JP2006294755A - Optical fiber amplifier - Google Patents

Optical fiber amplifier Download PDF

Info

Publication number
JP2006294755A
JP2006294755A JP2005111298A JP2005111298A JP2006294755A JP 2006294755 A JP2006294755 A JP 2006294755A JP 2005111298 A JP2005111298 A JP 2005111298A JP 2005111298 A JP2005111298 A JP 2005111298A JP 2006294755 A JP2006294755 A JP 2006294755A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
fiber
optical
optical fiber
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005111298A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Makoto Yamada
誠 山田
Tadashi Sakamoto
匡 阪本
Hirotaka Ono
浩孝 小野
Makoto Shimizu
誠 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NTT Electronics Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
NTT Electronics Corp
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NTT Electronics Corp, Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical NTT Electronics Corp
Priority to JP2005111298A priority Critical patent/JP2006294755A/en
Publication of JP2006294755A publication Critical patent/JP2006294755A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical fiber amplifier in which a manufacturing yield is good, in which low-pricing can be attained, and which has practical stability. <P>SOLUTION: The optical fiber amplifier includes an Er addition optical fiber 1 which is an amplification medium; a pump source 2 which generates an excitation light for exciting the amplification medium; and an optical combining/divider 3 which combines a signal light and an excitation light from the pump source 2, and is input into the Er addition optical fiber 1, and which amplifiers the signal light. In the optical fiber amplifier which amplifies the signal light, the pump source 2 outputs the excitation light of 0.66 μm band. The optical combining/divider 3 is a fiber type light coupler which makes it approach with a signal mode fiber with a cutoff wavelength shorter than the wavelength of the excitation light, and a fiber form light coupler which makes it approach with the single mode fiber longer than the wavelength of the excitation light and shorter than the wavelength of the signal light, and combines the light. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光ファイバ増幅器に関し、より詳細には、光通信・光計測等に用いられる増幅器であって、Erを添加した光ファイバを増幅媒体に用いた光ファイバ増幅器に関する。   The present invention relates to an optical fiber amplifier, and more particularly to an optical fiber amplifier that is used for optical communication, optical measurement, and the like, and uses an optical fiber doped with Er as an amplification medium.

コア部あるいはクラッド部にレーザ遷移凖位を有するErを添加した光ファイバを、増幅媒体として用いたEr添加光ファイバ増幅器(以下、EDFAという)が知られている。EDFAは、1.55μm帯または1.58μm帯の通信波長帯域を利用する光通信システムの重要な構成部品として、精力的な研究・開発が実施されている。今日では、デジタル信号を伝送する幹線系の伝送システムのみならず、アナログ信号を伝送する光CATV等へも幅広く適用されている。   An Er-doped optical fiber amplifier (hereinafter referred to as EDFA) using an optical fiber doped with Er having a laser transition position in the core or cladding as an amplification medium is known. As an important component of an optical communication system that uses a communication wavelength band of 1.55 μm band or 1.58 μm band, EDFA has been vigorously researched and developed. Nowadays, it is widely applied not only to a trunk transmission system that transmits a digital signal but also to an optical CATV that transmits an analog signal.

図1に、従来のEDFAの基本構成を示す。EDFAは、光増幅器の発振を抑えるための光アイソレータ8−1、信号光と励起光を合波する光合分波器7、増幅媒体であるEr添加光ファイバ5、および光アイソレータ8−2が順に接続されている。光合分波器7の他方の入力には、Er添加光ファイバに励起光を供給する励起光源モジュール6が接続されている。これら光部品は、他の光部品との接続のために、ファイバピッグテールと呼ばれる入出力用の光ファイバを備えている。図1中の黒丸印は、それぞれファイバピッグテールの接続点を示している。ファイバピッグテールの接続は、融着接続を行ったり、光ファイバコネクタを介して行われる。   FIG. 1 shows a basic configuration of a conventional EDFA. In the EDFA, an optical isolator 8-1 for suppressing oscillation of an optical amplifier, an optical multiplexer / demultiplexer 7 for multiplexing signal light and pumping light, an Er-doped optical fiber 5 as an amplification medium, and an optical isolator 8-2 are sequentially arranged. It is connected. A pumping light source module 6 that supplies pumping light to the Er-doped optical fiber is connected to the other input of the optical multiplexer / demultiplexer 7. These optical components include an input / output optical fiber called a fiber pigtail for connection with other optical components. The black circles in FIG. 1 indicate the connection points of the fiber pigtails. The fiber pigtail is connected by fusion splicing or via an optical fiber connector.

励起光源モジュール6は、波長1.48μm帯または0.98μm帯の励起光を出力する半導体レーザを用いる。しかしながら、これら波長帯の半導体レーザは、EDFA専用と言ってよく、他の光源への需要が少ないために非常に高価である。   The pumping light source module 6 uses a semiconductor laser that outputs pumping light having a wavelength of 1.48 μm band or 0.98 μm band. However, it can be said that the semiconductor lasers in these wavelength bands are exclusively for EDFA, and are very expensive because there is little demand for other light sources.

近年、Er添加光ファイバの励起光の波長帯である0.66μm帯において、半導体レーザの高出力化が進み、励起光源として実用に供することができる可能性が出てきた。この波長帯の半導体レーザは、バーコードリーダの光源、DVDの書き込み用の光源などに使用されている。0.66μm帯半導体レーザの生産量は、1.48μm帯または0.98μm帯半導体レーザに比べ非常に多く、価格もおよそ1/10程度であり、将来的にもさらなる低価格化が期待できる。従って、0.66μm帯半導体レーザを励起光源として用いることによって、EDFAの飛躍的な低価格化が期待できる。   In recent years, in the 0.66 μm band which is the wavelength band of the excitation light of the Er-doped optical fiber, the output of the semiconductor laser has been increased, and the possibility of being practically used as an excitation light source has come out. Semiconductor lasers in this wavelength band are used as light sources for barcode readers, light sources for writing DVDs, and the like. The production amount of the 0.66 μm band semiconductor laser is much larger than that of the 1.48 μm band or 0.98 μm band semiconductor laser, the price is about 1/10, and further price reduction can be expected in the future. Therefore, by using a 0.66 μm band semiconductor laser as an excitation light source, it is possible to expect a dramatic price reduction of the EDFA.

特開平6−318750号公報JP-A-6-318750

しかしながら、0.66μm帯半導体レーザをEDFAの励起光源として適用する場合、従来のEDFAと異なり、励起光の波長帯と信号光の波長帯とが大きく離れているため、以下のような問題点があった。   However, when a 0.66 μm band semiconductor laser is applied as an excitation light source for an EDFA, unlike the conventional EDFA, the wavelength band of the excitation light and the wavelength band of the signal light are largely separated from each other. there were.

EDFAを構成するEr添加光ファイバ、光合分波器、励起光源、光アイソレータなどの光部品が有するファイバピッグテールのカットオフ波長を、660nm以下にする必要がある。実用的な筐体の大きさのEDFAを作製するためには、ファイバピッグテールを筐体内に収容する場合、曲げ損増加を抑えるために、コアとクラッドの屈折率差Δnを大きくしなければならない。   The cut-off wavelength of a fiber pigtail included in an optical component such as an Er-doped optical fiber, an optical multiplexer / demultiplexer, an excitation light source, or an optical isolator constituting the EDFA needs to be 660 nm or less. In order to manufacture an EDFA having a practical housing size, when the fiber pigtail is accommodated in the housing, the refractive index difference Δn between the core and the cladding must be increased in order to suppress an increase in bending loss.

図2に、カットオフ波長610nmの光ファイバの巻き直径と損失との関係を示す。比屈折率差Δn2%、巻き直径100mmの損失が5100dB/kmと非常に高いことが分かる。このことから、実用的な大きさのEDFAを作るには、比屈折率差Δnが2%を大きく超えるEr添加光ファイバと、ファイバピッグテールを用いなければならない。しかし、比屈折率差Δnが2%を超えるEr添加光ファイバは、分散補償用ファイバとして主に用いられており、通常の光ファイバよりも高価である。   FIG. 2 shows the relationship between the winding diameter and loss of an optical fiber having a cutoff wavelength of 610 nm. It can be seen that the loss of the relative refractive index difference Δn2% and the winding diameter of 100 mm is as high as 5100 dB / km. Therefore, in order to make a practically sized EDFA, an Er-doped optical fiber having a relative refractive index difference Δn exceeding 2% and a fiber pigtail must be used. However, an Er-doped optical fiber having a relative refractive index difference Δn exceeding 2% is mainly used as a dispersion compensating fiber, and is more expensive than a normal optical fiber.

カットオフ波長610nm、比屈折率差Δn2%の光ファイバのモードフィールド径は、波長650nmにおいて1.9μm、波長1550nmにおいて8μmである。このため、光合分波器の作製と励起光源モジュールの作製に関して以下に示す課題があった。   The mode field diameter of an optical fiber having a cutoff wavelength of 610 nm and a relative refractive index difference Δn2% is 1.9 μm at a wavelength of 650 nm and 8 μm at a wavelength of 1550 nm. For this reason, there existed the subject shown below regarding manufacture of an optical multiplexer / demultiplexer, and manufacture of an excitation light source module.

一般的に、光合分波器として、小型で製造が容易であることから、2本の同種の光ファイバのコアを近接させて光を結合させるファイバ形光カプラが、広く用いられている。ファイバ形光カプラは、理論的には、伝搬・結合する光がシングルモードでなければ、結合比が不安定となり易く、損失が増えることが知られている。例えば、比屈折率差Δnが大きな光ファイバを用いて、0.66μm帯の励起光と1.55μm帯の信号光とを合分波するファイバ形光カプラを作製すると、モードフィールド径が大きく異なることから、損失が大きい。具体例として、カットオフ波長630nm、比屈折率差Δn2%の光ファイバを用いてファイバ形光カプラを作製すると、0.66μm帯の励起光の損失は1.3dB、1.55μm帯の信号光の損失は、1.8dB程度となり、高性能なEDFAを実現することができない。   In general, as an optical multiplexer / demultiplexer, a fiber-type optical coupler that couples light by bringing two cores of the same type of optical fibers close to each other is widely used because it is small and easy to manufacture. Theoretically, fiber type optical couplers are known to have an unstable coupling ratio and increase loss unless the propagating / coupling light is single mode. For example, if a fiber-type optical coupler that multiplexes / demultiplexes 0.66 μm band pumping light and 1.55 μm band signal light using an optical fiber having a large relative refractive index difference Δn, the mode field diameter is greatly different. Therefore, the loss is large. As a specific example, when a fiber-type optical coupler is manufactured using an optical fiber having a cutoff wavelength of 630 nm and a relative refractive index difference Δn2%, the loss of excitation light in the 0.66 μm band is 1.3 dB and the signal light in the 1.55 μm band. Loss is about 1.8 dB, and a high-performance EDFA cannot be realized.

そこで、光を結合する際に、シングルモード条件を必要としない誘電体フィルタを適用することが考えられる。しかしながら、誘電体フィルタを用いる光合分波器は、部品点数が増える上に、製造時における切断・研磨の工程、位置合せの工程など工数がかかるために、原理的に低コスト化が難しく、将来的な低価格化を期待することができない。   Therefore, it is conceivable to apply a dielectric filter that does not require a single mode condition when coupling light. However, an optical multiplexer / demultiplexer using a dielectric filter increases the number of parts and requires man-hours such as a cutting / polishing process and an alignment process at the time of manufacture. Cannot be expected.

また、励起光源モジュールにおいては、モードフィールド径が非常に小さくなるため、励起光源モジュールに付加するファイバピッグテールを高精度で実装しなければならず、歩留まりを向上することができない。   In the excitation light source module, since the mode field diameter is very small, the fiber pigtail added to the excitation light source module must be mounted with high accuracy, and the yield cannot be improved.

例えば、特許文献1参照には、上述したファイバ形光カップラの課題を解決する方法として、カットオフ波長が励起光の波長より長く、かつ信号光の波長より短いシングルモード光ファイバを用いることが開示されている。しかしながら、特許文献1のファイバ形光カプラにおいては、0.66μm帯の励起光は、光カプラを形成する光ファイバに対してマルチモードとなり、短期的な安定性はあるものの長期的な安定性に欠ける。例えば、EDFAの周囲温度を20度から60度に変化させ、350時間動作させた場合の信号利得の変動は、2.6dBである。   For example, Patent Document 1 discloses that a single-mode optical fiber whose cutoff wavelength is longer than the wavelength of pumping light and shorter than the wavelength of signal light is used as a method for solving the problems of the fiber-type optical coupler described above. Has been. However, in the fiber type optical coupler of Patent Document 1, the 0.66 μm band excitation light becomes multimode with respect to the optical fiber forming the optical coupler, and has short-term stability but long-term stability. Lack. For example, when the ambient temperature of the EDFA is changed from 20 degrees to 60 degrees and operated for 350 hours, the fluctuation of the signal gain is 2.6 dB.

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、製造歩留まりが良く、低価格化を図ることができ、かつ実用的な安定性を有する光ファイバ増幅器を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an optical fiber amplifier that has a good manufacturing yield, can be reduced in price, and has practical stability. There is to do.

本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、増幅媒体であるEr添加光ファイバと、前記増幅媒体を励起する励起光を発生する励起光源と、信号光と前記励起光源からの励起光とを結合し前記Er添加光ファイバに入力する光合分波器とを備え、前記信号光を増幅する光ファイバ増幅器において、前記励起光源は、0.66μm帯の励起光を出力し、前記光合分波器は、カットオフ波長が前記励起光の波長より短いシングルモードファイバと、カットオフ波長が前記励起光の波長より長くかつ前記信号光の波長より短いシングルモードファイバとを近接させて光を結合させるファイバ形光カプラであることを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the present invention, an invention according to claim 1 includes an Er-doped optical fiber that is an amplification medium, an excitation light source that generates excitation light for exciting the amplification medium, and signal light. And an optical multiplexer / demultiplexer that couples the pumping light from the pumping light source and inputs it to the Er-doped optical fiber. The optical fiber amplifier that amplifies the signal light includes a pumping light source of 0.66 μm band. The optical multiplexer / demultiplexer includes a single mode fiber having a cutoff wavelength shorter than the wavelength of the pumping light, and a single mode fiber having a cutoff wavelength longer than the wavelength of the pumping light and shorter than the wavelength of the signal light. It is a fiber type optical coupler that couples light by bringing them close to each other.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の前記励起光源の発振波長は、650nmから680nmの範囲にあることを特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that the oscillation wavelength of the excitation light source according to claim 1 is in the range of 650 nm to 680 nm.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の前記励起光源のファイバピッグテールは、カットオフ波長が前記励起光の波長より短いシングルモードファイバであることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is characterized in that the fiber pigtail of the pumping light source according to claim 1 or 2 is a single mode fiber having a cutoff wavelength shorter than the wavelength of the pumping light.

請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載の前記励起光源のファイバピッグテールは、カットオフ波長が前記励起光の波長より短く、比屈折率差Δnが1%以下のシングルモードファイバであることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, the fiber pigtail of the excitation light source according to the first or second aspect is a single mode fiber having a cutoff wavelength shorter than the wavelength of the excitation light and a relative refractive index difference Δn of 1% or less. It is characterized by being.

請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の光ファイバ増幅器において、前記光合分波器の前記信号光を入力する側と、前記Er添加光ファイバの増幅された信号光を出力する側とに光アイソレータが接続され、該光アイソレータのファイバピッグテールは、カットオフ波長が前記励起光の波長より長くかつ前記信号光の波長より短いシングルモードファイバであることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the optical fiber amplifier according to any one of the first to fourth aspects, the signal light input side of the optical multiplexer / demultiplexer and the amplified signal of the Er-doped optical fiber An optical isolator is connected to the light output side, and the fiber pigtail of the optical isolator is a single mode fiber whose cutoff wavelength is longer than the wavelength of the pumping light and shorter than the wavelength of the signal light. .

以上説明したように、本発明によれば、光合分波器を、カットオフ波長が励起光の波長より短いシングルモードファイバと、カットオフ波長が励起光の波長より長くかつ信号光の波長より短いシングルモードファイバと近接させて光を結合させるファイバ形光カプラとすることにより、合波損失を大幅に低減することができ、曲げ損増加を抑えるために、屈折率差Δnを大きくする必要はないので、廉価なシングルモードファイバを用いることができる。   As described above, according to the present invention, an optical multiplexer / demultiplexer includes a single-mode fiber whose cutoff wavelength is shorter than the wavelength of pumping light, and whose cutoff wavelength is longer than the wavelength of pumping light and shorter than the wavelength of signal light. By using a fiber-type optical coupler that couples light close to a single mode fiber, it is possible to significantly reduce the combining loss, and it is not necessary to increase the refractive index difference Δn in order to suppress an increase in bending loss. Therefore, an inexpensive single mode fiber can be used.

また、本発明によれば、励起光源のファイバピッグテールを、カットオフ波長が前記励起光の波長より短いシングルモードファイバにすることにより、長期的な安定性を有し、温度または振動による結合効率の変化も改善することができる。さらに、比屈折率差Δnが1%以下のシングルモードファイバを用いることにより、製造歩留まりが良く、低価格化を図ることができる。   In addition, according to the present invention, the fiber pigtail of the excitation light source is a single mode fiber whose cut-off wavelength is shorter than the wavelength of the excitation light, so that long-term stability is achieved, and the coupling efficiency due to temperature or vibration is reduced. Change can also be improved. Furthermore, by using a single mode fiber having a relative refractive index difference Δn of 1% or less, the manufacturing yield is good and the price can be reduced.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。本実施形態では、0.66μm帯の励起光を用いるEr添加光ファイバ増幅器を構成する上で、以下の特徴点を有する。
(1)ファイバ形光カップラを構成する2本の光ファイバは、一方のカットオフ波長が励起光の波長より短いシングルモードファイバであり、他方のカットオフ波長が励起光の波長より長く、かつ信号光の波長より短いシングルモードファイバである。
(2)励起光源モジュールのファイバピッグテールのカットオフ波長は、励起光の波長より短く、比屈折率差Δnが1%以下である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present embodiment has the following characteristic points in configuring an Er-doped optical fiber amplifier using 0.66 μm band pumping light.
(1) The two optical fibers constituting the fiber-type optical coupler are single-mode fibers in which one cutoff wavelength is shorter than the wavelength of the pumping light, and the other cutoff wavelength is longer than the wavelength of the pumping light. It is a single mode fiber shorter than the wavelength of light.
(2) The cutoff wavelength of the fiber pigtail of the excitation light source module is shorter than the wavelength of the excitation light, and the relative refractive index difference Δn is 1% or less.

通常、EDFAで用いられるファイバ形光カップラは、2本の同種の光ファイバのコアを近接させることにより、光を結合させている。一方、異種の光ファイバを用いてタップ機能を実現するファイバ形光カップラが知られていた。しかしながら、本実施形態のように、0.66μm帯と1.55μm帯という離れた波長帯域の光を合波するファイバ形光カップラは知られていない。ファイバ形光カップラの2本の光ファイバを、上述の(1)に記載した要件とすることで、0.66μm帯の励起光の損失は0.7dB、1.55μm帯の信号光の損失は、0.7dBとなり、合波損失を大幅に低減することができる。   Normally, a fiber-type optical coupler used in an EDFA couples light by bringing two similar optical fiber cores close to each other. On the other hand, a fiber-type optical coupler that realizes a tap function using different types of optical fibers has been known. However, as in the present embodiment, there is no known fiber-type optical coupler that multiplexes light in separate wavelength bands of 0.66 μm band and 1.55 μm band. By making the two optical fibers of the fiber-type optical coupler into the requirements described in (1) above, the loss of excitation light in the 0.66 μm band is 0.7 dB and the loss of signal light in the 1.55 μm band is 0.7 dB, and the multiplexing loss can be greatly reduced.

また、励起光源モジュールのファイバピッグテールは、励起光の波長より短いシングルモードファイバであり、ファイバ形光カップラの励起光の波長より短いシングルモードファイバと接続することにより、励起光源モジュールと光合波器とを低損失で接続することができる。   In addition, the fiber pigtail of the pumping light source module is a single mode fiber shorter than the wavelength of the pumping light, and is connected to a single mode fiber shorter than the wavelength of the pumping light of the fiber-type optical coupler. Can be connected with low loss.

さらに、カットオフ波長が励起光の波長(0.66μm帯)より長く、かつ信号光の波長より短いシングルモードファイバは、1.55μm帯の信号光の入射端及び信号光と励起光とが合波された合波端となる。従って、EDFAの筐体に収容する場合、曲げ損増加を抑えるために、屈折率差Δnを大きくする必要はないので、廉価なシングルモードファイバを用いることができる。   Furthermore, a single mode fiber whose cutoff wavelength is longer than the wavelength of the excitation light (0.66 μm band) and shorter than the wavelength of the signal light, the signal light incident end of the 1.55 μm band and the signal light and the excitation light are combined. It becomes the combined end of waves. Therefore, when housed in an EDFA housing, it is not necessary to increase the refractive index difference Δn in order to suppress an increase in bending loss, so that an inexpensive single mode fiber can be used.

本実施形態では、0.66μm帯の励起光は、励起光の波長より短いシングルモードファイバに入射されるので、長期的な安定性を有し、温度または振動による結合効率の変化も改善することができる。   In this embodiment, the 0.66 μm band excitation light is incident on a single mode fiber shorter than the wavelength of the excitation light, so that it has long-term stability and improves the change in coupling efficiency due to temperature or vibration. Can do.

上述したように、従来、励起光源モジュールのファイバピッグテールは、カットオフ波長を660nm以下にしなくてはならず、実用的な大きさのEDFAを作製する際に、許容できる曲げ損とするために、比屈折率差Δnが2%を超える光ファイバを使用していた。このとき、モードフィールド径は、波長650nmにおいて1.9μmであり、励起光源モジュールの半導体レーザとファイバピッグテールとの結合効率が低いという問題があった。また、励起光源モジュールの作製トレランスが小さくなり、結果として製造歩留まりが悪かった。例えば、波長650nmの半導体レーザとカットオフ波長610nm、Δn2%の光ファイバとを非球面レンズを用いて結合したときの結合効率は、10%であり、実用的な励起光源とはならなかった。   As described above, conventionally, the fiber pigtail of the excitation light source module has to have a cut-off wavelength of 660 nm or less, and in order to obtain an acceptable bending loss when manufacturing a practical EDFA, An optical fiber having a relative refractive index difference Δn exceeding 2% was used. At this time, the mode field diameter was 1.9 μm at a wavelength of 650 nm, and there was a problem that the coupling efficiency between the semiconductor laser of the excitation light source module and the fiber pigtail was low. In addition, the manufacturing tolerance of the excitation light source module is reduced, resulting in a poor manufacturing yield. For example, when a semiconductor laser having a wavelength of 650 nm and an optical fiber having a cutoff wavelength of 610 nm and Δn 2% are coupled using an aspheric lens, the coupling efficiency is 10%, which is not a practical excitation light source.

図3に、比屈折率差Δnと結合効率との関係を示す。カットオフ波長610nmの光ファイバの場合を示しており、Δnを1%以下にすることにより、結合効率を25%以上に改善できることがわかる。例えば、現在低価格化が進んでいる150mW出力、波長660nmの半導体レーザチップに、Δn1%以上のファイバピッグテールを用いると、37mW以上の励起光を出力することができる。波長660nmの励起光の光量と増幅された出力光の光量との比は、30%程度となり、実用的な出力10dBm以上のEDFAを実現することができる。   FIG. 3 shows the relationship between the relative refractive index difference Δn and the coupling efficiency. The case of an optical fiber having a cutoff wavelength of 610 nm is shown, and it can be seen that by making Δn 1% or less, the coupling efficiency can be improved to 25% or more. For example, if a fiber pigtail of Δn 1% or more is used for a semiconductor laser chip having a wavelength of 660 nm and a power of 150 mW, which is currently being reduced in price, excitation light of 37 mW or more can be output. The ratio between the light amount of the excitation light having a wavelength of 660 nm and the light amount of the amplified output light is about 30%, and a practical EDFA with an output of 10 dBm or more can be realized.

また、モードフィールド径に比例しての精度の実装が要求されるため、Δnを小さくすることによって歩留まりが向上する。例えば、カットオフ波長610nm、Δn2%の光ファイバを用いた場合、結合効率10%以上の励起光源モジュールの製造歩留まりは20%程度である。カットオフ波長610nm、Δn1%の光ファイバを用いた場合、結合効率25%以上の励起光源モジュールの製造歩留まりは50%程度となる。   Further, since mounting with accuracy proportional to the mode field diameter is required, yield is improved by reducing Δn. For example, when an optical fiber having a cutoff wavelength of 610 nm and Δn 2% is used, the manufacturing yield of a pumping light source module having a coupling efficiency of 10% or more is about 20%. When an optical fiber having a cutoff wavelength of 610 nm and Δn 1% is used, the manufacturing yield of an excitation light source module having a coupling efficiency of 25% or more is about 50%.

なお、EDFAで使用するEr添加光ファイバと光アイソレータのファイバピッグテールについても、カットオフ波長が励起光波長より長いシングルモードファイバを用いることにより、これに接続される光学部品との接続が容易となる。   The Er-doped optical fiber used in the EDFA and the fiber pigtail of the optical isolator are also easily connected to optical components connected thereto by using a single mode fiber having a cutoff wavelength longer than the pumping light wavelength. .

以下に図面を参照し本発明の実施例をより具体的に詳述するが、以下に開示する実施例は本発明の単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を何等限定するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the embodiments disclosed below are merely examples of the present invention and do not limit the scope of the present invention.

図4に、本発明の実施例にかかるEDFAの基本構成を示す。EDFAは、光増幅器の発振を抑えるための光アイソレータ4−1、信号光と励起光を合波する光合分波器3、増幅媒体であるEr添加光ファイバ1、および光アイソレータ4−2が順に接続されている。光合分波器3の他方の入力には、Er添加光ファイバに0.66μm帯の励起光を供給する励起光源モジュール2が接続されている。   FIG. 4 shows a basic configuration of an EDFA according to an embodiment of the present invention. In the EDFA, an optical isolator 4-1 for suppressing oscillation of an optical amplifier, an optical multiplexer / demultiplexer 3 that combines signal light and pump light, an Er-doped optical fiber 1 that is an amplification medium, and an optical isolator 4-2 are sequentially arranged. It is connected. The other input of the optical multiplexer / demultiplexer 3 is connected to a pumping light source module 2 that supplies pumping light in the 0.66 μm band to the Er-doped optical fiber.

図5に、光合分波器の構造を示す。光合分波器3は、カットオフ波長が励起光の波長より短いシングルモードファイバ11と、カットオフ波長が励起光波長より長くかつ信号光波長より短いシングルモードファイバ12とを近接させて光を結合させるファイバ形光カプラである。   FIG. 5 shows the structure of the optical multiplexer / demultiplexer. The optical multiplexer / demultiplexer 3 couples light by bringing the single mode fiber 11 whose cutoff wavelength is shorter than the wavelength of the pumping light and the single mode fiber 12 whose cutoff wavelength is longer than the pumping light wavelength and shorter than the signal light wavelength close to each other. This is a fiber type optical coupler.

増幅媒体であるEr添加光ファイバ1は、励起光波長より長くかつ信号光波長より短いカットオフ波長を有している。励起光源モジュール2は、カットオフ波長が励起光波長より短く、Δnが1%以下のファイバピッグテールが付加されている。光合分波器3のファイバピッグテールは、励起光を入力する、すなわち励起光源モジュール2に接続される側が、励起光波長より短いカットオフ波長を有するシングルモードファイバ11である。一方、信号光を入力する、すなわち光アイソレータ4−1に接続される側と、Er添加光ファイバ1に接続される側が、励起光波長より長くかつ信号光波長より短いカットオフ波長を有するシングルモードファイバ12である。光アイソレータ4−1、4−2のファイバピッグテールは、励起光波長より長くかつ信号光波長より短いカットオフ波長を有する。   The Er-doped optical fiber 1 that is an amplification medium has a cutoff wavelength that is longer than the excitation light wavelength and shorter than the signal light wavelength. The excitation light source module 2 has a fiber pigtail with a cutoff wavelength shorter than the excitation light wavelength and Δn of 1% or less. The fiber pigtail of the optical multiplexer / demultiplexer 3 is a single mode fiber 11 on which the pump light is input, that is, the side connected to the pump light source module 2 has a cutoff wavelength shorter than the pump light wavelength. On the other hand, a single mode in which signal light is input, that is, a side connected to the optical isolator 4-1 and a side connected to the Er-doped optical fiber 1 have a cutoff wavelength longer than the excitation light wavelength and shorter than the signal light wavelength. Fiber 12. The fiber pigtails of the optical isolators 4-1 and 4-2 have a cutoff wavelength that is longer than the pumping light wavelength and shorter than the signal light wavelength.

以下に、実際に使用した光ファイバの諸元を以下に示す。
[Er添加光ファイバ1]
Δn1.6%、カットオフ波長950nm、Er添加濃度2000ppm、ファイバ長5m
[励起光源モジュール2のファイバピッグテール]
Δn0.7%、カットオフ波長610nm
[光合分波器3のファイバ形カップラ]
Δn1.6%、カットオフ波長950nm及びΔn0.7%、カットオフ波長610nmの光ファイバ
0.66μm帯の励起光の損失0.66dB、1.55μm帯の信号光の損失0.57dB
[光アイソレータ4のファイバピッグテール]
Δn0.7%、カットオフ波長1400nm、ファイバ長5m。
The specifications of the optical fiber actually used are shown below.
[Er-doped optical fiber 1]
Δn 1.6%, cutoff wavelength 950 nm, Er addition concentration 2000 ppm, fiber length 5 m
[Fiber Pigtail of Excitation Light Source Module 2]
Δn 0.7%, cutoff wavelength 610nm
[Fiber-type coupler of optical multiplexer / demultiplexer 3]
Δn 1.6%, cutoff wavelength 950 nm and Δn 0.7%, cutoff wavelength 610 nm optical fiber 0.66 μm band pumping light loss 0.66 dB, 1.55 μm band signal light loss 0.57 dB
[Fiber pigtail of optical isolator 4]
Δn 0.7%, cutoff wavelength 1400 nm, fiber length 5 m.

図6に、波長660nmの励起光を出力する励起光源モジュールの構造を示す。励起光源モジュール2は、出力150mW、0.66μm帯の光を出力するLDチップ21を備え、LDチップ21とファイバピッグテール23とが、非球面レンズ22を介して光学的に結合されている。ファイバピッグテール23からの励起光の出力は、53mWである。   FIG. 6 shows the structure of an excitation light source module that outputs excitation light having a wavelength of 660 nm. The excitation light source module 2 includes an LD chip 21 that outputs light of 150 mW and 0.66 μm band, and the LD chip 21 and the fiber pigtail 23 are optically coupled via an aspheric lens 22. The output of the excitation light from the fiber pigtail 23 is 53 mW.

このような構成により、信号利得20dB、雑音6.5dB、出力11dBmを有するEDFAを実現することができる。図7に、励起光源モジュールの励起光の波長とEDFAの信号利得との関係を示す。励起光源モジュール2のLDチップ21の発振波長を変化させたときの、EDFAの信号利得を示している。励起光波長が650〜680nmの範囲において、信号利得が実用的な15dB以上を確保できていることがわかる。   With such a configuration, an EDFA having a signal gain of 20 dB, a noise of 6.5 dB, and an output of 11 dBm can be realized. FIG. 7 shows the relationship between the wavelength of the excitation light of the excitation light source module and the signal gain of the EDFA. The signal gain of the EDFA when the oscillation wavelength of the LD chip 21 of the excitation light source module 2 is changed is shown. It can be seen that a signal gain of 15 dB or more can be secured in the pump light wavelength range of 650 to 680 nm.

図8に、本発明の実施例にかかるEDFAの信号利得の安定性を示す。EDFAの周囲温度を20度から60度に変化させ、350時間動作させた場合の時間安定性及び温度安定性を示す。点線は、右側の縦軸で周囲温度の変化を表し、実線は、左側の縦軸でEDFAの信号利得を表している。このような条件で、利得変動は0.064dBと非常に小さく安定している。上述したように、特許文献1のEDFAの信号利得の変動が2.6dBであったのに対して、非常に小さい変動幅である。   FIG. 8 shows the stability of the signal gain of the EDFA according to the embodiment of the present invention. The time stability and temperature stability when the ambient temperature of the EDFA is changed from 20 degrees to 60 degrees and operated for 350 hours are shown. The dotted line represents the change in ambient temperature on the right vertical axis, and the solid line represents the signal gain of the EDFA on the left vertical axis. Under such conditions, the gain fluctuation is as small as 0.064 dB and is stable. As described above, the fluctuation of the signal gain of the EDFA disclosed in Patent Document 1 is 2.6 dB, whereas the fluctuation width is very small.

従来のEDFAの基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the conventional EDFA. カットオフ波長610nmの光ファイバの巻き直径と損失との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the winding diameter and loss of an optical fiber with a cut-off wavelength of 610 nm. 比屈折率差Δnと結合効率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between relative refractive index difference (DELTA) n and coupling efficiency. 本発明の実施例にかかるEDFAの基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of EDFA concerning the Example of this invention. 光合分波器の構造を示す上面図である。It is a top view which shows the structure of an optical multiplexer / demultiplexer. 波長660nmの励起光を出力する励起光源モジュールの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the excitation light source module which outputs the excitation light of wavelength 660nm. 励起光源モジュールの励起光の波長とEDFAの信号利得との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the wavelength of the excitation light of an excitation light source module, and the signal gain of EDFA. 本発明の実施例にかかるEDFAの信号利得の安定性を示す図である。It is a figure which shows stability of the signal gain of EDFA concerning the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,5 Er添加光ファイバ
2,6 励起光源モジュール
3,7 光合分波器
4,8 光アイソレータ
11,12 シングルモードファイバ
21 LDチップ
22 非球面レンズ
23 ファイバピッグテール
1,5 Er-doped optical fiber 2,6 Excitation light source module 3,7 Optical multiplexer / demultiplexer 4,8 Optical isolator 11,12 Single mode fiber 21 LD chip 22 Aspheric lens 23 Fiber pigtail

Claims (5)

増幅媒体であるEr添加光ファイバと、前記増幅媒体を励起する励起光を発生する励起光源と、信号光と前記励起光源からの励起光とを結合し前記Er添加光ファイバに入力する光合分波器とを備え、前記信号光を増幅する光ファイバ増幅器において、
前記励起光源は、0.66μm帯の励起光を出力し、
前記光合分波器は、カットオフ波長が前記励起光の波長より短いシングルモードファイバと、カットオフ波長が前記励起光の波長より長くかつ前記信号光の波長より短いシングルモードファイバとを近接させて光を結合させるファイバ形光カプラであることを特徴とする光ファイバ増幅器。
An optical doped / demultiplexed optical fiber that combines an Er-doped optical fiber that is an amplification medium, an excitation light source that generates excitation light for exciting the amplification medium, and a signal light and the excitation light from the excitation light source that are input to the Er-doped optical fiber. An optical fiber amplifier for amplifying the signal light,
The excitation light source outputs 0.66 μm band excitation light,
The optical multiplexer / demultiplexer includes a single mode fiber having a cutoff wavelength shorter than the wavelength of the pumping light and a single mode fiber having a cutoff wavelength longer than the wavelength of the pumping light and shorter than the wavelength of the signal light. An optical fiber amplifier, which is a fiber-type optical coupler for coupling light.
前記励起光源の発振波長は、650nmから680nmの範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の光ファイバ増幅器。   2. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein an oscillation wavelength of the excitation light source is in a range of 650 nm to 680 nm. 前記励起光源のファイバピッグテールは、カットオフ波長が前記励起光の波長より短いシングルモードファイバであることを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイバ増幅器。   3. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein the fiber pigtail of the pumping light source is a single mode fiber having a cutoff wavelength shorter than the wavelength of the pumping light. 前記励起光源のファイバピッグテールは、カットオフ波長が前記励起光の波長より短く、比屈折率差Δnが1%以下のシングルモードファイバであることを特徴とする請求項1または2に記載の光ファイバ増幅器。   3. The optical fiber according to claim 1, wherein the fiber pigtail of the excitation light source is a single mode fiber having a cutoff wavelength shorter than the wavelength of the excitation light and a relative refractive index difference Δn of 1% or less. amplifier. 前記光合分波器の前記信号光を入力する側と、前記Er添加光ファイバの増幅された信号光を出力する側とに光アイソレータが接続され、該光アイソレータのファイバピッグテールは、カットオフ波長が前記励起光の波長より長くかつ前記信号光の波長より短いシングルモードファイバであることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の光ファイバ増幅器。
An optical isolator is connected to the signal light input side of the optical multiplexer / demultiplexer and the amplified signal light output side of the Er-doped optical fiber, and the fiber pigtail of the optical isolator has a cutoff wavelength. 5. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein the optical fiber amplifier is a single mode fiber that is longer than the wavelength of the pumping light and shorter than the wavelength of the signal light.
JP2005111298A 2005-04-07 2005-04-07 Optical fiber amplifier Pending JP2006294755A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005111298A JP2006294755A (en) 2005-04-07 2005-04-07 Optical fiber amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005111298A JP2006294755A (en) 2005-04-07 2005-04-07 Optical fiber amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006294755A true JP2006294755A (en) 2006-10-26

Family

ID=37415021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005111298A Pending JP2006294755A (en) 2005-04-07 2005-04-07 Optical fiber amplifier

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006294755A (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0311322A (en) * 1989-06-09 1991-01-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Two-way optical amplifying transmission circuit
JPH0311320A (en) * 1989-06-09 1991-01-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical amplification transmission circuit
JPH06318750A (en) * 1993-05-07 1994-11-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fiber type optical amplifier
JPH1051056A (en) * 1996-08-01 1998-02-20 Nec Corp Optical fiber amplifier
JP2001168427A (en) * 1999-12-10 2001-06-22 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical fiber for amplification and optical fiber amplifier

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0311322A (en) * 1989-06-09 1991-01-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Two-way optical amplifying transmission circuit
JPH0311320A (en) * 1989-06-09 1991-01-18 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Optical amplification transmission circuit
JPH06318750A (en) * 1993-05-07 1994-11-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Fiber type optical amplifier
JPH1051056A (en) * 1996-08-01 1998-02-20 Nec Corp Optical fiber amplifier
JP2001168427A (en) * 1999-12-10 2001-06-22 Sumitomo Electric Ind Ltd Optical fiber for amplification and optical fiber amplifier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100744545B1 (en) All-fiber laser device for mid-infrared wavelength band
WO2007006317A3 (en) Optical coupler devices, methods of their production and use
US7127139B2 (en) Optical multiplexing method and optical multiplexer, and optical amplifier using same
US6208456B1 (en) Compact optical amplifier with integrated optical waveguide and pump source
Tsuchida et al. Cladding pumped seven-core EDFA using an absorption-enhanced erbium doped fibre
Takasaka et al. EDF length dependence of amplification characteristics of cladding pumped 19-core EDFA
EP4078854A1 (en) Amplified hollow core fiber transmission
JP2019216161A (en) Optical fiber amplifier
CN100422838C (en) Flat gain Chirp Bragg optical fibre grating wave filter used for optical amplifier
JP2019216162A (en) Optical fiber amplifier
KR100442624B1 (en) Gain flattening filter and gain flattened optical fiber amplifier using it
US6865018B2 (en) Multistage optical amplifier having a fiber-based amplifier stage and a planar waveguide-based amplifier stage
JP3092688B2 (en) Optical amplifier and optical amplification method
JP2000208853A (en) Optical fiber amplification device and wave-guiding path device for the device
JP2006294755A (en) Optical fiber amplifier
CN202210616U (en) Tunable multi-wavelength fiber laser based on 2-degree angle SMFBG
CN2821600Y (en) Flat chirp bragg optical fiber grating filter for light amplifier gain
JP2003501683A (en) Optical element with polarization maintaining fiber pigtail junction
JP4655553B2 (en) Optical amplifying waveguide, optical amplifying module, and optical communication system
US6532107B2 (en) Optical amplifier, light source module and optical system
JP2004063931A (en) Optically amplifying fiber
US20230161119A1 (en) Multiconfiguration isolator wavelength division multiplexer
JP2002333535A (en) Light amplifier with multiplexing filter
US20040032644A1 (en) Optical fiber amplifiers
JP2004198523A (en) Optical fiber module

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070920

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091124

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091218

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100413