３によって制御されている。光
アイソレータ３１、３２、３３のそれぞれは、光を光伝
送路の順方向へと通過させるが、逆方向へは通過させな
いものである。

【００９３】前段の第１増幅用光ファイバであるＰ／Ａ
ｌ共添加ＥＤＦ１０に対し、所定波長の励起光を供給す
る励起光供給手段として、波長λ１の励起光を出力する
励起光源１１が設置されている。この励起光源１１は、
出力された励起光を２つに分岐する６ｄＢカプラ１３を
介し、光アイソレータ３１とＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０
との間に設けられた光合波手段であるＷＤＭカプラ１
４、及びＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０と光アイソレータ３
２との間に設けられた光合波手段であるＷＤＭカプラ１
５によって、光増幅器２内の光伝送路へと接続されてい
る。

【００９４】なお、６ｄＢカプラ１３によって分岐され
た２つの励起光出力のうち、分岐比が大きい方の出力は
前方のＷＤＭカプラ１４に、また、分岐比が小さい方の
出力は後方のＷＤＭカプラ１５に、それぞれ入力されて
いる。

【００９５】ＷＤＭカプラ１４は、光アイソレータ３１
から到達した信号光をＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０へと通
過させるとともに、励起光源１１からカプラ１３を介し
て供給された励起光をＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０へと順
方向に合波させる。また、ＷＤＭカプラ１５は、Ｐ／Ａ
ｌ共添加ＥＤＦ１０から到達した信号光を光アイソレー
タ３２へと通過させるとともに、励起光源１１からカプ
ラ１３を介して供給された励起光をＰ／Ａｌ共添加ＥＤ
Ｆ１０へと逆方向に合波させる。これにより、光増幅器
２のうちでＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０を増幅用光ファイ
バとする前段部分は、双方向励起のＰ／Ａｌ共添加ＥＤ
ＦＡとして構成されている。

【００９６】一方、後段の第２増幅用光ファイバである
ＥＤＦ２０に対し、所定波長の励起光を供給する励起光
供給手段として、波長λ２の励起光を出力する励起光源
２１が設置されている。この励起光源２１は、出力され
た励起光を２つに分岐する３ｄＢカプラ２２を介し、光
アイソレータ３２とＥＤＦ２０との間に設けられた光合
波手段であるＷＤＭカプラ２３、及びＥＤＦ２０と光ア
イソレータ３３との間に設けられた光合波手段であるＷ
ＤＭカプラ２４によって、光増幅器２内の光伝送路へと
接続されている。

【００９７】ＷＤＭカプラ２３は、光アイソレータ３２
から到達した信号光をＥＤＦ２０へと通過させるととも
に、励起光源２１からカプラ２２を介して供給された励
起光をＥＤＦ２０へと順方向に合波させる。また、ＷＤ
Ｍカプラ２４は、ＥＤＦ２０から到達した信号光を光ア
イソレータ３３へと通過させるとともに、励起光源２１
からカプラ２２を介して供給された励起光をＥＤＦ２０
へと逆方向に合波させる。これにより、光増幅器２のう
ちでＥＤＦ２０を増幅用光ファイバとする後段部分は、
双方向励起のＥＤＦＡとして構成されている。

【００９８】以上により、本実施形態の光増幅器２は、
図８に示すように、双方向励起の構成を有する前段のＰ
／Ａｌ共添加ＥＤＦＡと、双方向励起の構成を有する後
段のＥＤＦＡとが直列に接続された２段構成のＥＤＦＡ
となっている。特に、本光増幅器２においては、Ｐ／Ａ
ｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥＤＦ２０からなる増幅用光導
波路を用いることにより、光導波路を伝搬される波長１
５７０ｎｍ以上の波長帯域内にある信号光を増幅するこ
とが可能とされている。

【００９９】上記構成からなる光増幅器２において、励
起光供給手段である励起光源１１、２１から波長λ１、
λ２の励起光が出力されると、出力された励起光は、増
幅用光ファイバであるＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０及びＥ
ＤＦ２０へとそれぞれ供給される。このように増幅用光
ファイバに所定波長の励起光が供給された状態にある光
増幅器２に対して、光増幅器２の入力端１ａに接続され
ている光伝送路から光アイソレータ３１を介して波長１
５７０ｎｍ以上の信号光が入力されると、この信号光
は、前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０と、後段のＥＤＦ
２０とによって順次増幅される。そして、増幅された信
号光は、光アイソレータ３３を介して出力端１ｂから出
力される。

【０１００】本実施形態による光増幅器２においては、
図１に示した光増幅器１と同様に、光増幅器２内での光
伝送路となる増幅用光導波路を、それぞれＥｒが添加さ
れた２段の増幅用光ファイバ１０、２０から構成すると
ともに、その前段の光ファイバ１０として、Ｐ／Ａｌ共
添加ＥＤＦを適用している。これにより、波長１５７０
ｎｍ以上の信号光を増幅することが可能となり、また、
波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域における雑音特性を向
上することができる。

【０１０１】また、この前段のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１
０に対し、後段の増幅用光ファイバとして、さらにＥＤ
Ｆ２０を接続している。これら２本の増幅用光ファイバ
１０及び２０を合わせて、全体での２段構成の増幅用光
導波路とすることにより、上記のように雑音特性を良好
に保持しつつ、かつ、増幅利得の大きさや平坦性などの
利得特性を好適に設定することが可能となる。以上よ
り、波長１５７０ｎｍ以上の信号光波長帯域内にある信
号光を良好な利得特性で増幅するとともに、その雑音特
性が向上された光増幅器２が得られる。

【０１０２】また、本実施形態では、前段のＰ／Ａｌ共
添加ＥＤＦ１０に対する励起光源１１は、Ｐ／Ａｌ共添
加ＥＤＦ１０とＥＤＦ２０との間に光合波手段として設
けられたＷＤＭカプラ１５を介して、Ｐ／Ａｌ共添加Ｅ
ＤＦ１０に対して励起光を供給している。また、後段の
ＥＤＦ２０に対する励起光源２１は、Ｐ／Ａｌ共添加Ｅ
ＤＦ１０とＥＤＦ２０との間に光合波手段として設けら
れたＷＤＭカプラ２３を介して、ＥＤＦ２０に対して励
起光を供給している。

【０１０３】これにより、光ファイバの長手方向につい
て、増幅用光ファイバ内での反転分布の一様性を向上す
ることができる。したがって、Ｌバンド波長帯域を増幅
波長帯域とする光増幅器２において、励起光吸収にかか
わらず、信号光の増幅を好適に行うことが可能となる。

【０１０４】なお、このようにＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１
０とＥＤＦ２０との間から励起光を供給する構成につい
ては、ＥＤＦ１０、２０の吸収条長積や、入出力パワー
などに応じた構成とすることが好ましい。例えば、前段
のＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１０の吸収条長積が２１０ｄＢ
程度と比較的小さい場合には、図１に示した光増幅器１
のような構成を用いることが好ましい。

【０１０５】図９は、本発明による光増幅器の第３実施
形態を示す構成図である。この光増幅器３は、波長１５
７０ｎｍ以上の所定波長を有する信号光を増幅するため
の光増幅部として、第１光増幅部３Ａを備えている。ま
た、波長１５７０ｎｍ未満の所定波長を有する信号光を
増幅するための光増幅部として、第２光増幅部３Ｂを備
えている。これらの光増幅部のうち、第１光増幅部３Ａ
は、図８に示した光増幅器２と同様の構成となってい
る。

【０１０６】光増幅器３の第２光増幅部３Ｂは、光増幅
部３Ｂ内での光伝送路を構成する増幅用光導波路とし
て、第３増幅用光導波路である第３増幅用光ファイバ４
０を備えている。第３増幅用光ファイバ４０としては、
波長１５７０ｎｍ未満の波長帯域内にある信号光を増幅
することが可能な光ファイバが用いられる。また、この
第３増幅用光ファイバ４０は、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１
０及びＥＤＦ２０が直列に接続された第１光増幅部３Ａ
の光伝送路に対して、並列に接続されている。

【０１０７】増幅用光ファイバ４０からなる光増幅部３
Ｂ内での光伝送路を伝送される信号光の伝搬方向は、入
力端と増幅用光ファイバ４０との間に設けられた光アイ
ソレータ４６、及び増幅用光ファイバ４０と出力端との
間に設けられた光アイソレータ４７によって制御されて
いる。光アイソレータ４６、４７のそれぞれは、光を光
伝送路の順方向へと通過させるが、逆方向へは通過させ
ないものである。

【０１０８】増幅用光ファイバ４０に対し、所定波長の
励起光を供給する第２励起光供給手段として、波長λ３
の励起光をそれぞれ出力する励起光源４１、４２が設置
されている。これらの励起光源４１、４２のうち、励起
光源４１は、光アイソレータ４６と増幅用光ファイバ４
０との間に設けられた光合波手段であるＷＤＭカプラ４
３によって、光増幅部３Ｂ内の光伝送路へと接続されて
いる。また、励起光源４２は、増幅用光ファイバ４０と
光アイソレータ４７との間に設けられた光合波手段であ
るＷＤＭカプラ４４によって、光増幅部３Ｂ内の光伝送
路へと接続されている。

【０１０９】ＷＤＭカプラ４３は、光アイソレータ４６
から到達した信号光を増幅用光ファイバ４０へと通過さ
せるとともに、励起光源４１から供給された励起光を増
幅用光ファイバ４０へと順方向に合波させる。また、Ｗ
ＤＭカプラ４４は、増幅用光ファイバ４０から到達した
信号光を光アイソレータ４７へと通過させるとともに、
励起光源４２から供給された励起光を増幅用光ファイバ
４０へと逆方向に合波させる。これにより、光増幅部３
Ｂは、双方向励起の光増幅器として構成されている。

【０１１０】以上により、本実施形態の光増幅器３にお
いては、第１光増幅部３Ａは、Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ１
０及びＥＤＦ２０によって、波長１５７０ｎｍ以上の波
長帯域内にある信号光を増幅することが可能に構成され
ている。また、第１光増幅部３Ａに対して並列に接続さ
れた第２光増幅部３Ｂは、第３増幅用光ファイバ４０に
よって、波長１５７０ｎｍ未満の波長帯域内にある信号
光を増幅することが可能に構成されている。

【０１１１】上述した２つの光増幅部３Ａ、３Ｂに対
し、光増幅器３の入力端１ａ側の光伝送路上には、信号
光を分波するための光合分波器３６が設けられている。
また、光増幅器３の出力端１ｂ側の光伝送路上には、信
号光を合波するための光合分波器３７が設けられてい
る。

【０１１２】光合分波器３６で分波された信号光のう
ち、波長１５７０ｎｍ以上の所定波長の信号光は、第１
光増幅部３Ａに入力されて増幅される。また、光合分波
器３６で分波された信号光のうち、波長１５７０ｎｍ未
満の所定波長の信号光は、第２光増幅部３Ｂに入力され
て増幅される。そして、第１光増幅部３Ａ及び第２光増
幅部３Ｂのそれぞれで増幅された信号光は、光合分波器
３７によって合波されて増幅後の信号光となり、出力端
１ｂを介して出力される。

【０１１３】本実施形態による光増幅器３においては、
直列に接続された第１光増幅部３ＡのＰ／Ａｌ共添加Ｅ
ＤＦ１０及びＥＤＦ２０に対して、さらに第３増幅用光
導波路として増幅用光ファイバ４０を並列に接続して、
第２光増幅部３Ｂを構成している。これにより、波長１
５７０ｎｍ以上の信号光（例えば、Ｌバンド波長帯域の
信号光）の増幅と、波長１５７０ｎｍ未満の信号光（例
えば、Ｃバンド波長帯域またはＳバンド波長帯域の信号
光）の増幅とによって、広帯域の信号光を増幅可能な光
増幅器を実現することができる。

【０１１４】第２光増幅部３Ｂでの第３増幅用光ファイ
バ４０としては、例えば、Ｅｒが所定の添加量添加され
た石英系の光ファイバ（ＥＤＦ）を適用することができ
る。この場合、第２光増幅部３Ｂは、例えばＣバンド波
長帯域内にある信号光など、波長１５７０ｎｍ未満の所
定波長の信号光を増幅することが可能なＥＤＦＡとして
構成される。

【０１１５】あるいは、第３増幅用光ファイバ４０とし
て、Ｔｍが所定の添加量添加された石英系の光ファイバ
（ＴＤＦ）を適用することができる。この場合、第２光
増幅部３Ｂは、例えばＳバンド波長帯域内にある信号光
など、波長１５３０ｎｍ以下の所定波長の信号光を増幅
することが可能なＴＤＦＡ（Thulium-Doped Fiber Ampl
ifier、Ｔｍ添加ファイバ増幅器）として構成される。

【０１１６】また、波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域内
にある信号光を増幅する第１光増幅部に対して並列に接
続される光増幅部については、２以上の光増幅部を設置
する構成としても良い。そのような構成としては、例え
ば、第１光増幅部に対して、波長１５７０ｎｍ未満の波
長帯域内にある信号光を増幅するＥＤＦＡからなる第２
光増幅部を並列に接続し、さらに、波長１５３０ｎｍ以
下の波長帯域内にある信号光を増幅するＴＤＦＡからな
る第３光増幅部を並列に接続する構成がある。

【０１１７】図１０は、光増幅器の第４実施形態である
光増幅システム、及び光増幅システムを用いた光伝送シ
ステムを模式的に示す構成図である。本実施形態による
光増幅システム（光増幅器）５は、Ｌバンド波長帯域
（例えば、波長１５７０〜１６００ｎｍの波長帯域）内
にある信号光を増幅するための光増幅器として、３個の
ＬバンドＥＤＦＡ６１、６２、６３を備えている。これ
らのＥＤＦＡ６１、６２、６３は、いずれも図１または
図８に示した２段構成を有する光増幅器である。これら
のＥＤＦＡ６１、６２、６３により、波長１５７０ｎｍ
以上の信号光を増幅するＬバンド用の第１光増幅器（第
１光増幅部）６が構成されている。

【０１１８】また、光増幅システム５は、Ｃバンド波長
帯域（例えば、波長１５３０〜１５６５ｎｍの波長帯
域）内にある信号光を増幅するための光増幅器として、
３個のＣバンドＥＤＦＡ７１、７２、７３を備えてい
る。これらのＥＤＦＡ７１、７２、７３により、波長１
５７０ｎｍ未満の信号光を増幅するＣバンド用の第２光
増幅器（第２光増幅部）７が構成されている。

【０１１９】上述した２つの光増幅器６、７に対し、光
増幅システム５の入力端５ａ側の光伝送路上には、信号
光を分波するためのＣ／Ｌ合分波器９１が設けられてい
る。また、光増幅システム５の出力端５ｂ側の光伝送路
上には、信号光を合波するためのＣ／Ｌ合分波器９２が
設けられている。

【０１２０】Ｃバンド波長帯域の信号光及びＬバンド波
長帯域の信号光を含む入力用光伝送路５０からの信号光
は、入力端５ａを介してＣ／Ｌ合分波器９１へと入力さ
れて分波される。

【０１２１】Ｃ／Ｌ合分波器９１で分波された信号光の
うち、Ｌバンド波長帯域内にある信号光は、Ｌバンド増
幅用光伝送路５１へと出力される。Ｌバンド増幅用光伝
送路５１上には、Ｃ／Ｌ合分波器９１側から順に、Ｌバ
ンドＥＤＦＡ６１、６２、６３が設置されている。Ｌバ
ンド信号光は、これらのＥＤＦＡ６１、６２、６３によ
って順次増幅された後、Ｃ／Ｌ合分波器９２に入力され
る。

【０１２２】また、Ｃ／Ｌ合分波器９１で分波された信
号光のうち、Ｃバンド波長帯域内にある信号光は、Ｃバ
ンド増幅用光伝送路５２へと出力される。Ｃバンド増幅
用光伝送路５２上には、Ｃ／Ｌ合分波器９１側から順
に、ＣバンドＥＤＦＡ７１、７２、７３が設置されてい
る。Ｃバンド信号光は、これらのＥＤＦＡ７１、７２、
７３によって順次増幅された後、Ｃ／Ｌ合分波器９２に
入力される。

【０１２３】Ｃ／Ｌ合分波器９２にそれぞれ入力された
増幅後のＬバンド信号光及びＣバンド信号光は、Ｃ／Ｌ
合分波器９２によって合波されてＣバンド波長帯域の信
号光及びＬバンド波長帯域の信号光を含む増幅後の信号
光となる。そして、合波された信号光は、出力端５ｂを
介して出力用光伝送路５３へと出力される。

【０１２４】ここで、本実施形態においては、Ｌバンド
増幅用光伝送路５１上に設けられたＬバンドＥＤＦＡ６
２、６３の間に、さらにＣ／Ｌ合分波器９３が設けられ
ている。このＣ／Ｌ合分波器９３は、波長１５６５ｎｍ
以下の波長帯域（例えば、Ｃバンド波長帯域）内にある
光を除去する光除去フィルタとして機能する。すなわ
ち、ＬバンドＥＤＦＡ６２から出力された信号光は、Ｃ
／Ｌ合分波器９３へと入力されて分波される。

【０１２５】Ｃ／Ｌ合分波器９３で分波された信号光の
うち、Ｌバンド波長帯域内にある信号光は、さらに後段
の光増幅器であるＬバンドＥＤＦＡ６３へと出力され
る。一方、Ｃバンド波長帯域内にあってＬバンド増幅用
光伝送路５１側に残留していた信号光は、光伝送路５４
へと出力される。また、光伝送路５４のＣ／Ｌ合分波器
９３とは反対側の端部は、無反射終端９４とされてい
る。以上の構成により、Ｌバンド増幅用光伝送路５１を
伝送されている信号光から、Ｃバンド波長帯域内にある
信号光が除去される。

【０１２６】本光増幅システム５を含む光伝送システム
は、図１０に示すように、所定の信号光波長帯域内にあ
る信号光を送信する送信局Ｔと、送信局Ｔからの信号光
が伝送される光伝送路である光ファイバ伝送路Ｌと、光
ファイバ伝送路Ｌを伝送された信号光を受信する受信局
Ｒとを備えて構成されている。

【０１２７】光ファイバ伝送路Ｌ上の所定位置には、Ｌ
バンド用の第１光増幅器６及びＣバンド用の第２光増幅
器７が並列に接続された上述の光増幅システム５が設置
されている。光増幅システム５は、光ファイバ伝送路Ｌ
を伝送されている信号光を励起光によって増幅し、特
に、Ｌバンド波長帯域の信号光、及びＣバンド波長帯域
の信号光を増幅する。

【０１２８】本実施形態による光増幅システム５、及び
それを用いた光伝送システムにおいては、波長１５７０
ｎｍ以上の所定波長を有する信号光を増幅する第１光増
幅器６に対して、さらに波長１５７０ｎｍ未満の所定波
長を有する信号光を増幅する第２光増幅器７を並列に接
続して、光増幅システム５を構成している。

【０１２９】これにより、波長１５７０ｎｍ以上の信号
光（例えば、Ｌバンド波長帯域の信号光）の増幅と、波
長１５７０ｎｍ未満の信号光（例えば、Ｃバンド波長帯
域の信号光）の増幅とを行って、広帯域での信号光を光
伝送システムにおいて良好に伝送することが可能とな
る。

【０１３０】なお、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域内
にある光を除去する光除去フィルタとしては、Ｃ／Ｌ合
分波器に限らず、チャープトファイバグレーティングに
よるＣバンド除去フィルタなどを用いても良い。また、
光増幅システム５全体の構成としては、例えば、分散補
償ファイバや利得等化器などを、必要に応じてさらに設
置しても良い。

【０１３１】また、光除去フィルタについては、図７に
関して上述したように、必要に応じて、波長１５７５ｎ
ｍ以下の波長帯域内にある光を除去する光除去フィルタ
を設置することが好ましい。

【０１３２】図１１は、光増幅器の第５実施形態である
光増幅システム、及び光増幅システムを用いた光伝送シ
ステムを模式的に示す構成図である。本実施形態による
光増幅システム９Ａは、Ｌバンド波長帯域（例えば、波
長１５７０〜１６００ｎｍの波長帯域）内にある信号光
を増幅するための光増幅器として、３個のＬバンドＥＤ
ＦＡ６１、６２、６３を備えている。これらのＥＤＦＡ
６１、６２、６３により、波長１５７０ｎｍ以上の信号
光を増幅するＬバンド用の第１光増幅器６が構成されて
いる。

【０１３３】また、光増幅システム９Ａは、Ｃバンド波
長帯域（例えば、波長１５３０〜１５６５ｎｍの波長帯
域）内にある信号光を増幅するための光増幅器として、
３個のＣバンドＥＤＦＡ７１、７２、７３を備えてい
る。これらのＥＤＦＡ７１、７２、７３により、波長１
５７０ｎｍ未満の信号光を増幅するＣバンド用の第２光
増幅器７が構成されている。

【０１３４】また、光増幅システム９Ａは、Ｓバンド波
長帯域（例えば、波長１４６０〜１５３０ｎｍの波長帯
域）内にある信号光を増幅するための光増幅器として、
３個のＳバンドＴＤＦＡ８１、８２、８３を備えてい
る。これらのＴＤＦＡ８１、８２、８３により、波長１
５３０ｎｍ以下の信号光を増幅するＳバンド用の第３光
増幅器８が構成されている。

【０１３５】上述した３つの光増幅器６、７、８に対
し、光増幅システム９Ａの入力端５ａ側の光伝送路上に
は、信号光を分波するためのＳ／Ｃ＋Ｌ合分波器９５が
設けられている。また、光増幅システム９Ａの出力端５
ｂ側の光伝送路上には、信号光を合波するためのＳ／Ｃ
＋Ｌ合分波器９６が設けられている。

【０１３６】Ｓバンド波長帯域の信号光、Ｃバンド波長
帯域の信号光、及びＬバンド波長帯域の信号光を含む入
力用光伝送路５０からの信号光は、入力端５ａを介して
Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９５へと入力されて分波される。

【０１３７】Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９５で分波された信号
光のうち、Ｃバンド波長帯域内にある信号光、及びＬバ
ンド波長帯域内にある信号光は、光伝送路５６を介して
Ｃ／Ｌ合分波器９１へと入力されて分波される。

【０１３８】Ｃ／Ｌ合分波器９１で分波された信号光の
うち、Ｌバンド波長帯域内にある信号光は、Ｌバンド増
幅用光伝送路５１へと出力される。Ｌバンド増幅用光伝
送路５１上には、Ｃ／Ｌ合分波器９１側から順に、Ｌバ
ンドＥＤＦＡ６１、６２、６３が設置されている。Ｌバ
ンド信号光は、これらのＥＤＦＡ６１、６２、６３によ
って順次増幅された後、Ｃ／Ｌ合分波器９２及び光伝送
路５７を介して、Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９６に入力され
る。

【０１３９】また、Ｃ／Ｌ合分波器９１で分波された信
号光のうち、Ｃバンド波長帯域内にある信号光は、Ｃバ
ンド増幅用光伝送路５２へと出力される。Ｃバンド増幅
用光伝送路５２上には、Ｃ／Ｌ合分波器９１側から順
に、ＣバンドＥＤＦＡ７１、７２、７３が設置されてい
る。Ｃバンド信号光は、これらのＥＤＦＡ７１、７２、
７３によって順次増幅された後、Ｃ／Ｌ合分波器９２及
び光伝送路５７を介して、Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９６に入
力される。

【０１４０】さらに、Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９５で分波さ
れた信号光のうち、Ｓバンド波長帯域内にある信号光
は、Ｓバンド増幅用光伝送路５５へと出力される。Ｓバ
ンド増幅用光伝送路５５上には、Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９
５側から順に、ＳバンドＴＤＦＡ８１、８２、８３が設
置されている。Ｓバンド信号光は、これらのＴＤＦＡ８
１、８２、８３によって順次増幅された後、Ｓ／Ｃ＋Ｌ
合分波器９６に入力される。

【０１４１】Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９６にそれぞれ入力さ
れた増幅後のＬバンド信号光、Ｃバンド信号光、及びＳ
バンド信号光は、Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器９６によって合波
されてＳバンド波長帯域の信号光、Ｃバンド波長帯域の
信号光、及びＬバンド波長帯域の信号光を含む増幅後の
信号光となる。そして、合波された信号光は、出力端５
ｂを介して出力用光伝送路５３へと出力される。

【０１４２】本実施形態においては、Ｌバンド増幅用光
伝送路５１上に設けられたＬバンドＥＤＦＡ６２、６３
の間に、さらにＣ／Ｌ合分波器９３が設けられている。
このＣ／Ｌ合分波器９３は、波長１５６５ｎｍ以下の波
長帯域（例えば、Ｃバンド波長帯域）内にある光を除去
する光除去フィルタとして機能する。すなわち、Ｌバン
ドＥＤＦＡ６２から出力された信号光は、Ｃ／Ｌ合分波
器９３へと入力されて分波される。

【０１４３】Ｃ／Ｌ合分波器９３で分波された信号光の
うち、Ｌバンド波長帯域内にある信号光は、さらに後段
の光増幅器であるＬバンドＥＤＦＡ６３へと出力され
る。一方、Ｃバンド波長帯域内にある光は、光伝送路５
４へと出力される。また、光伝送路５４のＣ／Ｌ合分波
器９３とは反対側の端部は、無反射終端９４とされてい
る。以上の構成により、Ｌバンド増幅用光伝送路５１を
伝送されている信号光から、Ｃバンド波長帯域内にある
光が除去される。

【０１４４】本光増幅システム９Ａを含む光伝送システ
ムは、図１１に示すように、所定の信号光波長帯域内に
ある信号光を送信する送信局Ｔと、送信局Ｔからの信号
光が伝送される光伝送路である光ファイバ伝送路Ｌと、
光ファイバ伝送路Ｌを伝送された信号光を受信する受信
局Ｒとを備えて構成されている。

【０１４５】光ファイバ伝送路Ｌ上の所定位置には、Ｌ
バンド用の第１光増幅器６、Ｃバンド用の第２光増幅器
７、及びＳバンド用の第３光増幅器８が並列に接続され
た上述の光増幅システム９Ａが設置されている。光増幅
システム９Ａは、光ファイバ伝送路Ｌを伝送されている
信号光を励起光によって増幅し、特に、Ｌバンド波長帯
域の信号光、Ｃバンド波長帯域の信号光、及びＳバンド
波長帯域の信号光を増幅する。

【０１４６】本実施形態による光増幅システム９Ａ、及
びそれを用いた光伝送システムにおいては、波長１５７
０ｎｍ以上の所定波長を有する信号光を増幅する第１光
増幅器６に対して、さらに波長１５７０ｎｍ未満の所定
波長を有する信号光を増幅する第２光増幅器７と、波長
１５３０ｎｍ以下の所定波長を有する信号光を増幅する
第３光増幅器８とを並列に接続して、光増幅システム９
Ａを構成している。

【０１４７】これにより、波長１５７０ｎｍ以上の信号
光（例えば、Ｌバンド波長帯域の信号光）の増幅と、波
長１５７０ｎｍ未満の信号光（例えば、Ｃバンド波長帯
域の信号光）の増幅とに加えて、波長１５３０ｎｍ以下
の信号光（例えば、Ｓバンド波長帯域の信号光）の増幅
を行って、さらに広帯域での信号光を光伝送システムに
おいて良好に伝送することが可能となる。

【０１４８】図１２は、光増幅器の第６実施形態である
光増幅システム、及び光増幅システムを用いた光伝送シ
ステムを模式的に示す構成図である。本実施形態による
光増幅システム９Ｂは、波長１５７０ｎｍ以上の信号光
を増幅するＬバンド用の第１光増幅器６、波長１５７０
ｎｍ未満の信号光を増幅するＣバンド用の第２光増幅器
７、及び波長１５３０ｎｍ以下の信号光を増幅するＳバ
ンド用の第３光増幅器８を備えている。これらの光増幅
器６、７、８、及びそれらを接続する各合分波器、光伝
送路等の構成については、図１１に示した実施形態と同
様である。

【０１４９】本実施形態においては、Ｌバンド増幅用光
伝送路５１上に設けられたＬバンドＥＤＦＡ６２、６３
の間に、さらにＣ／Ｌ合分波器９７が設けられている。
このＣ／Ｌ合分波器９７は、波長１５６５ｎｍ以下の波
長帯域（例えば、Ｃバンド波長帯域）内にある光を除去
する光除去フィルタとして機能する。すなわち、Ｌバン
ドＥＤＦＡ６２から出力された信号光は、Ｃ／Ｌ合分波
器９７へと入力されて分波される。

【０１５０】Ｃ／Ｌ合分波器９７で分波された信号光の
うち、Ｌバンド波長帯域内にある信号光は、さらに後段
の光増幅器であるＬバンドＥＤＦＡ６３へと出力され
る。一方、Ｃバンド波長帯域内にある光は、光伝送路５
８へと出力される。

【０１５１】また、第３光増幅器８のＳバンド増幅用光
伝送路５５上に設けられたＳバンドＴＤＦＡ８１、８２
の間には、Ｓ／Ｃ合分波器９８が設けられている。光伝
送路５８のＣ／Ｌ合分波器９７とは反対側の端部は、こ
のＳ／Ｃ合分波器９８へと接続されている。以上の構成
により、Ｌバンド増幅用光伝送路５１を伝送されている
信号光から、Ｃバンド波長帯域内にある光が除去され
る。また、除去されたＣバンド波長帯域内にある光は、
Ｓバンド用の第３光増幅器８に対して、その入力端及び
出力端の間にある光伝送路５５上の所定位置から、Ｓ／
Ｃ合分波器９８を介して順方向に入力される。

【０１５２】本光増幅システム９Ｂを含む光伝送システ
ムは、図１２に示すように、所定の信号光波長帯域内に
ある信号光を送信する送信局Ｔと、送信局Ｔからの信号
光が伝送される光伝送路である光ファイバ伝送路Ｌと、
光ファイバ伝送路Ｌを伝送された信号光を受信する受信
局Ｒとを備えて構成されている。

【０１５３】光ファイバ伝送路Ｌ上の所定位置には、Ｌ
バンド用の第１光増幅器６、Ｃバンド用の第２光増幅器
７、及びＳバンド用の第３光増幅器８が並列に接続され
た上述の光増幅システム９Ｂが設置されている。光増幅
システム９Ｂは、光ファイバ伝送路Ｌを伝送されている
信号光を励起光によって増幅し、特に、Ｌバンド波長帯
域の信号光、Ｃバンド波長帯域の信号光、及びＳバンド
波長帯域の信号光を増幅する。

【０１５４】本実施形態による光増幅システム９Ｂ、及
びそれを用いた光伝送システムにおいては、図１１に示
した光増幅システム９Ａと同様に、波長１５７０ｎｍ以
上の所定波長を有する信号光を増幅する第１光増幅器６
に対して、さらに波長１５７０ｎｍ未満の所定波長を有
する信号光を増幅する第２光増幅器７と、波長１５３０
ｎｍ以下の所定波長を有する信号光を増幅する第３光増
幅器８とを並列に接続して、光増幅システム９Ｂを構成
している。

【０１５５】これにより、波長１５７０ｎｍ以上の信号
光（例えば、Ｌバンド波長帯域の信号光）の増幅と、波
長１５７０ｎｍ未満の信号光（例えば、Ｃバンド波長帯
域の信号光）の増幅とに加えて、波長１５３０ｎｍ以下
の信号光（例えば、Ｓバンド波長帯域の信号光）の増幅
を行って、さらに広帯域での信号光を光伝送システムに
おいて良好に伝送することが可能となる。

【０１５６】また、本実施形態では、Ｌバンド用の第１
光増幅器６から光除去フィルタで除去された波長１５６
５ｎｍ以下の波長帯域内にある光（例えば、Ｃバンド波
長帯域内にある光）を、Ｓバンド用の第３光増幅器８へ
と入力している。このような構成により、ＴＤＦＡなど
からなる第３光増幅器８での信号光の増幅利得及び励起
効率を向上することができる。

【０１５７】すなわち、Ｔｍ（ツリウム）を添加した光
ファイバであるＴＤＦをＳバンド用の増幅用光導波路と
して適用した場合、Ｓバンド増幅に関わる上準位³Ｈ₄の
分布を高める前に、下準位³Ｆ₄のＴｍイオン分布を高め
ることが重要である（例えば、非特許文献２「Tadashi
Kasamatsu et al., OAA1999, Postdeadline paper 1(19
99)」参照）。このためには、１５５０〜１６５０ｎｍ
の波長帯域での補助励起光を用いることが効果的であ
る。しかしながら、補助励起光源を設置することは、光
増幅器のコストや消費電力などの観点から好ましくな
い。

【０１５８】一方、Ｌバンド波長帯域を増幅波長帯域と
するＥＤＦＡにおいては、上述したように、ＡＳＥによ
ってＣバンド波長帯域内にある光が発生する。また、Ｌ
バンド用のＥＤＦＡで発生するＡＳＥ光のパワーは、通
常１０ｍＷを超えるパワーである。

【０１５９】したがって、Ｌバンド用の第１光増幅器６
から除去されたＣバンド波長帯域内にある光を、Ｓバン
ド用の第３光増幅器８へと入力する構成によれば、第１
光増幅器６のＥＤＦＡで発生したＡＳＥ光が、第３光増
幅器８のＴＤＦＡへと供給されて補助励起光として作用
する。これにより、第３光増幅器８での信号光の増幅利
得及び励起効率を、低コストで向上することが可能とな
る。

【０１６０】本発明による光増幅器及びそれを用いた光
伝送システムは、上記した実施形態に限られるものでは
なく、様々な変形が可能である。例えば、図１に示した
光増幅器１は、第１増幅用光ファイバ１０及び第２増幅
用光ファイバ２０を直列に接続した２段構成となってい
るが、さらに他のＥＤＦを直列に接続して３段以上の増
幅用光ファイバを有する光増幅器の構成としても良い。

【０１６１】また、図１の光増幅器１においては、増幅
用光導波路として光ファイバを用いている。このよう
に、増幅用光導波路としてＰ／Ａｌ共添加ＥＤＦなどの
ＥＤＦを用いることにより、増幅用光導波路の導波路長
を充分な長さにとることができるなど、光増幅器を好適
に構成することができる。ただし、このような増幅用光
導波路としては、光ファイバ以外の光導波路、例えば平
面型の光導波路を用いても良い。

【０１６２】

【発明の効果】本発明による光増幅器及びそれを用いた
光伝送システムは、以上詳細に説明したように、次のよ
うな効果を得る。すなわち、信号光を増幅するための増
幅用光導波路を、それぞれＥｒが添加された少なくとも
２段の増幅用光導波路から構成するとともに、その前段
の光導波路としてＰ／Ａｌ共添加のＥｒ添加光導波路を
用いた光増幅器によれば、波長１５７０ｎｍ以上の信号
光を増幅することが可能となり、また、波長１５７０ｎ
ｍ以上の波長帯域における雑音特性を向上することがで
きる。

【０１６３】また、この前段のＰ／Ａｌ共添加のＥｒ添
加光導波路に後段のＥｒ添加光導波路を接続しているの
で、雑音特性を好適に保持しつつ、増幅用光導波路の全
体として充分な増幅利得を確保することができる。以上
より、波長１５７０〜１６００ｎｍのＬバンド波長帯域
を含む波長１５７０ｎｍ以上の信号光波長帯域内にある
信号光を良好な利得特性で増幅するとともに、その雑音
特性が向上された光増幅器が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】光増幅器の第１実施形態を示す構成図である。

【図２】波長１５７０ｎｍ以上の波長帯域における各種
のＥＤＦの（ａ）利得特性、及び（ｂ）雑音特性を示す
グラフである。

【図３】図１に示した光増幅器を用いた光伝送システム
の一実施形態を示す構成図である。

【図４】図１に示した光増幅器における（ａ）波長０．
９８μｍ帯、及び（ｂ）波長１．４８μｍ帯の励起光を
供給したときの雑音指数の波長依存性を示すグラフであ
る。

【図５】Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを単段で用いた構成にお
ける励起効率の利得依存性を示すグラフである。

【図６】Ａｌ添加ＥＤＦを単段で用いた構成における励
起効率の利得依存性を示すグラフである。

【図７】Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦを単段で用いた構成にお
ける利得の波長依存性を示すグラフである。

【図８】光増幅器の第２実施形態を示す構成図である。

【図９】光増幅器の第３実施形態を示す構成図である。

【図１０】光増幅器の第４実施形態である光増幅システ
ム、及び光増幅システムを用いた光伝送システムを模式
的に示す構成図である。

【図１１】光増幅器の第５実施形態である光増幅システ
ム、及び光増幅システムを用いた光伝送システムを模式
的に示す構成図である。

【図１２】光増幅器の第６実施形態である光増幅システ
ム、及び光増幅システムを用いた光伝送システムを模式
的に示す構成図である。

【符号の説明】

１、２、３…光増幅器、３Ａ…第１光増幅部、３Ｂ…第
２光増幅部、１ａ…入力端、１ｂ…出力端、１０…第１
増幅用光ファイバ（Ｐ／Ａｌ共添加ＥＤＦ）、２０…第
２増幅用光ファイバ（ＥＤＦ）、４０…第３増幅用光フ
ァイバ、１１、２１、４１、４２…励起光源、１２、１
４、１５、２３、２４、４３、４４…ＷＤＭカプラ、１
３、２２…カプラ、３１、３２、３３、４６、４７…光
アイソレータ、３６、３７…光合分波器、５、９Ａ、９
Ｂ…光増幅システム、６…第１光増幅器、７…第２光増
幅器、８…第３光増幅器、５ａ…入力端、５ｂ…出力
端、５０…入力用光伝送路、５１…Ｌバンド増幅用光伝
送路、５２…Ｃバンド増幅用光伝送路、５３…出力用光
伝送路、５４…光伝送路、５５…Ｓバンド増幅用光伝送
路、５６、５７、５８…光伝送路、６１、６２、６３…
ＬバンドＥＤＦＡ、７１、７２、７３…ＣバンドＥＤＦ
Ａ、８１、８２、８３…ＳバンドＴＤＦＡ、９１、９
２、９３…Ｃ／Ｌ合分波器、９４…無反射終端、９５、
９６…Ｓ／Ｃ＋Ｌ合分波器、９７…Ｃ／Ｌ合分波器、９
８…Ｓ／Ｃ合分波器、Ｔ…送信局（送信器）、Ｌ…光フ
ァイバ伝送路、Ｒ…受信局（受信器）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｂ 10/17

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 増幅用光導波路を伝搬する信号光を増幅
   する光増幅器であって、 Ｅｒ、Ｐ、及びＡｌがそれぞれ所定の添加量添加された
   石英系の第１増幅用光導波路と、 Ｅｒが所定の添加量添加された石英系の第２増幅用光導
   波路と、 前記第１増幅用光導波路及び前記第２増幅用光導波路に
   対して、それぞれ所定波長の励起光を供給する励起光供
   給手段とを備え、 前記第１増幅用光導波路及び前記第２増幅用光導波路
   は、前記信号光の伝搬方向に対して前記第１増幅用光導
   波路を前段、前記第２増幅用光導波路を後段として直列
   に接続されるとともに、波長１５７０ｎｍ以上の所定波
   長の前記信号光を増幅することを特徴とする光増幅器。
2. 【請求項２】 前記励起光供給手段は、前記第１増幅用
   光導波路と前記第２増幅用光導波路との間に設けられた
   光合波手段を介して、前記第１増幅用光導波路または前
   記第２増幅用光導波路の少なくとも一方に対して前記励
   起光を供給することを特徴とする請求項１記載の光増幅
   器。
3. 【請求項３】 前記第１増幅用光導波路と前記第２増幅
   用光導波路との間に、前記信号光の伝搬方向に伝搬する
   光に対する減衰率よりも、前記信号光の伝搬方向とは逆
   方向に伝搬する光に対する減衰率が大きい光学素子が設
   けられていることを特徴とする請求項１記載の光増幅
   器。
4. 【請求項４】 前記励起光供給手段は、前記第１増幅用
   光導波路に対して、前記励起光として波長１．４８μｍ
   帯の励起光を供給することを特徴とする請求項１記載の
   光増幅器。
5. 【請求項５】 前記第２増幅用光導波路は、Ｅｒに加え
   てＡｌが所定の添加量で添加され、かつ、Ｐを無添加と
   して形成されていることを特徴とする請求項１記載の光
   増幅器。
6. 【請求項６】 前記第１増幅用光導波路は、吸収条長積
   ピークが７６０ｄＢ以下であることを特徴とする請求項
   １記載の光増幅器。
7. 【請求項７】 前記第１増幅用光導波路は、吸収条長積
   ピークが６５０ｄＢ以下であることを特徴とする請求項
   １記載の光増幅器。
8. 【請求項８】 前記第１増幅用光導波路及び前記第２増
   幅用光導波路は、それぞれ第１増幅用光ファイバ及び第
   ２増幅用光ファイバであることを特徴とする請求項１記
   載の光増幅器。
9. 【請求項９】 前記第１増幅用光導波路での利得スペク
   トルが、最短波長を１５７４ｎｍ、最長波長を１６２０
   ｎｍより短い所定波長とした波長帯域内において最も平
   坦化されるように、前記第１増幅用光導波路内での反転
   分布が設定されることを特徴とする請求項１記載の光増
   幅器。
10. 【請求項１０】 入力端及び出力端の間にある光伝送路
    上の所定位置に、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域内に
    ある光を除去する光除去フィルタが設置されていること
    を特徴とする請求項１記載の光増幅器。
11. 【請求項１１】 前記第１増幅用光導波路及び前記第２
    増幅用光導波路が直列に接続された光導波路に対して並
    列に接続された第３増幅用光導波路と、 前記第３増幅用光導波路に対して、所定波長の励起光を
    供給する第２励起光供給手段とをさらに備え、 前記第３増幅用光導波路は、波長１５７０ｎｍ未満の所
    定波長の前記信号光を増幅することを特徴とする請求項
    １記載の光増幅器。
12. 【請求項１２】 前記第３増幅用光導波路は、Ｅｒが所
    定の添加量添加されて波長１５７０ｎｍ未満の所定波長
    の前記信号光を増幅する石英系の光導波路、またはＴｍ
    が所定の添加量添加されて波長１５３０ｎｍ以下の所定
    波長の前記信号光を増幅する石英系の光導波路であるこ
    とを特徴とする請求項１１記載の光増幅器。
13. 【請求項１３】 所定の信号光波長帯域内にある信号光
    が伝送される光伝送路と、 前記光伝送路上の所定位置に設置されて、波長１５７０
    ｎｍ以上の所定波長の前記信号光を増幅する請求項１記
    載の光増幅器とを備えることを特徴とする光伝送システ
    ム。
14. 【請求項１４】 所定の信号光波長帯域内にある信号光
    が伝送される光伝送路と、前記光伝送路上の所定位置に
    設置された光増幅システムとを備え、 前記光増幅システムは、 波長１５７０ｎｍ以上の所定波長の前記信号光を増幅す
    る請求項１記載の光増幅器である第１光増幅器と、 前記第１光増幅器に対して並列に接続され、波長１５７
    ０ｎｍ未満の所定波長の前記信号光を増幅する第２光増
    幅器とを有することを特徴とする光伝送システム。
15. 【請求項１５】 前記光増幅システムは、 前記第１光増幅器及び前記第２光増幅器に対して並列に
    接続され、波長１５３０ｎｍ以下の所定波長の前記信号
    光を増幅する第３光増幅器を有することを特徴とする請
    求項１４記載の光伝送システム。
16. 【請求項１６】 前記光増幅システムにおいて、前記第
    １光増幅器の入力端及び出力端の間にある光伝送路上の
    所定位置に、波長１５６５ｎｍ以下の波長帯域内にある
    光を除去する光除去フィルタが設置され、前記光除去フ
    ィルタで除去された光は、前記第３光増幅器に対して、
    その入力端及び出力端の間にある光伝送路上の所定位置
    から入力されることを特徴とする請求項１５記載の光伝
    送システム。