JP2718845B2 - １．３μｍ帯光ファイバ増幅器 - Google Patents
１．３μｍ帯光ファイバ増幅器Info
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- JP2718845B2 JP2718845B2 JP3232653A JP23265391A JP2718845B2 JP 2718845 B2 JP2718845 B2 JP 2718845B2 JP 3232653 A JP3232653 A JP 3232653A JP 23265391 A JP23265391 A JP 23265391A JP 2718845 B2 JP2718845 B2 JP 2718845B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は１．３μｍ帯の信号光を
直接増幅するための１．３μｍ帯光ファイバ増幅器に関
する。
直接増幅するための１．３μｍ帯光ファイバ増幅器に関
する。
【０００２】光信号を電気信号に変換することなく光信
号のままで直接増幅する光増幅器は、事実上ビットレー
トフリーであり大容量化が容易である点及び多チャンネ
ルの一括増幅が可能であるという点から、将来の光通信
システムのキーデバイスの一つとして各研究機関で盛ん
に研究されている。
号のままで直接増幅する光増幅器は、事実上ビットレー
トフリーであり大容量化が容易である点及び多チャンネ
ルの一括増幅が可能であるという点から、将来の光通信
システムのキーデバイスの一つとして各研究機関で盛ん
に研究されている。
【０００３】この種の光増幅器の一形態として、希土類
元素（Ｅｒ，Ｎｄ，Ｙｂ等）を主としてコアにドープし
た光ファイバ（本願明細書中「希土類ドープファイバ」
と称することがある。）を用いてなる光ファイバ増幅器
がある。
元素（Ｅｒ，Ｎｄ，Ｙｂ等）を主としてコアにドープし
た光ファイバ（本願明細書中「希土類ドープファイバ」
と称することがある。）を用いてなる光ファイバ増幅器
がある。
【０００４】光ファイバ増幅器は、利得が大きい、利得
の偏波依存性がない、低雑音である、伝送路用光ファイ
バとの接続損失が小さいといった優れた特長を有してお
り、増幅すべき信号光の波長に適したドープ元素の選択
が模索されている。
の偏波依存性がない、低雑音である、伝送路用光ファイ
バとの接続損失が小さいといった優れた特長を有してお
り、増幅すべき信号光の波長に適したドープ元素の選択
が模索されている。
【０００５】
【従来の技術】波長１．５μｍ帯の信号光を増幅するた
めの光ファイバ増幅器として、ドープ元素としてＥｒを
用いたものが公知である。この光ファイバ増幅器は、低
雑音で且つ高効率な光増幅作用を呈するものとして実用
化レベルにある。
めの光ファイバ増幅器として、ドープ元素としてＥｒを
用いたものが公知である。この光ファイバ増幅器は、低
雑音で且つ高効率な光増幅作用を呈するものとして実用
化レベルにある。
【０００６】一方、波長１．３μｍ帯の信号光を増幅す
るための光ファイバ増幅器としては、ドープ元素として
Ｎｄ（ネオジム）を用いたものについて開発が進められ
ている。
るための光ファイバ増幅器としては、ドープ元素として
Ｎｄ（ネオジム）を用いたものについて開発が進められ
ている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ドープ
元素としてＮｄを用いた光ファイバ増幅器にあっては、
Ｎｄの蛍光ピークが波長１．３μｍよりもわずかに長波
長側にあるために、十分な利得が得られていないという
問題がある。また、波長１μｍ付近にも発光が起こり、
波長１．３μｍ帯の誘導放出に悪影響を及ぼしている。
元素としてＮｄを用いた光ファイバ増幅器にあっては、
Ｎｄの蛍光ピークが波長１．３μｍよりもわずかに長波
長側にあるために、十分な利得が得られていないという
問題がある。また、波長１μｍ付近にも発光が起こり、
波長１．３μｍ帯の誘導放出に悪影響を及ぼしている。
【０００８】これまで、光ファイバのガラスの組成を変
えて蛍光ピークの波長を短波長側にシフトしたり、光カ
プラを組み込んで波長１μｍ帯の蛍光を取り除くことが
提案されているが、１０ｄＢ程度の利得しか得られてい
ないというのが現状である。
えて蛍光ピークの波長を短波長側にシフトしたり、光カ
プラを組み込んで波長１μｍ帯の蛍光を取り除くことが
提案されているが、１０ｄＢ程度の利得しか得られてい
ないというのが現状である。
【０００９】本発明はこのような事情に鑑みて創作され
たもので、十分な利得を有する１．３μｍ帯光ファイバ
増幅器を実現することを目的としている。
たもので、十分な利得を有する１．３μｍ帯光ファイバ
増幅器を実現することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】Ｎｄと同様に波長１．３
μｍ付近で蛍光を発する希土類元素として、Ｐｒ（プラ
セオジム）がある。そこで、ドープ元素としてＰｒを用
いた光ファイバ増幅器を構成する。Ｐｒの励起光の波長
としては、１μｍ付近の波長に吸収帯があるのでこれを
用いることとする。しかしながら、１μｍ付近の波長で
高出力な半導体レーザが実用段階にないので、Ｎｄ或い
はＹｂ（イットリビウム）を波長０．８μｍ帯光源で励
起し、この励起により生じた波長１μｍ付近の蛍光をＰ
ｒの励起光として、波長１．３μｍ帯の光を誘導放出さ
せることとする。
μｍ付近で蛍光を発する希土類元素として、Ｐｒ（プラ
セオジム）がある。そこで、ドープ元素としてＰｒを用
いた光ファイバ増幅器を構成する。Ｐｒの励起光の波長
としては、１μｍ付近の波長に吸収帯があるのでこれを
用いることとする。しかしながら、１μｍ付近の波長で
高出力な半導体レーザが実用段階にないので、Ｎｄ或い
はＹｂ（イットリビウム）を波長０．８μｍ帯光源で励
起し、この励起により生じた波長１μｍ付近の蛍光をＰ
ｒの励起光として、波長１．３μｍ帯の光を誘導放出さ
せることとする。
【００１１】即ち、本発明の１．３μｍ帯光ファイバ増
幅器は、Ｎｄ又はＹｂを０．８μｍの光で励起して得た
１μｍ帯の蛍光によりＰｒを励起して１．３μｍ帯の信
号光を増幅するようにしたものである。
幅器は、Ｎｄ又はＹｂを０．８μｍの光で励起して得た
１μｍ帯の蛍光によりＰｒを励起して１．３μｍ帯の信
号光を増幅するようにしたものである。
【００１２】尚、本発明を実施するに際しては、Ｎｄ，
Ｙｂを択一的に用いてもよいし、両方を用いてもよい。
Ｙｂを択一的に用いてもよいし、両方を用いてもよい。
【００１３】
【作用】図１は本発明の原理説明図である。基底準位 3
Ｈ4 にあるＰｒは１μｍ帯の光によってエネルギー準位
1Ｇ4 に励起され、この状態からエネルギー準位 3Ｈ5
に遷移するときに１．３μｍ帯で誘導放出が生じる。
Ｈ4 にあるＰｒは１μｍ帯の光によってエネルギー準位
1Ｇ4 に励起され、この状態からエネルギー準位 3Ｈ5
に遷移するときに１．３μｍ帯で誘導放出が生じる。
【００１４】基底準位 2Ｆ7/2 にあるＹｂは、０．８μ
ｍ帯の光によって励起されて、エネルギー準位 2Ｆ5/2
に遷移した後、再び基底準位に遷移するときに１μｍ帯
の蛍光を発する。
ｍ帯の光によって励起されて、エネルギー準位 2Ｆ5/2
に遷移した後、再び基底準位に遷移するときに１μｍ帯
の蛍光を発する。
【００１５】基底準位 4Ｉ9/2 にあるＮｄは、０．８μ
ｍ帯の光によってエネルギー準位 4Ｆ5/2 に励起され、
エネルギー準位 4Ｆ3/2 に遷移した後、この状態からエ
ネルギー準位 4Ｉ11/2に遷移するときに１μｍ帯の蛍光
を発する。
ｍ帯の光によってエネルギー準位 4Ｆ5/2 に励起され、
エネルギー準位 4Ｆ3/2 に遷移した後、この状態からエ
ネルギー準位 4Ｉ11/2に遷移するときに１μｍ帯の蛍光
を発する。
【００１６】本発明においては、Ｎｄ又はＹｂを０．８
μｍ帯の光で励起して得た１μｍ帯の蛍光によりＰｒを
励起して、１．３μｍ帯の光を誘導放出させるようにし
ているので、波長０．８μｍ帯の実用的な光源を用い
て、十分な利得の１．３μｍ帯光ファイバ増幅器を実現
することができる。
μｍ帯の光で励起して得た１μｍ帯の蛍光によりＰｒを
励起して、１．３μｍ帯の光を誘導放出させるようにし
ているので、波長０．８μｍ帯の実用的な光源を用い
て、十分な利得の１．３μｍ帯光ファイバ増幅器を実現
することができる。
【００１７】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図２は本発
明の第１実施例を示す１．３μｍ帯光ファイバ増幅器の
構成図である。この実施例では、Ｎｄ及びＰｒをドープ
した希土類ドープファイバにより１μｍ帯の光ファイバ
共振器を構成し、この光ファイバ共振器に１．３μｍ帯
の信号光と０．８μｍ帯の光を導き入れるようにしてい
る。
明の第１実施例を示す１．３μｍ帯光ファイバ増幅器の
構成図である。この実施例では、Ｎｄ及びＰｒをドープ
した希土類ドープファイバにより１μｍ帯の光ファイバ
共振器を構成し、この光ファイバ共振器に１．３μｍ帯
の信号光と０．８μｍ帯の光を導き入れるようにしてい
る。
【００１８】１．３μｍ帯の信号光は、光アイソレータ
１及び光合波器２をこの順に通ってＮｄ及びＰｒがドー
プされた希土類ドープファイバ３に入る。一方、半導体
レーザ等を用いて構成される励起光源４からの０．８μ
ｍ帯の励起光は、光合波器２を通って希土類ドープファ
イバ３に入る。
１及び光合波器２をこの順に通ってＮｄ及びＰｒがドー
プされた希土類ドープファイバ３に入る。一方、半導体
レーザ等を用いて構成される励起光源４からの０．８μ
ｍ帯の励起光は、光合波器２を通って希土類ドープファ
イバ３に入る。
【００１９】希土類ドープファイバ３の両端には、１μ
ｍ帯の光に対する共振器長となるように、１μｍ帯の光
を適当な反射率で反射させる光学フィルタ５，６が設け
られている。この光学フィルタ５，６間では、０．８μ
ｍ帯の励起光により励起されたＮｄが１μｍ帯の蛍光を
発することにより発振が起こり、この１μｍ帯の光をＰ
ｒが吸収して励起状態となり、１．３μｍ帯の信号光の
通過により誘導放出が生じ、１．３μｍ帯の信号光が増
幅される。
ｍ帯の光に対する共振器長となるように、１μｍ帯の光
を適当な反射率で反射させる光学フィルタ５，６が設け
られている。この光学フィルタ５，６間では、０．８μ
ｍ帯の励起光により励起されたＮｄが１μｍ帯の蛍光を
発することにより発振が起こり、この１μｍ帯の光をＰ
ｒが吸収して励起状態となり、１．３μｍ帯の信号光の
通過により誘導放出が生じ、１．３μｍ帯の信号光が増
幅される。
【００２０】増幅された信号光は光アイソレータ７を通
って光伝送路に送出される。この第１実施例ではＮｄ及
びＰｒがドープされた希土類ドープファイバ３を用いて
前方励起により光増幅を行っているが、第１実施例にお
けるのと同一の構成部品を用いて、図３に示すように、
励起光源４及び光合波器２を希土類ドープファイバ３の
信号光伝搬方向下流側に設けて、後方励起を行うように
してもよい（第２実施例）。
って光伝送路に送出される。この第１実施例ではＮｄ及
びＰｒがドープされた希土類ドープファイバ３を用いて
前方励起により光増幅を行っているが、第１実施例にお
けるのと同一の構成部品を用いて、図３に示すように、
励起光源４及び光合波器２を希土類ドープファイバ３の
信号光伝搬方向下流側に設けて、後方励起を行うように
してもよい（第２実施例）。
【００２１】第１及び第２実施例においては、Ｎｄ及び
Ｐｒをドープした希土類ドープファイバを用いたが、Ｙ
ｂ及びＰｒをドープした希土類ドープファイバを用いて
もよい。また、Ｎｄ，Ｙｂ及びＰｒをドープした希土類
ドープファイバを用いてもよい。
Ｐｒをドープした希土類ドープファイバを用いたが、Ｙ
ｂ及びＰｒをドープした希土類ドープファイバを用いて
もよい。また、Ｎｄ，Ｙｂ及びＰｒをドープした希土類
ドープファイバを用いてもよい。
【００２２】図４は本発明の第３実施例を示す１．３μ
ｍ帯光ファイバ増幅器の構成図である。この実施例で
は、Ｎｄをドープした希土類ドープファイバを用いて光
ファイバレーザを構成し、Ｐｒをドープした光ファイバ
に信号光と光ファイバレーザから出力された１μｍ帯の
光とを導き入れるようにしている。
ｍ帯光ファイバ増幅器の構成図である。この実施例で
は、Ｎｄをドープした希土類ドープファイバを用いて光
ファイバレーザを構成し、Ｐｒをドープした光ファイバ
に信号光と光ファイバレーザから出力された１μｍ帯の
光とを導き入れるようにしている。
【００２３】１．３μｍ帯の信号光は、光アイソレータ
１及び光合波器２をこの順に通ってＰｒをドープした希
土類ドープファイバ９に入る。一方、励起光源４からの
０．８μｍ帯の励起光は、Ｎｄがドープされた希土類ド
ープファイバ１０に入る。希土類ドープファイバ１０の
両端には、１μｍ帯の光に対する共振器長となるよう
に、１μｍ帯の光を適当な反射率で反射する光学フィル
タ５，６が設置されている。０．８μｍ帯の励起光によ
り励起状態となったＮｄは、１μｍ帯の蛍光を発し、光
学フィルタ５，６間で共振してレーザ発振が生じる。
１及び光合波器２をこの順に通ってＰｒをドープした希
土類ドープファイバ９に入る。一方、励起光源４からの
０．８μｍ帯の励起光は、Ｎｄがドープされた希土類ド
ープファイバ１０に入る。希土類ドープファイバ１０の
両端には、１μｍ帯の光に対する共振器長となるよう
に、１μｍ帯の光を適当な反射率で反射する光学フィル
タ５，６が設置されている。０．８μｍ帯の励起光によ
り励起状態となったＮｄは、１μｍ帯の蛍光を発し、光
学フィルタ５，６間で共振してレーザ発振が生じる。
【００２４】希土類ドープファイバ１０の励起光入射方
向下流側に設けられた光学フィルタ６を透過した１μｍ
帯の光は、光アイソレータ８を通り光合波器２を介して
Ｐｒがドープされた希土類ドープファイバ９に入る。希
土類ドープファイバ９内では、Ｐｒが１μｍ帯の光を吸
収して励起状態となり、１．３μｍ帯の信号光の通過に
より誘導放出が生じ、信号光が増幅される。増幅された
信号光は、光アイソレータ７を通って光伝送路に送出さ
れる。
向下流側に設けられた光学フィルタ６を透過した１μｍ
帯の光は、光アイソレータ８を通り光合波器２を介して
Ｐｒがドープされた希土類ドープファイバ９に入る。希
土類ドープファイバ９内では、Ｐｒが１μｍ帯の光を吸
収して励起状態となり、１．３μｍ帯の信号光の通過に
より誘導放出が生じ、信号光が増幅される。増幅された
信号光は、光アイソレータ７を通って光伝送路に送出さ
れる。
【００２５】ここでは前方励起の場合を説明したが、第
２実施例に準じて後方励起型の光ファイバ増幅器を構成
することもできる。図５は第３実施例の変形例に相当す
る本発明の第４実施例を示す１．３μｍ帯光ファイバ増
幅器の構成図である。この実施例では、第３実施例にお
けるのとは異なる構成の光ファイバレーザが採用されて
いる。
２実施例に準じて後方励起型の光ファイバ増幅器を構成
することもできる。図５は第３実施例の変形例に相当す
る本発明の第４実施例を示す１．３μｍ帯光ファイバ増
幅器の構成図である。この実施例では、第３実施例にお
けるのとは異なる構成の光ファイバレーザが採用されて
いる。
【００２６】励起光源４からの０．８μｍ帯の励起光
は、光カプラ１２及び光アイソレータ１１を通ってＮｄ
がドープされた希土類ドープファイバ１０に入る。希土
類ドープファイバ１０内で発生した１μｍ帯の蛍光は、
光カプラ１２及び光アイソレータ１１を通って再び希土
類ドープファイバ１０に入射して１μｍ帯の誘導放出を
生じさせる一方、光カプラ１２で分岐されて光アイソレ
ータ８を通って、光合波器２を介してＰｒがドープされ
た希土類ドープファイバ９に入る。
は、光カプラ１２及び光アイソレータ１１を通ってＮｄ
がドープされた希土類ドープファイバ１０に入る。希土
類ドープファイバ１０内で発生した１μｍ帯の蛍光は、
光カプラ１２及び光アイソレータ１１を通って再び希土
類ドープファイバ１０に入射して１μｍ帯の誘導放出を
生じさせる一方、光カプラ１２で分岐されて光アイソレ
ータ８を通って、光合波器２を介してＰｒがドープされ
た希土類ドープファイバ９に入る。
【００２７】また、１．３μｍ帯の信号光は、光アイソ
レータ１及び光合波器２を通って１μｍ帯の光とともに
希土類ドープファイバ９に入る。１μｍ帯の光が励起光
となり、１．３μｍ帯の信号光の通過によって、１．３
μｍ帯の誘導放出が起こり、信号光の増幅がなされる。
増幅された信号光は光アイソレータ７を通って光伝送路
に送出される。
レータ１及び光合波器２を通って１μｍ帯の光とともに
希土類ドープファイバ９に入る。１μｍ帯の光が励起光
となり、１．３μｍ帯の信号光の通過によって、１．３
μｍ帯の誘導放出が起こり、信号光の増幅がなされる。
増幅された信号光は光アイソレータ７を通って光伝送路
に送出される。
【００２８】この実施例においても後方励起型の構成を
採用することができる。第３及び第４実施例において
は、Ｎｄをドープした希土類ドープファイバ１０を用い
ているが、これに代えてＹｂをドープした希土類ドープ
ファイバを用いてもよい。また、Ｎｄ及びＹｂをドープ
した希土類ドープファイバを用いてもよい。
採用することができる。第３及び第４実施例において
は、Ｎｄをドープした希土類ドープファイバ１０を用い
ているが、これに代えてＹｂをドープした希土類ドープ
ファイバを用いてもよい。また、Ｎｄ及びＹｂをドープ
した希土類ドープファイバを用いてもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、波
長０．８μｍ帯の光源を用いて十分な利得の１．３μｍ
帯光ファイバ増幅器を実現することが可能になるという
効果を奏する。
長０．８μｍ帯の光源を用いて十分な利得の１．３μｍ
帯光ファイバ増幅器を実現することが可能になるという
効果を奏する。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の第１実施例を示す１．３μｍ帯光ファ
イバ増幅器の構成図である。
イバ増幅器の構成図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す１．３μｍ帯光ファ
イバ増幅器の構成図である。
イバ増幅器の構成図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す１．３μｍ帯光ファ
イバ増幅器の構成図である。
イバ増幅器の構成図である。
【図５】本発明の第４実施例を示す１．３μｍ帯光ファ
イバ増幅器の構成図である。
イバ増幅器の構成図である。
１，７，８，１１ 光アイソレータ ２ 光合波器 ３，９，１０ 希土類ドープファイバ ４ 励起光源 ５，６ 光学フィルタ １２ 光カプラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 和哉 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−234021（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−63284（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｙｂを０．８μｍ帯の光で励起して得た
１μｍ帯の蛍光によりＰｒを励起して１．３μｍ帯の信
号光を増幅するようにしたことを特徴とする１．３μｍ
帯光ファイバ増幅器。 - 【請求項２】 Ｎｄ又はＹｂとＰｒとをドープした光フ
ァイバを用いて１μｍ帯の光ファイバ共振器を構成し、
該光ファイバ共振器に１．３μｍ帯の信号光と０．８μ
ｍ帯の光を導き入れるようにしたことを特徴とする１．
３μｍ帯光ファイバ増幅器。 - 【請求項３】 Ｙｂをドープした光ファイバと０．８μ
ｍ帯の光源とを用いて光ファイバレーザを構成し、Ｐｒ
をドープした光ファイバに１．３μｍ帯の信号光と上記
光ファイバレーザから出力された１μｍ帯の光とを導き
入れるようにしたことを特徴とする１．３μｍ帯光ファ
イバ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232653A JP2718845B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | １．３μｍ帯光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3232653A JP2718845B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | １．３μｍ帯光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0575191A JPH0575191A (ja) | 1993-03-26 |
| JP2718845B2 true JP2718845B2 (ja) | 1998-02-25 |
Family
ID=16942676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3232653A Expired - Fee Related JP2718845B2 (ja) | 1991-09-12 | 1991-09-12 | １．３μｍ帯光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2718845B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2994577B2 (ja) * | 1994-08-31 | 1999-12-27 | 株式会社エイ・ティ・アール光電波通信研究所 | 光増幅装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH081504B2 (ja) * | 1990-12-28 | 1996-01-10 | 日本電信電話株式会社 | １．３μｍ帯光増幅器 |
| JPH0563284A (ja) * | 1991-09-02 | 1993-03-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光増幅器 |
-
1991
- 1991-09-12 JP JP3232653A patent/JP2718845B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0575191A (ja) | 1993-03-26 |
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