JP2003329870A - 分散の小さなラマンファイバ光増幅器 - Google Patents
分散の小さなラマンファイバ光増幅器Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 分散の小さなラマンファイバ光増幅器
【解決手段】本発明によるラマン光ファイバ増幅器は２
つの光ファイバを含み、これら光ファイバの長さは、こ
れらファイバが入力光信号の波長において実質的に大き
さが等しく、符号が反対の分散を示すような寸法とされ
る。正の分散を有すファイバは、概ね円筒状のコアと、
外側クラッドと、外側クラッドに対するある屈折率プロ
フィルとを有する。このコアは３から６ミクロン（μ
ｍ）の間の直径を有し、コアとクラッドの屈折率の間の
差（Δｎ）は０．０１５から０．０３５の間とされる。
この屈折率プロフィルはコアの外周に隣接するトレンチ
領域を含み、このトレンチ領域は１から４μｍの間の幅
と、−０．００５から−０．０１５の間のΔｎを有す
る。これら２つのファイバの勾配は広い波長区間に渡っ
て増幅器の正味分散を実質的にゼロに維持できるように
整合される。
つの光ファイバを含み、これら光ファイバの長さは、こ
れらファイバが入力光信号の波長において実質的に大き
さが等しく、符号が反対の分散を示すような寸法とされ
る。正の分散を有すファイバは、概ね円筒状のコアと、
外側クラッドと、外側クラッドに対するある屈折率プロ
フィルとを有する。このコアは３から６ミクロン（μ
ｍ）の間の直径を有し、コアとクラッドの屈折率の間の
差（Δｎ）は０．０１５から０．０３５の間とされる。
この屈折率プロフィルはコアの外周に隣接するトレンチ
領域を含み、このトレンチ領域は１から４μｍの間の幅
と、−０．００５から−０．０１５の間のΔｎを有す
る。これら２つのファイバの勾配は広い波長区間に渡っ
て増幅器の正味分散を実質的にゼロに維持できるように
整合される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高利得のラマン光フ
ァイバ増幅器と、このような増幅器に対して用いるのに
適する光ファイバに関する。
ァイバ増幅器と、このような増幅器に対して用いるのに
適する光ファイバに関する。
【０００２】
【従来の技術】コア内に高濃度のゲルマニウムを含む光
ファイバ、例えばコアの屈折率が周囲のクラッドのそれ
より０．０２０以上高く（Δｎ＞０．０２０）、かつ、
小さな有効面積（２０μｍ２以下）を有するファイバ
は、典型的には、ラマン（Ｒａｍａｎ）増幅に対する媒
体として用いたとき良好な利得を達成する。例えば、こ
のようなファイバが市販の分散補償モジュール（ｄｉｓ
ｐｅｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｍｏｄｕ
ｌｅｓ， ＤＣＭ）内で分散補償ファイバ（ｄｉｓｐｅ
ｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｆｉｂｅｒ
ｓ， ＤＣＦ）として用いられている。これに関して
は、例えば、２００２年３月１６日付けで出願され、本
出願（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）と発明の譲受人に譲渡
された「Ｒａｍａｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｄｉｓｐｅ
ｒｓｉｏｎ ＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇＭｏｄｕｌｅｓ
（ラマン増幅分散補償モジュール）」なる名称の合衆国
特許出願１０／０９９，８２０を参照されたい。
ファイバ、例えばコアの屈折率が周囲のクラッドのそれ
より０．０２０以上高く（Δｎ＞０．０２０）、かつ、
小さな有効面積（２０μｍ２以下）を有するファイバ
は、典型的には、ラマン（Ｒａｍａｎ）増幅に対する媒
体として用いたとき良好な利得を達成する。例えば、こ
のようなファイバが市販の分散補償モジュール（ｄｉｓ
ｐｅｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｍｏｄｕ
ｌｅｓ， ＤＣＭ）内で分散補償ファイバ（ｄｉｓｐｅ
ｒｓｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｆｉｂｅｒ
ｓ， ＤＣＦ）として用いられている。これに関して
は、例えば、２００２年３月１６日付けで出願され、本
出願（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）と発明の譲受人に譲渡
された「Ｒａｍａｎ Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｄｉｓｐｅ
ｒｓｉｏｎ ＣｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇＭｏｄｕｌｅｓ
（ラマン増幅分散補償モジュール）」なる名称の合衆国
特許出願１０／０９９，８２０を参照されたい。
【０００３】高いラマン利得を示すファイバを用いる増
幅器は、通常、高く平坦な利得特性を複数の波長区間に
おいて達成するための手段とみられ、この性能は関連す
るポンプ構成によってのみ制限される。ラマン増幅器と
エルビウムドープドファイバ増幅器（Ｅｒｂｉｕｍ ｄ
ｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ， ＥＤ
ＦＡ）とを比較した場合、各増幅器に対して要求される
利得ファイバの長さは大きく異なる。例えば、エルビウ
ムドープドファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）の場合は、２か
ら３０ｃｍのファイバしか必要とされないが、ラマン増
幅器の場合は、典型的には数ｋｍのファイバが要求され
る。このため典型的なラマン増幅器は、通信システム内
で用いた場合、かなりの分散と分散勾配が導入され得
る。
幅器は、通常、高く平坦な利得特性を複数の波長区間に
おいて達成するための手段とみられ、この性能は関連す
るポンプ構成によってのみ制限される。ラマン増幅器と
エルビウムドープドファイバ増幅器（Ｅｒｂｉｕｍ ｄ
ｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ， ＥＤ
ＦＡ）とを比較した場合、各増幅器に対して要求される
利得ファイバの長さは大きく異なる。例えば、エルビウ
ムドープドファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）の場合は、２か
ら３０ｃｍのファイバしか必要とされないが、ラマン増
幅器の場合は、典型的には数ｋｍのファイバが要求され
る。このため典型的なラマン増幅器は、通信システム内
で用いた場合、かなりの分散と分散勾配が導入され得
る。
【０００４】エルビウムドープドファイバ増幅器（ＥＤ
ＦＡ）の場合は、通信システムに分散を導入することは
ないが、ただし、この増幅器は、約１５２８から１５６
５ｎｍと１５７０から１６１５ｎｍの波長区間において
しか利得を提供できない。他方、ラマン増幅器の場合
は、多くの波長区間に渡って動作が可能であり、この性
能は利用可能なポンプ構成によってのみ制限される。よ
り具体的には、ラマン増幅器の利得領域は、ポンプ波長
のそれより約１００ｎｍ長い所にある。こうして、１５
００ｎｍにおいて利得が必要とされる場合は、ポンプ波
長を約１４００ｎｍに設定することでラマン増幅器は所
望の利得を提供することが可能になる。
ＦＡ）の場合は、通信システムに分散を導入することは
ないが、ただし、この増幅器は、約１５２８から１５６
５ｎｍと１５７０から１６１５ｎｍの波長区間において
しか利得を提供できない。他方、ラマン増幅器の場合
は、多くの波長区間に渡って動作が可能であり、この性
能は利用可能なポンプ構成によってのみ制限される。よ
り具体的には、ラマン増幅器の利得領域は、ポンプ波長
のそれより約１００ｎｍ長い所にある。こうして、１５
００ｎｍにおいて利得が必要とされる場合は、ポンプ波
長を約１４００ｎｍに設定することでラマン増幅器は所
望の利得を提供することが可能になる。
【０００５】また、「ゼロ（ｚｅｒｏ）」正味分散は、
感心のある波長において、それぞれ、同じ大きさの正と
負の分散を有するファイバを組合せることで達成できる
ことが知られている。このような技術が最近の光通信シ
ステムにおいては使用されており、この技術においては
ある伝送ファイバの正の分散は勾配整合分散補償モジュ
ール（ｓｌｏｐｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｄｉｓｐｅｒｓ
ｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ，
ＤＣＭ）内で負の分散を有するファイバにて補償され
る。ただし、典型的な伝送ファイバと勾配整合分散補償
モジュール（ＤＣＭ）から構成される中性の総分散（ｎ
ｅｕｔｒａｌ ｏｖｅｒａｌｌ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏ
ｎ）を有するファイバペアは、伝送ファイバの長さがモ
ジュールファイバの長さより何倍も大きなことを必要と
されるためにラマン増幅器として有効でない。加えて、
典型的な伝送ファイバは、これらは低いモーダルラマン
利得（ｍｏｄａｌ Ｒａｍａｎ ｇａｉｎ）係数（０．
４から０．７１／Ｗ／ｋｍ）と、５０μｍ２を超える有
効面積を有するためにラマン増幅に対する媒体として適
さない。通常の伝送ファイバに対しては、分散補償ファ
イバ（ＤＣＦ）モジュールの長さの約７倍の長さが要求
され、分散シフトファイバ、例えばＯＦＳ Ｆｉｔｅｌ
から市販されるＴｒｅｕｗａｖｅ（登録商標）ファイバ
に対しては、ＤＣＦのそれの約２５倍の長さが要求され
る。
感心のある波長において、それぞれ、同じ大きさの正と
負の分散を有するファイバを組合せることで達成できる
ことが知られている。このような技術が最近の光通信シ
ステムにおいては使用されており、この技術においては
ある伝送ファイバの正の分散は勾配整合分散補償モジュ
ール（ｓｌｏｐｅ ｍａｔｃｈｉｎｇ ｄｉｓｐｅｒｓ
ｉｏｎ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ ｍｏｄｕｌｅ，
ＤＣＭ）内で負の分散を有するファイバにて補償され
る。ただし、典型的な伝送ファイバと勾配整合分散補償
モジュール（ＤＣＭ）から構成される中性の総分散（ｎ
ｅｕｔｒａｌ ｏｖｅｒａｌｌ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏ
ｎ）を有するファイバペアは、伝送ファイバの長さがモ
ジュールファイバの長さより何倍も大きなことを必要と
されるためにラマン増幅器として有効でない。加えて、
典型的な伝送ファイバは、これらは低いモーダルラマン
利得（ｍｏｄａｌ Ｒａｍａｎ ｇａｉｎ）係数（０．
４から０．７１／Ｗ／ｋｍ）と、５０μｍ２を超える有
効面積を有するためにラマン増幅に対する媒体として適
さない。通常の伝送ファイバに対しては、分散補償ファ
イバ（ＤＣＦ）モジュールの長さの約７倍の長さが要求
され、分散シフトファイバ、例えばＯＦＳ Ｆｉｔｅｌ
から市販されるＴｒｅｕｗａｖｅ（登録商標）ファイバ
に対しては、ＤＣＦのそれの約２５倍の長さが要求され
る。
【０００６】ＯＳＦ Ｆｉｔｅｌから市販される分散補
償モジュール（ＤＣＭ）はＲｉｇｈｔＷａｖｅ（登録商
標）ＤＫファイバとして知られる分散補償ファイバを採
用する。このＲｉｇｈｔＷａｖｅ ＤＫファイバは、従
来のシングルモードファイバの分散勾配を約６５％補償
する負の分散勾配を示し、１５５０ｎｍにおいて−２０
４０ ｐｓ／ｎｍという低い分散値が得られる。
償モジュール（ＤＣＭ）はＲｉｇｈｔＷａｖｅ（登録商
標）ＤＫファイバとして知られる分散補償ファイバを採
用する。このＲｉｇｈｔＷａｖｅ ＤＫファイバは、従
来のシングルモードファイバの分散勾配を約６５％補償
する負の分散勾配を示し、１５５０ｎｍにおいて−２０
４０ ｐｓ／ｎｍという低い分散値が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】最近の光通信システム
の分散公差（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｔｏｌｅｒａｎｃ
ｅｓ）は極めて狭い。従って、通信システム内で用いた
とき高い利得が得られ、広い帯域幅に渡って実質的にゼ
ロの正味分散を達成できるラマン光ファイバ増幅器に対
する必要性が存在する。
の分散公差（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｔｏｌｅｒａｎｃ
ｅｓ）は極めて狭い。従って、通信システム内で用いた
とき高い利得が得られ、広い帯域幅に渡って実質的にゼ
ロの正味分散を達成できるラマン光ファイバ増幅器に対
する必要性が存在する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によると、ラマン
光ファイバ増幅器内の利得ファイバとして用いるのに適
する光ファイバは、概ね円筒状のコアと、外側クラッド
と、この外側クラッドに対するある屈折率プロフィルと
を有する。このコアは３から６ミクロン（μｍ）の間の
直径を有し、このコアと外側クラッドの屈折率の間の差
（Δｎ）は０．０１５から０．０３５の間とされる。こ
の屈折率プロフィルはコアの外周に隣接するトレンチ領
域を含み、このトレンチ領域は１から４μｍの間の幅
と、−０．００５から−０．０１５の間のΔｎを相対屈
折率を有する。
光ファイバ増幅器内の利得ファイバとして用いるのに適
する光ファイバは、概ね円筒状のコアと、外側クラッド
と、この外側クラッドに対するある屈折率プロフィルと
を有する。このコアは３から６ミクロン（μｍ）の間の
直径を有し、このコアと外側クラッドの屈折率の間の差
（Δｎ）は０．０１５から０．０３５の間とされる。こ
の屈折率プロフィルはコアの外周に隣接するトレンチ領
域を含み、このトレンチ領域は１から４μｍの間の幅
と、−０．００５から−０．０１５の間のΔｎを相対屈
折率を有する。
【０００９】本発明のもう一面によると、ラマン光ファ
イバ増幅器は、信号入力端とこの信号入力端と反対側の
出力端を有する第一のファイバと；信号出力端とこの信
号出力端の反対側の入力端とを有し、その入力端が第一
のファイバの出力端に接合或いは結合された第二のファ
イバと；第一と第二のファイバに第一のファイバの信号
入力端に加えられ第二のファイバの信号出力端から出力
される光信号に対してラマン増幅を達成するように結合
されたポンプ光源とを備える。これら第一と第二のファ
イバの長さは、これらファイバが光信号の波長において
実質的に大きさが等しく、符号が反対の分散を示すよう
な寸法とされる。正の分散を有すファイバは、概ね円筒
状のコアと、外側クラッドと、外側クラッドに対するあ
る屈折率プロフィルとを有する。このコアは３から６ミ
クロン（μｍ）の間の直径と、０．０１５から０．０３
５の間のΔｎを有する。この屈折率プロフィルはコアの
外周に隣接するトレンチ領域を含み、このトレンチ領域
は１から４μｍの間の幅と、−０．００５から−０．０
１５の間のΔｎを有する。
イバ増幅器は、信号入力端とこの信号入力端と反対側の
出力端を有する第一のファイバと；信号出力端とこの信
号出力端の反対側の入力端とを有し、その入力端が第一
のファイバの出力端に接合或いは結合された第二のファ
イバと；第一と第二のファイバに第一のファイバの信号
入力端に加えられ第二のファイバの信号出力端から出力
される光信号に対してラマン増幅を達成するように結合
されたポンプ光源とを備える。これら第一と第二のファ
イバの長さは、これらファイバが光信号の波長において
実質的に大きさが等しく、符号が反対の分散を示すよう
な寸法とされる。正の分散を有すファイバは、概ね円筒
状のコアと、外側クラッドと、外側クラッドに対するあ
る屈折率プロフィルとを有する。このコアは３から６ミ
クロン（μｍ）の間の直径と、０．０１５から０．０３
５の間のΔｎを有する。この屈折率プロフィルはコアの
外周に隣接するトレンチ領域を含み、このトレンチ領域
は１から４μｍの間の幅と、−０．００５から−０．０
１５の間のΔｎを有する。
【００１０】本発明をより良く理解するためには、以下
の図面を用いての説明と付録のクレームを参照された
い。
の図面を用いての説明と付録のクレームを参照された
い。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明による光ファイバ１
０の断面に沿っての屈折率プロフィルを示すグラフであ
る。ｙ−軸は、Δｎ、つまり、ファイバ１０のコア１２
と外周クラッド１６の断面に沿って測定されたときの屈
折率の差をグラフのｘ−軸に沿って測定されたときのこ
の断面内の位置の関数として示す。ファイバ１０は、高
いラマン利得係数（Ｒａｍａｎ ｇａｉｎ ｃｏｅｆｆ
ｉｃｉｅｎｔ）と、正の分散と、現存のファイバ、例え
ば負の分散を有する上述のＲｉｇｈｔＷａｖｅ ＤＫフ
ァイバと整合させるのに適する分散勾配（ｄｉｓｐｅｒ
ｓｉｏｎ ｓｌｏｐｅ）を有する。図２は、本発明のフ
ァイバ１０と所定の長さの現存の負の分散を有するファ
イバ、例えばＲｉｇｈｔＷａｖｅ（登録商標）ＤＫファ
イバを含む本発明によるラマン増幅器５０を示す。増幅
器５０の総分散はゼロに接近或いは実質的にゼロとな
る。
０の断面に沿っての屈折率プロフィルを示すグラフであ
る。ｙ−軸は、Δｎ、つまり、ファイバ１０のコア１２
と外周クラッド１６の断面に沿って測定されたときの屈
折率の差をグラフのｘ−軸に沿って測定されたときのこ
の断面内の位置の関数として示す。ファイバ１０は、高
いラマン利得係数（Ｒａｍａｎ ｇａｉｎ ｃｏｅｆｆ
ｉｃｉｅｎｔ）と、正の分散と、現存のファイバ、例え
ば負の分散を有する上述のＲｉｇｈｔＷａｖｅ ＤＫフ
ァイバと整合させるのに適する分散勾配（ｄｉｓｐｅｒ
ｓｉｏｎ ｓｌｏｐｅ）を有する。図２は、本発明のフ
ァイバ１０と所定の長さの現存の負の分散を有するファ
イバ、例えばＲｉｇｈｔＷａｖｅ（登録商標）ＤＫファ
イバを含む本発明によるラマン増幅器５０を示す。増幅
器５０の総分散はゼロに接近或いは実質的にゼロとな
る。
【００１２】ファイバ１０が修正化学蒸着（ｍｏｄｉｆ
ｉｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ， ＭＣＶＤ）過程を用いて、以下の特性を有
することを目標として製造された： １．高いラマン利得係数。 ２．１５５０ｎｍにおいて約１０から１２ ｐｓ／ｎｍ
／ｋｍの．正の分散。 ３．典型的なＤＣＦ（例えば、ＲｉｇｈｔＷａｖｅ Ｄ
Ｋファイバ）整合できる相対分散勾配（ＲＤＳ）。 ４．ポンプバンドと信号バンドの両方における良好なス
ペクトル特性。つまり、１４００から１６５０ｎｍにお
ける低いスペクトル減衰。 ５．低い曲げ損失と、１４００ｎｍ以下の遮断波長。
ｉｅｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ， ＭＣＶＤ）過程を用いて、以下の特性を有
することを目標として製造された： １．高いラマン利得係数。 ２．１５５０ｎｍにおいて約１０から１２ ｐｓ／ｎｍ
／ｋｍの．正の分散。 ３．典型的なＤＣＦ（例えば、ＲｉｇｈｔＷａｖｅ Ｄ
Ｋファイバ）整合できる相対分散勾配（ＲＤＳ）。 ４．ポンプバンドと信号バンドの両方における良好なス
ペクトル特性。つまり、１４００から１６５０ｎｍにお
ける低いスペクトル減衰。 ５．低い曲げ損失と、１４００ｎｍ以下の遮断波長。
【００１３】上述のように、ファイバ１０は、図１のよ
うな屈折率プロフィルを示す。より具体的には、ファイ
バ１０のコア１２は、約０．０２３６なるΔｎと、約
４．６８ミクロン（μｍ）なる直径を有する。コアに隣
接するトレンチ領域１４は、約−０．００８５なる負の
Δｎを有し、コア１２とトレンチ領域１４の総径は、約
８．１０μｍとなる（つまり、トレンチ領域１４の幅
は、（８．１−４．６８）／２＝１．７１μｍとな
る）。ファイバ１０の外側クラッド１６は、約１２５μ
ｍなる総径を有する。
うな屈折率プロフィルを示す。より具体的には、ファイ
バ１０のコア１２は、約０．０２３６なるΔｎと、約
４．６８ミクロン（μｍ）なる直径を有する。コアに隣
接するトレンチ領域１４は、約−０．００８５なる負の
Δｎを有し、コア１２とトレンチ領域１４の総径は、約
８．１０μｍとなる（つまり、トレンチ領域１４の幅
は、（８．１−４．６８）／２＝１．７１μｍとな
る）。ファイバ１０の外側クラッド１６は、約１２５μ
ｍなる総径を有する。
【００１４】ファイバ１０のコア１２は、従って、高い
Δｎ（＞２０＊１０−３）と狭い直径を有する。トレン
チ領域１４は、薄く、深く窪んでおり、約−９＊１０
−３なるΔｎを有する。このトレンチ領域１４なしで
は、ファイバ１０はこれより小さな正の分散を示し、約
０．００８５ｐｓ−１なるＲＤＳを持つこととなる。ト
レンチ領域１４を提供することで、こうして、ファイバ
１０の有効面積が低減され、分散が増加され、ＲＤＳが
低減され、このファイバを上述のＲｉｇｈｔＷａｖｅ
ＤＫファイバと完全に整合させることが可能となる。
Δｎ（＞２０＊１０−３）と狭い直径を有する。トレン
チ領域１４は、薄く、深く窪んでおり、約−９＊１０
−３なるΔｎを有する。このトレンチ領域１４なしで
は、ファイバ１０はこれより小さな正の分散を示し、約
０．００８５ｐｓ−１なるＲＤＳを持つこととなる。ト
レンチ領域１４を提供することで、こうして、ファイバ
１０の有効面積が低減され、分散が増加され、ＲＤＳが
低減され、このファイバを上述のＲｉｇｈｔＷａｖｅ
ＤＫファイバと完全に整合させることが可能となる。
【００１５】上述の仕様にて製造されたファイバ１０は
以下の特性を示す： 遮断周波数 <1400nm 有効面積（１５００ｎｍにおいて） 17μm2 モードルラマン利得（１４５３ｎｍなるポンプ波長において）2.71/W/km 減衰（１５００ｎｍにおいて） 0.45dB/km ＰＭＤ <0.1ps 分散（１５００ｎｍにおいて） 11-12ps/nm/km 分散勾配（１５００ｎｍにおいて） 0.033ps/nm2/km 相対分散勾配(１５００ｎｍにおいて) 0.0027nm-1 １ｄＢ波長 >1700nm ゼロ分散波長 <1200nm ファイバ１０が上記の特性を維持するためには、ファイ
バの形状は好ましくは実質的に以下の範囲内に維持され
るべきである： 領域 寸法 外側クラッドに対する屈折率差（Δｎ） コア１２ 直径＝３から６μｍ 0.015-0.035 トレンチ１４ 幅＝１から４μｍ -0.005から-0.015 外側クラッド１６ 幅＝６２．５μｍ 0
以下の特性を示す： 遮断周波数 <1400nm 有効面積（１５００ｎｍにおいて） 17μm2 モードルラマン利得（１４５３ｎｍなるポンプ波長において）2.71/W/km 減衰（１５００ｎｍにおいて） 0.45dB/km ＰＭＤ <0.1ps 分散（１５００ｎｍにおいて） 11-12ps/nm/km 分散勾配（１５００ｎｍにおいて） 0.033ps/nm2/km 相対分散勾配(１５００ｎｍにおいて) 0.0027nm-1 １ｄＢ波長 >1700nm ゼロ分散波長 <1200nm ファイバ１０が上記の特性を維持するためには、ファイ
バの形状は好ましくは実質的に以下の範囲内に維持され
るべきである： 領域 寸法 外側クラッドに対する屈折率差（Δｎ） コア１２ 直径＝３から６μｍ 0.015-0.035 トレンチ１４ 幅＝１から４μｍ -0.005から-0.015 外側クラッド１６ 幅＝６２．５μｍ 0
【００１６】本発明によるファイバ１０のある長さを市
販の分散補償ファイバ、例えば負の分散を有するＲｉｇ
ｈｔＷａｖｅ ＤＫファイバと組合せることで、図２に
示すラマン増幅器構成にて実質的にゼロの正味分散と分
散勾配が得られた。上のテーブルに示すように、１５５
０ｎｍにおいて、ラマン利得ファイバ１０の分散は１２
ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであるが、ＤＫファイバは約−１０
０ ｐｓ／ｎｍ／ｋｍなる分散を有する。このため、ラ
マン増幅器構成内のＤＫファイバの８から１０倍のラマ
ン利得ファイバ１０を用いると、１５００ｎｍにおける
総分散はゼロとなる。さらに、１５００ｎｍにおける相
対分散勾配は、本発明によるファイバ１０とＤＫファイ
バとで同一であり、このため１５５０ｎｍにおける総分
散勾配はゼロとなる。追加の特徴として、ＤＫファイバ
もラマン増幅に対する優れた利得媒体である。
販の分散補償ファイバ、例えば負の分散を有するＲｉｇ
ｈｔＷａｖｅ ＤＫファイバと組合せることで、図２に
示すラマン増幅器構成にて実質的にゼロの正味分散と分
散勾配が得られた。上のテーブルに示すように、１５５
０ｎｍにおいて、ラマン利得ファイバ１０の分散は１２
ｐｓ／ｎｍ／ｋｍであるが、ＤＫファイバは約−１０
０ ｐｓ／ｎｍ／ｋｍなる分散を有する。このため、ラ
マン増幅器構成内のＤＫファイバの８から１０倍のラマ
ン利得ファイバ１０を用いると、１５００ｎｍにおける
総分散はゼロとなる。さらに、１５００ｎｍにおける相
対分散勾配は、本発明によるファイバ１０とＤＫファイ
バとで同一であり、このため１５５０ｎｍにおける総分
散勾配はゼロとなる。追加の特徴として、ＤＫファイバ
もラマン増幅に対する優れた利得媒体である。
【００１７】例
図２のラマン増幅器５０が、本発明によるファイバ１０
を５０００メートル、負の分散補償ファイバ５２として
のＲｉｇｈｔＷａｖｅ ＤＫファイバを５６０メートル
用いて製造された。これより長いファイバを用いること
で、同一の正味利得をより小さなポンプ電力にて達成す
ることもできるが、ただし、この場合は二重のレイリー
後方散乱の増加に起因してマルチパス干渉（ｍｕｌｔｉ
−ｐａｔｈ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ＭＰＩ）が増
加することとなる。
を５０００メートル、負の分散補償ファイバ５２として
のＲｉｇｈｔＷａｖｅ ＤＫファイバを５６０メートル
用いて製造された。これより長いファイバを用いること
で、同一の正味利得をより小さなポンプ電力にて達成す
ることもできるが、ただし、この場合は二重のレイリー
後方散乱の増加に起因してマルチパス干渉（ｍｕｌｔｉ
−ｐａｔｈ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ，ＭＰＩ）が増
加することとなる。
【００１８】入力信号はファイバ５２の一端５４に入
る。ファイバ５２の他端５６は本発明のファイバ１０の
一端５８に接合される。ポンプ６０はファイバ１０の信
号出力端６２に対してカウンタ（逆方向）ポンプ構成に
配列される。増幅器５０は、代替として、必要であれ
ば、フォワード（同一方向）或いは双方向ポンプ構成と
することもできる。
る。ファイバ５２の他端５６は本発明のファイバ１０の
一端５８に接合される。ポンプ６０はファイバ１０の信
号出力端６２に対してカウンタ（逆方向）ポンプ構成に
配列される。増幅器５０は、代替として、必要であれ
ば、フォワード（同一方向）或いは双方向ポンプ構成と
することもできる。
【００１９】テスト入力信号の波長が１５２６ｎｍから
１６１０ｎｍまでの全Ｃ−バンドとＬ−バンドに渡って
変化された。以下のようなポンプ電力と波長に対して６
０の入力チャネルと０ｄＢなる総入力電力（チャネル当
たり０．０１６７ｍＷ）を用いた結果、１０ｄＢなる平
均正味利得と０．４ｄＢ以下の利得リプルが達成され
た。 ポンプ波長（ｍｎ） ポンプ電力（ｍＷ） １４２２ ２４７ １４３５．５ １７３ １４５１ １００ １４６６ ７０ １４７７ ７２ １５０５ ８４
１６１０ｎｍまでの全Ｃ−バンドとＬ−バンドに渡って
変化された。以下のようなポンプ電力と波長に対して６
０の入力チャネルと０ｄＢなる総入力電力（チャネル当
たり０．０１６７ｍＷ）を用いた結果、１０ｄＢなる平
均正味利得と０．４ｄＢ以下の利得リプルが達成され
た。 ポンプ波長（ｍｎ） ポンプ電力（ｍＷ） １４２２ ２４７ １４３５．５ １７３ １４５１ １００ １４６６ ７０ １４７７ ７２ １５０５ ８４
【００２０】図３は図２の増幅器５０に対するグラフで
あり、曲線７０は正味利得を示し、曲線７２は雑音指数
をｄＢにて示す。平均ＭＰＩは４４．４ｄＢであった。
あり、曲線７０は正味利得を示し、曲線７２は雑音指数
をｄＢにて示す。平均ＭＰＩは４４．４ｄＢであった。
【００２１】図４は１つのラマン利得ファイバ１０を図
に示すような若干異なる相対分散勾配（ＲＤＳ）を有す
る３つの異なるＲｉｇｈｔＷａｖｅ ＤＫファイバに接
合したときの様子を示す。３つの異なる波長区間、つま
り、Ｓ−バンド（曲線８０）、Ｃ−バンド（曲線８
２）、及びＬバンド（曲線８４）において、ほぼゼロの
残留分散が達成された。より具体的には、Ｃ−バンドに
おいて、残留分散は、１５２０から１５７０ｎｍの範囲
で±０．０２５ ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以内であった。
に示すような若干異なる相対分散勾配（ＲＤＳ）を有す
る３つの異なるＲｉｇｈｔＷａｖｅ ＤＫファイバに接
合したときの様子を示す。３つの異なる波長区間、つま
り、Ｓ−バンド（曲線８０）、Ｃ−バンド（曲線８
２）、及びＬバンド（曲線８４）において、ほぼゼロの
残留分散が達成された。より具体的には、Ｃ−バンドに
おいて、残留分散は、１５２０から１５７０ｎｍの範囲
で±０．０２５ ｐｓ／ｎｍ／ｋｍ以内であった。
【００２２】これとは対照的に、図４の曲線８６は、Ｏ
ＦＳ Ｆｉｔｅｌ Ｄｅｎｍａｒｋによって製造された
負の分散を有する標準（従来）のＲａｍａｎ利得ファイ
バと、正の分散を有する標準（従来）の伝送ファイバを
組合せて用いた際の残留分散を示す。１５５０ｎｍにお
いてはゼロ残留分散を達成することができるが、１５５
０ｎｍ以外の波長においてはファイバの勾配がマッチ
（整合）しないためにかなりの残留分散が残ることがわ
かる。
ＦＳ Ｆｉｔｅｌ Ｄｅｎｍａｒｋによって製造された
負の分散を有する標準（従来）のＲａｍａｎ利得ファイ
バと、正の分散を有する標準（従来）の伝送ファイバを
組合せて用いた際の残留分散を示す。１５５０ｎｍにお
いてはゼロ残留分散を達成することができるが、１５５
０ｎｍ以外の波長においてはファイバの勾配がマッチ
（整合）しないためにかなりの残留分散が残ることがわ
かる。
【００２３】上では本発明の幾つかの好ましい実施例に
ついて説明したが、当業者においては明らかなように、
クレームによって定義される本発明の精神及び範囲から
逸脱することなく様々な変更及び修正が可能である。
ついて説明したが、当業者においては明らかなように、
クレームによって定義される本発明の精神及び範囲から
逸脱することなく様々な変更及び修正が可能である。
【図１】本発明によるラマン利得ファイバの屈折率プロ
フィルであり、ファイバコアと周囲のクラッドの断面に
沿っての屈折率の差を示す図である。
フィルであり、ファイバコアと周囲のクラッドの断面に
沿っての屈折率の差を示す図である。
【図２】本発明によるラマン光ファイバ増幅器構成を示
す図である。
す図である。
【図３】図２の増幅器によって得られた正味利得と雑音
指数を波長の関数として示すグラフである。
指数を波長の関数として示すグラフである。
【図４】図１のファイバと若干異なる相対分散勾配（Ｒ
ＤＳ）を有する様々な分散補償ファイバと組合せたとき
得られる残留分散を示すグラフである。
ＤＳ）を有する様々な分散補償ファイバと組合せたとき
得られる残留分散を示すグラフである。
１０ 光ファイバ
１２ ファイバのコア
１６ クラッド
５０ ラマン増幅器
６０ ポンプ
６２ 信号出力端
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ラース グルーナ−ニールセン
デンマーク国 デーケー−2700 ブローエ
ンスホー，アーヴェンディンゲン 22エー
(72)発明者 ベラ パレスドッティアー
デンマーク国 デーケー−2100 コペンハ
ーゲン，14．テーヴィ，ローゼンヴァーエ
ンゲッツ アレー 19
Ｆターム(参考） 2H050 AC14 AC73
2K002 AA02 AB30 BA01 DA10 EA30
FA15 GA10 HA23
5F072 AB07 AK06 JJ20 PP07 QQ07
RR01 YY17
Claims (10)
- 【請求項１】 概ね円筒状のコアと、外側クラッドと、
この外側クラッドに対するある屈折率プロフィルとを有
する光ファイバであって、 （ａ）前記コアが３から６ミクロン（μｍ）の間の直径
を有し、前記コアと外側クラッドの屈折率の間の差（Δ
ｎ）が０．０１５から０．０３５の間とされ；（ｂ）前
記屈折率プロフィルが前記コアの外周に隣接するトレン
チ領域を含み、 （ｃ）前記トレンチ領域が１から４μｍの間の幅と、前
記外側クラッドに対する−０．００５から−０．０１５
の間のΔｎを有することを特徴とする光ファイバ。 - 【請求項２】 前記トレンチ領域の幅が約１．７１μｍ
とされることを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。 - 【請求項３】 前記トレンチ領域が約−０．００８５な
るΔｎを有することを特徴とする請求項１記載の光ファ
イバ。 - 【請求項４】 前記ファイバが１５００ｎｍにおいて１
１から１２ ｐｓ／ｎｍ／ｋｍの間の正の分散を示すこ
とを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。 - 【請求項５】 前記ファイバが１５００ｎｍにおいて約
０．００２７ ｎｍ −１ なる相対分散勾配を有するこ
とを特徴とする請求項４記載の光ファイバ。 - 【請求項６】 前記ファイバが約１７μｍ２なる有効面
積を有することを特徴とする請求項１記載の光ファイ
バ。 - 【請求項７】 前記コアが約０．０２３６なるΔｎを有
することを特徴とする請求項１記載の光ファイバ。 - 【請求項８】 ラマン光ファイバ増幅器であって、この
増幅器が：信号入力端とこの信号入力端と反対側の出力
端を有する第一のファイバと；信号出力端とこの信号出
力端の反対側の入力端を有し、この入力端が前記第一の
ファイバの出力端に結合された第二のファイバと；前記
第一のファイバの信号入力端に加えられ、前記第二のフ
ァイバの信号出力端から出力される光信号に対してラマ
ン増幅を達成するように前記第一のファイバと第二のフ
ァイバとに結合されたポンプ光源とを備え；前記第一と
第二のファイバの長さが、これらファイバが実質的に等
しい相対分散勾配を有し、前記光信号の波長において実
質的に大きさが等しく、符号が反対の分散を示すような
寸法にされ、前記正の分散を有するファイバが概ね円筒
状のコアと、外側クラッドと、この外側クラッドに対す
るある屈折率プロフィルとを有し、 （ａ）前記コアが３から６ミクロン（μｍ）の間の直径
を有し、前記コアと外側クラッドの屈折率の間の差（Δ
ｎ）が０．０１５から０．０３５の間とされ； （ｂ）前記屈折率プロフィルが前記コアの外周に隣接す
るトレンチ領域を含み、 （ｃ）前記トレンチ領域が１から４μｍの間の幅と、前
記外側クラッドに対する−０．００５から−０．０１５
の間のΔｎを有することを特徴とするラマン光ファイバ
増幅器。 - 【請求項９】 前記第一と第二のファイバが１５００ｎ
ｍにおいて約０．００２７ｎｍ−１なる相対分散勾配を
有することを特徴とする請求項８記載のラマン光ファイ
バ増幅器。 - 【請求項１０】 請求項１記載の光ファイバを含むこと
を特徴とするラマン光ファイバ増幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US10/140696 | 2002-05-08 | ||
| US10/140,696 US6816657B2 (en) | 2002-05-08 | 2002-05-08 | Raman fiber optic amplifier with reduced dispersion |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003329870A true JP2003329870A (ja) | 2003-11-19 |
Family
ID=29249792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002257246A Pending JP2003329870A (ja) | 2002-05-08 | 2002-09-03 | 分散の小さなラマンファイバ光増幅器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6816657B2 (ja) |
| EP (1) | EP1361463A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003329870A (ja) |
| CN (1) | CN1456905A (ja) |
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| WO2019100067A1 (en) * | 2017-11-20 | 2019-05-23 | Ipg Photonics Corporation | System and method laser for processing of materials |
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| US7003203B2 (en) * | 2003-07-18 | 2006-02-21 | Corning Incorporated | Large effective area, low kappa, dispersion compensating optical fiber and telecommunication span including same |
| WO2006051642A1 (ja) * | 2004-11-12 | 2006-05-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 情報処理装置 |
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| CN104269723A (zh) * | 2014-09-03 | 2015-01-07 | 电子科技大学 | 一种分区型分布式光纤信号放大方法 |
| CN104865637B (zh) * | 2015-06-08 | 2017-11-17 | 华中科技大学 | 一种受激布里渊散射效应增强型光纤 |
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| JP2002062450A (ja) | 2000-08-14 | 2002-02-28 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 分散補償光ファイバおよび光伝送路 |
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- 2002-05-08 US US10/140,696 patent/US6816657B2/en not_active Expired - Fee Related
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- 2002-09-11 CN CN02131553.1A patent/CN1456905A/zh active Pending
- 2002-09-11 EP EP02020438A patent/EP1361463A1/en not_active Withdrawn
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