JP2003510854A - ファイバー・レーザの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 Ｙｂをドープした二重クラッド・アクティブ・ファイバーファイバー・レーザ（１０６）を製造するために、第１の端部（１１４ａ）の近くで第１のブラッグ回折格子を書き込むのに適したＵＶ放射を受け入れ易くするように前処理し、書き込み工程中に、走査されたポンピング放射を上記アクティブ・ファイバーの第１の端部に供給して、上記第１の回折格子と、事前に切断、洗浄されたアクティブ・ファイバーの第２の端部（１１４ｂ）の反射面との間で増幅された刺激発光を励起し、その結果としてアクティブ・ファイバーからレーザ発光を誘発させ、そのレーザ発光の光出力を測定、処理してレーザ効率を得、その効率が最大値に達した場合に、書き込み工程を中止する。同様のステップを用いて上記アクティブ・ファイバーの第２の端部（１１４ｂ）近くに第２の回折格子を書き込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明はファイバー・レーザの製造法に関するものである。

【０００２】 ファイバー・レーザは、ドープ光ファイバー（アクティブ・ファイバー）とそ
のドーパントを励起するために上記ドープ光ファイバーに対してポンプ放射を提
供するように適合化されたポンプ・ソースで構成された光学装置である。ドーピ
ングに用いられる希土類元素は通常、エルビウム（Ｅｒ）、ネオジム（Ｎｄ）、
イッテルビウム（Ｙｂ）、サマリウム（Ｓｍ）、ツリウム（ＴＭ）、及びプラセ
オジム（Ｐｒ）などである。用いられる単数または複数の希土類元素はレーザ発
光の波長及びポンプ光の波長によって決められる。

【０００３】 励起されたドーパントは、脱励起の結果として刺激された発光放射を発生する
傾向がある。ファイバー・レーザはまた上記刺激された発光放射を上記光ファイ
バー内に閉じ込め、さらに、所定の増幅条件に到達した場合に、その放射の一部
を出力させるようになっている反射要素を含んでいる。そうした反射要素は、例
えば、上記ドープ光ファイバーの両端上に書き込まれたブラッグ回折格子であっ
てもよい。ブラッグ回折格子には、高反射率ゾーンと低反射率ゾーンが、反射波
長（ブラッグ波長）を確立させる距離で相互に離れて交互に配置されている。

【０００４】 ブラッグ回折格子は通常、伝送信号の反射要素を形成するために、標準的な伝
送ファイバー、つまり、刺激された発光目的のためにドーピングされていないフ
ァイバーのコアに書き込まれる。標準的なファイバー上への書き込み工程の前に
、通常、光線感作物質がそのファイバーのコアの、回折格子を受け入れるべく前
処理された領域に加えられる。書き込み工程は上記光線感作物質をＵＶ放射に露
出させるステップを含んでおり、それによって屈折率変差を含む上記コア領域に
干渉パターンを発生させる。この干渉パターンは種々の技術を用いて得ることが
でき、そのうちで最も用いられているのは「位相マスク」技術と上記コア領域に
２つの干渉性ＵＶビームを照射するステップを含む技術である。

【０００５】 書き込み中の回折格子特性に関するリアル・タイム情報はその光ファイバーの
一方の端部に広スペクトル源（例えば、白光ランプあるいはＬＥＤ）からの放射
を与え、そして、スペクトル分析装置でそのファイバーの同じ端部での反射スペ
クトルか、あるいはそのファイバーの反対側の端部で発光スペクトルを検出する
ことで得ることができる。こうした方式でピーク波長、強度、及びその回折格子
の形状に関する情報を得ることができ、これらの情報を用いて、ＵＶ強度、書き
込み継続時間、及び回折格子長などのプロセス・パラメータを制御することがで
きる。

【０００６】 上記書き込み工程に関連した情報を得るためのさらに別の技術は、そのファイ
バーの一方の端部に波長調整レーザ放射を供給するステップと、そして、パワー
計で、（同じファイバー端部での）光反射力か、あるいは（ファイバーの反対側
の端部での）光伝送力を検出するステップを含んでいる。この別の技術は処理速
度が前に述べた技術と比較してより遅いが、解像度はより高い。そして、最初に
述べた技術（広帯域放射供給）は好ましくは書き込み工程のリアル・タイム・モ
ニタリングのために用いられ、二番目の技術（調整レーザ放射供給）は好ましく
は書き込み工程の終了時に回折格子特性を調べるために用いられる。

【０００７】 アクティブ・ファイバー上の共振キャビティを調べるための簡単な技術は、そ
のアクティブ・ファイバーをそれぞれ所定のレーザ波長でブラッグ波長を有する
ブラッグ回折格子を含むドーピングされていない２本のファイバーとつなげるス
テップを含んでいる。しかしながら、上記ファイバー接合領域で起きる不可避的
な挿入ロスがレーザ・パワーの減少と上記共振キャビティ内での望ましくない反
射を誘発させ、それらの現象がレーザ性能を低下させる。

【０００８】 別の方式は、アクティブ・ファイバーのコアにブラッグ回折格子を直接書き込
む方式である。この場合、そのファイバーに与えられる放射の波長（すなわち、
リアル・タイム・モニタリング用あるいは回折格子の特徴づけのために用いられ
る波長）ではアクティブ・ファイバー内での吸収度が高くて、上に述べたモニタ
リング技術の実施が不可能になってしまう。

【０００９】 通常、アクティブ・ファイバー上に回折格子を書き込む前に、同じ、ただしド
ープされていないファイバーでそれまでに集めたデータを考慮に入れて、必要な
露出時間の評価を行う。しかしながら、こうした方法では、書き込み工程の終了
時に得られた有効回折格子反射率に対して用いることができず、その結果として
、有効レーザ効率に関しても用いることもできない。

【００１０】 Ｍｉｋａｅｌ Ｓｖａｌｇａａｒｄ， “Ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｌｉｇｈ
ｔ ｉｎｄｕｃｅｄ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ｓ ｉｎ ｇｅｒｍａｎｏｓｉｌｉｃａ”， Ｐｈ． Ｄ． ｔｅｓｉｓ， Ｍ
ａｒｃｈ １９９７， Ｍｉｋｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｋ Ｃｅｎｔｒｅｔ，
Ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ Ｍｉｋｒｏｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ Ｃｅｎｔｒｅｔ
， Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｄｅｎｍａｒｋ， Ｂ
ｕｉｌｄｉｎｇ ３４５ ｅａｓｔ， ＤＫ−２８００ Ｌｙｕｎｇｂｙ， Ｄ
ｅｎｍａｒｋという資料の４章に、エンド・ミラーとしてブラッグ・ファイバー
回折格子を組み込んでいるＥｒでドープしたファイバー・レーザの周波数安定性
を調べるために研究について述べている。Ｓｖａｌｇａａｒｄはブラッグ回折格
子を形成する動力学がその回折格子の帯域幅（通常はナノメートルの何分の１）
と同じ程度のスペクトル・シフトを含んでおり、そして、ＵＶ書き込み中のそう
した小さな変化が得られるファイバー・レーザの性能に重大な影響を及ぼすこと
を示唆している。ＵＶ回折格子制作及びＥｒドープ・ファイバーのポンピングを
同時に行う方式でレーザ性能のリアル・タイム・モニタリングを行うための方法
が提案されている。

【００１１】 実験的設定に関する記述（パラグラフ４．２）で、長さ１０ｃｍで、その端部
が標準通信用ファイバーに融着接続されているＥｒドープ・ファイバーについて
検討が行われている。上記（第１の）回折格子形成の動的メカニズムは広帯域１
５５０ｎｍ ＬＥＤ源を用いた伝送でモニターされる。上記第１の回折格子がブ
ラッグ波長での透過率が０．０２８±０．００１となるまで露出される。第２の
回折格子の書き込み中に、Ｅｒドープ・ファイバーは１５３０／９８０ｎｍ波長
分割多重化ファイバー・カプラー（ＷＤＭ）を通じて９８０ｎｍマルチモード・
ダイオード・レーザによってポンプされ、そして、そのレーザ出力（ほぼ１５３
０ｎｍ）がスペクトル分析装置でモニターされる。第２の回折格子の露出時間が
第１の回折格子のそれと同じ到達すると、最大レーザ・パワーが得られる。フィ
ードバックを防ぐために、上記ダイオード及びファイバー・レーザの両方の後に
光アイソレータを用い、そしてすべてのファイバー端部に一定の角度を持たせて
ある。パラグラフ４．３に報告されているように、頑丈な単一周波数動作性能を
得るためには、キャビティは非常に短くなければならない。具体的には、このキ
ャビティは１２．５±１ｍｍ長である。さらに、Ｓｖａｌｇａａｒｄによると、
レーザ発光を起こさせるためには第２の回折格子のブラッグ波長が第１の回折格
子の波長と合致していることが重要である。

【００１２】 本出願人は、上記資料で構想されているファイバー・レーザが単一縦方向モー
ド波長安定化ドープ光ファイバーであり、主としてそのファイバーが非常に短い
という理由で、ブラッグ波長での吸収率が比較的低いアクティブ・ファイバーを
含んでいることを確認した。この特徴が書き込み工程中に第１の回折格子の特性
をモニタリングするために標準技術（広帯域放射をファイバーに供給して関連フ
ァイバー出力スペクトルを検出する方法）の使用を可能にしているのである。

【００１３】 本出願人は、ブラッグ波長での吸収率が高いアクティブ・レーザを含んだファ
イバー・レーザを実現しなければならないのであれば、上述の方法は適切ではな
いことに気づいた。

【００１４】 本発明の目的に即して言えば、『高い吸収性』とはブラッグ波長を中心として
約±１０ｃｍの範囲で少なくとも１５ｄＢの吸収率を意味している。ファイバー
の吸収率は主にその形状、長さ、及びドーパント濃度に依存している。

【００１５】 本出願人は特に、ＬＥＤ源又は別の広帯域源による第１の回折格子書き込みモ
ニタリングが、ファイバー内での過剰な信号ロスによって正しいスペクトル検出
ができなくなることから、高吸収性ファイバーの場合はＬＥＤ源あるいは別の広
帯域源による第１回折格子書き込みモニタリングが不可能であろうということに
気づいた。

【００１６】 高吸収率アクティブ・ファイバーを含むファイバー・レーザは、例えば、光伝
送システムにおける光増幅器のためのポンプ・ソースとして用いることができる
。この種の装置の場合、単一モード安定化レーザ放射を有することは必要ではな
く、このアクティブ・ファイバーは好ましくはポンプ吸収を最大限となるように
設計される。そして、上記アクティブ・ファイバーは好ましくは比較的長い、そ
して高度にドーピングされたファイバーである。さらに、非常に高いポンプ吸収
を達成するためには、ファイバー・レーザは二重クラッド・アクティブ・ファイ
バー、つまりレーザ発光のためのコア、ポンプ放射を受け入れるためのコアより
大きな内側クラッド、そして外側クラッドを有するアクティブ・ファイバーを好
適に含むことができることが知られている。ポンプ放射は上記内側クラッドから
ドーパント励起のためのコアに伝播、伝送される。二重クラッド・アクティブ・
ファイバーを含むファイバー・レーザは、例えば、ＳＤＬ Ｉｎｃ．名義の米国
特許第５，５３０，７０９号に開示されている。

【００１７】 本出願人は使用が予定されたアクティブ・ファイバーが二重クラッド・ファイ
バーであれば、回折格子書き込みモニタリングにおいて別の困難が発生するであ
ろうということにも気づいた。実際、この場合、広帯域源の光は主に（コアより
ずっと大きな図形的断面積を有する）内側クラッド内を伝播して、検出されたス
ペクトルがコア内に書き込まれる回折格子については何も示さないであろう。ア
クティブ・ファイバーが二重クラッド・ファイバーである場合、ファイバーの吸
収に関する上の条件はより厳しいものとなり、（ブラッグ波長を中心として約±
１０ｎｍの範囲で）１５ｄＢ以下の吸収量でも周知の技術は適正に使用できなく
なってしまう。

【００１８】 本出願人は、高吸収率アクティブ・ファイバーを含むファイバー・レーザを実
現するための方法がそのアクティブ・ファイバーに関する反射面を形成するステ
ップと、第１の回折格子書き込み中に、上記第１の回折格子と反射面間の増幅さ
れた自然発光とそれに伴うレーザ発光を起こさせるためにそのアクティブ・ファ
イバーをポンピングするステップとを含むことを見出した。このレーザ発光は、
書き込み工程中のレーザ性能を制御できるようにするために検出、処理される。
そして、この方法はさらに同様の方法で第２の回折格子を書き込むステップを含
んでおり、それによって第１の回折格子と第２の回折格子の間に共振キャビティ
が形成される。

【００１９】 本出願人は、回折格子書き込み工程中に、そのアクティブ・ファイバーに供給
されるポンプ放射を最小値と最大値の間で繰り返し走査し、そして、アクティブ
・ファイバーからの出力パワーを十分に処理することで、最適化されたレーザ性
能を得るために行使反射率を制御するために好適に用いることができるそのレー
ザの効率及び閾値パワーのリアル・タイム値を求めることができることを発見し
た。

【００２０】 第１の態様によれば、本発明はアクティブ・ファイバー内に第１の反射波長を
有する第１の回折格子を書き込むステップを含むファイバー・レーザの製造方法
において、 −上記第１の回折格子を書き込むステップの前に、上記アクティブ・ファイバ
ーに関する反射面であって、上記第１の反射波長より大きな第２の反射波長帯域
を有する反射面を形成するステップと、 −上記第１の回折格子と上記反射面との間に増幅された刺激発光を励起させる
と同時に、その結果として上記アクティブ・ファイバーからレーザ発光を誘発さ
せるために、上記第１の回折格子の書き込みステップ中に上記アクティブ・ファ
イバーを光学的にポンピングするステップと、 −上記第１の回折格子の書き込みステップ中に、レーザ発光の光出力を測定す
るステップと、 −測定された上記光出力に従って上記第１の回折格子の書き込みステップを制
御するステップと、を含むファイバー・レーザ製造方法に関するものである。

【００２１】 好ましくは、上記方法は、上記第１の回折格子に続いて、上記第１の回折格子
と共に上記ファイバー・レーザのための共振キャビティを形成するのに適した第
２の共振キャビティを上記アクティブ・ファイバーに書き込むステップを含んで
いる。

【００２２】 上記方法は、好ましくは、上記第１の回折格子の書き込みステップ中に、所定
の出力範囲で上記ポンプ放射の出力を走査するステップを含んでいる。

【００２３】 好ましくは、上記走査ステップは所定の走査期間で反復され、上記光出力測定
ステップが所定の走査期間中所定の数の光出力値を得るステップを含んでいる。

【００２４】 上記所定の数の光出力値を得るステップは、好ましくは、上記光出力値のそれ
ぞれを得るために、所定の測定期間中に測定された光出力の平均値を計算するス
テップを含んでいる。

【００２５】 上記方法は、好ましくは、レーザ効率の現在値を得るために、上記光出力値を
処理するステップを含んでいる。

【００２６】 上記処理ステップは、好ましくは、上記光出力値に対応したレーザ・ゲイン特
性に関して所定の数のポイントに対する適合するラインを見つけるステップと、
上記ラインを評価するステップとを含んでいる。

【００２７】 上記書き込みを制御するステップは、好ましくは、レーザ効率の上記現在値が
限界値に達したかどうかをチェックするステップと、上記限界値に達している場
合に、上記第１の回折格子を書き込むステップを停止するステップとを含んでい
る。

【００２８】 上記チェック・ステップは、好ましくは、最後の走査期間中に上記レーザ効率
の現在値をその前の走査期間中のレーザ効率の値と比較するステップを含んでい
る。

【００２９】 上記方法は、好ましくは、上記限界値に基づいて、上記第１の回折格子の反射
率を評価するステップを含んでいる。

【００３０】 反射面を形成する上記ステップは、好ましくは、ガラス／空気界面で反射面を
形成するために上記アクティブ・ファイバーの一方の端部を切断し、清浄化する
ステップを含んでいる。

【００３１】 上記アクティブ・ファイバーは、好ましくは、上記第１の回折格子の最大反射
波長に対応する波長を中心として約±１０ｎｍの範囲で１５ｄＢの吸収量を有す
るアクティブ・ファイバーを含んでいる。

【００３２】 上記アクティブ・ファイバーは、好ましくは、二重クラッド・アクティブ・フ
ァイバーを含んでいる。

【００３３】 上記方法は好ましくは、 −上記第１及び第２の回折格子間に増幅された刺激発光を励起させ、それによ
って上記アクティブ・ファイバーからレーザ発光を誘発させるために、上記第２
の回折格子の書き込みステップ中に上記アクティブ・ファイバーを光学的にポン
ピングするステップと、 −上記第２の回折格子の書き込みステップ中に、上記レーザ発光の光出力を測
定するステップと、 −測定された上記光出力に基づいて上記第２の回折格子を書き込むステップを
制御するステップと、を含んでいる。

【００３４】 上記方法は、好ましくは、上記第２の回折格子の書き込みステップ中に所定の
出力範囲でポンプ放射の出力を走査するステップを含んでいる。

【００３５】 上記走査ステップは、好ましくは所定の走査期間で反復され、上記光出力測定
ステップが上記所定の走査期間中に所定の数の光出力値を得るステップを含んで
いる。

【００３６】 上記所定の数の光出力値を得るステップは、好ましくは、上記光出力値のそれ
ぞれを得るために、所定の測定期間中に測定された光出力の平均値を計算するス
テップを含んでいる。

【００３７】 上記方法は、好ましくは、上記レーザ効率の現在値を得るために上記光出力値
を処理するステップを含んでいる。

【００３８】 上記処理ステップは、好ましくは、上記光出力値から上記レーザ閾値出力の現
在値を求めるステップを含んでいる。

【００３９】 上記書き込みステップを制御するステップは、好ましくは上記レーザ効率の現
在値が最大値に達したかどうかをチェックするステップと、上記最大値に到達し
ていた場合には、第２の回折格子を書き込むステップを停止するステップを含ん
でいる。

【００４０】 上記書き込みステップを制御するステップは、好ましくは、上記レーザ効率の
現在値と上記閾値出力との間の所定の関係に到達した場合に、上記第２の回折格
子の書き込みステップを停止するステップを含んでいる。

【００４１】 上記方法は、好ましくは、上記限界値に基づいて上記第２の回折格子の反射率
を評価するステップを含んでいる。

【００４２】 上記方法は、好ましくは、上記第２の回折格子を書き込むステップの前に、上
記反射面の代わりに無視できる程度の反射率のゾーンを形成するステップを含ん
でいる。

【００４３】 好ましくは、上記第２の回折格子は第３の反射波長帯域を有しており、上記第
３と第１の反射波長帯域間の比率が１．５〜３との間である。

【００４４】 別の態様によれば、本発明は、アクティブ・ファイバーと、上記アクティブ・
ファイバーの第１の部分に書き込まれ、第１の反射波長帯域を有する第１の回折
格子と、そして、上記アクティブ・ファイバーの第２の部分に書き込まれ、第２
の反射波長を有する第２の回折格子を含み、第１の回折格子と第２の回折格子が
上記ファイバー・レーザのための共振キャビティを形成し、上記第１及び第２の
反射波長帯域間の比率が１．５から３の間であることを特徴とするファイバー・
レーザに関するものである。

【００４５】 上記アクティブ・ファイバーは、好ましくは、二重クラッド・アクティブ・フ
ァイバーを含んでいる。

【００４６】 上記アクティブ・ファイバーは、好ましくは、上記反射波長帯域の中心に対応
する波長を中心として約±１０ｎｍの範囲で少なくとも１５ｄＢの吸収量を有し
ている。

【００４７】 上に述べた一般的記述及び以下の詳細な説明は例示的なものであり、説明目的
だけのためのものであって、権利請求されている発明を限定するものではない。
以下の説明は、本発明の実施例と同様、本発明のさらなる利点と目的を規定し、
示唆するものである。

【００４８】 本明細書に組み込まれ、その一部を構成する以下の添付の図面は、本発明の実
施の形態を示すものであり、説明と合わせて本発明の利点と原理を説明するもの
である。

【００４９】 図１で、光伝送システム１は第１の端末サイト１０、第２の端末サイト２０、
上記２つの端末サイト１０、２０を接続している光ファイバー線３０、そして上
記光ファイバー線３０に沿って端末サイト１０と端末サイト２０との間に配置さ
れた少なくとも１つのライン・サイト４０を含んでいる。

【００５０】 説明を簡単にするために、以下に述べられる光伝送システム１は、単方向性の
ものとし、信号は１つの端末サイトから他の端末サイト（本例では第１の端末サ
イトから第２の端末サイト）に伝わるものとするが、以下のすべての検討事項は
信号が双方向に流れる双方向性システムにおいても有効なものと考えられる。さ
らに、上記光伝送システム１は最大１２８チャンネルを伝送するようになってい
るが、上記説明から、本発明の範囲及び精神においては限定的なものではなく、
特定の光伝送システムのニーズと必要性に応じて、１２８チャンネル以下でも、
あるいはそれ以上でも用いることができることは明らかであろう。

【００５１】 上記第１の端末サイト１０は好ましくは複数の入力チャンネル１０を受信する
ようになっているマルチプレクシング部（ＭＵＸ）１１と、トランスミッタ出力
増幅装置部（ＴＰＡ）１２を含んでいる。第２の端末サイト２０は好ましくはレ
シーバ・プリアンプ（ＲＰＡ）部１４と複数の出力チャンネル１７を出力するよ
うになっているデマルチプレクシング部（ＤＭＵＸ）１５を含んでいる。

【００５２】 本明細書で図３に関連して以下に説明するマルチプレクシング部１１は、入力
チャンネル１６をここでは青帯域ＢＢ、第１の赤帯域ＲＢ１及び第２の赤帯域Ｒ
Ｂ２の３つの準帯域にマルチプレックスまたはグループ化するが、マルチプレク
シング部１１はこれとは別に入力チャンネル１８を３つ以下、あるいは以上の準
帯域にグループ化することも可能である。

【００５３】 そうすると、上記３つの準帯域ＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ２はＴＰＡ部１２、少
なくとも１つのライン・サイト４０及び第２の端末サイト２０によって別個の帯
域として、あるいは組み合わせられた広帯域として受信される。光ファイバー線
３０の複数の部分は上記少なくとも１つのライン・サイト４０をＴＰＡ部１２、
ＲＰＡ部１４、そして場合によってはその他のライン・サイト４０（図示せず）
と接合させている。後で図４を参照して説明するＴＰＡ部１２は、マルチプレク
シング部１１から個別の準帯域ＢＲ、ＢＲ１、ＢＲ２を受信して、それらを最適
化し、そしてそれらを光ファイバー線の第１の部分で送信するために単一の広帯
域ＳＷＢに組み合わせる。後で図６を参照して説明するライン・サイト４０は、
上記広帯域ＳＷＢを受信し、その単一広帯域ＳＷＢを再度ＢＲ、ＢＲ１、ＢＲ２
に分割し、最後に各準帯域ＢＲ、ＢＲ１、ＢＲ２内に信号をアド、ドロップし、
そして、それらを単一の広帯域ＳＷＢに再び組み合わせる。アド及びドロップ操
作のために、ライン・サイト４０に周知のタイプ、あるいは本出願人名義の欧州
特許出願第９８１１０５９４．３号に述べられているようなタイプの光アド／ド
ロップ・マルチプレクサ（ＯＡＤＭ）を設けることができる。

【００５４】 光ファイバー線３０の第２の部分は、ライン・サイト４０の出力を別のライン
・サイト４０（図示せず）か、あるいは第２の端末サイト２０のＲＰＡ部１４に
つなげる。後で図７を参照して説明するＲＰＡ部１４は、上記単一広帯域ＳＷＢ
の増幅及び最適化も行い、そして、単一広帯域ＳＷＢをＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ
２に分割してからそれらを出力することもできる。

【００５５】 後で図８を参照して説明するデマルチプレクシング部１５は、ＲＰＡ部１４か
ら３つの準帯域ＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ２を受信して、それらを３つのＢＢ、Ｒ
Ｂ１、及びＲＢ２を出力チャンネル１７の個々の波長に分割する。入力チャンネ
ル１６及び出力チャンネル１７の数は、一部のチャンネルがサイト（又はライン
・サイト）４０でアドされたりドロップされたりするので、等しくない場合もあ
り得る。

【００５６】 上に述べたことから、各準帯域ＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ２に対して、ＴＰＡ部
１２の対応する入力とＲＰＡ部１４の対応する出力との間に１つの光学リンクが
形成される。

【００５７】 図２は上記光伝送システム１内で用いられ、ファイバー・リンクを通じて送ら
れる信号のチャンネルに対する異なったゲインとそれら３つのＢＢ、ＲＢ１、及
びＲＢ２の異なった割り当てにほぼ対応する増幅期のスペクトル発光範囲を定性
的に示すグラフである。特に、第１の準帯域ＢＢは好ましくは１５２９ｎｍ〜１
５３５ｎｍの間の範囲をカバーし、エルビウムをドープした増幅器の第１の増幅
波長範囲に対応し、そして最大１６チャンネルの割り当てを行い；第２の準帯域
ＲＢ１は１５４１ｎｍ〜１５６１ｎｍの間の入り、エルビウムをドープした増幅
器の第２の増幅波長範囲に対応し、そして最大４８チャンネルの割り当てを行い
；そして第３の準帯域ＲＢ２は１５７５ｎｍ〜１６０２ｎｍの間の範囲をカバー
し、本発明に従って、エルビウムをドープした増幅器の１つの増幅波長範囲に対
応し、そして最大６４チャンネルの割り当てを行う。エルビウム／イッテルビウ
ムをドープしたファイバー増幅器のゲイン・スペクトル・グラフは、１５７５−
１６０２ｎｍ範囲が増幅では最良の性能を提供するが、チャンネルは最低１５６
５ｎｍまで、そして最高１６２０ｎｍまでの範囲で好適に割り当てられることを
示している。

【００５８】 ここに提案されている１２８チャンネル・システムにおける隣接チャンネルは
好ましくは５０ＧＨｚ固定スペーシングを有している。あるいは、異なった固定
スペーシングを用いてもよく、あるいは周波数スペーシングを不均等にして周知
の４波混合現象を緩和するようにしてもよい。

【００５９】 エルビウム増幅帯域では、ＲＢ１及びＲＢ２帯域はかなりフラットなゲイン特
性を有しているが、ＢＢ帯域はゲイン応答がかなり凸凹である。以下に説明する
ように、ＢＢ帯域におけるエルビウム・ドープ・ファイバー・スペクトル範囲を
利用するために、光伝送システム１はその範囲におけるゲイン特性を平坦化する
ために等化手段を用いている。その結果、１５２９−１６０２ｎｍのエルビウム
・ドープ・ファイバー・スペクトル発光範囲をそれぞれＢＢ帯域、ＲＢ１帯域、
及びＲＢ２帯域を含む３つの準帯域に分割することによって、光伝送システム１
はエルビウム・ドープ・ファイバー・スペクトル発光範囲の大部分を有効に活用
して密度の高いＷＤＭを提供することができる。

【００６０】 以下に図１に示した本発明の種々のモジュールについて詳細に説明する。

【００６１】 図３は、第１の端末サイト１０のより詳細な図である。第１の端末サイト１０
は、マルチプレクシング部１１及びＴＰＡ部１２（図３には示していない）に加
えて、光ライン端末部（ＯＬＴＥ）４１及び波長コンバータ部（ＷＣＳ）４２を
含んでいる。

【００６２】 例えばＳＯＮＥＴ、ＡＴＭ、ＩＰ及びＳＨＤなどの標準的なシステムでの標準
回線終端装置に相当するＯＬＴＥ４１は送信／受信（ＴＸ／ＲＸ）装置（図示せ
ず）をＷＤＭシステム１０内のチャンネル数と等しい量だけ含んでいる。１つの
好ましい実施の形態では、ＯＬＴＥ４１は１２８のＴＸ／ＲＸ装置を有している
。マルチプレクシング部１１で、ＯＬＴＥ４１は一般的な波長で複数の信号を送
信する。図３に示すように、好ましい実施の形態では、ＯＬＴＥ４１は１６チャ
ンネルで構成される第１のグループ、４８のチャンネルで構成される第２のグル
ープ、そして６４のチャンネルで構成される第３のグループを出力する。しかし
ながら、上に述べたように、チャンネルの数は特定の光伝送システムのニーズと
必要条件に応じて変えることができる。

【００６３】 当業者にはすぐ分かるように、ＯＬＴＥ４１はＷＣＳ４２に情報を送るより小
さな、複数（例えば３つ）の個別ＯＬＴＥの集合で構成することもできる。従っ
て、ＷＣＳ４２は１２８の波長コンバータ・モジュールＷＣＭ１−ＷＣＭ１２８
を含んでいる。

【００６４】 装置ＷＣＭ１−ＷＣＭ１６はそれぞれＯＬＴＥ４１からの第１の信号グループ
の対応する１つの信号を受信し、装置ＷＣＭ１７−ＷＣＭ６４はそれぞれＯＬＴ
Ｅ４１からの第２の信号グループの対応する１つの信号を受信し、そして装置Ｗ
ＣＭ６５−ＷＣＭ１２８はそれぞれＯＬＴＥ４１からの第３の信号グループの対
応する１つの信号を受信する。それぞれの装置は１つの信号を一般波長から特定
の波長に変えて、その信号を再送信することができる。これらの装置は信号をＯ
Ｃ−４８、ＳＴＭ−１６などの標準的なフォーマットで受信、再送信できるが、
ＷＣＭ１−１２８の好ましい動作は用いられた特定のデータ・フォーマットに自
由に対応できる。

【００６５】 各ＷＣＭ１−１２８は、好ましくはＯＬＴＥ４１から光信号を受信してそれを
電気信号に変改するためのフォトダイオード（図示せず）を有するモジュール、
固定搬送波長を発生させるためのレーザあるいは光発生源（図示せず）、そして
、光信号で固定搬送周波数を外部的にモジュレートするためのマッハ−ツェンダ
ー・モジュレータ（図示せず）を有している。あるいは、各ＷＣＭ１−１２８は
レーザ・ダイオードと共に受信波長をそのレーザ・ダイオードの搬送波長に変換
するために電気信号で直接モジュレートされるフォトダイオードを含んでいる場
合もある。さらに別の方式として、各ＷＣＭ１−１２８は幹線ファイバー回線か
ら、例えば波長デマルチプレクサを介して光信号を受信して、それを電気信号に
変換するための高感度受信装置（例えば、ＳＤＨあるいはＳＯＮＥＴ標準に基づ
くもの）を有するモジュールと、直接変調あるいは外部変調レーザ源で構成され
る場合もある。後者の方式の場合、幹線ファイバー回線の出力からの信号の再生
と本発明によるこの新しい光伝送システムにおける送信を可能にすることができ
、それによって総回線長を拡張することができる。

【００６６】 図３は、ＯＬＴＥ４１とＷＣＭ１−ＷＣＭ１２８までの組み合わせで信号の提
供、再生が行われることを示しているが、それらの信号はそれらの発生源につい
ての特別の限定なしに１つのソースで直接提供、再生することも可能である。

【００６７】 マルチプレクシング部１１は、３つの波長マルチプレクサ（ＷＭ）４３、４４
及び４５を有している。好ましい１２８チャンネル・システムの場合、装置ＷＣ
Ｍ１−ＷＣＭ１６からの選定された各波長信号出力がＷＭ４３によって受信され
、ＷＣＭ１７−ＷＣＭ６４からの選択された各波長出力がＷＭ４４によって受信
され、そして、ＷＣＭ６５−ＷＣＭ１２８からの選定された各波長信号出力がＷ
Ｍ４５によって受信される。ＷＭ４３、ＷＭ４４、及びＷＭ４５は、３つの帯域
ＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ２からの受信信号を組み合わせて３つの対応する波長分
割多重化信号に変換する。図３に示すように、ＷＭ４３は通常の１ｘ１６平面光
スプリッタと同様の１６チャンネル波長マルチプレクサであり、ＷＭ４４は通常
の１ｘ６４平面光スプリッタでそのうち１６のポートは使われない平面光スプリ
ッタと同様の６４チャンネル波長マルチプレクサであり、そして、ＷＭ４５は通
常の１ｘ６４平面光スプリッタと同様の６４チャンネル波長マルチプレクサであ
る。各波長マルチプレクサは光伝送システム１に光モニタリング・チャンネル（
図示せず）を提供するための第２のポート（例えば２ｘ１６及び２ｘ６４スプリ
ッタ）を含んでいてもよい。同様に、ＷＭ４３、４４、及び４５はシステム拡張
のためのスペースを提供するためにより多数の入力を持っていてもよい。受動的
シリカ−オン−シリコン（ＳｉＯ_２）又はシリカ−オン−シリカ（ＳｉＯ_２−Ｓ
ｉＯ_２）技術を用いた波長マルチプレクサは、例えば、当業者でもつくることが
できる。例えば、挿入ロスを減少させるために、その他の技術もＷＭのために用
いることができる。その事例としては、ＡＷＧ（アレイ導波路回折格子）、カス
ケード・マッハ・ツエンダー、ファイバー回折格子、そして干渉フィルターなど
である。

【００６８】 図４を参照をすると、マルチプレクシング部１１からのＢＢ、ＲＢ１、及びＲ
Ｂ２帯域出力はＴＰＡ部１２によって受信される。これらＢＢ、ＲＢ１、及びＲ
Ｂ２帯域信号は図３に示すＯＬＴＥ４１、ＷＣＳ４２、及びＷＭ４３、４４、４
５構成からのソースから提供されてもよい。例えば、ＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ２
帯域信号は、以下により詳細に説明するような本発明の意図から逸脱せずに、利
用者によって発生させられ、ＴＰＡ部１２に直接供給されてもよい。

【００６９】 ＴＰＡ部１２はそれぞれ対応する帯域ＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ２のための３つ
の増幅器部５１、５２、及び５３、カップリング・フィルター５４及び等化フィ
ルター６１を含んでいる。増幅器部５１、５２は好ましくはエルビウム−ドープ
２段階フィルター増幅器であり（他の希土類ドープ増幅器も用いることができる
）、増幅器部５３は、本発明に依れば、ルビウム／イットリウム−ドープ（Ｅｒ
／Ｙｂ）ファイバー増幅器であり、これについては図９を参照して以下に詳述す
る。

【００７０】 増幅器５１、５２及び５３からの出力はフィルター５４によって受け取られ、
それがＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ２帯域を単一の広帯域（ＳＷＢ）に結合する。

【００７１】 増幅器５１及び５２の各々は１つ又は２つのレーザ・ダイオードによってポン
プされて、それが増幅する信号に光学ゲインを与える。各増幅器の特性は、その
長さとポンプ波長も含めて、それが増幅する特定の準帯域のためにその増幅器の
性能を最適化するように選定される。例えば、増幅器部５１及び５２の第１段階
（プレアンプ）はＢＢ及びＲＢ１帯域を増幅するために９８０ｎｍで作動するレ
ーザ・ダイオード（図示せず）によって線形あるいは飽和方式でポンプしてもよ
い。適切なレーザ・ダイオードは本出願人が提供している。これらのレーザ・ダ
イオードは例えばＥ−ＴＥＫ ＤＹＮＡＭＩＣＳ ＩＮＣ， １８８５ Ｌｕｎ
ｄｙ Ａｖｅ．， Ｓａｎ Ｊｏｓｅ， ＣＡ（ＵＳＡ）から発売されているモ
デルＳＷＤＭ０９１５ＳＰＲなどの一般に市販されている９８０／１５５０ＷＤ
Ｍカップラを用いてプレアンプの光通路に結合させることができる。この９８０
ｎｍレーザ・ダイオードは他の可能なポンプ波長と比較して増幅器のための低ノ
イズ構成を提供してくれる。

【００７２】 増幅器部５１−５３の各々の第２段階は好ましくは飽和状態で作動する。増幅
器部５１の第２段階は好ましくはエルビウムがドープされており、ＢＢ帯域を上
に述べたＷＤＭカップラ（図示せず）を用いてＢＢ帯域の光通路に結合された別
の９８０ｎｍポンプ（図示せず）によって増幅する。この９８０ｎｍポンプは１
５２９−３５ｎｍの範囲をカバーする低帯域での信号のためのより優れたゲイン
挙動及びノイズ特性を提供してくれる。増幅器部５２の第２段階は好ましくはエ
ルビウム−ドープされており、１４８０ｎｍで作動するレーザ・ダイオード・ポ
ンプ・ソースでＲＢ１帯域を増幅する。こうしたレーザ・ダイオードは市販され
ており、例えば、ＪＤＳ ＦＩＴＥＬ， ＩＮＣ．， ５７０ Ｈｅｓｔｏｎ
Ｄｒｉｖｅ， Ｎａｐｅａｎ， Ｏｎｔａｒｉｏ （ＣＡ）から提供されている
モデル１４０２ＰＡＸ−１などである。この１４８０ｎｍポンプはより優れた飽
和変換効率挙動を提供し、これはＲＢ１帯域で１５４２ｎｍ−６１ｎｍの領域で
より多数のチャンネルを使うために用いられている。あるいは、高出力９８０ｎ
ｍポンプ・レーザあるいは９８０ｎｍ波長領域の多重化ポンプ・ソースを用いて
もよい。部５３は図９を参照して以下に詳細に説明する。

【００７３】 フィルター６１は、ＲＢ１帯域全体で、システム出力での信号レベル及びＳＮ
Ｒを等化するのを支援するためにＲＢ１帯域増幅器内に配置されている。具体的
には、フィルター６１はＲＢ１帯域内の高増幅の波長領域を減衰させるデエンフ
ァシス・フィルターを含んでいる。このデアンファシス・フィルターが用いられ
た場合は、長期ブラッグ回折格子技術、スプリット−ビーム・フーリエ・フィル
ターなどを用いることができる。例えば、このデエンファシス・フィルターは１
５４１ｎｍ−１５６１ｎｍの作動波長範囲を有し、さらに、１５４１−１５４２
ｎｍ及び１５５９−１５６０ｎｍのピーク伝送の波長を有しており、これらのピ
ーク間ではより低い、比較的定常的な伝送が行われる。図５は好ましいデエンフ
ァシス・フィルター６１のフィルター形状あるいは相対的な減衰性能を示してい
る。図５のグラフはデエンファシス・フィルター６１が約１５４２ｎｍ及び１５
６０ｎｍのあたりでピーク伝送の領域を持つと同時に、約１５４６ｎｍと１５５
６ｎｍとの間で比較的定常的な、あるいはフラットな減衰の領域を有しているこ
とを示している。エルビウム・ドープ・ファイバー増幅器のためのデエンファシ
ス・フィルター６１は高帯域でのゲイン応答の平坦化を支援するためにそれらの
ピーク間の波長で約３−４ｄＢの減衰を加えるだけでよい。デエンファシス・フ
ィルター６１は、ファイバー増幅器で用いられているドーパントあるいはこれら
の増幅器のポンプ・ソースの波長など用いられている実際のシステムのゲイン平
坦化特性に応じて、図５で示すのとは異なった減衰特性を有していてもよい。

【００７４】 また、デエンファシス・フィルター６１は省略してもよく、デエンファシス動作
を第１の端末サイト１０のマルチプレクシング部１１で較正された減衰によって
得るようにしてもよい。

【００７５】 ＴＰＡ１２の増幅器を通過した後、増幅器部５１、５２、５３からの増幅され
たＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ２帯域出力はそれぞれフィルター５４によって受信さ
れる。フィルター５４は帯域結合フィルターであり、例えば、２つのカスケード
化干渉性３ポート・フィルター（図示せず）を含んでいてもよく、その場合第１
のものはＢＢ帯域をＲＢ１帯域と結合し、第２のものは第１のフィルターによっ
て与えられるＢＢ／ＲＢ１帯域をＲＢ２帯域と結合させる。

【００７６】 通信チャンネルとは違った波長、例えば１４８０ｎｍでの光モニター（図示せ
ず）とサービス回線用の挿入部をＷＤＭ１４８０／１５５０干渉性フィルター（
図示せず）を介して共通ポートに付加してもよい。この光モニターは確実に光伝
送システム１に漏洩がないようにするために光信号を検出する。サービス回線挿
入部は回線サービス・モジュールのためのアクセスを提供し、光監視チャンネル
を通じてアラーム、監視、性能及びデータのモニタリング、コントロール及び家
庭用アラーム、音声周波数用付加回線などを管理することができる。

【００７７】 ＴＰＡ部１２のフィルター５４からの単一広帯域出力は、例えば１００キロメ
ートルなど光ファイバー回線３０の一定の長さの伝送ファイバー（図示せず）を
通過するが、それによってその単一広帯域ＳＷＢ内の信号が減衰する。その結果
、ライン・サイト４０はその単一広帯域ＳＷＢ内の信号を受信して増幅させる。
図６に示すように、ライン・サイト４０はいくつかの増幅器（ＡＭＰ）６４−６
９、３つのフィルター７０−７２、等化フィルター（ＥＱ）７４ 、そして３つ
のＯＡＤＭステージ７５−７７を含んでいる。

【００７８】 フィルター７０は単一広帯域ＳＷＢを受信して、ＢＢ及びＲＢ１帯域からＲＢ
２帯域を分離する。増幅器６４はＢＢ及びＲＢ１帯域を受信、増幅するのに対し
て、フィルター７１は増幅器６４からの出力を受信し、ＢＢ帯域とＲＢ１帯域を
分離する。ＢＢ帯域は等化フィルター７４によって等化され、第１のＯＡＤＭス
テージ７５によって受信され、そこで所定の信号がドロップ及び／又はアドされ
、さらに増幅器６５によって増幅される。すでにＴＰＡ１２内のデエンファシス
・フィルター６１を通過したＲＢ１帯域は最初に増幅器６６によって増幅され、
次に第２のＯＡＤＭステージ７６によって受信され、そこで所定の信号がドロッ
プ及び／又はアドされ、さらに増幅器６７によって増幅される。ＲＢ２帯域は増
幅器６８によって増幅され、次に第３のＯＡＤＭステージ７７によって受信され
、そこで所定の信号がドロップ及び／又はアドされ、さらに増幅器６９によって
増幅される。増幅されたＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ２帯域はその後フィルター７２
によって単一広帯域ＳＷＢに再び結合される。

【００７９】 単一広帯域ＳＷＢを受信する増幅器６４は、好ましくは線形方式で作動する単
一光ファイバー増幅器で構成されている。つまり、増幅器６４はその出力パワー
がその入力パワーに依存するような状態で作動される。実際の実施形態に応じて
、増幅器６４はあるいは単一ステージあるいは多重ステージ増幅器のいずれであ
ってもよい。それを線形状態で作動させることによって、増幅器６４はＢＢ及び
ＲＢ１帯域チャンネル間の出力依存性を保証するのに役立つ。言い換えれば、線
形状態で作動する増幅器６４によって、２つの準帯域ＢＢ、ＲＢ１のうちの１つ
の個別チャンネルの出力パワー（及び信号：ノイズ比）が他の準帯域ＲＢ１、Ｂ
Ｂ内のチャンネルが付加あるいは除去されても大幅には変化しない。高密度シス
テム内での一部あるいはすべてのチャンネルの存在には影響を受けないようにす
るためには、第１ステージ増幅器（増幅器６４及び増幅器６８など）をライン・
サイト４０で、不飽和方式で、個別の等化及び増幅を行うためにその一部を取り
出す前に作動させる必要がある。好ましい実施の形態においては、増幅器６４及
び６８はエルビウム・ドープ・ファイバー増幅器であり、各帯域に対して好まし
くは５．５ｄＢ以下のノイズ指数を得るために９８０ｎｍポンプで作動するレー
ザ・ダイオード（図示せず）と共伝播方向でポンプされる。

【００８０】 フィルター７１は例えば、３ポート装置、好ましくはＢＢ帯域を等化フィル
ター７４に供給するドロップ・ポートとＲＢ１ｔａｉｉｋｉｗｏ 増幅器５６に
供給する反射ポートを有する３ポート装置で構成することができる。

【００８１】 増幅器６６は、好ましくは飽和単一のエルビウム・ドープ・ファイバー増幅器
で、従ってその出力パワーはその入力パワーとは基本的に無関係である。こうし
た方法で、増幅器６６はＢＢ帯域内でのチャンネルと比較してＲＢ１帯域でのチ
ャンネルのパワーを飛躍的に大きくする。この好ましい実施の形態においては、
ＢＢ帯域と比較してＲＢ１帯域のチャンネルの数が多いので（つまり、後者での
１６チャンネルに対して４８チャンネル）、ＲＢ１帯域チャンネルは通常増幅器
６４を通過するとより低いゲインを持つことになる。その結果、増幅器６６はＲ
Ｂ１対域内のチャンネルのパワーをＢＢ帯域のそれとバランスを保たせるように
機能する。もちろん、ＢＢ及びＲＢ１帯域の他のチャンネル構成に対しては、増
幅器６６は必要ないかもしれないが、それとは別にライン・サイト４０のＢＢ帯
域側で必要とされる場合もある。

【００８２】 ＲＢ１帯域のチャンネルに関しては、増幅器６４と６６は合わせて２ステージ
増幅器とみなすことができ、この場合、最初のステージは線形モードで作動し、
二番目のステージは飽和状態で作動される。ＲＢ１帯域内の出力パワーの安定化
に役立てるため、増幅器６４と６８は好ましくは同じレーザ・ダイオード・ソー
スでポンプされる。こうした方法で、ＥＰ６９５０４９にも述べられているよう
に、増幅器６４からの残留ポンプ出力は増幅器６６に提供される。特に、ライン
・サイト４０は増幅器６４とフィルター７１との間に配置されたＷＭＤカップラ
を含んでおり、これは増幅器６４の出力に残っている９８０ｎｍポンプ光を抽出
する。このＷＤＭカップラとして、例えば、Ｅ−ＴＥＫ ＤＹＮＡＭＩＣＳ Ｉ
ＮＣ， １８８５ Ｌｕｎｄｙ Ａｖｅ．， Ｓａｎ Ｊｏｓｅ， ＣＡ（ＵＳ
Ａ）から発売されているモデルＳＷＤＭＣＰＲ３ＰＳ１１０などを用いることが
できる。このＷＤＭカップラからの出力は同じタイプで増幅器６６の後の光通路
内に配置されている第２のＷＤＭカップラに送られる。これらふたつのカップラ
は残留９８０ｎｍポンプ信号を比較的低いロスで伝送する光ファイバー７８によ
って結合されている。第２のＷＤＭカップラは残留９８０ｎｍポンプ出力を反対
の伝播方向で増幅器６６に送る。

【００８３】 増幅器６６から、ＲＢ１帯域信号は本出願人の名義による欧州特許出願第９８
１１０５９４．３号に述べられているタイプの既知のタイプのＯＡＤＭステージ
７６に送られる。ＯＡＤＭステージ７６から、ＲＢ１帯域信号は増幅器６７に送
られる。好ましいエルビウム・ドープ・ファイバー増幅器の場合、増幅器６７は
例えば増幅器６４及び６８を駆動するレーザ（図示せず）を上回るポンプ出力を
有するレーザ・ダイオード・ソースからの、例えば１４８０ｎｍのポンプ波長を
有している。１４８０ｎｍ波長はエルビウム・ドープ・ファイバーのための他の
ポンプ波長と比較して高出力パワーの出力に対して優れた変換効率を提供してく
れる。あるいは、高出力９８０ｎｍポンプ・ソースあるいは、９７５ｎｍと９８
６ｎｍでのものなど多重化ポンプ・ソースのグループ、あるいは９８０ｎｍでの
二極化ポンプ・ソースを用いて増幅器６７を駆動させることもできるであろう。
増幅器６７は好ましくはＲＢ１帯域内の信号に対してパワー・ブーストを提供す
るために飽和状態で作動されるが、望ましい場合多段階増幅器で構成してもよい
。

【００８４】 増幅器６４とフィルター７１を通過した後、ＢＢ帯域は等化フィルター７４に
入る。上にも述べたように、エルビウム・ドープ・ファイバー・スペクトル発光
範囲はＢＢ帯域領域にピークを持っているが、ＲＢ１帯域領域ではほぼフラット
な状態を維持する。その結果、ＲＢ帯域あるいは単一広帯域ＳＷＢ（ＢＢ帯域を
含む）がエルビウム・ドープ・ファイバー増幅器によって増幅されると、ＢＢ帯
域領域内のチャンネルが不均等に増幅される。また、上でも検討したように、こ
の不均等増幅という問題を克服するために等化手段が適用されると、等化はスペ
クトル全体のチャンネルに適用されてしまい、その結果ゲインの不均衡が継続し
てしまう。しかしながら、チャンネルのスペクトルをＢＢ帯域とＲＢ１帯域に分
割することにより、ＢＢ帯域でのより少なくなった作動エリアでの等化が行われ
、ＢＢ帯域のチャンネルに対してゲイン特性の適切な平坦化を行うことができる
。

【００８５】 好ましい実施の形態で、等化フィルター７４は、異なった波長で指定された減
衰を行う長期チャープ・ブラッグ回折格子技術に基づく２ポート装置で構成され
る。例えば、ＢＢ帯域に対する等化フィルター７４は１５２９ｎｍから１５３６
ｎｍまでの作動波長範囲を有することができ、谷の底での波長は１５３０．３ｎ
ｍ〜１５３０．７ｎｍの間である。等化フィルター７４は単独で用いる必要はな
く、最適フィルター形状をもたらし、それによってＷＤＭシステム１で用いられ
る手いる特定の増幅器に対してゲイン等化をもたらすために、他のフィルター（
図示せず）とカスケードで組み合わせて用いることもできる。等化フィルター７
４は当業者でもつくることができ、あるいはその分野の多数の業者から入手する
こともできる。なお、この等化フィルター７４のために用いられる特定の構造は
当業者には周知のことであり、例えば、長期間回折格子、干渉性フィルター、あ
るいはマッハ・ツエンダー・タイプの光ファイバーなどの特殊なブラッグ回折格
子を含むこともできる。

【００８６】 等化フィルター７４から、ＢＢ帯域信号は例えばＯＡＤＭステージ７６と同じ
タイプのＯＡＤＭステージ７５に送られ、そしてさらに増幅器６５に送られる。
好ましいエルビウム・ドープ・ファイバー増幅器を用いると、増幅器６５は９８
０ｎｍの波長を持つことになり、これはレーザ・ダイオード・ソース（図示せず
）によって提供され、増幅器６５を反対の伝播方向にポンピングするための光通
路にＷＤＭカップラ（図示せず）を介して結合される。ＢＢ帯域のチャンネルが
両方の増幅器６４と６５を通過するので、等化フィルター７４はこれら両方の増
幅器によって引き起こされるゲイン不均衡を補償することができる。従って、等
化フィルター７４でのデシベル降下はＢＢ帯域に対する全体的な増幅及びライン
・パワーの必要性に従って決めなければならない。増幅器６５は好ましくはＢＢ
帯域内の信号にパワー・ブーストを与えるために飽和状態で作動し、望ましい場
合は多重ステージ増幅器で構成してもよい。

【００８７】 ＲＢ２帯域は、システムの必要性に応じて９８０ｎｍか１４８０ｎｍポンプ光
でポンプされるエルビウム・ドープ・ファイバー増幅器であるファイバー増幅器
６８から受信される。増幅器６８から、ＲＢ２帯域チャンネルが、例えばＯＡＤ
Ｍステージ７５及び７６と同じタイプのＯＡＤＭステージ７７に運ばれ、そして
増幅器６９に供給される。増幅器６９は、本発明に依ればＲＢ２帯域を増幅する
ようになっているエルビウム／イッテルビウム共ドープ増幅器であり、これにつ
いては図１０を参照して詳しく説明する。

【００８８】 それぞれ増幅器６５、６７、及び６９を通過した後、増幅されたＢＢ、ＲＢ
１、及びＲＢ２帯域は再びフィルター７２によって単一広帯域ＳＷＢに結合され
る。図４のフィルター５４と同様、フィルター７２は、例えば２つのカスケード
された干渉性３−ポート・フィルター（図示せず）を含んでいてもよく、この場
合最初のものがＢＢをＲＢ１帯域と結合し、二番目のもの第１のフィルターによ
って与えられるＢＢ及びＲＢ１帯域をＲＢ２帯域と結合する。

【００８９】 ＴＰＡ部１２の場合と同様、ライン・サイト４０も例えば、ＷＤＭ１４８０
／１５５０干渉性フィルター（図示せず）を通じて光モニターとサービス回線挿
入及び抽出部（図示せず）を含むことができる。これらの要素の１つ又は複数は
ライン・サイト４０のいずれの相互接続箇所に含めることができる。

【００９０】 増幅器６４−６９、フィルター７０−７２、及びＯＡＤＭステージ７５−７６
に加えて、ライン・サイト４０は長距離通信リンクに沿って信号伝送中に発生す
る可能性のある色分散を補償するための分散補償モジュール（ＤＣＭ）を含んで
いてもよい。ＤＣＭ（図示せず）は好ましくはＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ２帯域の
いずれか１つあるいは複数におけるチャンネル分散を補償するために増幅器６５
、６７、及び６９のいずれか１つ又は複数の上流で結合されたサブユニットで構
成され、そしていくつかの形状を持っていてもよい。例えば、ＤＣＭは第１のポ
ートが３つの帯域ＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ２のチャンネルを受信するように接続
された光学サーキュレータを有していてよい。チャープ化されたブラッグ回折格
子をそのサーキュレータの第２のポートに取付けることができる。これらのチャ
ンネルは第２のポートを出て、ブラッグ回折格子で反射されて色分散を補償する
。分散補償された信号はその後サーキュレータの次のポートをでて、ＷＤＭ内で
の伝送が続けられる。一定の長さの分散補償ファイバーなど、チャープ化された
ブラッグ回折格子以外の他の装置も色分散を補償するために用いることができる
。ＤＣＭ部の設計及び仕様は本発明に限定されず、そして、ＷＤＭシステム１で
は、システム実施の全体的必要性に応じてＤＣＭ部を用いても、あるいは省略し
てもよい。

【００９１】 ライン・サイト４０の後、結合された単一広帯域ＳＷＢ信号は光ファイバー回
線３０の一定の長さの長距離光伝送ファイバーを通過する。第１及び第２の端末
サイト１０、２０間の距離がその光信号の減衰を起こさせるのに十分な程長い場
合、つまり１００キロメートル以上の場合、増幅を行う１つ又は複数の追加的な
ライン・サイト４０を用いることができる。実際の構成では、５スパンの長距離
伝送ファイバが用いられ（それぞれ０．２２ｄＢ／Ｋｍのパワー・ロスと総スパ
ン・ロスが約２５ｄＢとなるような長さを有している）、４つの増幅ライン・サ
イト４０によって分離されている。

【００９２】 伝送ファイバーの最後のスパンに続いて、ＲＰＡ部１４が最後のライン・サイ
ト４０からの単一広帯域ＳＷＢを受信し、その通信リンクの末端での受信及び検
出のために単一広帯域ＳＷＢの信号を用意する。図７に示すように、ＲＰＡ部１
４は増幅器（ＡＭＰ）８１−８５、フィルター８６と８７、等化フィルター８８
、そして、必要であれば、３つのルーター・モジュール９１−９３を含むことが
できる。

【００９３】 フィルター８５は単一広帯域ＳＷＢを受信して、ＢＢ及びＲＢ１帯域からＲＢ
２帯域を分離する。増幅器８１は好ましくはエルビウムがドープされており、Ｂ
Ｂ及びＲＢ１帯域のチャンネルに対する信号：ノイズ比率を改善するのに役立つ
ようにＢＢ及びＲＢ１帯域を増幅する。増幅器８１は例えば９８０ｎｍポンプ、
あるいは別の波長で作動するポンプでポンプされ、その増幅器のノイズ指数を低
くする。ＢＢ及びＲＢ１帯域はその後フィルター８７によって分離される。

【００９４】 ＴＰＡ部１２及びライン・サイト４０の場合と同様に、増幅器８２及び８３は
ＢＢ帯域と、そしてＲＢ１帯域をそれぞれ９８０ｎｍポンピングで増幅する。Ｒ
Ｂ１地域のチャンネル間の出力パワーの安定化に寄与するために、増幅器８１及
び８３は好ましくは残留９８０ｎｍポンプ信号を比較的低いロスで伝送する結合
光ファイバー８９を用いて同じ９８０ｎｍレーザ・ダイオード・ポンプ・ソース
によってポンプされる。具体的には、増幅器８１は増幅器８１と８７の間に位置
し、増幅器８１の出力端に残っている９８０ｎｍポンプ光を抽出するＷＤＭカッ
プラと結合されている。このＷＤＭカップラとして、例えば、Ｅ−ＴＥＫ ＤＹ
ＮＡＭＩＣＳ ＩＮＣ， １８８５ Ｌｕｎｄｙ Ａｖｅ．， Ｓａｎ Ｊｏｓ
ｅ， ＣＡ（ＵＳＡ）から市販されているモデル番号ＳＷＤＭＣＰＲ３ＰＳ１１
０を用いることができる。このＷＤＭカップラからの出力は同じタイプで、増幅
器８３の後の光通路内に配置されている第２のＷＤＭカップラに送られる。これ
ら２つのカップラは光ファイバー８９によって結合されており、残留９８０ｎｍ
ポンプ光を比較的低いロスで伝送する。第２のＷＤＭカップラはこの残留９８０
ｎｍポンプ光を反対の伝播方向で増幅器８３に送り込む。従って、増幅器８１−
８３、フィルター８７、そして等化フィルター８８はそれぞれライン・サイト４
０の増幅器６４、６５、及び６７、フィルター７１、そして等化フィルター７４
と同じ機能を果たしており、システム全体の必要性に応じて、同じ、あるいは同
等の部品を使用してもよい。

【００９５】 増幅器８４はＲＢ２帯域を受信、増幅するためにフィルター８８と結合されて
いる。増幅器８４は、例えば、図６の増幅器６８と同じエルビウム・ドープ増幅
器である。そして、ＲＢ２帯域チャンネルは次に、好ましくは周知のタイプのエ
ルビウム・ドープ増幅器である増幅器８５によって受信される。

【００９６】 ＲＰＡ部１４はさらに、ルーティング・ステージ９０を含んでおり、これはＢ
Ｂ、ＲＢ１、及びＲＢ２対域内のチャンネル・スペーシングをデマルチプレクシ
ング部１５のチャンネル分離能力に適合させることができる。特に、デマルチプ
レクシング部１５のチャンネル分離能力は比較的広いチャンネル・スペーシング
（例えば、１００ＧＨｚグリッド）で、同時にＷＤＭシステム１内のチャンネル
間の密度が高い場合（例えば、５０ＧＨｚ）、ＲＰＡ部１４は図７に示すルーテ
ィング・スペースを含むことができる。デマルチプレクシング部１５のチャンネ
ル分離能力にもとづて、その他の構造を付加することもできる。

【００９７】 ルーティング・ステージ９０は３つのルータ・モジュール９１−９３を含んで
いる。各ルータ・モジュール９１−９３はそれぞれの帯域を」２つの準帯域に分
け、各準帯域は対応する帯域のチャンネルの半分を含んでいる。例えば、ＢＢ帯
域がそれぞれ５０ＧＨｚで分離された１６チャンネルλ_１−λ_１６を含んでいる
場合、ルータ・モジュール９１は、そのＢＢ帯域を１００ＧＨｚで分離されたチ
ャンネルλ_１、λ_３、・・・λ_１５を有する第１の準帯域ＢＢ“と、１００ＧＨ
ｚで分離されたチャンネルλ_２、λ_４、・・・λ_１６を有する第２の準帯域ＢＢ
′に分離し、準帯域ＢＢ′のチャンネルでインターリーブする。同様の方法で、
ルータ・モジュール９２と９３はＲＢ１とＲＢ２をそれぞれ第１の準帯域ＲＢ１
′とＲＢ２’及び第２の準帯域ＲＢ’’及びＲＢ２’’に分離する。

【００９８】 各ルータ・モジュール９１−９３は、例えば、第１のポートに取り付けられた
第１の一連のブラッグ回折格子と、第２のポートに取り付けられた第２の一連の
回折格子を有するカップラ（図示せず）を含むことができる。第１のポートに取
り付けられたブラッグ回折格子はすべて１つおきのチャンネル（すなわち、偶数
チャンネル）に対応する反射波長を融資、第２のポートに取り付けられたブラッ
グ回折格子は残りのチャンネル（すなわち、奇数チャンネル）に対応する反射波
長を有する第２のポートに取り付けられている。回折格子のこうした構成は１つ
の入力経路をチャンネル間スペーシングの２倍のスペーシングで２つの出力経路
に分離するのにも役立つ。

【００９９】 ＲＰＡ部を通過した後、ＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ２帯域あるいはそれに対応す
る準帯域はそれぞれデマルチプレクシング部１５によって受信される。図８に示
すように、デマルチプレクシング部１５は６つの波長デマルチプレクサ（ＷＤ）
９５’、９５’’、９６’、９６’’、９７’、９７’’を含んでおり、これら
はそれぞれ対応する準帯域ＢＢ’、ＢＢ’’、ＲＢ１’、ＲＢ’’、ＲＢ２’及
びＲＢ’’を受信し、出力チャンネル１７を発生する。デマルチプレクシング部
１５はさらに、出力チャンネル１７を受信するための受信装置Ｒｘ１−Ｒｘ１２
８を含んでいる。

【０１００】 波長デマルチプレクサは好ましくはアレイ波長回折格子装置を含んでいるが、
同じ、あるいは同様の波長分離を達成するための別の構造も考えられる。例えば
、準帯域ＢＢ’、ＢＢ’’、ＲＢ１’、ＲＢ’’、ＲＢ２’及びＲＢ’’内のチ
ャンネルをデマルチプレクスするために干渉性フィルター、ファブリー・ペロー
・フィルター、あるいはイン−ファイバー・ブラッグ回折格子を通常の方法で用
いることもできる。

【０１０１】 好ましい構成においては、デマルチプレクシング部１５は干渉性フィルター及
びＡＷＧフィルター技術を結合している。また、ファブリー・ペロー・フィルタ
ー、あるいはイン−ファイバー・ブラッグ回折格子を使用することもできる。好
ましくは干渉性フィルターを有する８チャンネル・デマルチプレクサであるＷＤ
９５’、９５’’は第１の準帯域ＢＢ’と第２の準帯域ＢＢ’’をそれぞれ受信
し、デマルチプレックスする。具体的には、ＷＤ９５’はチャンネルλ_１、λ_３ 、・・・λ_１５をデマルチプレックスし、ＷＤ９５’’はチャンネルλ_２、λ_４ 、・・・λ_１６をデマルチプレックスする。しかしながら、ＷＤ９５’とＷＤ９
５’’の両方とも１ｘ８タイプのＡＷＧ１００ＧＨｚデマルチプレクサであって
もよい。同様に、ＷＤ９６’とＷＤ９６’’は第１の準帯域ＲＢ１’と第２の準
帯域ＲＢ１’’をそれぞれ受信、デマルチプレックスし、チャンネルλ_１７−λ _５４ を発生し、ＷＤ９７’とＷＤ９７’’は第１の準帯域ＲＢ２’と第２の準帯
域ＲＢ２’’をそれぞれ受信、デマルチプレックスして、チャンネルλ_５５−λ _１２８ を発生する。ＷＤ９６’とＷＤ９６’’の両方とも利用可能なデマルチプ
レクサ・ポートのうちの２４のポートだけを用いるように設定された１ｘ３２タ
イプのＡＷＧ１００ＧＨｚデマルチプレクサであってよく、ＷＤ９７’及びＷＤ
９７’’の両方とも利用できるデマルチプレクサ・ポートのすべてを使用する１
ｘ３２ＡＷＧ１００ＧＨｚデマルチプレクサであってもよい。出力チャンネル１
７はＷＤ９５’、９５’’、９６’、９６’’、９７’、９７’’によってデマ
ルチプレックスされた個別チャンネルによって構成され、出力チャンネル１７の
各チャンネル１７は受信装置Ｒｘ１−Ｒｘ１２８の１つによって受信される。

【０１０２】 図９は本発明による光増幅器１００を示している。光増幅器１００は図４の増
幅器部５３と図６の増幅器部６９の両方で、ＲＢ２帯域の信号を増幅させるため
に用いることができる。

【０１０３】 増幅器１００は好ましくは双方向でポンプされる光増幅器で、以下のものを含
んでいる。

【０１０４】 −増幅される光信号の入力用の入力ポート１０１ −増幅後の光信号の出力のための出力ポート −入力ポート１０１に光学的に結合された第１の端部１０３ａと出力端部１０
２に光学的に結合された第２の端部１０３ｂを有し、光信号を増幅するようにな
っているアクティブ・ファイバー１０３ −第１の光カップラ１０５によって上記アクティブ・ファイバー１０３に光学
的に結合され、好ましは伝送される信号と同じ伝播方向で第１のポンプ放射を上
記アクティブ・ファイバー１０３に供給するようになっている第１のポンプ・ソ
ース１０４ −第２の光カップラ１０６によって上記アクティブ・ファイバー１０３に光学
的に結合され、好ましは伝送される信号と反対の伝播方向で第２のポンプ放射を
上記アクティブ・ファイバー１０３に供給するようになっている第２のポンプ・
ソース１０４ あるいは、第１のポンプ放射、第２のポンプ放射、そして出力信号をその都度
マルチプレクシングすることで、第１のポンプ放射と第２のポンプ放射を、好ま
しくは同じ伝播方向でアクティブ・ファイバー１０３に送ってもよい。

【０１０５】 あるいは、第１のポンプ・ソース及び／又は第２のポンプ・ソースの代わりに
複数のポンプ・ソースを用いることもできる。この複数のポンプ・ソースは波長
（異なった波長で作動している場合）あるいは極性のいずれかでマルチプレック
スすることができる。

【０１０６】 増幅器１００は、入力端部１０１からカップラ１０５だけに光が伝送されるよ
うにするための入力端１０１と第１のカップラ１０５との間に配置された周知の
タイプの第１の光アイソレータ１０８、および／または、第２のカップラ１０７
から出力端部１０２だけに光が伝送されるように第２のカップラ１０７と出力端
部１０２との間に配置された周知のタイプの第２の光アイソレータ１０９とを含
んでいてもよい。

【０１０７】 アクティブ・ファイバー１０３はエルビウムとイッテルビウムの両方がドープ
されたシリカ・ファイバーである。アクティブ・ファイバー１０３は単一モード
で、好ましくは１０ｍから３０ｍの間の長さ、そして好ましくは０．１５〜０．
２２の間のアパチャー値を有している。アクティブ・ファイバー１０３のコアは
以下の成分を表示された濃度で含んでいる。

【０１０８】 −Ａｌ： ０．１−１３原子パーセント −Ｐ： ０．１−３０原子パーセント −Ｅｒ： ０．１−０．５原子パーセント −Ｙｂ：０．５−３．５原子パーセント エルビウムとイッテルビウム濃度の比率は１：５〜１：３０の範囲、例えば、
１：２０である。

【０１０９】 第１のカップラ１０５は好ましくはマイクロ光干渉性ＷＤＭカップラで、以下
の部品を含んでいる。

【０１１０】 −増幅される（ＲＢ２帯域チャンネル内の）信号を受信するために光学的に入
力ポート１０１に結合された第１のアクセス・ファイバー −第１のポンプ放射を受信するために、単一モード光ファイバー１１０で光学
的に第１のポンプ・ソース１０４に結合された第２のアクセス・ファイバー１０
５ｂ −アクティブ・ファイバー１０３に第１のポンプ放射と共に（そして同じ伝播
方向で）増幅するために光信号を送るためにアクティブ・ファイバー１０３に光
学的に結合された第３のアクセス・ファイバー１０５ｃ 上記第１のカップラ１０５はさらにそのアクセス・ファイバー内で光ビームを
その都度導く集光レンズ・システム（図示せず）と、選択性反射面（図示せず）
、例えばダイクロイックミラーを含んでいる。カップラ内でのその反射面の実際
の傾斜は信号とポンプ放射を搬送する入力光ビームの方向に依存する。好ましく
は、カップラ１０５内の選択性反射面はＲＢ２帯域チャンネルの波長に対しては
透明で、第１のポンピング放射の波長は反射する。こうした方法で、ＲＢ２帯域
チャンネルはほとんどロスなしで反射面を通過し、第１のポンプ放射は反射面に
よってアクティブ・ファイバー１０３のコア内に反射される。また、第１のカッ
プラ１０５はＲＢ２帯域チャンネルの波長に対しては反射性を示し、第１のポン
ピング放射の波長に対しては透明性である選択性反射面を含んでいてもよい。

【０１１１】 この第１のカップラ１０５は、好ましくは０．６ｄＢ以下の光信号に対する挿
入ロスを有している。例えば、第１のカップラ１０５はＯＰｌｉｎｋ社製造のモ
デルＮＷＤＭ−４５／５４である。

【０１１２】 別の実施の形態によれば、上記第１のカップラ１０５は溶融ファイバー状のカ
ップラである。

【０１１３】 第２のカップラ１０７は好ましくは溶融ファイバーＷＤＭカップラで、以下の
部品を含んでいる。

【０１１４】 −出力ポート１０２に増幅された信号を供給するために出力ポートに光学的に
結合された第１のアクセス・ファイバー１０７ａ −対応するポンプ放射を受信するために、光ファイバー１１１によって第２の
ポンプ・ソース１０６に光学的に接続された第２のアクティブ・ファイバー１０
７ｂ −アクセス・ファイバー１０３から増幅された光信号を受信し、そしてアクテ
ィブ・ファイバー１０３に対して第２のポンプ・ソース１０６によって発生され
たポンプ放射を供給するためにアクティブ・ファイバー１０３に光学的に結合さ
れた第３のアクセス・ファイバー１０７ｃ −開放端部を有する、つまり低反射終端されている第４のアクセス・ファイバ
ー１０７ｄ 第２のカップラ１０７は第１及び第３のアクセス・ファイバー１０７ａ、１０
７ｃを形成している第１のファイバーと第２及び第４のアクセス・ファイバー１
０７ｂ、１０７を形成している第２のファイバーを融合することでつくることが
できる。

【０１１５】 第２のカップラ１０７は好ましくは光信号に対して０．３ｄＢ以下の挿入ロス
を有している。

【０１１６】 第１のポンプ・ソース１０４は好ましくは半導体レーザ・ダイオードであり、
１４６５ｎｍ〜１４９５ｎｍの範囲の波長で第１のポンプ放射を提供し、アクテ
ィブ・ファイバー１０３内のＥｒイオンを励起するようになっている。第１のポ
ンプ・ソース１０４によって提供されるポンピングパワーは好ましくは４０ｍＷ
と１５０ｍＷの間である。第１のポンプ・ソース１０４は、例えば、ＳＵＭＩＴ
ＯＭＯ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ， Ｌｔｄ．によるモデル番
号ＳＬＡ５６００−ＤＡである。

【０１１７】 特に共伝播方向ポンピングにおけるＥｒの直接ポンピングは、アクティブ・フ
ァイバー１０３内で光信号の予備増幅を発生させるものと考えられる。この予備
増幅はＹｂイオンをポンピングすることでもたらされるブースティング効果と組
み合わさって、特に低入力パワー状態での増幅器で観察される大幅な性能強化の
理由となっていると考えられる。

【０１１８】 本出願人は、１４８０ｎｍ帯域でＥｒイオンを直接ポンピングする方が９８０
ｎｍ帯域でポンピングするより好ましいことを発見した。実際、１４８０ｎｍで
のポンプ放射は９８０ｎｍポンプ放射の場合と違ってアクティブ・ファイバー内
でゆっくりと吸収され、従ってより長い波長（１６００ｎｍ）でより高い蛍光を
発生すると考えられる。これによって、光信号パワーが過剰なＡＳＥ蓄積を抑制
しつつアクティブ・ファイバーにそって徐々に高くなることを可能にしている。

【０１１９】 提案されている増幅器は、以下にも述べるように、−２５ｄＢ程度までの非常
に低い入力パワーで光信号を増幅させることができる。

【０１２０】 図１０で、第２のポンプ・ソース１０６は、好ましくはファイバー・レーザ１
１２とポンプ・レーザ・ダイオード１１３を含んでいる。好適に、ファイバー・
レーザ１１２は、１０００ｎｍから１１００ｎｍの範囲の波長で第２のポンプ放
射を発生するように適合化されており、そしてアクティブ・ファイバー１０３内
でＹｂイオンを励起させるようになっている。ファイバー・レーザ１１２は、好
ましくは二重クラッド・ファイバー１１４と第２のブラッグ回折格子１１８、１
１９で構成されている。ブラッグ回折格子１１８、１１９は、二重クラッド・フ
ァイバー１１４の両端に書き込まれファイバー・レーザ１１２のファブリー・ペ
ロー共振キャビティの境界を定めている。

【０１２１】 ポンプ・レーザ・ダイオード１１３は、上記二重クラッド・ファイバー１１４
の一方の端部に光学的に結合されており、その二重クラッド・ファーバー１１４
に対してポンピングを行うために励起放射を発生する。二重クラッド・ファーバ
ー１１４の反対側はアクティブ・ファイバー１０３に対して第２のポンプ放射を
伝送するためにファイバー１１１にスプライスされている。

【０１２２】 図１１ａは、二重クラッド・ファーバー１１４の実際の寸法とはずれた断面を
示している。ファイバー１１４は第一の屈折率ｎ１を有するコア１１５、そのコ
ア１１５を取り囲んでおり、第２の屈折率ｎ_２＜ｎ_１を有する内側クラッド１１
６、そして、上記内側クラッド１１６を取り囲んでおり、第３の屈折率ｎ_３＜ｎ _２ を有する外側クラッド１１７を含んでいる。コア１１５、内側クラッド１１６
及び外側クラッド１１７は同軸である。

【０１２３】 ファイバー１１４は、好ましくはアクティブ・ファイバー１０３をポンピング
するのに適した波長で第２のポンプ放射を発生させるために高濃度のＹｂでドー
プされたコア１１５を有するシリカ・ファイバーである。コア１１５内のＹｂ濃
度は好ましくは０．１原子％以上、より好ましくは０．７原子％から１．５原子
％の範囲である。

【０１２４】 コア１１５の他の成分の濃度は好ましくは以下の範囲である。

【０１２５】 −Ｇｅ： ０．１−２０原子％の間 −Ａｌ： ０．１−６原子％の間 −Ｐ： ０．１−２０原子％の間 ポンプ・レーザ・ダイオード１１３は、好ましくは、発光スペクトルの中心が
二重クラッド・ファーバー１１４内でドーパント・イオンをポンプするのに適し
た波長、好ましくは９１０ｎｍ〜９２５ｎｍの範囲を中心としている広域レーザ
である。ポンプ・レーザ・ダイオード１１３は、好ましくは、励起放射を非常に
高い効率（１００％近く）でアクティブ・ファイバー１１４内に結合するために
、ほぼ同じ直径のコアを有する出力多重モード光ファイバー１２０と同じアパチ
ャーのアクティブ・ファイバー１１４の内側クラッド１１６を備えている。

【０１２６】 図１１ｂに示すように、通常の動作条件の下では、ポンプ・レーザ・ダイオー
ド１１３によって発生されるポンプ放射は内側クラッド１１６に供給され、コア
１１５によって漸次吸収され、Ｙｂイオンを励起する。Ｙｂイオンを脱励起する
と１０００−１１００ｎｍの波長範囲の刺激発光が発生し、それがコア１１５な
いに伝播してそれ自体を励起する。回折格子１１８、１１８は、１０００−１１
００ｎｍの波長範囲（例えば１０４７ｎｍ）の所定の波長を反射して、複数回の
反射の後に、ポンプ・レーザ・ダイオード１１３とは反対側のファイバー端部１
１４から発光されるこの特殊波長での高出力レーザ放射を発生させる。

【０１２７】 ファイバー・レーザ１１２は、最初に望ましいレーザ性能に従って最適化され
た特性（長さ、形状、及び組成）を有する二重クラッド・ファーバー１１４を作
り、次にファイバー１１４の両端に回折格子１１８と１１９を書き込んで実現す
ることができる。

【０１２８】 ファイバー１１４を作るためには、２つの異なったプレフォーム（図示せず）
を用いる。第一のプレフォームはコア１１５と内側クラッド１１６の内側部分を
得るために用いられる。第１のプレフォームは周知の「化学的気相成長」（ＣＶ
Ｄ）法を用いてＳｉＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、及びＡｌ_２Ｏ_３を堆積させ、次に、周知の
「溶液ドーピング」法を用いて希土類イッテルビウムを導入することでつくられ
る。この第１のプレフォームは次にその外径を所定の値に減少するように加工さ
れる。

【０１２９】 市販タイプの第２のプレフォームは上記内側クラッド１１６の外部部分と外側
クラッド１１７を得るために用いられる。この第２のプレフォームは中心領域が
純粋なＳｉＯ_２で、その周辺領域はフッ素がドープされたＳｉＯ_２である。第２
のプレフォームの中心領域はその一部が除去されて上記第１のプレフォームの外
径より多少大きな直径を有する中心長さ方向の孔が形成されており、その孔に上
記第１のプレフォームが導入される。内側のクラッドはその一部は上記第１のプ
レフォームによって、一部は第２のプレフォームによって形成されている。

【０１３０】 以上のようにして得られた３層プレフォームを通常の方法で線引きして光ファ
イバー１１４を得る。

【０１３１】 回折格子１１８及び１１９は、図１２に示す回折格子書き込みアセンブリを用
い、以下に述べるような本出願人が開発した手法で書き込むことができる。

【０１３２】 図１２で、回折格子書き込みアセンブリ１３０は、ファイバー１１４の第１の
端部に光学的に結合されたポンプ・レーザ・ダイオード１１３と、光出力測定装
置１３１、好ましくはファイバー１１４の第２の端部１１４ｂの全面に配置され
たパワーメータ、そしてファイバー１１４の第２の端部１１４ｂと上記想定装置
１３１との間に配置された光バンド・パス・フィルター１３２によって構成され
ている。

【０１３３】 測定装置１３１は、例えば、ＡＮＤＯ ＡＱ２１４０タイプのパワーメータで
ある。

【０１３４】 フィルター１３２は、好ましくはソース１０６のでレーザ発光λ_{ｌａｓｅｒ}の
所定の波長を中心とする干渉性フィルターである。

【０１３５】 アセンブリ１３０はさらに好ましくはＤＡＣ（デジタル・アナログ・コンバー
タ）１３３によって、そして側主なソフトウエア（例えばＬａｂｖｌｅｗ（登録
商標））を用いてポンプ・レーザ・ダイオード１１３と装置１３１を制御するよ
うになっているプロセッサ（ＰＣ）１３４を含んでいる。ＤＡＣ１３３は例えば
Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ＰＣＩ ６１１０Ｅのタイプのも
のでもよい。図１２に示すように、プロセッサ１３４はさらに測定装置１３１に
よって提供される情報に従って、回折格子書き込みプロセス中にレーザ１０５の
Ｐ_ｏｕｔ／Ｐ_ｐｕｍｐ特性を（ディスプレイ上に）提供するように構成される。

【０１３６】 さらに、アセンブリ１３０はファイバー１１４に回折格子１１８、１１９を書
き込むのに適したＵＶ書き込み装置を含んでいる。ＵＶ書き込み装置１３５は好
ましくはエキシマ・レーザ装置を含んでいる。

【０１３７】 第１の回折格子１１８を書き込む方法を図１６の流れ図、及び図１８の構成図
を参照にして以下に説明する。この方法は以下のステップを含んでいる。

【０１３８】 −好ましくはガラス／空気界面で所定の反射率Ｒ_２、好ましくは４％程度が得
られるように、ファイバー１１４の第２の端部を切断、洗浄して（ブロック２０
０）アクティブ・ファイバーに接合した反射面を形成するステップ；この反射面
は第１の回折格子に期待される反射波長帯域より広い波長帯域を有している。

【０１３９】 −ドーパント・イオンを励起し、そして自由発光を形成する増幅された刺激発
光（ＡＳＥ）を発生させるためにポンプ・レーザ・ダイオード１１３によって光
出力Ｐ_ｉｎを有するポンプ放射をアクティブ・ファイバー１１４に供給するステ
ップ（ブロック２１０） −ＵＶ書き込み装置１０５によって、所定のレーザ波長λｌａｓｅｒに対応す
る空間期間で、ファイバー１１４の第１の端部１１４ａ近くに第１の回折格子１
１８を書き込むステップ（ブロック２２０）； 第１の回折格子は変動する反射
率Ｒ１を有しており、ファイバー１１４の第２の端部１１４ｂと共に共振キャビ
ティを形成して、刺激発光がファイバー１１４で行ったり来たりすることができ
るようにし、さらに波長λｌａｓｅｒでレーザ発光として出力できるようにする
。

【０１４０】 −書き込みステップ中にプロセッサ１３４及びＤＡＣ１３３によってポンプ・
レーザ・ダイオード１１３を駆動させることで、所定の出力範囲（可能であれば
ゼロ出力から）ポンプ放射の出力を繰り返し走査するステップ（ブロック２３０
）；レーザ発光を行わせるためのポンプ放射の最大値は回折格子強度に依存する
閾値パワーＰ_ｔｈを定義し、走査期間は、例えば１５−２０秒間である。

【０１４１】 −フィルター１３２により、ファイバー１１４の第２の端部１１４ｂからの出
力である光放射をスペクトル的にフィルタリングするステップ（ブロック２４０
）；フィルタリングを行うことで、残留ポンプ放射と、そして書き込みプロセス
の開始時の自由放射を抑制することが可能になる。

【０１４２】 −書き込み及び走査ステップ中に、測定装置１３１によって、フィルタリング
された出力放射を測定するステップ（ブロック２５０）；光出力の測定とは、走
査中に所定の数Ｎ（例えば１０）の光出力値を得るステップを含んでおり、各値
は所定の測定期間（例えば２秒間）中に検出された出力の平均値を計算すること
で得られる；光出力値の所定の数Ｎと所定の測定期間とは走査期間の値と関係し
ている。

【０１４３】 −レーザ効率ηと閾値出力Ｐ_ｔｈを得るために、好ましくは直線回帰を行うこ
とで測定された光出力を処理するステップ（ブロック２６０）；直線回帰の実行
はＰ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎ特性曲線の最後のＮ個のポイント（最後の走査期間中に得ら
れたＮ個の光出力値に対応する）に最もよく合う直線を見つけるステップと、そ
して、ηとＰ_ｔｈの現在値を得るために、その傾斜及びその直線とＰ_ｉｎ軸との
交点を評価するステップを含んでいる。

【０１４４】 − ηの現在値（ηｃｕｒｒ、図１８ａのポイントＡ）、つまり最後の走査期間
に関連したηの値をηの先行値（ηｐｒｅｃ、図１８ａのポイントＢ）、つまり
その処理の前ステップで得られた前の走査期間に関連した値を比較して効率ηが
増大しているか同かをチェックするステップ（ブロック２７０）；効率ηの現在
値ηｃｕｒｒは第１の反射率Ｒ_１の現在値に関係している。

【０１４５】 −効率が増大している場合（ηｃｕｒｒ＞ηｐｒｅｃ）、書き込み、走査、フ
ィルタリング、モニタリング、処理、及びチェック（ブロック２２０−２７０）
を繰り返すステップ −レーザ効率ηが劣化し始めた場合、つまり、効率ηがもはや増大せず（ηｃ
ｕｒｒ≦ηｐｒｅｃ）、限界値η_{ｌｉｍｉｔ}（図１８ａのポイントＣ）に到達し
た場合は、上記のプロセスを停止するステップ（ブロック２８０）；η_{ｌｉｍｉ ｔ} は第１の回折格子の反射率Ｒ_１の最大値（１００％近く）であり、Ｒ_２の想定
値（４％）で得ることができる最大効率である；書き込みプロセスがこのポイン
トを超えて続けられると、ηは欠陥中心線の飽和及び干渉フリンジ・コントラス
トの現象などのいくつ外部からもたらされる現象に関連した回折格子の劣化によ
って低下するであろう（図１８ａのポイントＤ）。

【０１４６】 −効率限界値η_{ｌｉｍｉｔ}に基づいて第１の回折格子１１８の最終反射率を評
価するステップ（ブロック２９０） 上に述べた第１の回折格子を書き込む工程は全体で数分間を要するだけである
。

【０１４７】 第１の回折格子は好ましくは０．３ｎｍ〜１ｎｍ、より好ましくは０．４〜０
．７ｎｍの範囲の反射波長を有している。

【０１４８】 上記第１のステップで用いられる反射面は回折格子、半反射鏡あるいはレンズ
・システムなどの微小光学要素を含むファイバーの別の部分である上記第２の端
部１１４ｂ上につくられた多層干渉性反射面で形成してもよい。

【０１４９】 本出願人は、第１の回折格子の書き込みをいつ停止すべきかについて判断する
上で、閾値パワーＰ_ｔｈが効率に加えてもう１つの使用可能なパラメータである
ことに気づいた。実際、閾値パワーＰ_ｔｈは書き込み工程中に低下し、そして、
効率がその限界値であるη_{ｌｉｍｉｔ}に到達すると、限界値Ｐ_{ｔｈ、ｌｉｍｉｔ} に達する。しかしながら、本出願人はＰ_ｔｈの評価がηの評価より難しいこと、
そして書き込み工程中のＰ_ｔｈの変動がηの変動よりすくないことに気づいた。
さらに、Ｐ_ｔｈの実際の値が直線回帰で得られる値と比較してやや違っている。
従って、本出願人はηがチェック・ステップで用いるべき好ましいパラメータで
あることに気づいた。

【０１５０】 通常、上記の工程の終了時に得られる限界効率η_{ｌｉｍｉｔ}はファイバー・レ
ーザ１１２に対して得られる最大効率η_ｍａｘ（図１８ａのポイントＥ）とは対
応していない。最大効率η_ｍａｘに到達するためには、通常第２の回折格子を書
き込んで、その反射率を最適化する必要がある。

【０１５１】 アクティブ・ファイバー１１４の第２の端部の反射率が望ましい特性のレーザ
・キャビティを形成させるような一部の装置においては、第１の回折格子１１８
を書き込むだけで十分であろう。例えば、アクティブ・ファイバー１１４第２の
端部の反射率が４％であれば、「イン−エア・レーザ」、つまりその出力が空気
中に直接放出されるレーザに対しては十分であろう。

【０１５２】 本発明で想定されている使用を目的とした場合、本出願人は、少なくとも４％
の反射率を持った第２の回折格子１１９の存在がファイバー・レーザ１１２の性
能向上を可能にすることに気づいた。

【０１５３】 本出願人はさらに、上に述べた書き込み技術が、第２の回折格子１１９の実際
のスペクトル割り当てにはさらに注意しなくてはならないとしても、第２の回折
格子１１９の書き込みにも適していることにも気づいた。それは、アクティブ・
ファイバー１１４が、書き込みステップ中に、その屈折率を変え、その結果とし
て回折格子波長のピークがずれるからである。こうした欠陥を克服するために、
第２の回折格子１１９を好適にやや大きめのものとすることにより、そのピーク
のずれがその回折格子の帯域幅内に含まれることになる。好ましくは、第２の回
折格子の反射帯域と第１の回折格子の反射帯域との比率は１．５〜３の間である
。「フェーズ・マスク」書き込み技術が用いられる場合は、そのマスクの全面に
ＵＶ放射の所定の回折だけを投下させるスリットを設けたスクリーンを配置する
ことによって反射帯域を大きくした回折格子をえることができる。

【０１５４】 さらに、第１の回折格子１１８に関連したピークと第２の回折格子に関連した
ピークの重なりを達成するためには、書き込み中のピーク・シフトについてのア
プリオリは評価を行っておくことが好ましい。この評価は書き込み肯定の必要な
継続時間及び回折格子ピーク１秒あたりのおおよそのずれを評価することによっ
て行うことができる。

【０１５５】 第２の回折格子１１９を書き込む方法を図１７の流れ図と図１８ｂの図を参照
して以下に説明する。この方法は以下のステップを含んでいる。

【０１５６】 −無視できる程度の反射率を有し、（ファイバー軸に対して垂直な平面に対し
て）７−８℃の角度で傾斜した端面を得るために、アクティブ・ファイバー１１
４の第２の端部を切断するステップ（ブロック３００） −アクティブ・ファイバー１１４のドーパント・イオンを励起するために、ポ
ンプ・レーザ・ダイオード１１３を用いてアクティブ・ファイバー１１４に光出
力Ｐ_ｉｎを有するポンプ放射を供給するステップ（ブロック３１０） −ＵＶ書き込み装置１０５によって、所定のレーザ波長λｌａｓｅｒに対応す
る空間期間で、ファイバー１１４の第２の端部１１４ｂ近くに第２の回折格子１
１９を書き込むステップ（ブロック３２０）； 第２の回折格子１１９ は変動
する反射率Ｒ２を有しており、ほぼ１００％近い反射率Ｒ１を有する第１の回折
格子１１８と共に共振キャビティを形成して、刺激発光がファイバー１１４で行
ったり来たりすることができるようにし、さらに波長λｌａｓｅｒでレーザ発光
として出力できるようにする。

【０１５７】 −書き込みステップ中にプロセッサ１３４及びＤＡＣ１３３によってポンプ・
レーザ・ダイオード１１３を駆動させることで、所定の出力範囲（可能であれば
ゼロ出力から）ポンプ放射の出力を繰り返し走査するステップ（ブロック３３０
）；レーザ発光を行わせるためのポンプ放射の最小値は第２の回折格子強度に依
存する閾値パワーＰ_ｔｈを定義する。

【０１５８】 −フィルター１３２により、ファイバー１１４の第２の端部１１４ｂからの出
力である光放射をスペクトル的にフィルタリングするステップ（ブロック３４０
）；フィルタリングを行うことで、残留ポンプ放射と、そして書き込みプロセス
の開始時の自由放射を抑制することが可能になる。

【０１５９】 −書き込み及び走査ステップ中に、測定装置１３１によって、フィルタリング
された出力放射を測定するステップ（ブロック３５０）；光出力の測定とは、走
査中に所定の数Ｎ’（これは第１の回折格子書き込みのための所定数Ｎとは違っ
ている場合がある）の光出力値を得るステップを含んでおり、各値は所定測定期
間（例えば２秒間）中に検出された出力の平均値を計算することで得られる；光
出力値の所定の数Ｎ’と所定の測定期間とは走査期間の値と関係している。

【０１６０】 −レーザ効率ηと閾値出力Ｐ_ｔｈを得るために、好ましくは直線回帰を行うこ
とで測定された光出力を処理するステップ（ブロック３６０）；直線回帰の実行
はＰ_ｏｕｔ／Ｐ_ｉｎ特性曲線の最後のＮ個のポイント（最後の走査期間中に得ら
れたＮ’個の光出力値に対応する）に最もよく合う直線を見つけるステップと、
そして、ηとＰ_ｔｈの現在値を得るために、その傾斜及びその直線とＰ_ｉｎ軸と
の交点を評価するステップを含んでいる。ηの最初に検出された値はゼロと第１
の回折格子書き込みの終了時に見出される限界値η_{ｌｉｍｉｔ}の中間であろう。

【０１６１】 −ηの現在値（ηｃｕｒｒ、図１８ａのポイントＡ）、つまり最後の走査期間
に関連したηの値をηの先行値（ηｐｒｅｃ、図１８ａのポイントＢ）、つまり
その処理の前ステップで得られた前の走査期間に関連した値を比較して効率ηが
増大しているか同かをチェックするステップ（ブロック３７０）；効率ηの現在
値ηｃｕｒｒは第２の反射率Ｒ_２の現在値に関係している。

【０１６２】 −効率が増大している場合（ηｃｕｒｒ＞ηｐｒｅｃ）、書き込み、走査、フ
ィルタリング、モニタリング、処理、及びチェック（ブロック３２０−３７０）
を繰り返すステップ −レーザ効率ηが劣化し始めた場合、つまり、効率ηがもはや増大せず（ηｃ
ｕｒｒ≦ηｐｒｅｃ）、最大値η_ｍａｘ（図１８ａのポイントＥ）に到達した場
合は、上記のプロセスを停止するステップ（ブロック３８０）；η_ｍａｘは第２
の回折格子の反射率Ｒ_２の最大値（例えば４−１０％の間の範囲）であり、ファ
イバー・レーザ１１２に対して得ることができる最大効率である；書き込みプロ
セスがこのポイントを超えて続けられると、ηは欠陥中心線の飽和及び干渉フリ
ンジ・コントラストの現象などのいくつ外部からもたらされる現象に関連した回
折格子の劣化によって低下するであろう（図１８ａのポイントＤ）。

【０１６３】 −効率限界値η_ｍａｘに基づいて第２の回折格子１１９の最終反射率を評価す
るステップ（ブロック３９０） 本出願人は、第２の回折格子書き込み中（Ｒ_２増大）、閾値Ｐ_ｔｈは進行的に
低下し、この傾向が最適値Ｒ_{２．ｏｐｔ}を超えても続くことに気づいた。閾値Ｐ _ｔｈ をより低めの値にすることは、より低いレーザ入力パワーでレーザ発光を可
能にするので有利である。従って、ファイバー・レーザ１１２の性能をさらに向
上させる鍵は最良の妥協値、あるいは効率ηと閾値Ｐ_ｔｈとの間の所定の関係が
達成された時にそのプロセスを中止することであろう。

【０１６４】 こうした妥協的措置は想定される具体的な装置に依存している。

【０１６５】 増幅装置１００性能の実験的結果 その特性を以下に詳細に述べる増幅装置１００についての実験的測定を行った
。

【０１６６】 この実験で用いられるアクティブ・ファイバー１０３はコア直径が４．３μｍ
で、クラッド直径は１２５μｍ、そして開口数ＮＡ＝０．２で、組成は以下の通
りである。

【０１６７】

【表１】 ＥｒとＹｂ濃度の比率は約１：２０である。

【０１６８】 第１のカップラ１０５はＯＰＬＩＮＫによってつくられた干渉性フィルター、
モデルＮＷＤＭ−４５／５４である。第１のカップラ１０５の挿入ロスは０．６
ｄＢである。

【０１６９】 第２のカップラ１０７は溶融ファイバーＷＤＭカップラである。第２のカップ
ラ１０７は、上に従って、アクセス・ファイバー１０７ａ及び１０７ｂを形成し
ている第１のファイバーと、アクセス・ファイバー１０７ｂと１０７ｄを形成し
ている第２のファイバーを溶融することでつくられる。第１のファイバーはＳＭ
（単一モード）ファイバーで、そのコア直径は３．６μｍ、クラッド直径は１２
５μｍ、そして開口数ＮＡは０．１９５である。第２のファイバーはＳＭファイ
バーで、そのそのコア直径は３．８μｍ、クラッド直径は１２５μｍ、そして開
口数ＮＡは０．１９５である。両方のファイバー共Ｃｏｒｎｉｎｇ社が製造した
タイプＣＳ９８０である。第２のカップラ１０７は挿入ロスが１ｄＢである。

【０１７０】 第１のポンプ・ソース１０４は１４８０ｎｍで５０−７０ｍＷのポンプ放射出
力を提供するようにされているレーザ・ダイオードである。

【０１７１】 第２のポンプ・ソース１０６は本出願人が製作したもので、１０４７ｎｍで５
００−６５０ｍＷのポンプ放射出力を提供するようになっている。ファイバー１
１１はＳＭファイバーである。広域ダイオード・レーザ１１３は９１５ｎｍで８
００ｍＷの放射出力を提供するようになっている。出願人は増幅器のずっと高い
飽和出力がより強力な広域ダイオード・レーザを用いて得られるであろうとおい
ことに気づいた。

【０１７２】 第２のポンプ・ソースのアクティブ・ファイバー１１４をＳＥＭで分析したと
ころ、そのコア１１５の組成は以下の通りである。

【０１７３】

【表２】 高濃度のＹｂを得るためにＡｌ濃度は比較的高く設定してある。Ｇｅ濃度はＡ
ｌ及びＹｂの濃度が高いことから屈折率が高いので、比較的低い。ファイバーの
開口数を低くするためにＰを加えた。Pはファイバーの開口数を減らすために加
えられた。

【０１７４】 アクティブ・ファイバー１１４の長さは１０ｍで、その曲げ直径は約４０ｍｍ
である。本出願人の観察によれば、曲げ直径のこの値はファイバーにおける吸収
効率と誘発ロスとの間の最善の妥協値を示している。

【０１７５】 共振キャビティの長さ（すなわち、第１及び第２の回折格子１１８、１１９間
の距離）は約１０ｍである。

【０１７６】 アクティブ・ファイバー１１４は、外側クラッド１１７の直径が約９０μｍ、
内側クラッドの外径が約４５μｍ、そしてコア１１５の外径が約４．５μｍであ
る。コア１１５と内側クラッド１１６の間の屈折率ステップΔｎ’＝ｎ_１−ｎ_２ は約０．００８３で、コア１１５と外側クラッド１１７の間の屈折率ステップΔ
ｎ＝ｎ_２−ｎ_３は約０．０６７である。コア１１５と内側クラッド１１６は伝送
信号を運ぶための単一モード導波路を形成しており、第１の開口数ＮＡが約０．
１５５で、内側のクラッド１１６と外側のクラッド１１７がポンプ放射を運ぶた
めの多重モード導波路を形成しており、その第２の開口数ＮＡは約０．２２であ
る。

【０１７７】 回折格子１１８，１１９は上に述べたような方法で実現されている。回折格子
１１８、１１９は１０４７ｎｍのブラッグ波長を有している。第１の回折格子１
１８はピーク波長での反射率がほぼ９９％であり、第２の回折格子１１９は同じ
波長での反射率が１０％以下である。

【０１７８】 図１３はファイバー・レーザ１１２の応答曲線を示している。特に、図１３は
放出されたレーザ放射の光出力Ｐ_ｏｕｔのレーザ・ダイオード１１３によっても
たらされたポンプ出力Ｐ_ｉｎに対する依存性を示している。得られた曲線によれ
ば、このレーザ源は効率ηが８１．５％であり、閾値出力Ｐ_ｔｈは９９ｍＷであ
る。

【０１７９】 図１４はそれぞれ、入力端１０１とファイバー１０３の第１の端部（つまり、
第１の光アイソレータ１０８と第１の光カップラ１０５）の間、と、ファイバー
１０３の第２の端部と出力端１０２（すなわち、第２の光カップラ１０７と第２
の光アイソレータ１０９）との間に配置された場合の増幅器１００の受動的構成
部品の挿入ロスを示している。図１４に示す特性は光スペクトル分析装置で得ら
れたものである。

【０１８０】 図１５は、１５７５ｎｍから１６２０ｎｍまでの入力信号の波長操作による、
増幅器１００のゲイン曲線を示している。図１５に示す別の曲線は−２５ｄＢｍ
から１０ｄＢｍの範囲の入力信号パワーを示している。０ｄＢｍより大きな入力
パワーに対しては、増幅器１００は約１８ｄＢｍより大きな出力パワーを提供し
、そしてブースター増幅器として使えることが分かる。特に、入力信号パワーが
１０ｄＢｍの場合に、その装置は最大２２ｄＢｍの出力パワーをもたらし、その
場合の最大ゲイン変動はＲＢ２帯域内で１ｄＢ以下である。

【０１８１】 ブースター装置として増幅器１００を用いた場合、入力信号が１０ｄＢｍ以上
であれば、ゲイン曲線はＲＢ２帯域で最大変差が１ｄＢ以下となる。

【０１８２】 さらに、増幅器１００は１６２０ｎｍ程度まで、ＲＢ２帯域を超えたゲインを
示す。

【０１８３】 回折格子書き込み方法シミュレーション実験の結果 図１９−２１は、実験的測定で示したような特性を有するアクティブ・ファイ
バー１１４上で上に述べた回折格子書き込み方法をシミュレートして得た数値を
示している。

【０１８４】 図１９は、第１の回折格子書き込み工程中の第１の回折格子の反射率の異なっ
た数値に対する光出力パワーＰ_ｏｕｔのポンプ光出力Ｐ_ｉｎの依存性を示してい
る。共振キャビティは第１の回折格子１１８とファイバー１１４の第２の端部（
反射率４％）によって決められる。第１の回折格子の反射率が高くなるにつれて
、ファイバー・レーザ効率が徐々に高まると同時に、閾値出力Ｐ_ｉｎが徐々に低
下することが分かる。

【０１８５】 図２０は第１の回折格子書き込み工程中のファイバー・レーザ１１２の効率η
と閾値出力Ｐ_ｔｈの第１の回折格子の反射率に対する依存性を示している。ηと
Ｐ_ｔｈ特性曲線上の各点は図１９の直線に対応する。

【０１８６】 図２１は、第１の回折格子の反射率が９９％の場合の、第２の回折格子書き込
み工程中のファイバー・レーザ１１２の効率ηと閾値出力Ｐ_ｔｈの第２の回折格
子の反射率に対する依存性を示している。効率曲線の最大値は約４％の第２の回
折格子反射率に対して検出でき、８０％以上の値を有している。（効率ηと閾値
出力Ｐ_ｔｈの間の）最善の妥協値を用いた場合、書き込み工程は、上記第２の回
折格子の反射率が４−１０％の間にある時に中止した方が有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による光伝送システムの構成図

【図２】 図１の光伝送システムのスペクトル・ゲインの量的グラフであり、信号伝送帯
域（ＢＢ、ＲＢ１、及びＲＢ２）を示す

【図３】 図１の光伝送システムのマルチプレクシング部をより詳細に示す図

【図４】 図１の光伝送システムのトランスミッタ出力増幅器をより詳細に示す図

【図５】 図１の光伝送システムのデエンファシス・フィルターのフィルター性能を示す
グラフ

【図６】 図１の光伝送システムの中間部分をより詳細に示す図

【図７】 図１の光伝送システムの受信装置プレアンプ部を示す詳細図

【図８】 図１の光伝送システムのマルチプレクシング部を示す詳細図

【図９】 本発明による光増幅装置の図式図

【図１０】 図９の光増幅装置に含まれるポンプ・ソースの図式図

【図１１】 図１０のポンプ・ソースのために用いられる二重クラッド・ファイバー及び二
重クラッド・ファイバーの多重モード・ポンピング動作の図式図

【図１２】 図１０のポンプ・ソースの二重クラッド・ファイバーに回折格子を書き込むた
めに用いられる回折格子書き込み装置を示す図

【図１３】 実験的測定のために用いられるファイバー・レーザの応答曲線を示す図

【図１４】 本発明による増幅装置を用いて得た実験結果を示す図

【図１５】 本発明による増幅装置を用いて得た実験結果を示す図

【図１６】 本発明による増幅装置を用いて得た実験結果を示す図

【図１７】 図１０のポンプ・ソースのために用いられるアクティブ・ファイバーに回折格
子を書き込むための方法のフラックス図

【図１８】 図１７ａ及び１７ｂの方法による回折格子書き込む工程中の所定のパラメータ
の変化を図式的に示す図

【図１９】 図１０のポンプ・ソースのために用いられるファイバー・レーザのシミュレー
トされた性能を示す図

【図２０】 図１０のポンプ・ソースのために用いられるファイバー・レーザのシミュレー
トされた性能を示す図

【図２１】 図１０のポンプ・ソースのために用いられるファイバー・レーザのシミュレー
トされた性能を示す図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 トルメン，マウリッツィオ イタリア国 Ｉ−32100 ベッルーノ ヴ ィア アゴルド 13 Ｆターム(参考） 2H049 AA59 AA62 AA64 AA66 5F072 AB02 AK06 KK07 PP07 YY15

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクティブ・ファイバー内に第１の反射波長を有する第１の
   回折格子を書き込むステップを含むファイバー・レーザの製造方法において、 −前記第１の回折格子を書き込むステップの前に、前記アクティブ・ファイバ
   ーに関する反射面であって、前記第１の反射波長より大きな第２の反射波長帯域
   を有する反射面を形成するステップと、 −前記第１の回折格子と前記反射面との間に増幅された刺激発光を励起させる
   と同時に、その結果として前記アクティブ・ファイバーからレーザ発光を誘発さ
   せるために、前記第１の回折格子の書き込みステップ中に前記アクティブ・ファ
   イバーを光学的にポンピングするステップと、 −前記第１の回折格子の書き込みステップ中に、レーザ発光の光出力を測定す
   るステップと、 −測定された前記光出力に従って前記第１の回折格子の書き込みステップを制
   御するステップと、を含むファイバー・レーザ製造方法。
2. 【請求項２】 前記第１の回折格子に続いて、前記第１の回折格子と共に前
   記ファイバー・レーザのための共振キャビティを形成するのに適した第２の回折
   格子を前記アクティブ・ファイバーに書き込むステップを含むことを特徴とする
   請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記第１の回折格子の書き込みステップ中に、所定の出力範
   囲で前記ポンプ放射の出力を走査するステップを含むことを特徴とする請求項１
   記載の方法。
4. 【請求項４】 前記走査ステップが所定の走査期間で反復され、前記光出力
   測定ステップが所定の走査期間中に所定の数の光出力値を得るステップを含むこ
   とを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 前記所定の数の光出力値を得るステップが、前記光出力値の
   各々を得るために、所定の測定期間中に測定された光出力の平均値を計算するス
   テップを含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 レーザ効率の現在値を得るために、前記光出力値を処理する
   ステップを含むことを特徴とする請求項４記載の方法。
7. 【請求項７】 前記処理ステップが前記光出力値に対応したレーザ・ゲイン
   特性に関して所定の数のポイントに対する適合するラインを見つけるステップと
   、前記ラインを評価するステップを含むことを特徴とする請求項６記載の方法。
8. 【請求項８】 前記書き込みを制御するステップが、レーザ効率の前記現在
   値が限界値に達したかどうかをチェックするステップと、前記限界値に達してい
   る場合に、前記第１の回折格子を書き込むステップを停止するステップを含むこ
   とを特徴とする請求項６記載の方法。
9. 【請求項９】 前記チェック・ステップが、最後の走査期間中に前記レーザ
   効率の前記現在値をその前の走査期間中のレーザ効率の値と比較するステップを
   含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記限界値に基づいて、前記第１の回折格子の反射率を評
    価するステップをさらに含むことを特徴とする請求項８記載の方法。
11. 【請求項１１】 反射面を形成する前記ステップが、ガラス／空気界面で反
    射面を形成するために前記アクティブ・ファイバーの一方の端部を切断し、清浄
    化するステップを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記アクティブ・ファイバーが、前記第１の回折格子の最
    大反射波長に対応する波長を中心として約±１０ｎｍの範囲で１５ｄＢの吸収量
    を有するアクティブ・ファイバーを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記アクティブ・ファイバーが、二重クラッド・アクティ
    ブ・ファイバーを含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
14. 【請求項１４】 −前記第１及び第２の回折格子間に増幅された刺激発光を
    励起させ、それによって前記アクティブ・ファイバーからレーザ発光を誘発させ
    るために、前記第２の回折格子の書き込みステップ中に前記アクティブ・ファイ
    バーを光学的にポンピングするステップと、 −前記第２の回折格子の書き込みステップ中に、前記レーザ発光の光出力を測
    定するステップと、 −測定された前記光出力に基づいて前記第２の回折格子を書き込むステップを
    制御するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項２記載の方法。
15. 【請求項１５】 前記第２の回折格子の書き込みステップ中に、所定の出力
    範囲でポンプ放射の出力を走査するステップを含むことを特徴とする請求項１４
    記載の方法。
16. 【請求項１６】 前記走査ステップが所定の走査期間で反復され、前記光出
    力測定ステップが前記所定の走査期間中に所定の数の光出力値を得るステップを
    含むことを特徴とする請求項１５記載の方法。
17. 【請求項１７】 前記所定の数の光出力値を得るステップが、前記光出力値
    の各々を得るために、所定の測定期間中に測定された光出力の平均値を計算する
    ステップを含むことを特徴とする請求項１６記載の方法。
18. 【請求項１８】 前記レーザ効率の現在値を得るために、前記光出力値を処
    理するステップを含む請求項１６記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記処理ステップが前記光出力値から前記レーザ閾値出力
    の現在値を得るステップを含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
20. 【請求項２０】 前記書き込みを制御するステップが、レーザ効率の前記現
    在値と前記閾値間の所定の関係に到達した場合に、前記第２の回折格子を書き込
    むステップを停止するステップを含むことを特徴とする請求項１９記載の方法。
21. 【請求項２１】 前記書き込みステップを制御するステップが、前記レーザ
    効率の現在値が最大値に達したかどうかをチェックするステップと、前記最大値
    に到達していた場合には、第２の回折格子を書き込むステップを停止するステッ
    プを含むことを特徴とする請求項１８記載の方法。
22. 【請求項２２】 前記限界値に基づいて、前記第２の回折格子の反射率を評
    価するステップをさらに含むことを特徴とする請求項２１記載の方法。
23. 【請求項２３】 前記第２の回折格子を書き込むステップの前に、前記反射
    面の代わりに無視できる程度の反射率のゾーンを形成するステップを含む請求項
    ２記載の方法。
24. 【請求項２４】 前記第２の回折格子が第３の反射波長帯域を有しており、
    前記第３と第１の反射波長帯域間の比率が１．５〜３の間であることを特徴とす
    る請求項２記載の方法。
25. 【請求項２５】 アクティブ・ファイバーと、前記アクティブ・ファイバー
    の第１の部分に書き込まれ、第１の反射波長帯域を有する第１の回折格子と、前
    記アクティブ・ファイバーの第２の部分に書き込まれ、第２の反射波長帯域を有
    する第２の回折格子を含み、前記第１の回折格子と第２の回折格子は前記ファイ
    バー・レーザのための共振キャビティを形成するファイバー・レーザであって、
    前記第１及び第２の反射波長帯域間の比率が１．５〜３の間であることを特徴と
    するファイバー・レーザ。
26. 【請求項２６】 前記アクティブ・ファイバーが二重クラッド・アクティブ
    ・ファイバーを含むことを特徴とする請求項２５記載のファイバー・レーザ。
27. 【請求項２７】 前記アクティブ・ファイバーが前記反射波長帯域の中心に
    対応する波長を中心として約±１０ｎｍの範囲で少なくとも１５ｄＢの吸収量を
    有することを特徴とする請求項２５記載のファイバー・レーザ。