JP2753539B2 - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/06—Construction or shape of active medium
- H01S3/063—Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
- H01S3/067—Fibre lasers
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- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高効率であり、かつ高増幅率をもつ光ファ
イバ増幅器に関するものである。
イバ増幅器に関するものである。
近年、Nd（ネオジウム）、Er（エルビウム）、Pr（プ
ラセオジム）、Yb（イッテリビウム）等の希土類元素を
添加した光ファイバ（以下、希土類元素添加光ファイバ
と記す。）レーザ活性物質とした単一モード光ファイバ
レーザあるいは光増幅器が、光センサや光通信の分野で
多くの利用の可能性を有することが報告され、その応用
が期待されている。
ラセオジム）、Yb（イッテリビウム）等の希土類元素を
添加した光ファイバ（以下、希土類元素添加光ファイバ
と記す。）レーザ活性物質とした単一モード光ファイバ
レーザあるいは光増幅器が、光センサや光通信の分野で
多くの利用の可能性を有することが報告され、その応用
が期待されている。
この希土類元素添加光ファイバを用いた光ファイバレ
ーザ増幅器としては、Erを添加した石英系光ファイバを
レーザ活性物質として用い、半導体レーザを励起光源と
して、波長1.54μｍにて光増幅を確認した例がアール・
ジェー・メアーズ等（R.J.Mears et al,Electron.Let
t.,23,pp.1028−1029,1987）によって報告されている。
ーザ増幅器としては、Erを添加した石英系光ファイバを
レーザ活性物質として用い、半導体レーザを励起光源と
して、波長1.54μｍにて光増幅を確認した例がアール・
ジェー・メアーズ等（R.J.Mears et al,Electron.Let
t.,23,pp.1028−1029,1987）によって報告されている。
第３図は、上述のような光ファイバレーザ増幅器を構
成した一例であって、101はたとえば波長1.53μｍのレ
ーザダイオードからなる信号光源、102は駆動信号、103
および103′は集光用レンズ、104は励起用光源（波長0.
808μｍ）、105はダイクロイックミラー、106はEr添加
の単一モード光ファイバ、107は狭帯域フィルタ、108は
伝送用光ファイバである。
成した一例であって、101はたとえば波長1.53μｍのレ
ーザダイオードからなる信号光源、102は駆動信号、103
および103′は集光用レンズ、104は励起用光源（波長0.
808μｍ）、105はダイクロイックミラー、106はEr添加
の単一モード光ファイバ、107は狭帯域フィルタ、108は
伝送用光ファイバである。
この光ファイバレーザ増幅器を動作するにあたって
は、まず、励起用光源104を点灯し、ここから出射され
た出力光を集光レンズ103およびダイクロイックミラー1
05を介して単一モード光ファイバ106に入射させ、この
単一モード光ファイバ106に添加されたErを励起し反転
分布状態を作る。ついで、駆動信号102により信号光源1
01を駆動し、その出力光を集光レンズ103,103′を介し
て単一モード光ファイバ106に入射させる。この信号光
は単一モード光ファイバ106を伝播する際に励起状態に
あるErによって増幅され、狭帯域フィルタ107を介して
伝送用ファイバ108に結合される。この際に駆動信号光
は数dB増幅されることとなる。
は、まず、励起用光源104を点灯し、ここから出射され
た出力光を集光レンズ103およびダイクロイックミラー1
05を介して単一モード光ファイバ106に入射させ、この
単一モード光ファイバ106に添加されたErを励起し反転
分布状態を作る。ついで、駆動信号102により信号光源1
01を駆動し、その出力光を集光レンズ103,103′を介し
て単一モード光ファイバ106に入射させる。この信号光
は単一モード光ファイバ106を伝播する際に励起状態に
あるErによって増幅され、狭帯域フィルタ107を介して
伝送用ファイバ108に結合される。この際に駆動信号光
は数dB増幅されることとなる。
ところが、第３図に示した構造の従来の光ファイバ増
幅器にあっては、Er添加光ファイバ106における材料お
よび構造の最適化がなされてないため、著じるしく効率
が悪く、高性能の光ファイバ増幅器を実現できないとい
う問題があった。
幅器にあっては、Er添加光ファイバ106における材料お
よび構造の最適化がなされてないため、著じるしく効率
が悪く、高性能の光ファイバ増幅器を実現できないとい
う問題があった。
そこで、本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決
し、光増幅器の増幅効率を大幅に向上させた、光性能の
光ファイバ増幅器を提供することにある。
し、光増幅器の増幅効率を大幅に向上させた、光性能の
光ファイバ増幅器を提供することにある。
増幅器用Er添加光ファイバにおいて、最適化に必須の
重要パラメータは、種々の検討により、 （１）Erの濃度 （２）Er添加ファイバの損失 （３）励起波長帯 であることがわかった。
重要パラメータは、種々の検討により、 （１）Erの濃度 （２）Er添加ファイバの損失 （３）励起波長帯 であることがわかった。
（１）については、従来希土類元素を添加したガラス
レーザー用レーザホストなどでは、リン珪酸ガラスな
ど、軟化温度の低い（数百℃）材料を用い、数万ppmの
希土類元素を添加している。この様に、低軟化温度のガ
ラスでは、一般に希土類元素のクラスターの発生を効果
的に防止できるため、希土類元素を数万ppm添加しても
致命的な効率低下を招かない。
レーザー用レーザホストなどでは、リン珪酸ガラスな
ど、軟化温度の低い（数百℃）材料を用い、数万ppmの
希土類元素を添加している。この様に、低軟化温度のガ
ラスでは、一般に希土類元素のクラスターの発生を効果
的に防止できるため、希土類元素を数万ppm添加しても
致命的な効率低下を招かない。
しかるに、石英系ガラス光ファイバにおいては、従来
Erの添加濃度に対する増幅効率の関係が未解明であっ
た。本発明は、種々の検討の結果、Erの添加濃度が、増
幅効率に対して極めて重要な因子であることを発見し、
その認識の下に完成したものである。
Erの添加濃度に対する増幅効率の関係が未解明であっ
た。本発明は、種々の検討の結果、Erの添加濃度が、増
幅効率に対して極めて重要な因子であることを発見し、
その認識の下に完成したものである。
すなわち、Erの添加濃度を150ppm以下に低く抑えるこ
とにより、石英系ガラス中におけるクラスタリングを極
めて効果的に防止でき、以て増幅特性の高性能化を達成
した。
とにより、石英系ガラス中におけるクラスタリングを極
めて効果的に防止でき、以て増幅特性の高性能化を達成
した。
上述したような目的を達成するために、本発明は、Er
を添加した石英系単一モード光ファイバをレーザ活性物
質とする増幅媒体と、レーザ活性物質を励起するための
励起光を発生する励起光源と、信号光を発生する信号光
源と、励起光と信号光とを結合して、単一モード光ファ
イバに導く光学系とを有する光ファイバ増幅器であっ
て、単一モード光ファイバのEr添加濃度Ｎ（ppm）が１
≦Ｎ≦150ppmであり、前記単一モード光ファイバの使用
波長帯1.53〜1.57μｍでの分散Ｄ（λ）がＤ（λ）・ｌ
λ≦lps/nmとなるように前記単一モード光ファイバのフ
ァイバ構造が調整されたことを特徴とする。
を添加した石英系単一モード光ファイバをレーザ活性物
質とする増幅媒体と、レーザ活性物質を励起するための
励起光を発生する励起光源と、信号光を発生する信号光
源と、励起光と信号光とを結合して、単一モード光ファ
イバに導く光学系とを有する光ファイバ増幅器であっ
て、単一モード光ファイバのEr添加濃度Ｎ（ppm）が１
≦Ｎ≦150ppmであり、前記単一モード光ファイバの使用
波長帯1.53〜1.57μｍでの分散Ｄ（λ）がＤ（λ）・ｌ
λ≦lps/nmとなるように前記単一モード光ファイバのフ
ァイバ構造が調整されたことを特徴とする。
ここで、単一モード光ファイバの比屈折率差Δｎが0.
7≦Δｎ≦３％の範囲にあって、その長さｌλが、励起
波長λＰに関し少なくとも ただし、ｋ（λＰ）（ｍ・ppm）の値は、 ｋ（0.98）＝1.5×103 ｋ（1.47）＝4.4×103 ｋ（1.48）＝3.5×103 ｋ（1.49）＝2.9×103 ｋ（1.50）＝2.5×103 ｋ（1.51）＝2.0×103 ｋ（1.52）＝1.6×103 ｋ（1.53）＝1.0×103 ｋ（1.536）＝0.98×103 となるよう調整されているのが好適である。
7≦Δｎ≦３％の範囲にあって、その長さｌλが、励起
波長λＰに関し少なくとも ただし、ｋ（λＰ）（ｍ・ppm）の値は、 ｋ（0.98）＝1.5×103 ｋ（1.47）＝4.4×103 ｋ（1.48）＝3.5×103 ｋ（1.49）＝2.9×103 ｋ（1.50）＝2.5×103 ｋ（1.51）＝2.0×103 ｋ（1.52）＝1.6×103 ｋ（1.53）＝1.0×103 ｋ（1.536）＝0.98×103 となるよう調整されているのが好適である。
さらに、光学系は、ファイバ形カップラからなり、カ
ップラを形成する光ファイバの少なくとも一部分を、Er
を添加した石英系単一モード光ファイバにより構成する
ことができる。
ップラを形成する光ファイバの少なくとも一部分を、Er
を添加した石英系単一モード光ファイバにより構成する
ことができる。
第４図は、Er添加濃度と、Er添加光ファイバの増幅度
との関係を調べたものである。Er添加光ファイバは、VA
D法（特願昭61−192796号参照）により作製したコア母
材に、フッ素添加石英ガラスによるクラッド層を形成し
て作製した。その光ファイバの比屈折率差は、Δ＝0.65
％とした。励起波長λＰは1.485μｍで、励起パワーPP
は68mWとした。ファイバの試料長は、添加濃度に対し1.
485μｍでの吸収量が等しくなるように設定し、各光フ
ァイバの増幅度（増幅信号波長λＳ＝1.552μｍ）を測
定した。
との関係を調べたものである。Er添加光ファイバは、VA
D法（特願昭61−192796号参照）により作製したコア母
材に、フッ素添加石英ガラスによるクラッド層を形成し
て作製した。その光ファイバの比屈折率差は、Δ＝0.65
％とした。励起波長λＰは1.485μｍで、励起パワーPP
は68mWとした。ファイバの試料長は、添加濃度に対し1.
485μｍでの吸収量が等しくなるように設定し、各光フ
ァイバの増幅度（増幅信号波長λＳ＝1.552μｍ）を測
定した。
第４図に示すように、Er濃度が約150ppm以下で増幅度
が急激に向上していること、および、300ppm以上で、増
幅度が著しく劣化することがわかった。
が急激に向上していること、および、300ppm以上で、増
幅度が著しく劣化することがわかった。
第４図の結果は、石英系光ファイバでは、軟化温度が
1000℃以上と高いため、数百〜1000ppm程度の濃度であ
っても、クラスターの発生の影響が大きいことを明確に
確認したものである。
1000℃以上と高いため、数百〜1000ppm程度の濃度であ
っても、クラスターの発生の影響が大きいことを明確に
確認したものである。
次に、Er添加光ファイバの損失特性については、種々
の検討の結果、Erの添加濃度に大きく影響を受けること
を解明した。第５図は、Er添加光ファイバの波長1.2μ
ｍでの過剰損失をErの濃度に対して測定した結果であ
る。第５図より、Er濃度150ppm以上で急激な損失増が観
測された。こうした特性は、クラスターの発生により散
乱損失が増加したことに起因するものと言える。
の検討の結果、Erの添加濃度に大きく影響を受けること
を解明した。第５図は、Er添加光ファイバの波長1.2μ
ｍでの過剰損失をErの濃度に対して測定した結果であ
る。第５図より、Er濃度150ppm以上で急激な損失増が観
測された。こうした特性は、クラスターの発生により散
乱損失が増加したことに起因するものと言える。
以上の様な詳細な検討により、Er濃度を低く抑えるこ
とが、光ファイバの増幅特性を向上させる上で極めて重
要な条件であることを見い出した。Er濃度を低くするこ
とは、結果的には増幅媒体の長さが長くなり、光増幅装
置の小型化には反するが、第４図および第５図の結果か
ら、Er濃度を低く抑制することのメリットがはるかに大
きいことがわかる。
とが、光ファイバの増幅特性を向上させる上で極めて重
要な条件であることを見い出した。Er濃度を低くするこ
とは、結果的には増幅媒体の長さが長くなり、光増幅装
置の小型化には反するが、第４図および第５図の結果か
ら、Er濃度を低く抑制することのメリットがはるかに大
きいことがわかる。
第６図は、Erを約470ppm含む光ファイバの損失−波長
特性の一例である。10種類の光ファイバの損失−波長特
性の平均値から、各波長での1ppの当りの吸収損失αＰ
は、以下の通りであった。
特性の一例である。10種類の光ファイバの損失−波長特
性の平均値から、各波長での1ppの当りの吸収損失αＰ
は、以下の通りであった。
本発明者による一連の実験的検討から、最大の増幅度
を得るには、励起光の吸収量は、Erファイバの入出力端
での光電力の比で少なくとも10dB以上であることが望ま
しいことがわかった。すなわち、ファイバのEr濃度をＮ
（ppm）とすると、増幅に必要なEr添加ファイバの望ま
しい長さは、次式で与えられる。
を得るには、励起光の吸収量は、Erファイバの入出力端
での光電力の比で少なくとも10dB以上であることが望ま
しいことがわかった。すなわち、ファイバのEr濃度をＮ
（ppm）とすると、増幅に必要なEr添加ファイバの望ま
しい長さは、次式で与えられる。
例えば、1.48μｍ励起で、Erの濃度が20ppmの場合、
ファイバ長は、175m以上となる。一方、Er濃度を1ppm以
下の極端に低い濃度とした場合、（１）式よりErファイ
バは、約1km以上の長さが必要となり、小形の光ファイ
バ増幅器を構成する上で不利となることが判明した。す
なわち、Erの濃度としては、材料の点からの制約により
150ppm以下がよく、かつ装置構成上の点からは1ppm以上
が望ましいことが判明した。なお、最適なファイバ長に
ついては、励起光源の出力，ファイバパラメータ，材料
組成によって増幅媒体としての材料および構造特性が異
なるので、上記条件の範囲でさらに詳細に実験的に決定
する必要がある。
ファイバ長は、175m以上となる。一方、Er濃度を1ppm以
下の極端に低い濃度とした場合、（１）式よりErファイ
バは、約1km以上の長さが必要となり、小形の光ファイ
バ増幅器を構成する上で不利となることが判明した。す
なわち、Erの濃度としては、材料の点からの制約により
150ppm以下がよく、かつ装置構成上の点からは1ppm以上
が望ましいことが判明した。なお、最適なファイバ長に
ついては、励起光源の出力，ファイバパラメータ，材料
組成によって増幅媒体としての材料および構造特性が異
なるので、上記条件の範囲でさらに詳細に実験的に決定
する必要がある。
この様に、本発明の光ファイバ増幅器においては、従
来知られている光ファイバ増幅器の増幅媒体に比較して
媒体の長さが長いのが特徴であり、その分散特性も無視
できない。最大100Gb/S以上の伝送系で使用することを
考慮すれば、本発明の増幅器のEr添加ファイバの分散Ｄ
は、 Ｄ（λ）ｌλ≦lps/nm （２） の条件が必要となる。
来知られている光ファイバ増幅器の増幅媒体に比較して
媒体の長さが長いのが特徴であり、その分散特性も無視
できない。最大100Gb/S以上の伝送系で使用することを
考慮すれば、本発明の増幅器のEr添加ファイバの分散Ｄ
は、 Ｄ（λ）ｌλ≦lps/nm （２） の条件が必要となる。
以上の様に、本発明の光増幅器は、増幅特性を決定す
る最大要因が、Erの添加濃度にあることに着目し、光増
幅器の最適パラメータを提供することができる。
る最大要因が、Erの添加濃度にあることに着目し、光増
幅器の最適パラメータを提供することができる。
以下、図面を参照して本発明実施例を詳細に説明す
る。
る。
実施例１ 第１図は、本発明の第１の実施例の構成を示し、ここ
で１は波長1.552μｍのDFBレーザ、２はこの駆動信号、
3,3′は集光レンズ、4,4′は波長1.485μｍの励起光
源、５はダイクロイックミラー（波長1.552μm/1.485μ
ｍ用）である。６はEr添加光ファイバ（Er濃度75ppm,フ
ァイバ長120m,比屈折率差0.73％，零分散波長1.550μm,
コア材料SiO2−Er,クラッド材料SiO2−Ｆ）、９は光源
4,4′の出力光を偏波合成するための偏波ビームスプリ
ッタ（PBS）、10は８゜に斜め研磨された光ファイバコ
ネクタである。11は偏波無依存光アイソレータ、12は波
長1.552μｍの狭帯域通過フィルタ（Δλ＝4nm）であ
る。13はスペクトラムアナライザ、14は光パワーメータ
である。16″は光アイソレータ11とフィルタ12とを結合
する光ファイバ、16はフィルタ12とスペクトラムアナ
ライザ13とを結合する光ファイバである。光パワーメー
タ14はフィルタ12から光ファイバ16IVを介して光出力を
受けることができる。
で１は波長1.552μｍのDFBレーザ、２はこの駆動信号、
3,3′は集光レンズ、4,4′は波長1.485μｍの励起光
源、５はダイクロイックミラー（波長1.552μm/1.485μ
ｍ用）である。６はEr添加光ファイバ（Er濃度75ppm,フ
ァイバ長120m,比屈折率差0.73％，零分散波長1.550μm,
コア材料SiO2−Er,クラッド材料SiO2−Ｆ）、９は光源
4,4′の出力光を偏波合成するための偏波ビームスプリ
ッタ（PBS）、10は８゜に斜め研磨された光ファイバコ
ネクタである。11は偏波無依存光アイソレータ、12は波
長1.552μｍの狭帯域通過フィルタ（Δλ＝4nm）であ
る。13はスペクトラムアナライザ、14は光パワーメータ
である。16″は光アイソレータ11とフィルタ12とを結合
する光ファイバ、16はフィルタ12とスペクトラムアナ
ライザ13とを結合する光ファイバである。光パワーメー
タ14はフィルタ12から光ファイバ16IVを介して光出力を
受けることができる。
ここで、励起光源４および４′を点灯し、各励起光を
レンズ3,PBS9およびダイクロイックミラー５を介して、
さらにレンズ３′およびコネクタ10を経てEr光ファイバ
６に入射する。このとき光ファイバ６への入射光量は10
5mWであった。駆動信号２を被増幅信号源としてのDFBレ
ーザ１に印加し、その出力光をレンズ３、ダイクロイッ
クミラー5,レンズ３′およびコネクタ10を介して、Er添
加光ファイバ６に入射する。ここに、DFBレーザ１の光
ファイバ６への結合光電力は−48dBmであった。
レンズ3,PBS9およびダイクロイックミラー５を介して、
さらにレンズ３′およびコネクタ10を経てEr光ファイバ
６に入射する。このとき光ファイバ６への入射光量は10
5mWであった。駆動信号２を被増幅信号源としてのDFBレ
ーザ１に印加し、その出力光をレンズ３、ダイクロイッ
クミラー5,レンズ３′およびコネクタ10を介して、Er添
加光ファイバ６に入射する。ここに、DFBレーザ１の光
ファイバ６への結合光電力は−48dBmであった。
ここに、DFBレーザの波長1.552μｍの光信号は、Er添
加光ファイバ６内で進行波増幅される。これをアイソレ
ータ11および狭帯域フィルタ12を介して光スペクトラム
アナライザ13で観測し、光パワーメータ14で出力を測定
した。その結果、増幅度として39dBが得られた。
加光ファイバ６内で進行波増幅される。これをアイソレ
ータ11および狭帯域フィルタ12を介して光スペクトラム
アナライザ13で観測し、光パワーメータ14で出力を測定
した。その結果、増幅度として39dBが得られた。
なお、光アイソレータ11は増幅系の発振防止のために
設けたものであり、狭帯域フィルタ12は増幅された蛍光
（Amplified Spontaneous Emission）を増幅出力光から
除去するためのものである。
設けたものであり、狭帯域フィルタ12は増幅された蛍光
（Amplified Spontaneous Emission）を増幅出力光から
除去するためのものである。
比較例 第１図と同様の測定系で、Er添加濃度が470ppm,1050p
pm,および1610ppmの光ファイバについて同様の増幅実験
を実施した。実施例１のファイバを含め各々のファイバ
長は、波長1.48μｍでの吸収光量がほぼ等しくなる長さ
となる様、470ppmに対し19.1m、1050ppmに対し、1610pp
mに対し5.6mとした。その他のファイバのパラメータ
は、上記実施例と同様とした。
pm,および1610ppmの光ファイバについて同様の増幅実験
を実施した。実施例１のファイバを含め各々のファイバ
長は、波長1.48μｍでの吸収光量がほぼ等しくなる長さ
となる様、470ppmに対し19.1m、1050ppmに対し、1610pp
mに対し5.6mとした。その他のファイバのパラメータ
は、上記実施例と同様とした。
以上の実験の結果、Er濃度470ppm、1050ppmおよび161
0ppmの光ファイバの増幅度は、それぞれ、23dB,11dBお
よび9dBであった。
0ppmの光ファイバの増幅度は、それぞれ、23dB,11dBお
よび9dBであった。
実施例２ 第２図は、本発明の第２の実施例の構成を示し、ここ
で１は波長1.535μｍのDFBレーザ、4,4′は波長0.98μ
ｍのInGaAsレーザ、６はEr添加光ファイバ（Er濃度28pp
m,ファイバ長88m,比屈折率差Δ＝1.6％，零分散波長1.5
34μm,コア材料SiO2−GeO2−Er,クラッド材料SiO2）で
ある。６′,6″は、光ファイバ６と同一のファイバで作
製した延伸形ファイバカップラ15の一部分を構成する光
ファイバである。16,16′は、ファイバ６と同一の構造
パラメータを有し、Erを含まない光ファイバであって、
カップラ15の一部分を構成する。17は光ファイバ16′に
結合された波長1.535μｍと波長0.98μｍの分波器、1
4′,14″は分波器17からの分波出力を受けてDFBレーザ
１および励起光源4,4′の各光パワーをモニタするため
の光パワーメータである。18はファイバ６と６″の融着
接続部である。ここで、ファイバカップラ15の特性は、
ポート16→ポート６″への結合度99.5％（波長1.535μ
ｍ）、ポート６′→ポート６″への結合度99.8％（波長
0.98μｍ）である。
で１は波長1.535μｍのDFBレーザ、4,4′は波長0.98μ
ｍのInGaAsレーザ、６はEr添加光ファイバ（Er濃度28pp
m,ファイバ長88m,比屈折率差Δ＝1.6％，零分散波長1.5
34μm,コア材料SiO2−GeO2−Er,クラッド材料SiO2）で
ある。６′,6″は、光ファイバ６と同一のファイバで作
製した延伸形ファイバカップラ15の一部分を構成する光
ファイバである。16,16′は、ファイバ６と同一の構造
パラメータを有し、Erを含まない光ファイバであって、
カップラ15の一部分を構成する。17は光ファイバ16′に
結合された波長1.535μｍと波長0.98μｍの分波器、1
4′,14″は分波器17からの分波出力を受けてDFBレーザ
１および励起光源4,4′の各光パワーをモニタするため
の光パワーメータである。18はファイバ６と６″の融着
接続部である。ここで、ファイバカップラ15の特性は、
ポート16→ポート６″への結合度99.5％（波長1.535μ
ｍ）、ポート６′→ポート６″への結合度99.8％（波長
0.98μｍ）である。
これを動作するには、実施例１と同様に、励起光源4,
4′を点灯し、レンズ3,3′およびPBS9を介して、レーザ
光を光ファイバ６′に入射する。このときのファイバ
６′への入射電力は、たとえば光パワーメータ14″によ
って測定した結果、37mWであった。ついで、信号光源１
を駆動信号２で点灯し、光ファイバ16（Δｎ＝1.6％）
へ結合させる。このときの結合光電力は、−43dBmであ
った。このレーザ光は、カップラ15によってその大部分
（99.5％）が光ファイバ６″に導びかれEr添加光ファイ
バ６″,6内で増幅を受ける。この出力を、アイソレータ
11およびフィルタ12を介して、光スペクトラムアナライ
ザ13,光パワーメータ14で測定した。その結果、増幅度
として38dBを得た。
4′を点灯し、レンズ3,3′およびPBS9を介して、レーザ
光を光ファイバ６′に入射する。このときのファイバ
６′への入射電力は、たとえば光パワーメータ14″によ
って測定した結果、37mWであった。ついで、信号光源１
を駆動信号２で点灯し、光ファイバ16（Δｎ＝1.6％）
へ結合させる。このときの結合光電力は、−43dBmであ
った。このレーザ光は、カップラ15によってその大部分
（99.5％）が光ファイバ６″に導びかれEr添加光ファイ
バ６″,6内で増幅を受ける。この出力を、アイソレータ
11およびフィルタ12を介して、光スペクトラムアナライ
ザ13,光パワーメータ14で測定した。その結果、増幅度
として38dBを得た。
本実施例において、カップラ15にもEr添加ファイバを
使用できた結果、光増幅系の光ファイバのミスマッチン
グによる効率の低下を防止できるが、これは、本発明の
特徴であるErの濃度が十分に低く単位長さ当りの吸収損
失が小さいためで（〜0.19dB/m at0.98μｍ）であり、
本発明の利点の１つである。
使用できた結果、光増幅系の光ファイバのミスマッチン
グによる効率の低下を防止できるが、これは、本発明の
特徴であるErの濃度が十分に低く単位長さ当りの吸収損
失が小さいためで（〜0.19dB/m at0.98μｍ）であり、
本発明の利点の１つである。
比較例 上記と同一の構成系において、光ファイバ６として、
Er濃度1050ppm、長さ2.3mの光ファイバを用いて光増幅
実験を行なったところ、得られた最大増幅度は12dBにと
どまった。
Er濃度1050ppm、長さ2.3mの光ファイバを用いて光増幅
実験を行なったところ、得られた最大増幅度は12dBにと
どまった。
なお、本発明の実施例1,2において、Er添加光ファイ
バ６の比屈折率差を３以上にしたところ、散乱損失が極
端に大きくなると共に、Erの添加が均一に行なえず、効
率的な増幅特性は得られなかった。また、Δｎが0.7％
以下では、カットオフ波長を0.98μｍ以下にした場合、
1.5μｍ帯での曲げ損失が大きくなると共に、波長1.54
ないし1.56μｍ帯で零分散領域を得ることができなかっ
た。
バ６の比屈折率差を３以上にしたところ、散乱損失が極
端に大きくなると共に、Erの添加が均一に行なえず、効
率的な増幅特性は得られなかった。また、Δｎが0.7％
以下では、カットオフ波長を0.98μｍ以下にした場合、
1.5μｍ帯での曲げ損失が大きくなると共に、波長1.54
ないし1.56μｍ帯で零分散領域を得ることができなかっ
た。
以上、説明した様に、本発明によれば、Erの増幅特性
を最大限に引き出せる様にEr濃度を低く抑えているた
め、増幅度が極めて高く、かつ増幅系の過剰損失が少な
く、かつ曲げや分散などの伝送特性に優れた高性能の光
ファイバ増幅器を提供できるから、本発明を光伝送方式
や各種光計測に適用して多大な効果を期待できる。
を最大限に引き出せる様にEr濃度を低く抑えているた
め、増幅度が極めて高く、かつ増幅系の過剰損失が少な
く、かつ曲げや分散などの伝送特性に優れた高性能の光
ファイバ増幅器を提供できるから、本発明を光伝送方式
や各種光計測に適用して多大な効果を期待できる。
第１図は、本発明の第１の実施例の構成図、 第２図は、本発明の第２の実施例の構成図、 第３図は、従来の光ファイバ増幅器の一例の構成図、 第４図は、光増幅度のEr濃度依存性を示す特性図、 第５図は、Er添加光ファイバの過剰損失（波長1.2μ
ｍ）特性図、 第６図は、Er添加光ファイバ（Er＝470ppm）の損失スペ
クトラム図である。 １……DFBレーザ、 ２……駆動信号、 3,3′……集光レンズ、 4,4′……励起光源、 ５……ダイクロイックミラー、 ６……Er添加光ファイバ、 ６′,6″……光ファイバ、 ９……偏波ビームスプリッタ（PBS）、 10……コネクタ、 11……光アイソレータ、 12……狭帯域透過フィルタ、 13……スペクトラムアナライザ、 14,14′,14″……光パワーメータ、 15……ファイバカップラ、 16,16′……光ファイバ、 16″,16,16IV……光ファイバ。
ｍ）特性図、 第６図は、Er添加光ファイバ（Er＝470ppm）の損失スペ
クトラム図である。 １……DFBレーザ、 ２……駆動信号、 3,3′……集光レンズ、 4,4′……励起光源、 ５……ダイクロイックミラー、 ６……Er添加光ファイバ、 ６′,6″……光ファイバ、 ９……偏波ビームスプリッタ（PBS）、 10……コネクタ、 11……光アイソレータ、 12……狭帯域透過フィルタ、 13……スペクトラムアナライザ、 14,14′,14″……光パワーメータ、 15……ファイバカップラ、 16,16′……光ファイバ、 16″,16,16IV……光ファイバ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉田 悦治 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平２−211681（ＪＰ，Ａ) ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ Ｖｏ ｌ．12，Ｎｏ．11 （1987） Ｐ．888 −890 ＥＣＯＣ’88 Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏ．292 −ＰＴ．１ Ｐ．54−57
Claims (3)
- 【請求項１】Erを添加した石英系単一モード光ファイバ
をレーザ活性物質とする増幅媒体と、前記レーザ活性物
質を励起するための励起光を発生する励起光源と、信号
光を発生する信号光源と、前記励起光と前記信号光とを
結合して、前記単一モード光ファイバに導く光学系とを
有する光ファイバ増幅器であって、 前記単一モード光ファイバのEr添加濃度Ｎ（ppm）が １≦Ｎ≦150ppmであり、 前記単一モード光ファイバの使用波長帯1.53〜1.57μｍ
での分散Ｄ（λ）が Ｄ（λ）・ｌλ≦lps/nm となるように前記単一モード光ファイバのファイバ構造
が調整されたことを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項２】前記単一モード光ファイバの比屈折率差Δ
ｎが0.7≦Δｎ≦３％の範囲にあって、その長さｌλ
が、励起波長λｐに関し少なくとも ｌλ≧ｋ（λｐ）/N（ｍ） ただし、ｋ（λｐ）（ｍ・ppm）の値は、 ｋ（0.98）＝1.5×103 ｋ（1.47）＝4.4×103 ｋ｛1.48）＝3.5×103 ｋ（1.49）＝2.9×103 ｋ（1.50）＝2.5×103 ｋ（1.51）＝2.0×103 ｋ（1.52）＝1.6×103 ｋ（1.53）＝1.0×103 ｋ（1.536）＝0.98×103 となるよう調整されてい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。 - 【請求項３】前記光学系は、ファイバ形カップラからな
り、該カップラを形成する光ファイバの少なくとも一部
分を、前記Erを添加した石英系単一モード光ファイバに
より構成した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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1194200A JP2753539B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1194200A JP2753539B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0359547A JPH0359547A (ja) | 1991-03-14 |
| JP2753539B2 true JP2753539B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=16320621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1194200A Expired - Lifetime JP2753539B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | 光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2753539B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008096863A1 (ja) | 2007-02-09 | 2008-08-14 | Fujikura Ltd. | ファイバレーザ |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04371911A (ja) * | 1991-06-21 | 1992-12-24 | Hitachi Ltd | 光アイソレータおよび希土類添加ファイバ光増幅装置 |
| US5355249A (en) * | 1992-04-21 | 1994-10-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Optical passive components |
| US5253104A (en) * | 1992-09-15 | 1993-10-12 | At&T Bell Laboratories | Balanced optical amplifier |
| US5345331A (en) * | 1993-04-13 | 1994-09-06 | At&T Bell Laboratories | Technique for reducing polarization dependent gain in an amplified optical transmission system |
| GB9412528D0 (en) * | 1994-06-22 | 1994-08-10 | Bt & D Technologies Ltd | Packaged optical amplifier assembly |
| US5847863A (en) * | 1996-04-25 | 1998-12-08 | Imra America, Inc. | Hybrid short-pulse amplifiers with phase-mismatch compensated pulse stretchers and compressors |
| JP4730770B2 (ja) * | 2005-08-17 | 2011-07-20 | Ｎｔｎ株式会社 | ボールねじ |
| JP4829928B2 (ja) * | 2008-06-24 | 2011-12-07 | 上銀科技股▲分▼有限公司 | 多重循環式ボールねじ |
| US20120027043A1 (en) * | 2009-01-19 | 2012-02-02 | Bernhard Valk | High power multi-chip pump modules with protection filter for 1060nm, and pump modules including the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2638854B1 (fr) * | 1988-11-10 | 1992-09-04 | Comp Generale Electricite | Amplificateur laser a fibre optique dopee |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP1194200A patent/JP2753539B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ＥＣＯＣ’８８ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏ．２９２−ＰＴ．１ Ｐ．５４−５７ |
| ＯＰＴＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ Ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．１１ （１９８７） Ｐ．８８８−８９０ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008096863A1 (ja) | 2007-02-09 | 2008-08-14 | Fujikura Ltd. | ファイバレーザ |
| US8548013B2 (en) | 2007-02-09 | 2013-10-01 | Fujikara Ltd. | Fiber laser |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0359547A (ja) | 1991-03-14 |
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