JP2827335B2 - 光ファイバ増幅器 - Google Patents
光ファイバ増幅器Info
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- JP2827335B2 JP2827335B2 JP1272894A JP27289489A JP2827335B2 JP 2827335 B2 JP2827335 B2 JP 2827335B2 JP 1272894 A JP1272894 A JP 1272894A JP 27289489 A JP27289489 A JP 27289489A JP 2827335 B2 JP2827335 B2 JP 2827335B2
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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
- H01S3/06754—Fibre amplifiers
- H01S3/06758—Tandem amplifiers
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- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明、Er添加光ファイバ中で信号光を光増幅する光
ファイバ増幅器に関する。
ファイバ増幅器に関する。
（従来の技術） 近年、光通信用中継器の小形化・経済化、あるいは光
分岐による損失の補償などを目的として、信号光を光電
変換することなく増幅する光増幅器に関する研究が活発
に行なわれている。光増幅方式としては、これまでに
半導体レーザ媒質を用いるもの、コア部にEr等の希土
類元素を添加した光ファイバを用いるもの、光ファイ
バの誘導ラマン散乱、誘導ブリュアン散乱などの非線形
光学効果を用いるもの等が報告されている。これらの中
で、Er添加光ファイバを用いる光増幅器（Er添加光ファ
イバ増幅器）は、光ファイバの最低損失波長域である波
長1.5μｍ帯で20dB以上という高利得が得られること
や、利得の偏光依存性がほとんどない等の特長を有する
ことから最近盛んに研究開発が行なわれている（例え
ば、オー・プラス・イー［Oplus E］，第113巻（1989
年）、75−82ページ、および電子情報通信学会・光量子
エレクトロニクス研究会、第OQE88−123巻（1989年）、
85−90ページを参照）。この方式では、Erイオンの吸収
波長と等しい波長の励起光を信号光とともにEr添加光フ
ァイバに入射させて光増幅を行なう。
分岐による損失の補償などを目的として、信号光を光電
変換することなく増幅する光増幅器に関する研究が活発
に行なわれている。光増幅方式としては、これまでに
半導体レーザ媒質を用いるもの、コア部にEr等の希土
類元素を添加した光ファイバを用いるもの、光ファイ
バの誘導ラマン散乱、誘導ブリュアン散乱などの非線形
光学効果を用いるもの等が報告されている。これらの中
で、Er添加光ファイバを用いる光増幅器（Er添加光ファ
イバ増幅器）は、光ファイバの最低損失波長域である波
長1.5μｍ帯で20dB以上という高利得が得られること
や、利得の偏光依存性がほとんどない等の特長を有する
ことから最近盛んに研究開発が行なわれている（例え
ば、オー・プラス・イー［Oplus E］，第113巻（1989
年）、75−82ページ、および電子情報通信学会・光量子
エレクトロニクス研究会、第OQE88−123巻（1989年）、
85−90ページを参照）。この方式では、Erイオンの吸収
波長と等しい波長の励起光を信号光とともにEr添加光フ
ァイバに入射させて光増幅を行なう。
（発明が解決しようとする課題） 従来のEr添加光ファイバ増幅器は、上述の様に高利得
が得られるが、第４図に一例を示すように増幅利得が信
号光の波長によって大きく変化するという特性がある。
そして、最大増幅利得として20dB程度が得られるように
Er添加光ファイバを継起した場合、利得帯域幅は波長1.
536μｍ付近で3nm程度である。この様に利得帯域幅が狭
いために、従来のEr添加光ファイバ増幅器では、高利得
を得ようとする場合、信号光の波長は1.536μｍを中心
にして許容範囲1nm程度以下に設定しなければならない
という欠点があった。また、複数のチャンネルの信号光
を同時に伝送させる波長多重伝送への応用においては、
各々のチャンネルの信号光のパワーレベルが異なるとい
う問題点となって表れていた。
が得られるが、第４図に一例を示すように増幅利得が信
号光の波長によって大きく変化するという特性がある。
そして、最大増幅利得として20dB程度が得られるように
Er添加光ファイバを継起した場合、利得帯域幅は波長1.
536μｍ付近で3nm程度である。この様に利得帯域幅が狭
いために、従来のEr添加光ファイバ増幅器では、高利得
を得ようとする場合、信号光の波長は1.536μｍを中心
にして許容範囲1nm程度以下に設定しなければならない
という欠点があった。また、複数のチャンネルの信号光
を同時に伝送させる波長多重伝送への応用においては、
各々のチャンネルの信号光のパワーレベルが異なるとい
う問題点となって表れていた。
本発明の目的は、上記のような従来のEr添加光ファイ
バ増幅器の欠点を除去し、従来に比べて利得帯域幅を広
くした光ファイバ増幅器を提供することにある。
バ増幅器の欠点を除去し、従来に比べて利得帯域幅を広
くした光ファイバ増幅器を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明の光ファイバ増幅器は、光学的に縦続接続され
た複数本のEr添加光ファイバと、複数個の励起光源と、
前記励起光源から出力される励起光を前記Er添加光ファ
イバにそれぞれ入射させるための光合波手段とを含むこ
とを特徴とする。
た複数本のEr添加光ファイバと、複数個の励起光源と、
前記励起光源から出力される励起光を前記Er添加光ファ
イバにそれぞれ入射させるための光合波手段とを含むこ
とを特徴とする。
（作用） Er添加光ファイバは、波長1.536μｍ付近では蛍光断
面積、吸収断面積ともに大きく、一方、波長1.55μｍ付
近では両断面積ともに小さいという特質がある。このた
め、低励起状態では、波長1.55μｍ付近の方が波長1.53
6μｍ付近よりも利得が高い。そして、励起光パワーを
増加させ励起を上げていくと、波長1.536μｍの方が波
長1.55μｍよりも利得の増加率が高いので、両波長での
利得はほぼ等しくなり、利得曲線が平坦化していく。さ
らに、励起を上げた状態では、第４図の様に波長1.536
μｍでより大きな利得が得られるようになる。
面積、吸収断面積ともに大きく、一方、波長1.55μｍ付
近では両断面積ともに小さいという特質がある。このた
め、低励起状態では、波長1.55μｍ付近の方が波長1.53
6μｍ付近よりも利得が高い。そして、励起光パワーを
増加させ励起を上げていくと、波長1.536μｍの方が波
長1.55μｍよりも利得の増加率が高いので、両波長での
利得はほぼ等しくなり、利得曲線が平坦化していく。さ
らに、励起を上げた状態では、第４図の様に波長1.536
μｍでより大きな利得が得られるようになる。
本発明は、上記の様にEr添加光ファイバでは励起がそ
れほど高くない場合には利得帯域が広いことに着目し、
複数本のEr添加光ファイバをそれぞれ適切に励起して広
利得帯域を確保し、かつ、これらの光ファイバを光学的
に縦続接続することにより全体としては高い利得を実現
するものである。この結果、本発明では、従来より大幅
に利得帯域が広く、かつ高利得な光ファイバ増幅器が得
られるという利点がある。また、励起状態を調整するこ
とによって、利得帯域幅を可変にできるという他の利点
も生じる。
れほど高くない場合には利得帯域が広いことに着目し、
複数本のEr添加光ファイバをそれぞれ適切に励起して広
利得帯域を確保し、かつ、これらの光ファイバを光学的
に縦続接続することにより全体としては高い利得を実現
するものである。この結果、本発明では、従来より大幅
に利得帯域が広く、かつ高利得な光ファイバ増幅器が得
られるという利点がある。また、励起状態を調整するこ
とによって、利得帯域幅を可変にできるという他の利点
も生じる。
（実施例） 次に、図面を参照して、本発明の光ファイバ増幅器に
ついて詳細に説明する。
ついて詳細に説明する。
第１図は、本発明による光ファイバ増幅器の実施例の
構成図である。この実施例では、４本のEr添加光ファイ
バを縦続接続して用いている。図において、Er添加光フ
ァイバ11,12,13,14は、いずれも内付け化学的気相析出
法（MCVD法）によって作製したコア径７μｍ、長さ15μ
ｍ、Er濃度300ppmのEr添加単一モード光ファイバ、光合
分波器21,22,23,24,25は、波長1.47μｍ帯の励起光と1.
54μｍの信号光との合波および分波が可能な波長多重用
単一モード光ファイバカップラである。この光ファイバ
カップラは、波長1.54μｍ帯での損失が0.5dB以下であ
り、Er添加光ファイバとは損失0.1dB以下でスプライス
接続されている。また、励起光源31,32,33,34は、最大
出力として100mWが得られる波長1.47μｍのInGaAsP/InP
ファブリペロ型半導体レーザである。
構成図である。この実施例では、４本のEr添加光ファイ
バを縦続接続して用いている。図において、Er添加光フ
ァイバ11,12,13,14は、いずれも内付け化学的気相析出
法（MCVD法）によって作製したコア径７μｍ、長さ15μ
ｍ、Er濃度300ppmのEr添加単一モード光ファイバ、光合
分波器21,22,23,24,25は、波長1.47μｍ帯の励起光と1.
54μｍの信号光との合波および分波が可能な波長多重用
単一モード光ファイバカップラである。この光ファイバ
カップラは、波長1.54μｍ帯での損失が0.5dB以下であ
り、Er添加光ファイバとは損失0.1dB以下でスプライス
接続されている。また、励起光源31,32,33,34は、最大
出力として100mWが得られる波長1.47μｍのInGaAsP/InP
ファブリペロ型半導体レーザである。
本実施例の光ファイバ増幅器では、信号光は、まず励
起光源31から出射された励起光と光ファイバカップラ21
によって合波された後に、Er添加光ファイバ11に入射さ
れる。このEr添加光ファイバ中で増幅された信号光は、
新たに励起光源32からの励起光と光ファイバカップラ22
によって合波され、Er添加光ファイバ12に入力される。
そして、同様の手順を経て、最後に光ファイバカップラ
25によって励起光と分波されて出力される。
起光源31から出射された励起光と光ファイバカップラ21
によって合波された後に、Er添加光ファイバ11に入射さ
れる。このEr添加光ファイバ中で増幅された信号光は、
新たに励起光源32からの励起光と光ファイバカップラ22
によって合波され、Er添加光ファイバ12に入力される。
そして、同様の手順を経て、最後に光ファイバカップラ
25によって励起光と分波されて出力される。
第２図は、この実施例で用いたEr添加光ファイバ11に
おいて、励起光パワーを変化させた場合の増幅利得対信
号光波長特性を示したものである。その多のEr添加光フ
ァイバも同様な特性を有する。この図より、励起光パワ
ー15mWでは、利得ピーク値は約6dBであるが、波長1.535
μｍから1.55μｍの広波長域に渡って利得のリップルは
1dB程度であることがわかる。これに対して、励起光パ
ワーを増加させると、波長1.536μｍでの増幅利得は大
きくなるが波長依存性も顕著になる。第３図は、本実施
例において、それぞれのEr添加光ファイバへの励起光パ
ワーを約15mWにした時に得られた増幅利得対信号光波長
依存性である。本構成により、波長1.530μｍから1.553
μｍの広い波長範囲において、増幅利得17dB以上で、か
つ、利得のリップルが3dB以内の光増幅が実現されてい
る。一方、従来のEr添加光ファイバ増幅器では、第４図
と同様に、10dB以上の利得のリップルが観測された。
おいて、励起光パワーを変化させた場合の増幅利得対信
号光波長特性を示したものである。その多のEr添加光フ
ァイバも同様な特性を有する。この図より、励起光パワ
ー15mWでは、利得ピーク値は約6dBであるが、波長1.535
μｍから1.55μｍの広波長域に渡って利得のリップルは
1dB程度であることがわかる。これに対して、励起光パ
ワーを増加させると、波長1.536μｍでの増幅利得は大
きくなるが波長依存性も顕著になる。第３図は、本実施
例において、それぞれのEr添加光ファイバへの励起光パ
ワーを約15mWにした時に得られた増幅利得対信号光波長
依存性である。本構成により、波長1.530μｍから1.553
μｍの広い波長範囲において、増幅利得17dB以上で、か
つ、利得のリップルが3dB以内の光増幅が実現されてい
る。一方、従来のEr添加光ファイバ増幅器では、第４図
と同様に、10dB以上の利得のリップルが観測された。
なお、上記の実施例では、利得帯域を最も広くするた
めに、各々のEr添加光ファイバへの励起光パワーはすべ
て等しくした。しかし、本発明では、励起光パワーを調
整することにより利得帯域幅を可変にできる。例えば、
４本のEr添加光ファイバのうちのいずれかの光ファイバ
に15mW以上の励起光パワーを入力し、残りの光ファイバ
への励起光パワーを15mW以下にすれば、上記とほぼ同一
の利得で利得帯域を狭くすることも可能である。
めに、各々のEr添加光ファイバへの励起光パワーはすべ
て等しくした。しかし、本発明では、励起光パワーを調
整することにより利得帯域幅を可変にできる。例えば、
４本のEr添加光ファイバのうちのいずれかの光ファイバ
に15mW以上の励起光パワーを入力し、残りの光ファイバ
への励起光パワーを15mW以下にすれば、上記とほぼ同一
の利得で利得帯域を狭くすることも可能である。
以上、本発明による光ファイバ増幅器について一実施
例を用いて説明したが、本発明はこの実施例に限られる
ことなくいくつかの変形が考えられる。
例を用いて説明したが、本発明はこの実施例に限られる
ことなくいくつかの変形が考えられる。
例えば、励起光源は、実施例では波長1.47μｍとした
が、波長0.51μm,0.81μm,0.98μｍ帯などのErイオンそ
の他の吸収波長に合致させてもよく、使用するレーザは
いかなるレーザでも良い。また、励起光の光合波手段
は、ダイクロイックミラーなどを用いてもよく、その性
能を有する限りいかなる素子、要素であってもよいこと
は言うまでもない。さらに、Er添加光ファイバのEr濃度
やサイズ、および縦続接続される本数等も本実施例に限
定されない。
が、波長0.51μm,0.81μm,0.98μｍ帯などのErイオンそ
の他の吸収波長に合致させてもよく、使用するレーザは
いかなるレーザでも良い。また、励起光の光合波手段
は、ダイクロイックミラーなどを用いてもよく、その性
能を有する限りいかなる素子、要素であってもよいこと
は言うまでもない。さらに、Er添加光ファイバのEr濃度
やサイズ、および縦続接続される本数等も本実施例に限
定されない。
（発明の効果） 以上説明したように、本発明の光ファイバ増幅器で
は、Er添加光ファイバにおいて励起がそれほど高くない
場合には利得帯域が広いことに着目し、複数本のEr添加
光ファイバをそれぞれ適切に励起して広利得帯域を確保
し、かつ、これらの光ファイバを光学的に縦続接続する
ことにより全体としては高い利得を実現している。この
結果、本発明では、従来に比べて大幅に利得帯域が広
く、かつ高利得な光ファイバ増幅器が得られるという利
点がある。また励起状態を調整することによって、利得
帯域幅を可変にできるという他の利点も生じる。
は、Er添加光ファイバにおいて励起がそれほど高くない
場合には利得帯域が広いことに着目し、複数本のEr添加
光ファイバをそれぞれ適切に励起して広利得帯域を確保
し、かつ、これらの光ファイバを光学的に縦続接続する
ことにより全体としては高い利得を実現している。この
結果、本発明では、従来に比べて大幅に利得帯域が広
く、かつ高利得な光ファイバ増幅器が得られるという利
点がある。また励起状態を調整することによって、利得
帯域幅を可変にできるという他の利点も生じる。
第１図は、本発明の実施例を示す構成図、第２図は、実
施例に用いたEr添加光ファイバで得られる増幅利得対信
号波長特性を示す図、第３図は、本発明の実施例で得ら
れた増幅利得対信号光波長特性を示す図、第４図は従来
のEr添加光ファイバ増幅器で得られている増幅利得対信
号光波長特性の一例を示す図である。 図において、11,12,13,14……Er添加光ファイバ、21,2
2,23,24,25……光合分波器、31,32,33,34……励起光源
である。
施例に用いたEr添加光ファイバで得られる増幅利得対信
号波長特性を示す図、第３図は、本発明の実施例で得ら
れた増幅利得対信号光波長特性を示す図、第４図は従来
のEr添加光ファイバ増幅器で得られている増幅利得対信
号光波長特性の一例を示す図である。 図において、11,12,13,14……Er添加光ファイバ、21,2
2,23,24,25……光合分波器、31,32,33,34……励起光源
である。
Claims (2)
- 【請求項１】光学的に縦続接続された複数本のEr添加光
ファイバと、複数個の励起光源と、前記励起光源から出
力される励起光を前記Er添加光ファイバにそれぞれ入射
させるための光合波手段とを含み、 前記励起光源は、少なくとも一部の前記Er添加光ファイ
バの増幅利得が増幅帯域内でほぼ平坦な所定の励起状態
になる励起光を出力する手段を含む ことを特徴とする光ファイバ増幅器。 - 【請求項２】前記励起光源の少なくとも一部は、前記Er
添加光ファイバの増幅利得帯域が1.5μｍ帯域において
ほぼ平坦な増幅利得となるようにその出力励起光パワー
が制御される請求項１記載の光ファイバ増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1272894A JP2827335B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | 光ファイバ増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1272894A JP2827335B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | 光ファイバ増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03134631A JPH03134631A (ja) | 1991-06-07 |
| JP2827335B2 true JP2827335B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=17520242
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1272894A Expired - Fee Related JP2827335B2 (ja) | 1989-10-20 | 1989-10-20 | 光ファイバ増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2827335B2 (ja) |
-
1989
- 1989-10-20 JP JP1272894A patent/JP2827335B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03134631A (ja) | 1991-06-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080918 Year of fee payment: 10 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090918 Year of fee payment: 11 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |