JP2834867B2 - Erbium-doped fiber amplifier - Google Patents
Erbium-doped fiber amplifierInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 概要 光信号を電気信号に変換することなく直接光領域のみ
で光信号の増幅を行うエルビウム（Er）ドープ光ファイ
バ増幅器に関し、 Erドープ光ファイバ内で発生する自然放出光を減少さ
せ、自然放出光が信号光に与える悪影響を無くすことに
よって、適正な信号光を得ることができるエルビウムド
ープ光ファイバ増幅器を目的とし、 Erをドープした光ファイバに信号光とポンピング光と
を入射することにより、信号光を直接増幅するエルビウ
ムドープ光ファイバ増幅器において、前記光ファイバ
（10）内で発生する自然放出光の内、前記信号光の増幅
に影響を与える波長の光を分波して除去する分波手段を
具備して構成する。The present invention relates to an erbium (Er) -doped optical fiber amplifier for amplifying an optical signal only in a direct optical region without converting an optical signal into an electric signal, and relates to a spontaneous emission light generated in an Er-doped optical fiber. Erbium-doped optical fiber amplifier that can obtain an appropriate signal light by reducing the harmful effect of spontaneous emission light on the signal light by reducing the signal light and the pump light. In an erbium-doped optical fiber amplifier that directly amplifies signal light by being incident, light of a wavelength that affects amplification of the signal light is split out of spontaneous emission light generated in the optical fiber (10). It is provided with a demultiplexing means that removes it.
産業上の利用分野 本発明は光信号を電気信号に変換することなく直接光
領域のみで光信号の増幅を行うエルビウム（Er）ドープ
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 erbium (Er) -doped optical fiber amplifier for amplifying an optical signal only in a direct optical region without converting the optical signal into an electric signal.
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、一定距離ごと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, repeaters are inserted at regular intervals in order to compensate for optical signal attenuation due to optical fiber loss. 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、研究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,Nb,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
土類元素をドープした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 capable of directly amplifying optical signals is being actively pursued, and the optical amplifiers to be studied are roughly classified into optical fibers doped with rare earth elements (Er, Nb, Yb, etc.). There are three types: a combination of pumping light, a semiconductor laser doped with a rare earth element, an induced Raman amplifier utilizing nonlinear effects in an optical fiber, and an induced Brillouin amplifier.
このうちの希土類ドープ光ファイバ（以下ドープ光
ファイバと略称する）とポンピング光を組み合わせた光
増幅器は、偏波依存性がないこと、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 them, an optical amplifier combining a rare earth doped optical fiber (hereinafter abbreviated as “doped optical fiber”) and pumping light has no polarization dependence, low noise,
It has excellent features such as a small coupling loss with the transmission line, and is expected to enable a dramatic increase in transmission relay distance in an optical fiber transmission system and distribution of optical signals to a large number.
従来の技術 第６図にEr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中にエルビウム（Er）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中のEr原子に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 an Er-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 erbium (Er). When pumping light (excitation light) is incident on such Er-doped optical fiber 2, Er atoms are excited to a high energy level. When the signal light enters the Er atoms in the optical fiber 2 excited to the high energy level, the Er atoms transition to the low energy level. At this time, stimulated emission of light occurs, and the signal light is emitted. Is gradually increased along the optical fiber, and signal light is amplified.
このような原理を用いた従来の後方励起法によるエル
ビウムドープ光ファイバ増幅器の例を第７図に示し、そ
の説明を行う。An example of an erbium-doped optical fiber amplifier according to the conventional backward pumping method using such a principle is shown in FIG. 7 and will be described.
10はErをドープしたErドープ光ファイバであり、Erド
ープ光ファイバ10には信号光入力端11が光アイソレータ
12を介して信号光が入射されるとともに、ポンピング光
源（励起光源）13から出射されたポンピング光（励起
光）が光アイソレータ14及び合分波器15を介して入射さ
れる。ポンピング光の光パワーを十分大きくすることに
より、Erドープ光ファイバ10中のEr原子を高いエネルギ
ー準位に励起することができ、信号光の入射により同一
波長の光が誘導放出され、増幅された信号光が合分波器
15及び光アイソレータ16を介して信号光出射端17から出
射される。Reference numeral 10 denotes an Er-doped optical fiber doped with Er, and the signal light input end 11 of the Er-doped optical fiber 10 is an optical isolator.
At the same time, the signal light is incident via 12 and the pumping light (excitation light) emitted from the pumping light source (excitation light source) 13 is incident via the optical isolator 14 and the multiplexer / demultiplexer 15. By increasing the optical power of the pumping light sufficiently, the Er atoms in the Er-doped optical fiber 10 can be excited to a high energy level, and the light of the same wavelength is stimulated emitted by signal light incidence, and amplified. Signal light is a multiplexer / demultiplexer
The signal light is emitted from the signal light emitting end 17 via the optical isolator 16 and the optical isolator 16.
次に、前方励起法によるエルビウムドープ光ファイバ
増幅器の例を第８図に示し、その説明を行う。なお、第
８図において第７図の各部に対応する部分には同一の符
号が付してある。Next, an example of an erbium-doped optical fiber amplifier using the forward pumping method will be described with reference to FIG. In FIG. 8, parts corresponding to those in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals.
信号光入力端11からの信号光とポンピング光源13から
のポンピング光とが合分波器15及びアイソレータ18を介
してErドープ光ファイバ10に入射され、Erドープ光ファ
イバ10中で励起状態となったEr原子が誘導放出すること
によって、信号光がErドープ光ファイバ10内を伝搬する
うちに増幅され、アイソレータ19を介して信号光出射端
17から出射される。The signal light from the signal light input end 11 and the pumping light from the pumping light source 13 are incident on the Er-doped optical fiber 10 via the multiplexer / demultiplexer 15 and the isolator 18, and become excited in the Er-doped optical fiber 10. The stimulated emission of the generated Er atoms causes the signal light to be amplified while propagating through the Er-doped optical fiber 10, and the signal light to be emitted through the isolator 19.
Emitted from 17.
発明が解決しようとする課題 Erドープ光ファイバ10による光増幅作用を、第９図の
エネルギー準位図を参照して説明する。Problems to be Solved by the Invention The optical amplification effect of the Er-doped optical fiber 10 will be described with reference to the energy level diagram of FIG.
Er原子は、波長0.98μｍ又は1.48μｍのポンピング光
のエネルギーで基底準位（4I15/2）から励起準位に上が
り、励起準位内で遷移し、1.55μｍ帯準位（4I13/2）に
落ちる。このとき信号光として1.536μｍの光を入射す
ると、矢印Ａで示すように1.55μｍ帯準位（4I13/2）に
とどまっていたEr原子の誘導放出が起こり、信号光が増
幅される。この時、1.55μｍ帯準位（4I13/2）の広がり
のため矢印Ｂで示すように1.53〜1.57μｍの自然放出光
も同時に発生する。しかし、このErドープ光ファイバ10
内で発生した自然放出光は、信号光の増幅と同様にErド
ープ光ファイバ10内でポンピング光のエネルギーによっ
て増幅されるために、信号光の増幅作用に悪影響を与え
る。従って、適正な信号光を得ることができない問題が
あった。The Er atom rises from the ground level ( 4 I 15/2 ) to the excited level at the energy of the pumping light having a wavelength of 0.98 μm or 1.48 μm, transitions within the excited level, and transitions to the 1.55 μm band level ( 4 I 13 / 2 ). At this time, when light of 1.536 μm is incident as signal light, stimulated emission of Er atoms remaining at the 1.55 μm band level ( 4 I 13/2 ) occurs as shown by arrow A, and the signal light is amplified. At this time, as shown by an arrow B, spontaneous emission light of 1.53 to 1.57 μm is simultaneously generated due to the spread of the 1.55 μm band level ( 4 I 13/2 ). However, this Er-doped optical fiber 10
The spontaneous emission light generated inside is amplified by the energy of the pumping light in the Er-doped optical fiber 10 similarly to the amplification of the signal light, and thus adversely affects the amplification operation of the signal light. Therefore, there has been a problem that an appropriate signal light cannot be obtained.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
Erドープ光ファイバ内で発生する自然放出光を減少さ
せ、自然放出光が信号光に与える悪影響を無くすことに
よって、適正な信号光を得ることができるエルビウムド
ープ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,
It is an object of the present invention to provide an erbium-doped optical fiber amplifier capable of obtaining proper signal light by reducing spontaneous emission light generated in an Er-doped optical fiber and eliminating the adverse effect of spontaneous emission light on signal light.
課題を解決するための手段 Erをドープした光ファイバに信号光とポンピング光と
を入射することにより、信号光を直接増幅するエルビウ
ムドープ光ファイバ増幅器において、前記光ファイバ内
で発生する自然放出光の内、前記信号光の増幅に影響を
与える波長の光を分波して除去する分波手段を具備して
構成する。Means for Solving the Problems In an erbium-doped optical fiber amplifier that directly amplifies signal light by injecting signal light and pumping light into an Er-doped optical fiber, spontaneous emission light generated in the optical fiber is reduced. And a demultiplexing unit that demultiplexes and removes light having a wavelength that affects amplification of the signal light.
また、他の構成手段として、前記光ファイバを、前記
信号光の曲げ損失が微小であって、該信号光に関与する
自然放出光の曲げ損失が大きくなるように曲げ半径を設
定してコイル状に巻いて構成する。Further, as another configuration means, the optical fiber is formed into a coil shape by setting a bending radius so that the bending loss of the signal light is minute and the bending loss of the spontaneous emission light related to the signal light is large. And wound around.
更に、その他の構成手段として、前記光ファイバのコ
ア全体にErをドーピングすると共に、該コアの中心部に
アルミニュウムをドーピングして構成してもよい。Further, as another constitutional means, the entire core of the optical fiber may be doped with Er and the central part of the core may be doped with aluminum.
作用 上述した本発明によれば、分波手段によって、増幅器
に入射される信号光の増幅に影響を与える波長の自然放
出光が分波されて除去されるので、信号光が適正に増幅
されて出力される。According to the present invention described above, the spontaneous emission light having a wavelength that affects the amplification of the signal light incident on the amplifier is separated and removed by the demultiplexing means, so that the signal light is properly amplified. Is output.
また、信号光の曲げ損失が微小であって、該信号光に
関与する自然放出光の曲げ損失が大きくなるように曲げ
半径を設定してコイル状に巻かれた光ファイバを増幅器
に適用した場合は、信号光に関与する自然放出光がコイ
ルによって除去されるので、信号光が適正に増幅されて
出力される。Further, when the bending loss of the signal light is very small, and the bending radius is set so that the bending loss of the spontaneous emission light related to the signal light is large, and the optical fiber wound in a coil shape is applied to the amplifier. Since the spontaneous emission light related to the signal light is removed by the coil, the signal light is appropriately amplified and output.
更に、光ファイバのコア全体にErがドーピングされる
と共に、該コアの中心部にアルミニュウムがドーピング
された光ファイバを増幅器に適用した場合は、コアの中
心部にドーピングされたアルミニュウムによって、信号
光に影響を与える波長の蛍光が減少し、更に、コア全体
に広範囲にドーピングされたErによって、ポンピング光
のしきい値以下のEr分布が増幅に関与せず信号光と同じ
波長付近の吸収損失の増加に作用するようになる。この
ため、信号光に影響を与える波長の自然放出光が小さく
なる。つまり、信号光に影響を与える波長の自然放出光
を小さくすることができると共に、この自然放出光の増
幅に使われているポンピング光のエネルギーを信号光の
増幅に用いることが可能となり、信号光の増幅率が向上
する。Further, when an optical fiber in which Er is doped into the entire core of the optical fiber and aluminum is doped in the center of the core is applied to the amplifier, the signal light is converted into the light by the aluminum doped in the center of the core. Fluorescence at the affected wavelengths is reduced, and Er doped extensively throughout the core increases the absorption loss near the same wavelength as the signal light, since the distribution of Er below the threshold of the pump light does not contribute to amplification. To work. For this reason, spontaneous emission light having a wavelength that affects the signal light is reduced. In other words, the spontaneous emission light having a wavelength that affects the signal light can be reduced, and the energy of the pumping light used for amplifying the spontaneous emission light can be used for the amplification of the signal light. Is improved.
実 施 例 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第１図は本発明の第１の実施例の後方励起法によるエ
ルビウムドープ光ファイバ増幅器を説明するための図で
ある。この図において、第７図に示す従来例の各部に対
応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略す
る。FIG. 1 is a diagram for explaining an erbium-doped optical fiber amplifier according to the backward pumping method of the first embodiment of the present invention. In this figure, portions corresponding to the respective portions of the conventional example shown in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
この第１の実施例が、第７図に示す従来例と異なる点
は、第１図に示すように、２つのErドープ光ファイバ10
a,10bを設け、それらErドープ光ファイバ10a,10b間に、
分波器20を介装したことである。分波器20は、信号光入
力端11に入射される信号光よりも長波長側の自然放出光
（1.55μｍ以上の光）を分岐して放出するものである。This first embodiment is different from the conventional example shown in FIG. 7 in that, as shown in FIG.
a, 10b, between the Er-doped optical fibers 10a, 10b,
That is, the duplexer 20 is interposed. The demultiplexer 20 splits and emits spontaneous emission light (light of 1.55 μm or more) having a longer wavelength side than the signal light input to the signal light input terminal 11.
即ち、このような構成によれば、ポンピング光源13か
ら出射されたポンピング光は、光アイソレータ14及び合
分波器15を介してErドープ光ファイバ10a、分波器20、E
rドープ光ファイバ10bと伝搬する。一方、信号光は信号
光入力端11に入射され、光アイソレータ12を介してErド
ープ光ファイバ10bに入射され、ここでポンピング光の
パワーにより増幅される。この時、従来例で説明したよ
うに自然放出光も発生するが、次段の分波器20によっ
て、その自然放出光の信号光よりも長波長側の1.55μｍ
以上の光は分岐されて放出される。そして、分波器20か
ら出力された信号光は、Erドープ光ファイバ10a内で、
更に増幅され、合分波器15及び光アイソレータ16を介し
て信号光出射端17から出射される。また、Erドープ光フ
ァイバ10a内で発生した自然放出光においても、前記同
様、その1.55μｍ以上の光が、分波器20によって分岐さ
れて放出されるので、Erドープ光ファイバ10bに入射さ
れることはない。That is, according to such a configuration, the pumping light emitted from the pumping light source 13 passes through the optical isolator 14 and the multiplexer / demultiplexer 15 to the Er-doped optical fiber 10a, the demultiplexer 20,
It propagates with the r-doped optical fiber 10b. On the other hand, the signal light enters the signal light input end 11 and enters the Er-doped optical fiber 10b via the optical isolator 12, where it is amplified by the power of the pumping light. At this time, spontaneous emission light is also generated as described in the conventional example. However, the splitter 20 at the next stage generates 1.55 μm
The above light is branched and emitted. Then, the signal light output from the demultiplexer 20 is within the Er-doped optical fiber 10a,
The signal is further amplified and output from the signal light output end 17 via the multiplexer / demultiplexer 15 and the optical isolator 16. Also, in the spontaneous emission light generated in the Er-doped optical fiber 10a, similarly to the above, the light of 1.55 μm or more is branched and emitted by the demultiplexer 20, so that the light is incident on the Er-doped optical fiber 10b. Never.
従って、各Erドープ光ファイバ10a,10b内で発生した
自然放出光の1.55μｍ以上の光が、分波器20によって除
かれるので、信号光の増幅作用に悪影響を与えることが
無くなり、適正な信号光を得ることができる。しかも、
自然放出光の増幅に使われていたポンピング光のエネル
ギーを信号光の増幅に移すことが可能となるので信号光
の増幅率の向上を図ることができる。Therefore, the light of 1.55 μm or more of the spontaneous emission light generated in each of the Er-doped optical fibers 10a and 10b is removed by the demultiplexer 20, so that it does not adversely affect the amplification operation of the signal light, and the proper signal You can get light. Moreover,
Since the energy of the pumping light used for amplifying the spontaneous emission light can be transferred to the amplification of the signal light, the amplification factor of the signal light can be improved.
また、この例では分波器20を１個だけ用いたが複数個
用いることも可能である。Although only one duplexer 20 is used in this example, a plurality of duplexers can be used.
次に、本発明の第２の実施例の前方励起法によるエル
ビウムドープ光ファイバ増幅器を、第２図を参照して説
明する。なお、この第２図において、第８図に示す従来
例の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説
明を省略する。Next, an erbium-doped optical fiber amplifier according to a forward pumping method according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, portions corresponding to the respective portions of the conventional example shown in FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
この第２の実施例が、第８図に示す従来例と異なる点
は、第２図に示すように、２つのErドープ光ファイバ10
a,10bを設け、それらErドープ光ファイバ10a,10b間に、
分波器20を介装したことである。分波器20は、信号光入
力端11に入射される信号光よりも長波長側の自然放出光
（1.55μｍ以上の光）を分岐して放出するものである。The difference between the second embodiment and the conventional example shown in FIG. 8 is that, as shown in FIG.
a, 10b, between the Er-doped optical fibers 10a, 10b,
That is, the duplexer 20 is interposed. The demultiplexer 20 splits and emits spontaneous emission light (light of 1.55 μm or more) having a longer wavelength side than the signal light input to the signal light input terminal 11.
即ち、このような構成によれば、ポンピング光源13か
ら出射されたポンピング光は、合分波器15を介してErド
ープ光ファイバ10a、分波器20、Erドープ光ファイバ10b
と伝搬する。一方、信号光入力端11に入射された信号光
は、合分波器15を介してErドープ光ファイバ10aに入射
され、ここでポンピング光のパワーにより増幅される。
この時、第１実施例でも説明したように自然放出光も発
生する。この自然放出光は、次段の分波器20によって、
その信号光よりも長波長側の1.55μｍ以上の光が除去さ
れる。そして、分波器20からは信号光のみが出力され、
Erドープ光ファイバ10bで、更に増幅され、光アイソレ
ータ19を介して信号光出射端17から出射される。また、
Erドープ光ファイバ10b内で発生した自然放出光におい
ても、前記同様、その1.55μｍ以上の光は、分波器20に
よって分岐されて除去されるので、Erドープ光ファイバ
10aに入射されることはない。That is, according to such a configuration, the pumping light emitted from the pumping light source 13 passes through the multiplexer / demultiplexer 15 to the Er-doped optical fiber 10a, the demultiplexer 20, and the Er-doped optical fiber 10b.
And propagate. On the other hand, the signal light that has entered the signal light input terminal 11 enters the Er-doped optical fiber 10a via the multiplexer / demultiplexer 15, and is amplified here by the power of the pumping light.
At this time, spontaneous emission light is also generated as described in the first embodiment. This spontaneous emission light is separated by the next-stage duplexer 20.
Light of 1.55 μm or more on the longer wavelength side than the signal light is removed. Then, only the signal light is output from the duplexer 20,
The light is further amplified by the Er-doped optical fiber 10b and output from the signal light output end 17 via the optical isolator 19. Also,
Also in the spontaneous emission light generated in the Er-doped optical fiber 10b, as described above, the light of 1.55 μm or more is branched and removed by the demultiplexer 20, so that the Er-doped optical fiber
It is not incident on 10a.
従って、この第２実施例においても第１実施例同様、
適正な信号光を得ることができる。Therefore, in the second embodiment, as in the first embodiment,
An appropriate signal light can be obtained.
次に、本発明の第３の実施例の後方励起法によるエル
ビウムドープ光ファイバ増幅器を、第３図を参照して説
明する。なお、この第３図において、第１図に示す第１
実施例の各部に対応する部分には同一の符号を付し、そ
の説明を省略する。Next, an erbium-doped optical fiber amplifier using a backward pumping method according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. It should be noted that in FIG.
The same reference numerals are given to the portions corresponding to the respective portions of the embodiment, and the description will be omitted.
この第３実施例が第１実施例と異なる点は、第３図に
示すように、光アイソレータ12と合分波器15との間に、
コイル状Erドープ光ファイバ21を介装したことである。
このコイル状Erドープ光ファイバ21は、波長1.536μｍ
の信号光の曲げ損失が微小であってErドープ光ファイバ
21内で発生する信号光よりも長波長側の自然放出光（1.
55μｍ以上の光）における曲げ損失が大きくなるよう
に、曲げ半径を設定してコイル状に巻いたものである。
この曲げ半径は、例えば半径20mm程度とする。これは、
第４図の曲げ半径ＲとErドープ光ファイバ21の利得との
関係図に示すように、波長1.55μｍ以上の自然放出光を
除去し、かつ波長1.536μｍの信号光を増幅するErドー
プ光ファイバ21の利得が、曲げ半径Ｒ＝20mm±3mm程度
が最も良いことから定めたものである。なお、第４図か
ら分かるように、曲げ半径Ｒ＝13mm以下では利得が減少
する。The difference between the third embodiment and the first embodiment is that, as shown in FIG.
This is because the coiled Er-doped optical fiber 21 is interposed.
The coiled Er-doped optical fiber 21 has a wavelength of 1.536 μm
Er-doped optical fiber with small signal light bending loss
Spontaneous emission light on the longer wavelength side than the signal light generated in 21 (1.
The coil is wound in a coil shape with the bending radius set so that the bending loss in light of 55 μm or more is increased.
The bending radius is, for example, about 20 mm. this is,
As shown in FIG. 4 showing the relationship between the bending radius R and the gain of the Er-doped optical fiber 21, an Er-doped optical fiber that removes spontaneous emission light having a wavelength of 1.55 μm or more and amplifies signal light having a wavelength of 1.536 μm. The gain of 21 is determined because the bending radius R = about 20 mm ± 3 mm is best. As can be seen from FIG. 4, the gain decreases when the bending radius R is less than 13 mm.
即ち、このような構成によれば、ポンピング光源13か
ら出射されたポンピング光は、光アイソレータ14及び合
分波器15を介してコイル状Erドープ光ファイバ21へ伝搬
される。一方、信号光は信号光入力端11に入射され、光
アイソレータ12を介してコイル状Erドープ光ファイバ21
に入射され、ここでポンピング光のパワーにより増幅さ
れる。この時発生する波長1.55μｍ以上の自然放出光
は、曲げ損失が大きいためにファイバ21内を伝搬せずに
除去される。更に、コイル状Erドープ光ファイバ21内を
増幅されながら伝搬した信号光は、合分波器15及び光ア
イソレータ16を介して信号光出射端17から出射される。That is, according to such a configuration, the pumping light emitted from the pumping light source 13 is propagated to the coiled Er-doped optical fiber 21 via the optical isolator 14 and the multiplexer / demultiplexer 15. On the other hand, the signal light enters the signal light input end 11 and passes through the optical isolator 12 into the coiled Er-doped optical fiber 21.
, Where it is amplified by the power of the pumping light. The spontaneous emission light having a wavelength of 1.55 μm or more generated at this time is removed without propagating in the fiber 21 due to a large bending loss. Further, the signal light propagated while being amplified in the coiled Er-doped optical fiber 21 is emitted from the signal light emitting end 17 via the multiplexer / demultiplexer 15 and the optical isolator 16.
従って、この第３実施例によれば、コイル状Erドープ
光ファイバ21によって、波長1.55μｍ以上の自然放出光
が除去され、かつ波長1.536μｍの信号光が増幅される
ので、第１実施例と同様な効果を得ることができる。Therefore, according to the third embodiment, the spontaneous emission light having a wavelength of 1.55 μm or more is removed by the coiled Er-doped optical fiber 21 and the signal light having a wavelength of 1.536 μm is amplified. Similar effects can be obtained.
また、この第３実施例は、後方励起法によるエルビウ
ムドープ光ファイバ増幅器にコイル状Erドープ光ファイ
バ21を用いた場合であるが、第２図に示す前方励起法に
よるエルビウムドープ光ファイバ増幅器の合分波器15と
光アイソレータ19との間に、コイル状Erドープ光ファイ
バ21を介装して用いても同様の効果がある。In the third embodiment, a coiled Er-doped optical fiber 21 is used for an erbium-doped optical fiber amplifier by the backward pumping method. Similar effects can be obtained by using a coiled Er-doped optical fiber 21 interposed between the splitter 15 and the optical isolator 19.
次に、本発明の第４の実施例を説明する。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
この第４実施例は、第５図の断面図に示す構造のErド
ープ光ファイバ22を用いて、エルビウムドープ光ファイ
バ増幅器を構成したものである。In the fourth embodiment, an erbium-doped optical fiber amplifier is constructed using an Er-doped optical fiber 22 having the structure shown in the sectional view of FIG.
第５図に示すErドープ光ファイバ22は、コア22aの中
心部にアルミニュウム（Al）をドーピングすると共に、
Erをコア22a全体に広範囲にドーピングして形成したも
のである。In the Er-doped optical fiber 22 shown in FIG. 5, the core of the core 22a is doped with aluminum (Al).
It is formed by doping Er over the entire core 22a over a wide area.
このようなErドープ光ファイバ22においては、アルミ
ニュウムがコア22aの中心部にドーピングされることに
よって波長1.53μｍの蛍光が減少し、更に、Erがコア22
a全体に広範囲にドーピングされることによって、ポン
ピング光のしきい値以下のEr分布が増幅に関与せず波長
1.536μｍ付近の吸収損失の増加に作用するようにな
る。このため、波長1.53μｍ付近の自然放出光が小さく
なる。In such an Er-doped optical fiber 22, the 1.53 μm fluorescence is reduced by doping aluminum into the center of the core 22a.
a Widely doped over the whole, the Er distribution below the threshold of the pump light does not contribute to amplification
It works to increase absorption loss around 1.536 μm. Therefore, spontaneous emission light having a wavelength of about 1.53 μm is reduced.
つまり、今までの第３実施例までの説明においては、
波長1.536μｍの信号光を用いたが、この第４実施例に
おいては、波長1.53μｍ付近の自然放出光が除去される
ことになるので、波長1.55μｍの信号光を用いることに
なる。また、第５図に示すErドープ光ファイバ22は、第
７図又は第８図に示すエルビウムドープ光ファイバ増幅
器のErドープ光ファイバ10の代わりに用いればよい。That is, in the description up to the third embodiment,
Although the signal light having the wavelength of 1.536 μm is used, in the fourth embodiment, the spontaneous emission light having the wavelength of about 1.53 μm is removed, so that the signal light having the wavelength of 1.55 μm is used. The Er-doped optical fiber 22 shown in FIG. 5 may be used instead of the Er-doped optical fiber 10 of the erbium-doped optical fiber amplifier shown in FIG. 7 or FIG.
このように第７図又は第８図に示すエルビウムドープ
光ファイバ増幅器にErドープ光ファイバ22を用いること
によって、波長1.53μｍ付近の自然放出光を小さくする
ことができると共に、この自然放出光の増幅に使われて
いるポンピング光のエネルギーを波長1.55μｍの信号光
の増幅に用いることが可能となり、信号光の増幅率の向
上を図ることができる。Thus, by using the Er-doped optical fiber 22 in the erbium-doped optical fiber amplifier shown in FIG. 7 or 8, it is possible to reduce the spontaneous emission light near the wavelength of 1.53 μm and to amplify the spontaneous emission light. It is possible to use the energy of the pumping light used for the amplification of the signal light having the wavelength of 1.55 μm, and to improve the amplification factor of the signal light.
発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、信号光の増幅
率の向上を図ることができると共に、適正な出力信号光
を得ることができる効果がある。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, it is possible to improve the amplification factor of signal light and to obtain an appropriate output signal light.
第１図は本発明の第１の実施例によるエルビウムドープ
光ファイバ増幅器を説明するための図、 第２図は本発明の第２の実施例によるエルビウムドープ
光ファイバ増幅器を説明するための図、 第３図は本発明の第３の実施例によるエルビウムドープ
光ファイバ増幅器を説明するための図、 第４図はErドープ光ファイバの利得とErドープ光ファイ
バの曲げ半径との関係図、 第５図は本発明の第４の実施例によるエルビウムドープ
光ファイバ増幅器に適用されるErドープ光ファイバの構
成を示す図、 第６図はErドープ光ファイバによる光増幅の原理を示す
図、 第７図は従来の後方励起法によるエルビウムドープ光フ
ァイバ増幅器を説明するための図、 第８図は従来の前方励起法によるエルビウムドープ光フ
ァイバ増幅器を説明するための図、 第９図は従来例のエネルギー準位を説明するための図で
ある。 10……Erドープ光ファイバ、 20……分波手段、 21……コイル状のErドープ光ファイバ、 22a……Erドープ光ファイバのコア。FIG. 1 is a diagram for explaining an erbium-doped optical fiber amplifier according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram for explaining an erbium-doped optical fiber amplifier according to a second embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram for explaining an erbium-doped optical fiber amplifier according to a third embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the gain of the Er-doped optical fiber and the bending radius of the Er-doped optical fiber. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an Er-doped optical fiber applied to an erbium-doped optical fiber amplifier according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing a principle of optical amplification by the Er-doped optical fiber. FIG. 8 is a diagram illustrating an erbium-doped optical fiber amplifier according to a conventional backward pumping method. FIG. 8 is a diagram illustrating an erbium-doped optical fiber amplifier according to a conventional forward pumping method. FIG. 9 is a diagram for explaining the energy level of the conventional example. 10: Er-doped optical fiber, 20: demultiplexing means, 21: coil-shaped Er-doped optical fiber, 22a: Er-doped optical fiber core.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−145881（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−132422（ＪＰ，Ａ) 1990年電子情報通信学会春季全国大会 講演論文集（４）ｐ．４−159 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/07 H01S 3/10 H01S 3/17 H01S 3/094 G02F 1/35 501 H04B 10/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-1-145881 (JP, A) JP-A-2-132422 (JP, A) Proceedings of the 1990 IEICE Spring Conference (4) p . 4-159 (58) Fields surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/07 H01S 3/10 H01S 3/17 H01S 3/094 G02F 1/35 501 H04B 10/00 JICST file (JOIS)
Claims (4)
ピング光とを入射することにより、信号光を直接増幅す
るエルビウムドープ光ファイバ増幅器において、 前記光ファイバ中に分波手段を設け、 該分波手段は該分波手段より信号光伝搬方向前方の前記
光ファイバにより発生する自然放出光を前記分波手段よ
り後方の前記光ファイバに入力しないよう分岐して除去
すると共に、前記分波手段より後方の前記光ファイバに
より発生する自然放出光が前記分波手段より前方の前記
光ファイバに入力しないよう分岐して除去することを特
徴とするエルビウムドープ光ファイバ増幅器。1. An erbium-doped optical fiber amplifier for directly amplifying signal light by injecting signal light and pumping light into an Er-doped optical fiber, wherein a demultiplexing means is provided in the optical fiber. The wave means branches off and removes spontaneous emission light generated by the optical fiber ahead of the demultiplexing means in the signal light propagation direction so as not to enter the optical fiber behind the demultiplexing means. An erbium-doped optical fiber amplifier, wherein the spontaneous emission light generated by the rear optical fiber is branched and removed so as not to enter the optical fiber in front of the demultiplexer.
設けたことを特徴とする請求項１記載のエルビウムドー
プ光ファイバ増幅器。2. The erbium-doped optical fiber amplifier according to claim 1, wherein a plurality of said demultiplexing means are provided in a signal light propagation direction.
グすると共に、該コアの中心にAlをドーピングしたこと
を特徴とする請求項１記載の光ファイバ増幅器。3. The optical fiber amplifier according to claim 1, wherein the whole core of the optical fiber is doped with Er and the center of the core is doped with Al.
ピング光とを入射することにより、信号光を直接増幅す
るエルビウムドープ光ファイバ増幅器において、 前記光ファイバを、前記信号光の曲げ損失が微小であっ
て、該信号光に関与する自然放出光の曲げ損失が大きく
なるように曲げ半径を設定してコイル状に巻いたことを
特徴とするエルビウムドープ光ファイバ増幅器。4. An erbium-doped optical fiber amplifier for directly amplifying signal light by injecting signal light and pumping light into an Er-doped optical fiber, wherein the bending loss of the signal light is very small. An erbium-doped optical fiber amplifier, wherein a bending radius is set so as to increase a bending loss of spontaneous emission light related to the signal light, and the coil is wound in a coil shape.
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