JP2852161B2 - 増幅光ファイバを用いた増幅器 - Google Patents
増幅光ファイバを用いた増幅器Info
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- 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
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばエルビウムのド
ーピングによって増幅作用を与えた光ファイバを用いる
増幅器に関する。この種の増幅器は主に海底光ファイバ
通信システムで使用される。
ーピングによって増幅作用を与えた光ファイバを用いる
増幅器に関する。この種の増幅器は主に海底光ファイバ
通信システムで使用される。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】エルビ
ウムをドープした光ファイバを用いた増幅器は例えば仏
国特許第２ ６３８ ８５４号で知られており、対応す
る海底伝送システムも公知である。この種の増幅器を使
用すると、１．５〜１．６マイクロメートルのスペクト
ル範囲で、光ファイバに信号を通すだけで大きな利得が
得られる。しかしながら公知のように（Ｊ．Ｆ．ＭＡＲ
ＣＥＲＯＵら、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＳＰＩＥ １
３７３，ｐｐ．１６８−１８６，１９９１参照）、エル
ビウムをドープした光ファイバを用いた増幅器は、これ
を十二分に活用したいと思っても、ＡＳＥ（ａｍｐｌｉ
ｆｉｅｄ ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ ｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ）と称する光ノイズを発生するため限界がある。ＡＳ
Ｅはレーザ媒質の飽和の一因をなすが、これは光ファイ
バ上に存在する１つ又は複数の信号の増幅を犠牲にして
発生する。ところが、ＡＳＥが優れた広帯域スーパーフ
ルオレセント（ｓｕｐｅｒ−ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ）
光源の形成に使用されるのは、このような理由によるも
のなのである。
ウムをドープした光ファイバを用いた増幅器は例えば仏
国特許第２ ６３８ ８５４号で知られており、対応す
る海底伝送システムも公知である。この種の増幅器を使
用すると、１．５〜１．６マイクロメートルのスペクト
ル範囲で、光ファイバに信号を通すだけで大きな利得が
得られる。しかしながら公知のように（Ｊ．Ｆ．ＭＡＲ
ＣＥＲＯＵら、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ＳＰＩＥ １
３７３，ｐｐ．１６８−１８６，１９９１参照）、エル
ビウムをドープした光ファイバを用いた増幅器は、これ
を十二分に活用したいと思っても、ＡＳＥ（ａｍｐｌｉ
ｆｉｅｄ ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ ｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ）と称する光ノイズを発生するため限界がある。ＡＳ
Ｅはレーザ媒質の飽和の一因をなすが、これは光ファイ
バ上に存在する１つ又は複数の信号の増幅を犠牲にして
発生する。ところが、ＡＳＥが優れた広帯域スーパーフ
ルオレセント（ｓｕｐｅｒ−ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ）
光源の形成に使用されるのは、このような理由によるも
のなのである。
【０００３】この問題の解決方法は既に幾つか提案され
てきた。雑音指数を低下させるには短い光ファイバを使
用し得るが、そうすると利得に問題が生じる。また、非
最適化ファイバを使用することもできるが、その場合は
必要なポンピング力が大きくなりすぎる。
てきた。雑音指数を低下させるには短い光ファイバを使
用し得るが、そうすると利得に問題が生じる。また、非
最適化ファイバを使用することもできるが、その場合は
必要なポンピング力が大きくなりすぎる。
【０００４】エルビウムをドープしたファイバの長さ部
分内に光フィルタを挿入することにより増幅器のＡＳＥ
効果を制限することも提案された。この光フィルタは両
方向で雑音のスペクトル成分をブロックする。しかしな
がらこの方法は、増幅器の通過域を制限するという欠点
を有し、増幅器をカスケードに使用する時に危険を伴
う。これらの危険は、周波数がフィルタ毎に少しずつず
れるという事実に起因するものである。
分内に光フィルタを挿入することにより増幅器のＡＳＥ
効果を制限することも提案された。この光フィルタは両
方向で雑音のスペクトル成分をブロックする。しかしな
がらこの方法は、増幅器の通過域を制限するという欠点
を有し、増幅器をカスケードに使用する時に危険を伴
う。これらの危険は、周波数がフィルタ毎に少しずつず
れるという事実に起因するものである。
【０００５】これらの問題を解決するために、本発明で
は単式又は複式アイソレータ（ｉｓｏｌａｔｅｕｒ）を
増幅光ファイバの中に挿入して使用することを提案す
る。このようにすると、光ノイズの有害な作用が減少す
るからである。
は単式又は複式アイソレータ（ｉｓｏｌａｔｅｕｒ）を
増幅光ファイバの中に挿入して使用することを提案す
る。このようにすると、光ノイズの有害な作用が減少す
るからである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、増幅光
ファイバを用いた増幅器であって、ＡＳＥに起因する光
ノイズを減少させる手段を含み、この手段が増幅光ファ
イバの長さ部分の中に挿入されており、この手段がオプ
チカルアイソレータを含んでいることを特徴とする増幅
器を提供する。
ファイバを用いた増幅器であって、ＡＳＥに起因する光
ノイズを減少させる手段を含み、この手段が増幅光ファ
イバの長さ部分の中に挿入されており、この手段がオプ
チカルアイソレータを含んでいることを特徴とする増幅
器を提供する。
【０００７】海底伝送システムの場合には、エルビウム
をドープした光ファイバを増幅ファイバとして使用する
と有利である。
をドープした光ファイバを増幅ファイバとして使用する
と有利である。
【０００８】
【実施例】本発明の他の利点及び特徴は、添付図面に基
づく以下の非限定的実施例の説明で明らかにされよう。
づく以下の非限定的実施例の説明で明らかにされよう。
【０００９】驚くべきことに、ＡＳＥの存在によって導
入される利得の制限は本質的に、光ポンピングの方向と
逆の方向に伝搬されるノイズに起因している。本発明で
は、信号と逆の方向に伝搬される光ノイズに起因する飽
和を制限すアイソレータを、ドーピングしたファイバの
中に導入することによって、前述の現象を著しく弱める
ことができる。
入される利得の制限は本質的に、光ポンピングの方向と
逆の方向に伝搬されるノイズに起因している。本発明で
は、信号と逆の方向に伝搬される光ノイズに起因する飽
和を制限すアイソレータを、ドーピングしたファイバの
中に導入することによって、前述の現象を著しく弱める
ことができる。
【００１０】図１に示す増幅器１は、増幅すべき光信号
の入力端子２と光信号の出力端子３との間に、波長マル
チプレクサ４と、第１の長さＬのドーピングした光ファ
イバと、アイソレータ５と、第２の長さＬ’のドーピン
グした光ファイバとを順に含んでいる。増幅器を構成す
るこれら種々のエレメントは溶接によって相互に接続さ
れている。マルチプレクサ４は、波長λｓの増幅すべき
光信号Ｓと、波長λｐのポンプ信号Ｐとを結合する。こ
れら２つの信号Ｓ及びＰは増幅光ファイバの入力に導入
される。
の入力端子２と光信号の出力端子３との間に、波長マル
チプレクサ４と、第１の長さＬのドーピングした光ファ
イバと、アイソレータ５と、第２の長さＬ’のドーピン
グした光ファイバとを順に含んでいる。増幅器を構成す
るこれら種々のエレメントは溶接によって相互に接続さ
れている。マルチプレクサ４は、波長λｓの増幅すべき
光信号Ｓと、波長λｐのポンプ信号Ｐとを結合する。こ
れら２つの信号Ｓ及びＰは増幅光ファイバの入力に導入
される。
【００１１】この実施例では、増幅光ファイバが、Ａｌ
2Ｏ3及びＧｅＯ2タイプの酸化物を加えたシリカをベー
スとするコアのガラス質マトリクスを含んでいる。この
ファイバにはエルビウムが１００ｐｐｍの含量でドープ
されている。ファイバのコアとクラッドとの間の屈折率
の差Δｎは３２．１０-3である。
2Ｏ3及びＧｅＯ2タイプの酸化物を加えたシリカをベー
スとするコアのガラス質マトリクスを含んでいる。この
ファイバにはエルビウムが１００ｐｐｍの含量でドープ
されている。ファイバのコアとクラッドとの間の屈折率
の差Δｎは３２．１０-3である。
【００１２】この増幅器は更に、ポンピング信号発生装
置６も含んでいる。この装置は例えば、波長１．４７５
マイクロメートル、強さ３５ｍＷのポンピング信号を送
出するレーザダイオードを含む。
置６も含んでいる。この装置は例えば、波長１．４７５
マイクロメートル、強さ３５ｍＷのポンピング信号を送
出するレーザダイオードを含む。
【００１３】図２及び図３のグラフは、波長１．５５マ
イクロメートル、強さ−３０ｄＢｍの増幅すべき光信号
について記録されたものである。図２のグラフでは、増
幅ファイバの長さｌ（メートル）の関数として増幅器の
利得Ｇが縦座標にデシベルで示されている。曲線１０
は、アイソレータを具備していない図１の増幅器に関す
る記録に基づいて作成したものである。曲線１１は、ア
イソレータ５を具備した同じ増幅器に関する記録に基づ
いて作成したものである。
イクロメートル、強さ−３０ｄＢｍの増幅すべき光信号
について記録されたものである。図２のグラフでは、増
幅ファイバの長さｌ（メートル）の関数として増幅器の
利得Ｇが縦座標にデシベルで示されている。曲線１０
は、アイソレータを具備していない図１の増幅器に関す
る記録に基づいて作成したものである。曲線１１は、ア
イソレータ５を具備した同じ増幅器に関する記録に基づ
いて作成したものである。
【００１４】図３のグラフでは、長さｌの関数として増
幅器の雑音指数ＮＦがデシベルで縦座標に示されてい
る。曲線１２は、アイソレータを具備していない増幅器
の記録に基づいて作成したものである。曲線１３は、ア
イソレータ５を具備した同じ増幅器の記録に基づいて作
成したものである。
幅器の雑音指数ＮＦがデシベルで縦座標に示されてい
る。曲線１２は、アイソレータを具備していない増幅器
の記録に基づいて作成したものである。曲線１３は、ア
イソレータ５を具備した同じ増幅器の記録に基づいて作
成したものである。
【００１５】オプチカルアイソレータは光源から送出さ
れた信号を伝達せしめ、復路のエネルギを大幅に減少さ
せる。単式アイソレータは、光束を偏光し且つ分割する
立方体と、四分の一波長板とで構成し得る。入射光は前
記立方体によって偏光され、次いで四分の一波長板によ
って円偏光される。復路光束では円偏光の方向が変わ
る。この光束は四分の一波長板を通過することによって
直線的に偏光され、偏光立方体によってブロックされ
る。
れた信号を伝達せしめ、復路のエネルギを大幅に減少さ
せる。単式アイソレータは、光束を偏光し且つ分割する
立方体と、四分の一波長板とで構成し得る。入射光は前
記立方体によって偏光され、次いで四分の一波長板によ
って円偏光される。復路光束では円偏光の方向が変わ
る。この光束は四分の一波長板を通過することによって
直線的に偏光され、偏光立方体によってブロックされ
る。
【００１６】オプチカルアイソレータは商品化されてい
る部材である。このアイソレータは該実施例では２つの
波長（増幅すべき信号の波長及びポンピング信号の波
長）に対して透過性を示すものでなければならず、復路
光束の減衰が２５ｄＢより大きくなければならない。必
要であれば複式アイソレータを使用することもできる。
る部材である。このアイソレータは該実施例では２つの
波長（増幅すべき信号の波長及びポンピング信号の波
長）に対して透過性を示すものでなければならず、復路
光束の減衰が２５ｄＢより大きくなければならない。必
要であれば複式アイソレータを使用することもできる。
【００１７】図２及び図３のグラフから明らかなよう
に、アイソレータを具備していない増幅器では、他の条
件が同じであれば、アイソレータを具備している増幅器
の利得に比肩する利得を得ることはできない。
に、アイソレータを具備していない増幅器では、他の条
件が同じであれば、アイソレータを具備している増幅器
の利得に比肩する利得を得ることはできない。
【００１８】この条件では、約６０メートルの長さで最
大利得が得られる（図２のグラフ参照）。そこで、アイ
ソレータは、ドーピングしたファイバの先端から２５ｍ
の地点に配置するようにした（Ｌ＝２５ｍ）。これは、
最適長さ６０ｍの約半分に相当する。曲線１１では、ア
イソレータに固有の損失を表す僅かなずれ（ｄｅｃｒｏ
ｃｈｅｍｅｎｔ）が見られる（約１．５ｄＢ）。しかし
ながらこのずれは、５０〜６０ｍの長さのファイバでは
アイソレータを備えた増幅器の利得がアイソレータを備
えていない増幅器の利得より６ｄＢ以上も大きいため、
かなり補償される。
大利得が得られる（図２のグラフ参照）。そこで、アイ
ソレータは、ドーピングしたファイバの先端から２５ｍ
の地点に配置するようにした（Ｌ＝２５ｍ）。これは、
最適長さ６０ｍの約半分に相当する。曲線１１では、ア
イソレータに固有の損失を表す僅かなずれ（ｄｅｃｒｏ
ｃｈｅｍｅｎｔ）が見られる（約１．５ｄＢ）。しかし
ながらこのずれは、５０〜６０ｍの長さのファイバでは
アイソレータを備えた増幅器の利得がアイソレータを備
えていない増幅器の利得より６ｄＢ以上も大きいため、
かなり補償される。
【００１９】図３のグラフが示すように、雑音指数は、
アイソレータを備えた増幅器（曲線１３）ではアイソレ
ータを備えていない増幅器（曲線１２）と比べて１．５
ｄＢ以上改善され得る。この雑音指数の差は、増幅器が
受信時の前置増幅器として機能するか又は複数の増幅器
モジュールを含む装置で線路増幅器として機能し且つこ
の装置に沿ったＡＳＥの蓄積によって生じる問題が臨界
的な場合には、極めて重要であり得る。
アイソレータを備えた増幅器（曲線１３）ではアイソレ
ータを備えていない増幅器（曲線１２）と比べて１．５
ｄＢ以上改善され得る。この雑音指数の差は、増幅器が
受信時の前置増幅器として機能するか又は複数の増幅器
モジュールを含む装置で線路増幅器として機能し且つこ
の装置に沿ったＡＳＥの蓄積によって生じる問題が臨界
的な場合には、極めて重要であり得る。
【００２０】本発明の増幅器ではファイバアイソレータ
中に光フィルタを加えることができ、この光フィルタは
必要であればノイズの一部分を同時伝搬でフィルタリン
グする。
中に光フィルタを加えることができ、この光フィルタは
必要であればノイズの一部分を同時伝搬でフィルタリン
グする。
【図１】本発明の増幅光ファイバを用いた増幅器のブロ
ック図である。
ック図である。
【図２】図１の増幅器の利得を増幅光ファイバの長さの
関数として示す比較グラフである。
関数として示す比較グラフである。
【図３】同じ増幅器の雑音指数を増幅光ファイバの長さ
の関数として示す比較グラフである。
の関数として示す比較グラフである。
１ 増幅器 ４ 波長マルチプレクサ Ｌ、Ｌ’ 増幅光ファイバ ６ ポンピング信号発生装置
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０４Ｂ 10/16 Ｈ０４Ｂ 9/00 Ｊ 10/17 (56)参考文献 特開 平４−214540（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−251828（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−250429（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−96287（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌｅｔｔｅｒｓ ｖ ｏｌ．２，ｎｏ．12，866−868（1990) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/10 G02F 1/35 501 H01S 3/07 H01S 3/094 H04B 10/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (4)
- 【請求項１】 増幅光ファイバと、ポンピング信号発生
装置と、ポンピング信号を増幅光ファイバを通して送る
光カップリング手段とを有する増幅器であって、ＡＳＥ
に起因する光ノイズを減少させる手段を含んでおり、該
減少させる手段が前記増幅光ファイバの長さ中に挿入さ
れており、前記減少させる手段がオプチカルアイソレー
タを含んでおり、増幅光ファイバ内での該オプチカルア
イソレータの位置は、増幅されるべき光信号とは反対の
方向に伝搬する光ノイズによる利得飽和を該オプチカル
アイソレータが制限するように決められていることを特
徴とする増幅光ファイバを用いた増幅器。 - 【請求項２】 前記増幅光ファイバが、エルビウムをド
ープした光ファイバであることを特徴とする請求項１に
記載の増幅器。 - 【請求項３】 前記減少させる手段が、複式のオプチカ
ルアイソレータを含むことを特徴とする請求項１に記載
の増幅器。 - 【請求項４】 前記オプチカルアイソレータが、増幅光
ファイバの真ん中より手前に挿入されることを特徴とす
る請求項１に記載の増幅器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR919108226A FR2678740B1 (fr) | 1991-07-02 | 1991-07-02 | Amplificateur a fibre optique amplificatrice. |
| FR9108226 | 1991-07-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05211367A JPH05211367A (ja) | 1993-08-20 |
| JP2852161B2 true JP2852161B2 (ja) | 1999-01-27 |
Family
ID=9414589
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4174415A Expired - Fee Related JP2852161B2 (ja) | 1991-07-02 | 1992-07-01 | 増幅光ファイバを用いた増幅器 |
Country Status (22)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5295217A (ja) |
| EP (1) | EP0521763B1 (ja) |
| JP (1) | JP2852161B2 (ja) |
| KR (1) | KR930003524A (ja) |
| CN (1) | CN1039942C (ja) |
| AT (1) | ATE151206T1 (ja) |
| AU (1) | AU656779B2 (ja) |
| CA (1) | CA2072789A1 (ja) |
| DE (1) | DE69218679T2 (ja) |
| DK (1) | DK0521763T3 (ja) |
| ES (1) | ES2099230T3 (ja) |
| FI (1) | FI923014A (ja) |
| FR (1) | FR2678740B1 (ja) |
| HK (1) | HK1007639A1 (ja) |
| IL (1) | IL102312A (ja) |
| MX (1) | MX9203865A (ja) |
| MY (1) | MY109638A (ja) |
| NO (1) | NO922563L (ja) |
| NZ (1) | NZ243246A (ja) |
| SG (1) | SG44757A1 (ja) |
| TW (1) | TW200609B (ja) |
| ZA (1) | ZA924886B (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2264807B (en) * | 1992-02-20 | 1995-10-04 | Univ Southampton | Optical amplifier |
| JP2871370B2 (ja) * | 1993-01-20 | 1999-03-17 | キヤノン株式会社 | 出力制御方法及び装置 |
| FR2708354B1 (fr) * | 1993-07-26 | 1995-09-01 | France Telecom | Amplificateur optique à fibre optique en verre fluoré dopé et procédé de fabrication de cet amplificateur. |
| JPH08204647A (ja) * | 1994-11-25 | 1996-08-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 光中継伝送装置および光通信方法 |
| FR2715481B1 (fr) * | 1994-01-26 | 1996-02-16 | Mathilde Semenkoff | Amplificateur optique à fibre optique en verre fluoré dopé et procédé de fabrication de cet amplificateur. |
| KR19980046369A (ko) * | 1996-12-12 | 1998-09-15 | 안정오 | 인체파장 증폭기 |
| KR100280968B1 (ko) | 1997-12-10 | 2001-02-01 | 윤종용 | 동기화된에탈론필터를이용한광섬유증폭기 |
| IT1313112B1 (it) * | 1998-08-25 | 2002-06-17 | Samsung Electronics Co Ltd | Amplificatore a fibra ottica a banda lunga con efficienza diconversione di potenza rinforzata |
| US6546168B1 (en) | 1999-12-10 | 2003-04-08 | Finisar Corporation | Integrated isolator fused coupler method and apparatus |
| US6381063B1 (en) * | 2000-03-16 | 2002-04-30 | Corning Incorporated | Long band optical amplifier |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01246045A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-10-02 | Yamazaki Mazak Corp | 工作機械における加工座標系の設定制御方法 |
| JP2546711B2 (ja) * | 1988-12-22 | 1996-10-23 | 国際電信電話株式会社 | Ｅｒドープ光ファイバレーザ素子 |
| US5058974A (en) * | 1989-10-06 | 1991-10-22 | At&T Bell Laboratories | Distributed amplification for lightwave transmission system |
| US5039199A (en) * | 1989-12-29 | 1991-08-13 | At&T Bell Laboratories | Lightwave transmission system having remotely pumped quasi-distributed amplifying fibers |
| JP2843129B2 (ja) * | 1990-08-06 | 1999-01-06 | 日本電信電話株式会社 | 多段光増幅器 |
| JPH04214540A (ja) * | 1990-12-12 | 1992-08-05 | Fujitsu Ltd | 光増幅器 |
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