JP2790520B2 - Optical fiber amplifier - Google Patents

Optical fiber amplifier

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JP2790520B2
JP2790520B2 JP2101823A JP10182390A JP2790520B2 JP 2790520 B2 JP2790520 B2 JP 2790520B2 JP 2101823 A JP2101823 A JP 2101823A JP 10182390 A JP10182390 A JP 10182390A JP 2790520 B2 JP2790520 B2 JP 2790520B2
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【発明の詳細な説明】 目次 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実 施 例 発明の効果 概要 希土類元素をドープしたドープ光ファイバに信号光と
ポンピング光(励起光)を入射することにより、信号光
を直接増幅する光ファイバ増幅器に関し、 波長差が小さな信号光とポンピング光を互いに直角又
は平行に入射させることができるとともに、ポンピング
光に含まれる信号光波長成分を十分に阻止できる波長分
離度を有する光結合器を具備した光ファイバ増幅器を提
供することを目的とし、 合波器により信号光とポンピング光を合波してErをド
ープしたErドーブ光ファイバに入射させ、信号光を直接
増幅する光ファイバ増幅器において、前記合波器を、45
゜の挟み角を有する第1のプリズムの該挟み角を画成す
る一方の面に全反射膜を形成するとともに他方の面に合
波膜を形成し、合波膜を形成した前記第1プリズムの前
記他方の面に三角プリズムを貼付した合波プリズムユニ
ットから構成し、偏波方向が互いに直交する第1ポンピ
ング光と第2ポンピング光を結合して前記合波プリズム
ユニットに入射させる偏波結合器を設け、信号光とポン
ピング光を合波する合波膜よりもポンピング光側に配置
された光学部品の空気との境界面の少なくとも一面に、
信号光波長成分を反射してポンピング光を透過させるフ
ィルタ膜を配置し、信号光を前記全反射膜により全反射
させてから前記合波膜に入射して、該合波膜にてポンピ
ング光と合波し、合波された信号光とポンピング光を前
記Erドープ光ファイバに入射させるように構成する。
[Detailed description of the invention] Table of contents Overview Industrial application field Conventional technology Problems to be solved by the invention Means for solving the problem Action embodiment Effect of the invention Overview Signal light to a doped optical fiber doped with a rare earth element Optical fiber amplifier that directly amplifies signal light by injecting pumping light (pumping light) with the pumping light. The signal light and pumping light having a small wavelength difference can be made incident at right angles or parallel to each other and included in the pumping light. The objective of the present invention is to provide an optical fiber amplifier having an optical coupler having a wavelength separation degree capable of sufficiently blocking a signal light wavelength component to be mixed, and the signal light and the pumping light are multiplexed by a multiplexer to be doped with Er. In an optical fiber amplifier for directly amplifying signal light by making it incident on an Er dove optical fiber,
The first prism having a total reflection film formed on one surface defining the included angle of the first prism having an included angle of ゜ and a combined film formed on the other surface, and forming a combined film. A polarization coupling unit comprising a multiplexing prism unit having a triangular prism adhered to the other surface, and coupling the first pumping light and the second pumping light whose polarization directions are orthogonal to each other to be incident on the multiplexing prism unit. A device is provided, on at least one surface of the boundary surface with the air of the optical component disposed on the pumping light side with respect to the multiplexing film for multiplexing the signal light and the pumping light,
A filter film that reflects the signal light wavelength component and transmits the pumping light is disposed, and the signal light is totally reflected by the total reflection film and then enters the multiplexing film. The multiplexed and multiplexed signal light and pump light are made to enter the Er-doped optical fiber.

産業上の利用分野 本発明の希土類元素をドープしたドープファイバに信
号光とポンピング光(励起光)を入射することにより信
号光を直接増幅する光ファイバ増幅器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber amplifier for directly amplifying signal light by injecting signal light and pumping light (pumping light) into a doped fiber doped with a rare earth element according to the present invention.

現在実用化されている光ファイバ通信システムにおい
ては、光ファイバの損失による光信号の減衰を補償する
ために、一定距離毎に中継器を挿入している。中継器で
は、光信号をフォトダイオードにより電気信号に変換し
て、電子増幅器により信号を増幅した後、半導体レーザ
等により光信号に変換し、光ファイバ伝送路に再び送り
出すという構成を取っている。もし、この光信号を低雑
音で直接光信号のまま増幅することができれば、光中継
器の小型化、経済化を図ることができる。
In an optical fiber communication system currently in practical use, a repeater is inserted at every fixed distance in order to compensate for attenuation of an optical signal due to loss of an optical fiber. The repeater is configured to convert an optical signal into an electric signal using a photodiode, amplify the signal using an electronic amplifier, convert the signal into an optical signal using a semiconductor laser or the like, and send the signal again to an optical fiber transmission line. If this optical signal can be directly amplified with low noise as it is, the optical repeater can be reduced in size and economical.

そこで、光信号を直接増幅できる光増幅器の研究が盛
んに進められており、研修の対象とされている光増幅器
を大別すると、希土類元素(Er,Nd,Yb等)をドープし
た光ファイバとポンピング光を組み合わせたもの、希
土類元素をドープ半導体レーザによるもの、光ファイ
バ中の非線形効果を利用した誘導ラマン増幅器、誘導ブ
リリュアン増幅器の3つがある。
Therefore, research on optical amplifiers that can directly amplify optical signals is being actively pursued, and the optical amplifiers targeted for training can be roughly classified into optical fibers doped with rare earth elements (Er, Nd, Yb, etc.). There are three types: a combination of pumping light, a rare-earth element-doped semiconductor laser, an induced Raman amplifier utilizing nonlinear effects in an optical fiber, and an induced Brillouin amplifier.

このうちの希土類元素をドープした光ファイバとポ
ンピング光を組み合わせた光増幅器は、偏波依存性が無
いこと、低雑音であること、伝送路との結合損失が小さ
いといった優れた特徴があり、光ファイバ伝送システム
における伝送中継距離の飛躍的増大、光信号の多数への
分配を可能にすると期待されている。
Among these, the optical amplifier combining the rare-earth-doped optical fiber and the pumping light has excellent characteristics such as no polarization dependence, low noise, and small coupling loss with the transmission line. It is expected that the transmission distance in a fiber transmission system will be dramatically increased and that an optical signal can be distributed to a large number.

光ファイバ通信で使用される1.53μm帯の増幅には希
土類元素としてErがドープしたErドープ光ファイバが一
般的に使用される。
For amplification in the 1.53 μm band used in optical fiber communication, an Er-doped optical fiber doped with Er as a rare earth element is generally used.

従来の技術 第6図に希土類元素ドープ光ファイバによる光増幅の
原理を示す。2はコア4及びクラッド6から構成された
光ファイバであり、コア4中にEr(エルビウム)がドー
プされている。このようなErドープ光ファイバ2に例え
ば波長1.48μmのポンピング光(励起光)が入射される
と、Er原子が高いエネルギー準位に励起される。このよ
うに高いエネルギー準位に励起された光ファイバ2の中
のEr原子に例えば波長1.53μmの信号光が入ってくる
と、Er原子が低いエネルギー準位に遷移するが、このと
き光の誘導放出が生じ、信号光のパワーが光ファイバに
沿って次第に大きくなり信号光の増幅が行われる。
2. Description of the Related Art FIG. 6 shows the principle of optical amplification using a rare earth element-doped optical fiber. Reference numeral 2 denotes an optical fiber composed of a core 4 and a clad 6, and the core 4 is doped with Er (erbium). When pumping light (excitation light) having a wavelength of, for example, 1.48 μm is incident on such Er-doped optical fiber 2, Er atoms are excited to a high energy level. When signal light having a wavelength of, for example, 1.53 μm enters the Er atom in the optical fiber 2 excited to the high energy level, the Er atom transitions to a low energy level. The emission occurs, the power of the signal light gradually increases along the optical fiber, and the signal light is amplified.

第7図は上述した増幅原理に基づいた従来のErドープ
光ファイバ増幅器の概略構成を示している。10は偏波結
合器であり、この偏波結合器10には光ファイバ11,12を
介して水平偏波面を有する第1ポンピング光と垂直偏波
面を有する第2ポンピング光がそれぞれ入射され、これ
らのポンピング光が偏波結合器10で結合されて出射され
る。第1ポンピング光及び第2ポンピング光ともその波
長は例えば1.48μmである。偏波結合器10は2つの三角
プリズム13,14で偏波結合膜15を挟み込んだ構成の偏波
結合プリズムユニット16を有している。
FIG. 7 shows a schematic configuration of a conventional Er-doped optical fiber amplifier based on the amplification principle described above. Reference numeral 10 denotes a polarization coupler. The first pumping light having a horizontal polarization plane and the second pumping light having a vertical polarization plane are incident on the polarization coupler 10 via optical fibers 11 and 12, respectively. Are coupled by the polarization coupler 10 and emitted. The wavelength of both the first pumping light and the second pumping light is, for example, 1.48 μm. The polarization coupler 10 has a polarization coupling prism unit 16 having a configuration in which a polarization coupling film 15 is sandwiched between two triangular prisms 13 and 14.

光ファイバ11から入射される水平偏光面を有する第1
ポンピング光はコリメートレンズ17でコリメートされて
から偏波結合プリズムユニット16に入射されて、偏波結
合膜15をそのまま透過する。一方、光ファイバ12から入
射される垂直偏光面を有する第2ポンピング光はコリメ
ートレンズ18でコリメートされてから偏波結合プリズム
ユニット16に入射され、偏波結合膜15で第1ポンピング
光の透過光路と同一光路上に反射される。よって、偏波
結合プリズムユニット16からの出射光は第1ポンピング
光と第2ポンピング光が結合されたものとなり、この結
合されたポンピング光はレンズ19により集光されて光フ
ァイバ20に入射される。光ファイバ21は接続アダプタ22
で光ファイバ20に接続されており、光ファイバ20,21を
伝送されてきた第1及び第2ポンピング光は合波器23に
入射されて、光ファイバ28を伝送されてきた例えば1.53
μm帯の信号光と合波される。
First having a horizontal plane of polarization incident from optical fiber 11
The pumping light is collimated by the collimating lens 17 and then enters the polarization coupling prism unit 16 and passes through the polarization coupling film 15 as it is. On the other hand, the second pumping light having a vertical polarization plane which is incident from the optical fiber 12 is collimated by the collimating lens 18 and then is incident on the polarization coupling prism unit 16, and transmitted through the polarization coupling film 15 through the transmission optical path of the first pumping light. Are reflected on the same optical path. Therefore, the light emitted from the polarization coupling prism unit 16 is a combination of the first pumping light and the second pumping light, and the combined pumping light is condensed by the lens 19 and enters the optical fiber 20. . Optical fiber 21 is connection adapter 22
Are connected to the optical fiber 20, and the first and second pumping lights transmitted through the optical fibers 20 and 21 are incident on the multiplexer 23 and transmitted through the optical fiber 28, for example, 1.53.
It is multiplexed with the signal light in the μm band.

合波器23は三角プリズム24の傾斜面に誘電体多層膜等
から形成された合波膜25の形成された合波プリズム26を
含んでおり、光ファイバ21からの第1及び第2ポンピン
グ光はコリメートレンズ27によりコリメートされてから
合波プリズム26に入射され、合波膜25を通過して出射さ
れる。一方、光ファイバ28を伝送されてきた例えば波長
1.53μm帯の信号光はコリメートレンズ29でコリメート
されてから合波プリズム26に入射され、合波膜25で反射
されてポンピング光の透過光路と同一光路上に出射され
る。このようにして合波された信号光とポンピング光は
レンズ30により集光されてErドープ光ファイバ31に入射
され、上述した原理に基づき信号光を増幅が行われる。
The multiplexer 23 includes a multiplexing prism 26 in which a multiplexing film 25 formed of a dielectric multilayer film or the like is formed on the inclined surface of the triangular prism 24, and the first and second pumping lights from the optical fiber 21 are provided. Is collimated by the collimating lens 27, then enters the multiplexing prism 26, passes through the multiplexing film 25, and exits. On the other hand, for example, the wavelength transmitted through the optical fiber 28
The signal light in the 1.53 μm band is collimated by the collimating lens 29, then enters the multiplexing prism 26, is reflected by the multiplexing film 25, and is emitted on the same optical path as the transmission optical path of the pumping light. The multiplexed signal light and pumping light are condensed by the lens 30 and made incident on the Er-doped optical fiber 31, and the signal light is amplified based on the above-described principle.

この従来例の構成において、第1ポンピング光と第2
ポンピング光を偏波結合器10により結合する構成をとっ
ているのは、ポンピング光を出射する半導体レーザー
(LD)の出力が十分でない場合に2個の本導体レーザー
を使用してポンピング光の高出力化を図るためであり、
半導体レーザーの出十分の場合には、一方のポンピング
光のみを使用する冗長化構成とすることができる。
In the configuration of this conventional example, the first pumping light and the second pumping light
The configuration in which the pumping light is coupled by the polarization coupler 10 is employed when the output of the semiconductor laser (LD) that emits the pumping light is not sufficient and the two main conductor lasers are used to increase the pumping light. In order to output it,
In the case where the output of the semiconductor laser is sufficient, a redundant configuration using only one pumping light can be adopted.

発明が解決しようとする課題 Erドープ光ファイバ増幅器では、上述したように信号
光として波長1.53μm帯のレーザー光が、またポンピン
グ光として波長1.48μmのレーザー光が使用される。こ
のような信号光とポンピング光の波長差が小さい場合に
は、信号光の合波膜への入射角が45゜より小さくないと
信号光とポンピング光の合波が十分に達成できないため
に、合波プリズムに信号光を入射させるのにポンピング
光の光路に対して垂直または平行に入射させることがで
きず、合波プリズム等の光学部品の配置が複雑になると
いう問題があった。
Problems to be Solved by the Invention In the Er-doped optical fiber amplifier, as described above, laser light having a wavelength of 1.53 μm is used as signal light, and laser light having a wavelength of 1.48 μm is used as pumping light. If the wavelength difference between the signal light and the pumping light is small, the signal light and the pumping light cannot be sufficiently multiplexed unless the angle of incidence of the signal light on the multiplexing film is smaller than 45 °. In order to make the signal light incident on the multiplexing prism, it is impossible to make the signal light incident perpendicularly or parallel to the optical path of the pumping light, and there is a problem that the arrangement of optical components such as the multiplexing prism becomes complicated.

そこで本出願人は、特殊な構成を有する合波器を使用
することにより、この問題を解決した光ファイバ増幅器
を先に提案した(特願平2−49254号)。この先願に記
載された光ファイバ増幅器は、波長差が小さい信号光と
ポンピング光を互いに直角又は平行に入射させることが
できるものであるが、ポンピング光の含まれる信号光波
長成分を十分に阻止できるための波長分離度を有してい
ないため、伝送路を伝送されてきてレベルの落ちた信号
光にとってSNを劣化させる要因となっていることが後に
なって判明した。
Therefore, the present applicant has previously proposed an optical fiber amplifier which has solved this problem by using a multiplexer having a special configuration (Japanese Patent Application No. 2-49254). The optical fiber amplifier described in the prior application can make the signal light and the pumping light having a small wavelength difference incident at right angles or parallel to each other, but can sufficiently block the signal light wavelength component included in the pumping light. It was later found that the signal light transmitted through the transmission line and having a reduced level is a cause of deteriorating the SN because the signal light has a lower level of wavelength separation.

これを第8図を用いて説明する。同図において、Aは
中心波長1.48μmを有するポンピング光であり、その最
大光出力は約50mWである。Bは中心波長1.536μmを有
する伝送される前の信号光であり、その最大光出力は約
1mWである。この信号Bは光ファイバ内を長距離伝送さ
れる間に減衰し、伝送端ではCに示すようにその最大光
出力は約0.01W程度は減衰する。
This will be described with reference to FIG. In the figure, A is pumping light having a center wavelength of 1.48 μm, and its maximum light output is about 50 mW. B is a signal light having a center wavelength of 1.536 μm before being transmitted, and its maximum light output is about
1 mW. This signal B is attenuated during the long-distance transmission in the optical fiber, and its maximum light output is attenuated by about 0.01 W at the transmission end as shown by C.

このように信号光とポンピング光の波長が近接してい
ると、ポンピング光の出力が大きいためにそのEL(エレ
クトロ・ルミネセンス)成分が広い裾野を形成し、ポン
ピング光の一部が信号光の波長と重なることになる。伝
送後の信号光Cは光出力は上述したように非常に小さい
ので、ポンピング光のEL成分によって強く影響を受け、
信号光のSN比が劣化することになる。
If the wavelengths of the signal light and the pumping light are close to each other, the output of the pumping light is large, so that the EL (electroluminescence) component forms a wide base, and a part of the pumping light becomes part of the signal light. Will overlap with the wavelength. Since the signal light C after transmission has a very small optical output as described above, it is strongly affected by the EL component of the pumping light,
The S / N ratio of the signal light will be degraded.

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、波長差が小さな信号光とポン
ピング光を互いに直角又は平行に入射させることができ
るとともに、ポンピング光に含まれる信号光波長成分を
十分に阻止できる波長分離度を有する光結合器を具備し
た光ファイバ増幅器を提供することである。
The present invention has been made in view of such a point,
The purpose is to allow the signal light and the pumping light having a small wavelength difference to be incident at right angles or parallel to each other, and to have an optical coupling having a wavelength separation degree capable of sufficiently blocking the signal light wavelength component contained in the pumping light. The invention is to provide an optical fiber amplifier comprising a device.

課題を解決するための手段 合波器により信号光とポンピング光を合波してErをド
ープしたErドープ光ファイバに入射させ、信号光を直接
増幅する光ファイバ増幅器において、前記合波器を、45
゜の挟み角を有する第1のプリズムの該挟み角を画成す
る一方の面に全反射膜を形成するとともに他方の面に合
波膜を形成し、合波膜を形成した前記第1プリズムの前
記他方の面に三角プリズムを貼付した合波プリズムユニ
ットから構成する。さらに、偏波方向が互いに直交する
第1ポンピング光と第2ポンピング光を結合して前記合
波プリズムユニットに入射させる偏波結合器を設け、信
号光とポンピング光を合波する合波膜よりもポンピング
光側に配設された光学部品の空気との境界面の少なくと
も一面に、信号光波長成分を反射しポンピング光を透過
させるフィルタ膜を配置する。そして、信号光を前記全
反射膜により全反射させてから前記合波膜に入射して、
該合波膜にてポンピング光と合波し、合波された信号光
とポンピング光を前記Erドープ光ファイバに入射させ
る。
Means for solving the problem In the optical fiber amplifier which multiplexes the signal light and the pumping light by the multiplexer and makes it incident on the Er-doped optical fiber doped with Er, and directly amplifies the signal light, 45
The first prism having a total reflection film formed on one surface defining the included angle of the first prism having an included angle of ゜ and a combined film formed on the other surface, and forming a combined film. And a multiplexing prism unit in which a triangular prism is attached to the other surface. Further, there is provided a polarization coupler for coupling the first pumping light and the second pumping light whose polarization directions are orthogonal to each other to be incident on the multiplexing prism unit, and a multiplexing film for multiplexing the signal light and the pumping light. Also, a filter film that reflects the signal light wavelength component and transmits the pumping light is disposed on at least one surface of the optical component disposed on the pumping light side and the boundary surface with the air. Then, the signal light is totally reflected by the total reflection film and then enters the multiplexing film,
The light is multiplexed with the pumping light by the multiplexing film, and the multiplexed signal light and the pumping light are made to enter the Er-doped optical fiber.

作用 上述したように構成の合波プリズムユニットを使用す
ることにより、合波プリズムユニットに入射するポンピ
ング光の光路と信号光の光路の互いに直角又は平行にす
ることができ、光学部品の配置を簡略化することができ
る。
Operation By using the multiplexing prism unit having the above-described configuration, the optical path of the pumping light and the optical path of the signal light incident on the multiplexing prism unit can be perpendicular or parallel to each other, thereby simplifying the arrangement of the optical components. Can be

さらに、信号光とポンピング光を合波しる合波膜より
もポンピング光側に配設された光学部品の空気との境界
面の少なくとも一面に、信号光波長成分を反射しポンピ
ング光を透過させるフィルタ膜を設けたことにより、ポ
ンピング光の信号光波長成分を高い減衰量で阻止でき、
信号光のSN比を向上することができる。
Furthermore, the signal light wavelength component is reflected on at least one surface of the interface between the optical component and the air, which is disposed closer to the pumping light than the multiplexing film that multiplexes the signal light and the pumping light, to transmit the pumping light. By providing the filter film, the signal light wavelength component of the pump light can be blocked with a high attenuation,
The SN ratio of signal light can be improved.

実 施 例 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明実施例の概略構成図である。32は偏波
合成プリズムユニットであり、2つの三角プリズム33,3
4の間に誘電体多層膜等から形成された偏波合成膜35を
蒸着等により形成して構成されている。偏波合成膜35の
透過特性は第2図に示すようになっており、波長1.48μ
mのP偏光である水平偏波面を有する第1ポンピング光
を透過し、波長1.48μmのS偏光である垂直偏波面を有
する第2ポンピング光を反射するような特性を有してい
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention. 32 is a polarization combining prism unit, and two triangular prisms 33, 3
4, a polarization combining film 35 formed of a dielectric multilayer film or the like is formed by vapor deposition or the like. The transmission characteristics of the polarization combining film 35 are as shown in FIG.
The first pumping light having a horizontal polarization plane of m-polarized light is transmitted, and the second pumping light having a vertical polarization plane of 1.48 μm and being s-polarized light is reflected.

水平偏波面を有する波長1.48μmの第1ポンピング光
(励起光)はフェルール37に挿入された光ファイバ36か
ら出射させ、ロッドレンズ38によりコリメートされて偏
波合成プリズムユニット32に入射され、偏波合成膜35を
透過して偏波合成プリズムユニット32からそのまま出射
する。一方、垂直偏波面を有する波長1.48μmの第2ポ
ンピング光はフェルール40に挿入された光ファイバ39か
ら出射され、ロッドレンズ41によりコリメートされてか
ら偏波合成プリズムユニット32に入射され、偏波合成膜
35により反射されて第1ポンピング光の透過光路と同一
光路上に出射され、第1ポンピング光と第2ポンピング
光が結合される。
The first pumping light (excitation light) having a horizontal polarization plane and having a wavelength of 1.48 μm is emitted from an optical fiber 36 inserted into a ferrule 37, collimated by a rod lens 38, and incident on a polarization combining prism unit 32. The light passes through the synthetic film 35 and is emitted from the polarization combining prism unit 32 as it is. On the other hand, the second pumping light having a vertical polarization plane and having a wavelength of 1.48 μm is emitted from the optical fiber 39 inserted into the ferrule 40, collimated by the rod lens 41, and then incident on the polarization combining prism unit 32, and film
The first pumping light and the second pumping light are reflected by 35 and emitted on the same optical path as the transmission optical path of the first pumping light, and are combined.

結合された第1ポンピング光と第2ポンピング光が出
射する偏波合成プリズムユニット32の面上には、ポンピ
ング光の信号光波長成分を反射しポンピング光を透過さ
せる特性を有するフィルタ膜56の形成されたガラス基板
55が光学接着剤により接着されている。また、第1ポン
ピング光及び第2ポンピング光が入射する偏波合成プリ
ズムユニット32の端面には、反射防止膜61,62がそれぞ
れ形成されている。
Forming a filter film 56 having a property of reflecting the signal light wavelength component of the pump light and transmitting the pump light on the surface of the polarization combining prism unit 32 from which the combined first and second pump lights are emitted. Glass substrate
55 is bonded by an optical adhesive. Further, anti-reflection films 61 and 62 are formed on end faces of the polarization combining prism unit 32 on which the first pumping light and the second pumping light are incident.

このように第1ポンピング光と第2ポンピング光を偏
波合成プリズムユニット32で結合しているのは、ポンピ
ング光を出射する半導体レーザ(LD)の出力が十分でな
い場合に、2つのポンピング光を結合してその高出力化
を図るためである。ポンピング光源の出力が十分である
場合には、一方のポンピング光源のみを駆動してポンピ
ング光の冗長化を図ることができる。
The reason why the first pumping light and the second pumping light are combined by the polarization combining prism unit 32 is that when the output of the semiconductor laser (LD) that emits the pumping light is not sufficient, the two pumping lights are combined. This is to combine them to increase the output. When the output of the pumping light source is sufficient, only one of the pumping light sources can be driven to make the pumping light redundant.

42はポンピング光と信号光とを合波する合波プリズム
ユニットであり、45゜の挟み角を有するプリズム43の該
挟み角を画成する一方の面に誘電体多層膜等ら形成され
た全反射膜44を形成するとともに、他方の面に同じく誘
電体多層膜等から形成された合波膜45を形成したプリズ
ム43を含んでおり、このプリズム43の他方の面上に頂角
22.5゜の三角プリズム46を貼付して構成されている。合
波膜45の透過特性は第3図に示すようになっており、波
長1.48μmの第1及び第2ポンピング光は透過するが、
波長1.53μm帯の信号光は反射されるような特性を有し
ている。
Reference numeral 42 denotes a multiplexing prism unit that multiplexes the pumping light and the signal light. A prism 43 having a 45 ° included angle is formed by a dielectric multilayer film or the like on one surface that defines the included angle. In addition to forming a reflective film 44, the other surface of the prism 43 includes a prism 43 formed with a multiplexing film 45 also formed of a dielectric multilayer film or the like.
A 22.5 mm triangular prism 46 is attached. The transmission characteristics of the multiplexing film 45 are as shown in FIG. 3, and the first and second pumping lights having a wavelength of 1.48 μm are transmitted.
The signal light in the 1.53 μm band has a characteristic of being reflected.

合波プリズムユニット42の偏波合成プリズムユニット
32に対向する面上には、ポンピング光の信号光波長成分
を反射しポンピング光を透過する特性を有するフィルタ
膜58の形成されたガラス基板57が光学接着剤により接着
されている。また他の面上には、反射防止膜63,64が形
成されている。フィルタ膜56,58の透過特性は同一であ
り、概略第3図に示した合波膜の透過特性に一致してい
る。
Polarization combining prism unit of combining prism unit 42
A glass substrate 57 on which a filter film 58 having a property of reflecting the signal light wavelength component of the pumping light and transmitting the pumping light is adhered on the surface facing the surface 32 with an optical adhesive. On the other surface, antireflection films 63 and 64 are formed. The transmission characteristics of the filter films 56 and 58 are the same, and substantially match the transmission characteristics of the multiplexing film shown in FIG.

偏波合成プリズムユニット32から出射された第1及び
/又は第2ポンピング光は合波プリズムユニット42に入
射して、合波膜45を透過して合波プリズムユニット42か
らそのまま出射される。一方、波長1.53μmの信号光は
フェルール48に挿入された光ファイバ47から出射され、
ロッドレンズ49でコリメートされてから合波プリズムユ
ニット42に入射する。この信号光は全反射膜44で全反射
されて45゜より小さい入射角、例えば20゜位の入射角で
合波膜45に入射し、合波膜45で反射されてポンピング光
の透過光路と同一光路上に出射され、信号光と第1及び
/又は第2ポンピング光が合波される。本実施例では、
偏波合成プリズムユニット32と合波プリズムユニット42
により、ポンピング光と信号光を結合する光結合器60を
構成している。
The first and / or second pumping light emitted from the polarization combining prism unit 32 enters the multiplexing prism unit 42, passes through the multiplexing film 45, and is emitted from the multiplexing prism unit 42 as it is. On the other hand, signal light having a wavelength of 1.53 μm is emitted from an optical fiber 47 inserted into a ferrule 48,
After being collimated by the rod lens 49, the light enters the multiplexing prism unit 42. This signal light is totally reflected by the total reflection film 44, enters the multiplexing film 45 at an incident angle of less than 45 °, for example, an incident angle of about 20 °, is reflected by the multiplexing film 45, and passes through the transmission optical path of the pumping light. The signal light and the first and / or second pumping light are emitted on the same optical path and are combined. In this embodiment,
Polarization combining prism unit 32 and combining prism unit 42
Thus, an optical coupler 60 for coupling the pump light and the signal light is configured.

このように合波プリズムユニット42で合波された信号
光とポンピング光は、ロッドレンズ50で集光されてフェ
ルール51に挿入されたErドープ光ファイバ52に入射さ
れ、上述した原理に基づいて信号が増幅され、伝送路に
送り出される。
The signal light and the pumping light multiplexed by the multiplexing prism unit 42 in this manner are condensed by the rod lens 50 and incident on the Er-doped optical fiber 52 inserted in the ferrule 51, and the signal light is formed based on the principle described above. Is amplified and sent out to the transmission path.

本実施例では、挟み角45゜を有するプリズム43と頂角
22.5゜を有する三角プリズム46を貼り合わせて合波プリ
ズムユニット42を構成しているため、波長差の小さい信
号光とポンピング光を合波するに際し、信号光を全反射
膜48で全反射させて合波膜45に入射させることができる
ため、合波プリズムユニット42に対するポンピング光の
入射光路と信号光の入射光路を互いに垂直となるように
設定することができる。
In this embodiment, the prism 43 having the included angle of 45 ° and the apex angle
Since the multiplexing prism unit 42 is formed by bonding the triangular prisms 46 each having 22.5 mm, when multiplexing the signal light and the pumping light having a small wavelength difference, the signal light is totally reflected by the total reflection film 48. Since the light can be incident on the multiplexing film 45, the incident optical path of the pumping light and the incident optical path of the signal light with respect to the multiplexing prism unit 42 can be set to be perpendicular to each other.

また、合波プリズムユニット42の合波膜45よりポンピ
ング光側に、上述したような特性を有するフィルタ膜5
6,58が設けられているため、ポンピング光の信号光波長
成分を高い減衰量で阻止することができる。フィルタ膜
56,58を有しない合波膜45のみの構成では、波長分離度
が約15dB程度であるが、本実施例ではフィルタ膜56,58
を2枚設けたことにより、波長分離度を約45dBに向上さ
せることができる。
Further, a filter film 5 having the above-described characteristics is provided on the pumping light side of the multiplexing film 45 of the multiplexing prism unit 42.
Since 6, 58 are provided, the signal light wavelength component of the pump light can be blocked with a high attenuation. Filter membrane
In the configuration of only the multiplexing film 45 having no 56, 58, the wavelength separation degree is about 15 dB, but in the present embodiment, the filter films 56, 58
Is provided, the degree of wavelength separation can be improved to about 45 dB.

上述した実施例では、フィルタ膜56,58を偏波合成膜3
5の下流側に設けているが、これは1枚のフィルタ膜に
より第1ポンピング光及び第2ポンピング光のいずれに
対してもフィルタリングを可能とするためである。しか
し、フィルタ膜の配設位置は図示した実施例に限定され
るものではなく、例えば反射防止膜61,62が形成された
偏波合成プリズムユニット32の面上にフィルタ膜を設け
るようにしても良く、ロッドレンズ38,41の端面にフィ
ルタ膜を設けるようにしても良い。
In the embodiment described above, the filter films 56 and 58 are
This is provided on the downstream side of 5, so that one filter film can filter both the first pumping light and the second pumping light. However, the arrangement position of the filter film is not limited to the illustrated embodiment. For example, the filter film may be provided on the surface of the polarization combining prism unit 32 on which the antireflection films 61 and 62 are formed. Alternatively, a filter film may be provided on the end surfaces of the rod lenses 38, 41.

第4図は合波プリズムユニットの他の実施例の概略図
であり、この実施例の合波プリズムユニット42′は上述
した実施例と同様の挟み角45゜を有するプリズム43′
に、対向する頂角α,βがそれぞれ22.5゜及び45゜であ
る四辺形プリズム54を貼付して構成されている。ポンピ
ング光に対して合波膜45より上流側に合波プリズムユニ
ット42′の面上には、ポンピング光の信号光波長成分を
反射しポンピング光を透過させる特性を有するフィルタ
膜66の形成されたガラス基板65が光学接着剤により接着
されている。67,68は反射防止膜である。このような構
成の合波プリズムユニット42′を採用することにより、
合波プリズムユニット42′にポンピング光と信号光を互
いに平行関係で入射させることができる。
FIG. 4 is a schematic view of another embodiment of the multiplexing prism unit. The multiplexing prism unit 42 'of this embodiment has a prism 43' having a sandwiching angle of 45 ° similar to that of the above-described embodiment.
Further, a quadrangular prism 54 whose apex angles α and β are 22.5 ° and 45 °, respectively, is adhered to the prism. On the surface of the multiplexing prism unit 42 'on the upstream side of the multiplexing film 45 with respect to the pumping light, a filter film 66 having a characteristic of reflecting the signal light wavelength component of the pumping light and transmitting the pumping light is formed. A glass substrate 65 is adhered by an optical adhesive. 67 and 68 are antireflection films. By employing the multiplexing prism unit 42 'having such a configuration,
The pumping light and the signal light can be made to enter the multiplexing prism unit 42 'in a parallel relationship with each other.

また、同様にして、偏波合成プリズムユニット32の三
角プリズム34を平行四辺形プリズムで置き換えることに
より、第1ポンピング光と第2ポンピング光を平行に入
射させることができる。
Similarly, by replacing the triangular prism 34 of the polarization combining prism unit 32 with a parallelogram prism, the first pumping light and the second pumping light can be made incident in parallel.

第5図はポンピング光の光路に対してフィルタ膜を傾
斜させることにより、フィルタ膜の波長特性がシフトす
るのを説明するための図であり、フィルタ膜がポンピン
グ光の光路に対して垂直に配置されている場合が実線で
示されており、フィルタ膜をこの垂直関係から傾斜させ
ると破線で示されたようにフィルタ膜の波長特性がシフ
トする。この原理を利用することにより、形成したフィ
ルタ膜の特性が要求する特性に完全に一致していなくて
も、フィルタ膜の形成された偏波合成プリズムユニット
32又は合波プリズムユニット42の光軸に対する角度を調
整して、フィルタ膜56,58の波長特性をシフトさせて波
長分離度を最適にした後、偏波結合プリズムユニット32
又は合波プリズムユニット42を固定して、光結合器60を
組み立てるようにすれば、ある程度特性のずれたフィル
タ膜でも最適な波長分離度を達成することができる。
FIG. 5 is a diagram for explaining that the wavelength characteristic of the filter film is shifted by inclining the filter film with respect to the optical path of the pumping light, and the filter film is arranged perpendicular to the optical path of the pumping light. This is shown by the solid line, and when the filter film is inclined from this vertical relationship, the wavelength characteristic of the filter film shifts as shown by the broken line. By utilizing this principle, even if the characteristics of the formed filter film do not completely match the required characteristics, the polarization combining prism unit having the formed filter film
After adjusting the angle with respect to the optical axis of the multiplexing prism unit 32 or the multiplexing prism unit 42 and shifting the wavelength characteristics of the filter films 56 and 58 to optimize the wavelength separation degree, the polarization coupling prism unit 32
Alternatively, by fixing the multiplexing prism unit 42 and assembling the optical coupler 60, it is possible to achieve an optimum degree of wavelength separation even with a filter film having a characteristic shifted to some extent.

発明の効果 本発明の光ファイバ増幅器は以上詳細したように構成
したので、ポンピング光に含まれる信号光波長成分をフ
ィルタ膜の挿入段数に応じて高い減衰量で阻止すること
ができ、信号光のSN比の向上を図ることができるという
効果を奏する。
Effect of the Invention Since the optical fiber amplifier of the present invention is configured as described above in detail, it is possible to block the signal light wavelength component contained in the pump light with a high attenuation according to the number of insertion stages of the filter film. There is an effect that the SN ratio can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明実施例の概略構成図、 第2図は偏波合成膜の透過特性図、 第3図は合波膜の透過特性図、 第4図は合波プリズムユニットの他の実施例を示す概略
図、 第5図はフィルタ膜の波長特性のシフトを説明する説明
図、 第6図は希土類元素をドープしたドープ光ファイバによ
る光増幅の原理を示す模式図、 第7図は従来例の概略構成図、 第8図は信号光とポンピング光の光パワーの関係を示す
説明図である。 32……偏波合成プリズムユニット、 35……偏波合成膜、 42,42′……合波プリズムユニット、 43,43′……挟み角45゜のプリズム、 46……三角プリズム、 52……Erドープ光ファイバ、 54……四辺形プリズム、 56,58,66……フィルタ膜、 60……光結合器。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a transmission characteristic diagram of a polarization combining film, FIG. 3 is a transmission characteristic diagram of a multiplexing film, and FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a shift of the wavelength characteristic of the filter film, FIG. 6 is a schematic diagram showing a principle of optical amplification by a doped optical fiber doped with a rare earth element, and FIG. 7 is a conventional diagram. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of an example, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing a relationship between optical powers of signal light and pumping light. 32 ... Polarization synthesis prism unit, 35 ... Polarization synthesis film, 42,42 '... Combining prism unit, 43,43' ... Prism with 45 ° sandwiching angle, 46 ... Triangular prism, 52 ... Er-doped optical fiber, 54 ... quadrilateral prism, 56,58,66 ... filter film, 60 ... optical coupler.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】合波器により信号光とポンピング光を合波
してErをドープしたErドープ光ファイバに入射させ、信
号光を直接増幅する光ファイバ増幅器において、 前記合波器を、45゜の挟み角を有する第1プリズム(4
3)の該挟み角を画成する一方の面に全反射膜(44)を
形成するとともに他方の面に合波膜(45)を形成し、合
波膜(45)を形成した前記第1プリズム(43)の前記他
方の面に三角プリズム(46)を貼付した合波プリズムユ
ニット(42)から構成し、 偏波方向が互いに直交する第1ポンピング光と第2ポン
ピング光を結合して前記合波プリズムユニット(42)に
入射させる偏波結合器(32)を設け、 信号光とポンピング光を合波する合波膜(45)よりもポ
ンピング光側に配設された光学部品の空気との境界面の
少なくとも一面に、信号光波長成分を反射してポンピン
グ光を透過させるフィルタ膜(56,58)を配置し、 信号光を前記全反射膜(44)により全反射させてから前
記合波膜(45)に入射して、該合波膜(45)にポンピン
グ光と合波し、合波された信号光とポンピング光を前記
Erドープ光ファイバ(52)に入射させることを特徴とす
る光ファイバ増幅器。
An optical fiber amplifier for multiplexing a signal light and a pumping light by a multiplexer to make it incident on an Er-doped optical fiber doped with Er and directly amplifying the signal light. Prism (4
3) forming the total reflection film (44) on one surface defining the included angle and forming a multiplexing film (45) on the other surface, and forming the multiplexing film (45) on the first surface. A multiplexing prism unit (42) having a triangular prism (46) attached to the other surface of the prism (43), and combining the first pumping light and the second pumping light whose polarization directions are orthogonal to each other. A polarization coupler (32) is provided to be incident on the multiplexing prism unit (42), and the air of the optical components disposed closer to the pumping light side than the multiplexing film (45) that multiplexes the signal light and the pumping light. A filter film (56, 58) that reflects the signal light wavelength component and transmits the pump light is disposed on at least one surface of the boundary surface of the filter, and the signal light is totally reflected by the total reflection film (44), and then the signal light is reflected. Incident on the wave film (45), is multiplexed with the pumping light on the wave film (45), and is multiplexed. Said signal light and pumping light
An optical fiber amplifier characterized by being incident on an Er-doped optical fiber (52).
【請求項2】前記三角プリズム(46)に換えて前記第1
プリズム(43)の他方の面に四辺形プリズム(54)を貼
付したことを特徴とする請求項1記載の光ファイバ増幅
器。
2. The first prism in place of the triangular prism (46).
The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein a quadrilateral prism (54) is attached to the other surface of the prism (43).
【請求項3】前記偏波結合器(32)に対向した前記合波
プリズムユニット(42)の端面に前記フィルタ膜(58)
を設けたことを特徴とする請求項1又は2記載の光ファ
イバ増幅器。
3. The filter film (58) on an end face of the multiplexing prism unit (42) facing the polarization coupler (32).
The optical fiber amplifier according to claim 1 or 2, further comprising:
【請求項4】前記合波プリズムユニット(42)に対向し
た前記偏波結合器(32)の端面に前記フィルタ膜(56)
を設けたことを特徴とする請求項1又は2記載の光ファ
イバ増幅器。
4. A filter film (56) on an end face of the polarization coupler (32) facing the multiplexing prism unit (42).
The optical fiber amplifier according to claim 1 or 2, further comprising:
【請求項5】前記フィルタ膜(56,58)の設けられた合
波プリズムユニット(42)あるいは偏波結合器(32)の
光軸に対する角度を調整して、該フィルタ膜(56,58)
の波長特性をシフトさせて波長分離度を最適にした後、
合波プリズムユニット(42)あるいは偏波結合器(32)
を固定することを特徴する請求項3又は4記載の光ファ
イバ増幅器の組立方法。
5. The filter film (56, 58) provided with the filter film (56, 58) by adjusting the angle with respect to the optical axis of the multiplexing prism unit (42) or the polarization coupler (32).
After optimizing the wavelength separation by shifting the wavelength characteristics of
Combining prism unit (42) or polarization coupler (32)
5. The method of assembling an optical fiber amplifier according to claim 3, wherein the optical fiber amplifier is fixed.
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