JP2821559B2 - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器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
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
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Description
器に関し、特に増幅利得の安定な光増幅器に関するもの
である。
ァイバを用いた構成例を示し、コア部およびクラッド部
にレーザ遷移準位を有する希土類元素または遷移金属を
添加した光ファイバ1、信号光と励起光を光ファイバ1
に入射するための合波部2、不要の励起光と増幅された
信号光を分離する分波部3を具えている。励行と信号光
の波長は異なるため、合波部2および分波部3には通
常、カップラーが使用される。希土類元素または遷移金
属を添加した光ファイバ1に励起光を入射すると、希土
類元素または遷移金属が活性化され、光ファイバ1に入
射された信号が誘導増幅される。増幅利得を安定にする
ためには、光ファイバに誘導吸収される励起光の光強度
を一定にする必要がある。そのためには入射される励起
光の光強度および発振波長を安定にする必要があり、半
導体レーザダイオード(LD)を励起光発生用光源として
使用する場合、その温度と注入電流を安定にする必要が
ある。しかし、光ファイバ1の誘導吸収の波長依存性
は、励起光発生用として使用される半導体LDの温度を安
定にすることにより無視できる。すなわち、温度を安定
にしておけば注入電流だけを制御すればよい。
励起光を発生する半導体レーザダイオード(LD)部13
は、半導体LDとLDの温度を一定に保つための温度安定器
からなり、一方の半導体LD端面からの出力光は光ファイ
バに入射される。励起光を受光し電気信号に変換する受
光器5によって、半導体LDのもう一方の端面からの出力
光がモニタされる。半導体LD部駆動器14は半導体LD部13
の半導体LDに電流を注入し、また温度安定器へ制御信号
を送る。コントローラ6は、受光器5から出力される電
気信号を観測して、この観測結果からLD駆動器14へ注入
電流の制御信号を送る。但しここでの温度制御はあくま
でも補助的な制御で、主制御は半導体LDの出力光をモニ
タして、その光強度に対応する制御信号により注入電流
を変えることにより行われる。
強度は安定できる。しかし、半導体LDと光ファイバ間の
接続状態は、その周囲温度および機械的振動等により変
化する。この様な場合に対して、光ファイバに結合され
る半導体LDの出力光強度は変化し、増幅度を安定に保つ
ことができなかった。
の目的は、励起光用の半導体LDとそれに接続される光フ
ァイバまたは光導波路の結合状態が、その周囲温度およ
び機械的振動のため変化する場合においても、安定した
増幅利得が得られる増幅器の構成を提供することにあ
る。
およびクラッド部にレーザ遷移準位を有する希土類元素
または遷移金属を添加した光ファイバあるいは光導波路
と、励起用の光源と、前記光ファイバあるいは光導波路
に励起光と信号光を入射する第1の光学系と、前記光フ
ァイバあるいは光導波路を伝搬した励起光と信号光を分
離する第2の光学系を具えた光増幅器において、前記第
1の光学系における励起光の漏れ光、または前記第2の
光学系により分離した励起光を受光するための受光器
と、該受光器からの信号により前記光源を制御する制御
器とを有することを特徴とする。
図の符号4は半導体LD駆動器および半導体LD部(半導体
LD+温度制御器)からなる励起光発生器を示す。第1図
(a)および(b)は、受光器5をそれぞれ合波部2お
よび分波部3に1個使用する構成である。第1図(a)
の構成では、合波部2で励起光の約99%を光ファイバ1
に導き、残りの約1%を受光器5に導いてその光強度を
観測する。また第1図(b)においては、分波部3で励
起光をほぼ100%受光器5に導きその光強度を観測す
る。受光器5で観測した光強度は電気信号に変換され、
コントローラ6に送られる。コントローラ6ではその電
気信号を観測し、変動がある場合には励起光発生部4に
制御信号を送る。励起光発生部4ではその制御信号によ
り温度または注入電流を制御して、利得を安定にする。
すなわち、受光器5で観測される光強度が減少した場合
には注入電流を増加させ、また光強度が増加した場合に
は注入電流を減少させる。但し温度制御はあくまでも励
起光発生用の半導体LDの波長を安定するための補助的な
制御で、励起光強度の主制御は注入電流で行う。
射する光,または入射した光の強度を観測するので、従
来技術による励起光を発生する半導体LD自身の出力光を
観測する構成に比べ、周囲温度および機械的振動のため
半導体LDと光ファイバの結合状態が変化した場合におい
ても安定した増幅利得が得られる増幅器が実現できる。
および5Bを使用する構成である。この構成では、2つの
受光器5Aおよび5Bから、光ファイバ1で吸収される励起
光の光強度を見積ることができる。合波部2において受
光器5Aに導かれる光強度Im1と、光ファイバ1に導かれ
る光強度Ip1の比をr1(Im1/=Ip1)、分波部3において
受光器5Aに導かれる光強度Im2と、信号光と共に出力さ
れる光強度Ip2の比をr2(=Im2/Ip2)とすると、吸収さ
れる光強度Iaは Ia=Ip1−Ip2 =(Im1/r1)−(Im2/r2) となる。すなわち、受光器5Aと5Bでそれぞれ光強度Im
1およびIm2を観測し、その観測値からコントローラ6
で、上式の演算により光強度の吸収量を計算し、変化が
ある場合には励起光発生部4に制御信号を送る。励起光
発生部4ではこの制御信号により半導体LDに注入する電
流を制御する。この構成は、第1図(a),(b)に示
した構成では半導体LDの温度を安定させ、発振波長を安
定化していたのに対して、光強度の吸収量を直接観測す
るので、半導体LDの発振波長を安定にするための温度制
御が不必要となり、注入電流だけを制御すればよいとい
う利点があり、励起光発生部4の小型化が可能となる。
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。
する。光ファイバ1としてErを約600ppm添加した光ファ
イバ(15メートル)を使用した。励起光発生部4からの
励起光波長は、1.48μm、信号光は1.55μmである。2
および3は1.48/1.55μm用の合・分波のカップラーで
あり、波長1.48μmおよび1.55μmにおける結合度はそ
れぞれ99%および0%である。すなわち第1図(a)で
は励起光の1%が受光器5で受光される。受光器5はGe
のアバランシェフォトダイオードを使用した。コントロ
ーラ6としてパーソナルコンピュータを使用した。受光
器5からコントローラ6に光強度に比例した電気信号を
送り、さらにコントローラ6ではその電子信号値が、あ
る設定した光強度に対応する電気信号値と比較され、異
なる場合にその偏差に比例した制御信号を励起光発生部
4に送り出す。ただし、設定値は任意であり、この値を
変えることによって光増幅器の増幅度を変えることがで
きる。励起光発生部4は半導体LD、半導体LD用電源およ
び温度制御器からなり、コントローラ6の制御信号によ
り半導体LD用電源から半導体LDに注入される注入電流を
制御した。すなわち、設定した光強度に比べ受光器5で
受光する光強度が小さい場合には注入電流を増加し、逆
に光強度が大きい場合には注入電流を減少した。
出力光を出すことができ、結合損失などの全損失を差し
引いた上での増幅利得は0〜15dBのあいだで増幅利得を
変化できた。増幅利得の安定度は、温度信頼性試験(−
30〜60度)を行った結果、増幅利得変動1%以下である
ことが確認された。さらに本構成により立ち上げ時間は
必要なくなった。
中、符号1〜3,5,6は実施例1と同一である。この実施
例は受光器を2個使用してEr添加光ファイバ1の吸収を
見積る構成である。また、励起光発生部4は半導体LDと
その駆動電源のみから構成され、半導体LDの温度制御は
無い。合波部2において受光器5Aに導かれる光強度Im1
と、光ファイバ1に導かれる光強度Ip1の比r1(=Im1/I
p1)は1/99、分波部3において受光器5Bに導かれる光強
度Im2と、信号光と共に出力される光強度Ip2の比r2(=
Im2/Ip2)は99/1であるので吸収される光強度Iaは Ia=Ip1−Ip2 =(99×Im1)−(Im2/99) となる。受光器5Aと5Bで光強度Im1およびIm2を観測し
て、その観測値からコントローラ6、上式の演算により
光強度の吸収量を計算し、ある設定した吸収量に比べ変
化がある場合には励起光発生部4に制御信号を送る。励
起光発生部4ではこの制御信号により、吸収量が設定値
に成るように半導体LDに注入する電流を制御する。この
構成は、第1図(a)および(b)に示した構成では半
導体LDの温度を安定させ発振波長を安定化していたのに
対して、光強度の吸収量を直接観測するので、半導体LD
の発振波長を安定にするための温度制御が不必要とな
り、注入電流だけを制御すればよいという利点があり、
励起光発生部4の小型化が可能となる。この様な構成で
も実施例1と同様な安定な利得が得られ、かつ温度信頼
性試験に対して利得変動1%以下が確認された。また、
温度制御器を必要としないことから実施例1に比べ大幅
な装置の小型化と低価格が実現できた。
て、符号1,4,5および6は実施例2と同一である。7お
よび8はSi基板上に形成した石英系光導波路からなる方
向性結合器で、信号光(1.55μm)および励起光(1.48
μm)の結合度はそれぞれ0%および99%である。石英
導波路のコアは8×8μmであり、信号光を導く光ファ
イバおよびEr添加光ファイバ1との接続損失は約0.1dB
以下である。利得安定動作は実施例2と同じである。こ
の様な構成でも実施例1および2と同様な利得が得ら
れ、かつ温度信頼性試験に対して利得変動1%以下であ
ることが確認された。また、ファイバカップラーとして
導波形方向性結合器を使用したため、実施例2に比べさ
らに小型化と低価格が実現できた。
号4〜6は実施例2と同一である。9はSi上に形成され
た石英系光導波回路を示し、10はErを3000ppm添加した
導波路(全長20cm)、11および12は方向性結合器で信号
光(1.55μm)および励起光(1.48μm)の結合度はそ
れぞれ0%および99%である。石英導波路のコアは8×
8μmであり、信号光を導く光導波路との接続損失は0.
1dB以下である。本実施例の動作は実施例2と同じであ
る。増幅利得は0〜5dBであり、実施例1,2および3に比
べ利得は低いが、増幅器の3つの基本要素である合波
部,分波部,増幅部を石英光導波回路で一体形成できる
ため、小型かつ作業コスト低減が実現できることから、
小型汎用増幅器として応用範囲は広い。
クラッド部にレーザ遷移準位を有する希土類元素または
遷移金属を添加した光ファイバあるいは光導波路に入射
される励起光または入射された励起光の強度を観測し、
また直接吸収される励起光強度を観測し、その観測値を
用いて励起光発生用光源にフィードバックをかけ制御す
るため、外部の熱的、機械的振動のため、半導体LDと光
ファイバまたは光導波路の接続状態が変化した場合にお
いても安定した増幅利得が得られ、かつ、増幅器の立ち
上げ時間を必要としない増幅器構成を提供できた。よっ
て、本発明の増幅器は光ファイバ通信や光計測器の利得
安定化に対して優れた利点がある。
る希土類元素または遷移金属を添加した光ファイバ、2
……合波部、3……分波部、4……励起光発生部、5…
…受光器、6……コントローラ、7,8……石英系光導波
路からなる方向性結合器、9……石英系光導波回路、10
……Erの添加された石英系光導波路、11,12……石英系
光導波路からなる方向性結合器、13……励起光発生用の
半導体LD部、14……半導体LD駆動器。
Claims (2)
- 【請求項1】コア部およびクラッド部にレーザ遷移準位
を有する希土類元素または遷移金属を添加した光ファイ
バあるいは光導波路と、励起用の光源と、前記光ファイ
バあるいは光導波路に励起光と信号光を入射する第1の
光学系と、前記光ファイバあるいは光導波路を伝搬した
励起光と信号光を分離する第2の光学系とを具えた光増
幅器において、 前記第1の光学系における励起光の漏れ光、または前記
第2の光学系によって分離された励起光を受光するため
の受光器と、該受光器からの信号により前記光源を制御
する制御器とを有することを特徴とする光増幅器。 - 【請求項2】請求項1に記載の光増幅器において、前記
第1の光学系における励起光の漏れ光を受光するための
第1の受光器と、前記第2の光学系によって分離された
励起光を受光するための第2の受光器とを有し、前記制
御器は前記第1および第2の受光器からの信号によって
前記光源を制御することを特徴とする光増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23712789A JP2821559B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP23712789A JP2821559B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 光増幅器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03100527A JPH03100527A (ja) | 1991-04-25 |
JP2821559B2 true JP2821559B2 (ja) | 1998-11-05 |
Family
ID=17010810
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP23712789A Expired - Lifetime JP2821559B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 光増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2821559B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04364790A (ja) * | 1991-06-12 | 1992-12-17 | Mitsubishi Electric Corp | ファイバ形光増幅器 |
JP2925371B2 (ja) * | 1991-08-06 | 1999-07-28 | 三菱電機株式会社 | ファイバ形光増幅器 |
JP2620451B2 (ja) * | 1992-03-06 | 1997-06-11 | 日本電信電話株式会社 | 光増幅器 |
JP2836359B2 (ja) * | 1992-04-09 | 1998-12-14 | 日立電線株式会社 | 光ファイバ増幅器用励起光源バックアップ方法 |
JP2605969B2 (ja) * | 1993-04-22 | 1997-04-30 | 日本電気株式会社 | 光増幅器 |
JP3211770B2 (ja) | 1998-05-11 | 2001-09-25 | 日本電気株式会社 | 固体レーザ装置及びそれを備えた固体レーザ増幅器 |
JP2000150992A (ja) | 1998-11-11 | 2000-05-30 | Nec Corp | 光増幅器 |
-
1989
- 1989-09-14 JP JP23712789A patent/JP2821559B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ELECTRONICS LETTERS Vol.25,No.7,pp455−456 |
IEE ECOC’88 Conference Publication No.292−PT.1,pp.58−61 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH03100527A (ja) | 1991-04-25 |
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