JP2853893B2 - 広帯域信号波長を有する二重コア活性ファイバの光増幅器及びその製造方法 - Google Patents
広帯域信号波長を有する二重コア活性ファイバの光増幅器及びその製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、蛍光ドーピング物質を含み、送出された多
重光伝送信号の増幅をし、かつ自然放射により内部で発
生した好ましくない波長の放射を除去するようにした光
ファイバ及びその製造方法に関する。
重光伝送信号の増幅をし、かつ自然放射により内部で発
生した好ましくない波長の放射を除去するようにした光
ファイバ及びその製造方法に関する。
［従来技術］ 稀土類をドーピングした光ファイバが光増幅器に利用
可能なことは知られている。例えば、適当な波長（例え
ば、532nm,670nm,807nm,980nm又は1490nm）のポンプ・
ソースにより励起されたエルビウム・ドーピングのコア
は、1550nm通信波長領域における光信号用の進行波増幅
器として用いることが可能とされる。
可能なことは知られている。例えば、適当な波長（例え
ば、532nm,670nm,807nm,980nm又は1490nm）のポンプ・
ソースにより励起されたエルビウム・ドーピングのコア
は、1550nm通信波長領域における光信号用の進行波増幅
器として用いることが可能とされる。
実際に、これらの光ファイバは、ドーピング物質の原
子を励起エネルギ状態へ、即ち原子が極めて短時間で比
較的に長い時間継続するレーザ放射状態に自ら減衰する
励起バンドへ遷移可能な特定の波長を有する光源に供給
可能とされる。
子を励起エネルギ状態へ、即ち原子が極めて短時間で比
較的に長い時間継続するレーザ放射状態に自ら減衰する
励起バンドへ遷移可能な特定の波長を有する光源に供給
可能とされる。
放射レベルで励起状態にある多数の原子を有する光フ
ァイバが前記レーザ放射状態に対応する波長を有する輝
度信号と交差すると、この輝度信号は励起原子を低いレ
ベルに遷移させると共に、この輝度信号と同一の波長を
有する光りを放射する。従って、この種の光ファイバを
光信号増幅に用いることが可能となる。
ァイバが前記レーザ放射状態に対応する波長を有する輝
度信号と交差すると、この輝度信号は励起原子を低いレ
ベルに遷移させると共に、この輝度信号と同一の波長を
有する光りを放射する。従って、この種の光ファイバを
光信号増幅に用いることが可能となる。
原子崩壊は、励起状態を起点として自然に発生する。
これが「暗雑音（backgrounds noise）」を構成するラ
ンダム放射を発生させ、増幅信号に対応する刺激発光に
重畳させることになる。
これが「暗雑音（backgrounds noise）」を構成するラ
ンダム放射を発生させ、増幅信号に対応する刺激発光に
重畳させることになる。
「ドーピングされた」ファイバ、即ち活性ファイバに
光励起エネルギを導入することにより発生する光放射
は、ドーピング物質に典型的ないくつかの波長で生起し
得るので、ファイバの蛍光スペクトル源とすることが可
能である。
光励起エネルギを導入することにより発生する光放射
は、ドーピング物質に典型的ないくつかの波長で生起し
得るので、ファイバの蛍光スペクトル源とすることが可
能である。
通常、光通信では、前記型式のファイバによる最大信
号増幅を得ると共に高い信号対雑音比を得るために、レ
ーザ・エミッタが発生した信号を用いる。このレーザ・
エミッタは使用しているドーピング物質に関連したファ
イバの蛍光スペクトルの最大曲率に対応した波長を有す
る。
号増幅を得ると共に高い信号対雑音比を得るために、レ
ーザ・エミッタが発生した信号を用いる。このレーザ・
エミッタは使用しているドーピング物質に関連したファ
イバの蛍光スペクトルの最大曲率に対応した波長を有す
る。
特に、光信号の通信増幅に係わっているときは、エル
ビウム・イオン（Er3+）によりドーピングしたコアを有
する「活性」ファイバを用いると都合がよい。
ビウム・イオン（Er3+）によりドーピングしたコアを有
する「活性」ファイバを用いると都合がよい。
しかし、前述の型式の増幅器においてエルビウムによ
りドーピングしたコアのスペクトル・ゲイン・プロファ
イルは、２つのゲイン帯域により特徴付けられる。その
第１の狭ゲイン帯域が1530nm近傍を中心としており、そ
の第２は境界、ただし低いレベルのゲイン帯域が1550nm
近傍を中心としていることである。
りドーピングしたコアのスペクトル・ゲイン・プロファ
イルは、２つのゲイン帯域により特徴付けられる。その
第１の狭ゲイン帯域が1530nm近傍を中心としており、そ
の第２は境界、ただし低いレベルのゲイン帯域が1550nm
近傍を中心としていることである。
ゲイン帯域のピーク波長及びそれらのスペクトル幅は
コアの主ガラス組成に依存している。例えば、エルビウ
ム及びゲルマニウムによりドーピングしたシリカ・コア
は、1536nmで高いゲイン帯域のピーク波長を有する。ま
た、エルビウム及びアルミニウムによりドーピングした
シリカ・コアは、1532nmで高いゲイン帯域のピーク波長
を有する。
コアの主ガラス組成に依存している。例えば、エルビウ
ム及びゲルマニウムによりドーピングしたシリカ・コア
は、1536nmで高いゲイン帯域のピーク波長を有する。ま
た、エルビウム及びアルミニウムによりドーピングした
シリカ・コアは、1532nmで高いゲイン帯域のピーク波長
を有する。
いずれの場合も、高いゲイン帯域は約3nm〜4nmの「3d
B線幅」を有する。また、低レベルのゲイン帯域は、主
ガラス組成に依存し、約30nmの「3dB線幅」により広く
なっている。前者のゲイン帯域は後者のゲイン帯域より
広くなっているが、信号を増幅して非常に安定かつ厳密
に定められた中心波長を得る必要がある。
B線幅」を有する。また、低レベルのゲイン帯域は、主
ガラス組成に依存し、約30nmの「3dB線幅」により広く
なっている。前者のゲイン帯域は後者のゲイン帯域より
広くなっているが、信号を増幅して非常に安定かつ厳密
に定められた中心波長を得る必要がある。
これは、伝送信号源として、限定された許容範囲を有
し、明確に定められた波長に対して動作するレーザ・エ
ミッタの使用を要件とするものである。なぜならば、こ
のような許容範囲を超える信号は正しく増幅されず、同
時にこのピーク波長で強い自然放射が発生するからであ
る。このピーク波長は伝送品質を著しく損なう背景雑音
の原因となる。
し、明確に定められた波長に対して動作するレーザ・エ
ミッタの使用を要件とするものである。なぜならば、こ
のような許容範囲を超える信号は正しく増幅されず、同
時にこのピーク波長で強い自然放射が発生するからであ
る。このピーク波長は伝送品質を著しく損なう背景雑音
の原因となる。
しかし、前記特性を有しエルビウム放射ピークで動作
しているレーザ・エミッタは、製造が困難かつ高価であ
る。一方、通常の工業的な製造によれば、通信に用いる
のに適するようにしたいくつかの特性を示し、かつ放射
波長に関してはもっと許容範囲が広い半導体レーザ（I
n,Ga,As）のようなレーザ・エミッタが得られるが、こ
の種のレーザ・エミッタ数を少なくしたもののみが前記
ピーク波長で放射するだけである。
しているレーザ・エミッタは、製造が困難かつ高価であ
る。一方、通常の工業的な製造によれば、通信に用いる
のに適するようにしたいくつかの特性を示し、かつ放射
波長に関してはもっと許容範囲が広い半導体レーザ（I
n,Ga,As）のようなレーザ・エミッタが得られるが、こ
の種のレーザ・エミッタ数を少なくしたもののみが前記
ピーク波長で放射するだけである。
いくつかの応用、例えば潜水艦通信では、良く設定さ
れた、例えば商業的品質のレーザを厳格な選択により得
られた波長で動作する伝送信号エミッタを用いる選択を
して、増幅器のファイバのレーザ放射ピークに非常に近
い放射をするものだけを用いる選択ができる。このよう
な処理は、他の種類の回線、例えば設置コストの制約が
非常に重要となっている都市の通信回線に関連していれ
ば、経済的な点から許容できるものではない。
れた、例えば商業的品質のレーザを厳格な選択により得
られた波長で動作する伝送信号エミッタを用いる選択を
して、増幅器のファイバのレーザ放射ピークに非常に近
い放射をするものだけを用いる選択ができる。このよう
な処理は、他の種類の回線、例えば設置コストの制約が
非常に重要となっている都市の通信回線に関連していれ
ば、経済的な点から許容できるものではない。
例えば、レーザ放射させるようにしたエルビウム・ド
ーピングのファイバは、約1536nmの放射ピークを有し、
かつ前記放射値から±5nmの範囲で高いエネルギを有す
る。このファイバを用いて同一の波長範囲にある信号を
増幅することができる。しかし、通常、伝送に用いる商
業的に入手可能な半導体レーザとしては、放射波長値が
1520〜1570nmの範囲にあるものが作成される。
ーピングのファイバは、約1536nmの放射ピークを有し、
かつ前記放射値から±5nmの範囲で高いエネルギを有す
る。このファイバを用いて同一の波長範囲にある信号を
増幅することができる。しかし、通常、伝送に用いる商
業的に入手可能な半導体レーザとしては、放射波長値が
1520〜1570nmの範囲にあるものが作成される。
その結果、多量の商業的に入手可能な半導体レーザ
は、エルビウムをベースとした増幅に適当な範囲外にあ
り、従って前記型式のエルビウムをベースとした増幅器
を有する回線に通信信号を発生させるために、これらを
用いることはできない。
は、エルビウムをベースとした増幅に適当な範囲外にあ
り、従って前記型式のエルビウムをベースとした増幅器
を有する回線に通信信号を発生させるために、これらを
用いることはできない。
他方、エルビウム・ドーピングのファイバは、放射ス
ペクトルに前述の第２のゲイン帯域と、前記狭ゲイン・
ピークに連続した波長領域で比較的に高く、かつほぼ一
定した強度と、前記商業的に入手可能なレーザの放射領
域を充分に含む帯域幅とを有することが知られている。
ペクトルに前述の第２のゲイン帯域と、前記狭ゲイン・
ピークに連続した波長領域で比較的に高く、かつほぼ一
定した強度と、前記商業的に入手可能なレーザの放射領
域を充分に含む帯域幅とを有することが知られている。
しかし、この型式の光ファイバでは、第２のゲイン帯
域に波長を有する信号が低い増幅度で増幅され、一方、
光ファイバにおいてレーザ放射状態からの自然遷移が15
36nmの狭ゲイン帯域の波長による放射を伴って発生する
ので、「暗雑音」を発生させる。これは活性ファイバ長
により更に増幅され、有用な信号に重畳するものとな
る。
域に波長を有する信号が低い増幅度で増幅され、一方、
光ファイバにおいてレーザ放射状態からの自然遷移が15
36nmの狭ゲイン帯域の波長による放射を伴って発生する
ので、「暗雑音」を発生させる。これは活性ファイバ長
により更に増幅され、有用な信号に重畳するものとな
る。
活性ファイバの終端で適当なフィルタを得るために、
増幅器ファイバの終端で「雑音」を構成する光放射のろ
波を行ない、伝送信号の波長のみを回線に送出させても
よい。しかし、主にファイバ最大増幅の波長で自然放射
が存在すると、異なる波長を有する伝送信号増幅のポン
プ・エネルギを引き下げ、従ってファイバを信号自体の
増幅に関して実質的に不活性にさせてしまう。
増幅器ファイバの終端で「雑音」を構成する光放射のろ
波を行ない、伝送信号の波長のみを回線に送出させても
よい。しかし、主にファイバ最大増幅の波長で自然放射
が存在すると、異なる波長を有する伝送信号増幅のポン
プ・エネルギを引き下げ、従ってファイバを信号自体の
増幅に関して実質的に不活性にさせてしまう。
従って、品質上で大きな制約を前記レーザ・エミッタ
に課すことなく、光増幅器を商業的に入手可能な伝送信
号の放射用のレーザ・エミッタと共に用いるようにし、
活性光ファイバをこの光増幅器に用いることに問題が発
生する。
に課すことなく、光増幅器を商業的に入手可能な伝送信
号の放射用のレーザ・エミッタと共に用いるようにし、
活性光ファイバをこの光増幅器に用いることに問題が発
生する。
［本発明が解決する目的］ 本発明は、商業的に入手可能なレーザ・エミッタを用
いると共に、ファイバの増幅能力を損なったり、伝送信
号に対して強力な暗雑音を構成する原因の好ましくない
波長のために物質の自然放射を防止するように、十分に
広い波長領域において増幅度を満足することができるド
ーピングされた光ファイバを提供することを目的とす
る。
いると共に、ファイバの増幅能力を損なったり、伝送信
号に対して強力な暗雑音を構成する原因の好ましくない
波長のために物質の自然放射を防止するように、十分に
広い波長領域において増幅度を満足することができるド
ーピングされた光ファイバを提供することを目的とす
る。
これらの結果は、特許請求の範囲に基づく光増幅器に
より達成される。
より達成される。
［実施例］ 添付する図面を参照して行なう以下の説明から更に詳
細が明らかとなる。
細が明らかとなる。
光伝送信号を増幅するために、ファイバ製の増幅器を
適当に用いることができる。これらの増幅器の構造を第
１図に概略図により示す。第１図において、参照番号１
は光伝送ファイバを示し、これに対して伝送信号が送出
される。この伝送信号は波長λｓを有し、信号放射レー
ザ２によって発生される。
適当に用いることができる。これらの増幅器の構造を第
１図に概略図により示す。第１図において、参照番号１
は光伝送ファイバを示し、これに対して伝送信号が送出
される。この伝送信号は波長λｓを有し、信号放射レー
ザ２によって発生される。
前記伝送信号は、ある線長に従って減衰する信号であ
り、ダイクロイック・カップラー３に送出される。ダイ
クロイック・カップラー３において伝送信号は、一本の
出ファイバ４を介し、波長λｐを有し、かつポンプ・レ
ーザ・エミッタ５が発生するポンプ信号と一緒になる。
り、ダイクロイック・カップラー３に送出される。ダイ
クロイック・カップラー３において伝送信号は、一本の
出ファイバ４を介し、波長λｐを有し、かつポンプ・レ
ーザ・エミッタ５が発生するポンプ信号と一緒になる。
ダイクロイック・カップラー３から来る出ファイバ４
に接続された活性ファイバ６は、信号振幅要素を構成し
ており、ライン・ファイバ７に導かれることによりその
送出先に向かう。
に接続された活性ファイバ６は、信号振幅要素を構成し
ており、ライン・ファイバ７に導かれることによりその
送出先に向かう。
本発明の実施例により、当該装置の増幅要素を構成す
る活性ファイバ６を得るためには、Er2O3によりドーピ
ングされたシリカをベースとした光ファイバを用いると
都合がよい。Er2O3はエルビウムのレーザ遷移を利用す
ることにより伝送信号を効果的に増幅させるものであ
る。
る活性ファイバ６を得るためには、Er2O3によりドーピ
ングされたシリカをベースとした光ファイバを用いると
都合がよい。Er2O3はエルビウムのレーザ遷移を利用す
ることにより伝送信号を効果的に増幅させるものであ
る。
ファイバの所望の屈折率プロファイルはゲルマニウム
及びアルミニウムによるドーピングによって都合よく得
られる。
及びアルミニウムによるドーピングによって都合よく得
られる。
特殊な型式、及びファイバ・シリカをベースとしたマ
トリックスに溶解したエルビウム・イオンのために利用
可能なエネルギ状態を概要的に第２図に示すように、伝
送信号の波長λｓより短いポンプ波長λｐで光パワーの
活性フィルタに導入すると、「励起」エネルギ状態（以
下、「ポンプ」帯域という。）８に対するドーピング物
質として、ファイバ・ガラス・マトリックスに、ある数
のEr3+イオンを存在させる。イオンは、この励起エネル
ギ状態８からレーザ放射レベルを構成するエネルギ・レ
ベル９に自然に減衰する。
トリックスに溶解したエルビウム・イオンのために利用
可能なエネルギ状態を概要的に第２図に示すように、伝
送信号の波長λｓより短いポンプ波長λｐで光パワーの
活性フィルタに導入すると、「励起」エネルギ状態（以
下、「ポンプ」帯域という。）８に対するドーピング物
質として、ファイバ・ガラス・マトリックスに、ある数
のEr3+イオンを存在させる。イオンは、この励起エネル
ギ状態８からレーザ放射レベルを構成するエネルギ・レ
ベル９に自然に減衰する。
レーザ放射のエネルギ・レベル９において、Er3+イオ
ンは基底レベル10まで自然遷移をするまで比較的長い時
間継続する。
ンは基底レベル10まで自然遷移をするまで比較的長い時
間継続する。
ポンプ帯域８からエネルギ・レベル９への遷移がファ
イバの外側に散乱する熱的な型式の放射（光子放射）に
関連し、エネルギ・レベル９から基底レベル10への遷移
がレーザ放射のエネルギ・レベル９のエネルギ値に対応
する波長でレーザ放射を発生することは、知られてい
る。
イバの外側に散乱する熱的な型式の放射（光子放射）に
関連し、エネルギ・レベル９から基底レベル10への遷移
がレーザ放射のエネルギ・レベル９のエネルギ値に対応
する波長でレーザ放射を発生することは、知られてい
る。
レーザ放射レベルにおいて多量のイオンを含むファイ
バをこのような放射レベルに対応する波長の信号が通過
すると、信号は、対象のイオが自然崩壊するまでに、こ
れを放射状態から基底状態へ誘導遷移させ、カスケード
現象により活性ファイバの出口で大きく増幅された伝送
信号の放射を発生する。
バをこのような放射レベルに対応する波長の信号が通過
すると、信号は、対象のイオが自然崩壊するまでに、こ
れを放射状態から基底状態へ誘導遷移させ、カスケード
現象により活性ファイバの出口で大きく増幅された伝送
信号の放射を発生する。
伝送信号が存在しないときに、各物質に固有の離散的
な機能を表すレーザ放射状態から自然崩壊すると、利用
可能なレベルに対応した異なる周波数でピークを示す光
を発生させる。
な機能を表すレーザ放射状態から自然崩壊すると、利用
可能なレベルに対応した異なる周波数でピークを示す光
を発生させる。
特に第３図又は第10図に示すように、Er3+によりドー
ピングされ、１光増幅器に用いるようにされたSi/Al又
はSi/Ge型式ファイバは、536nm波長で強力な狭い放射ピ
ークを示す。一方、約1560nmの波長までの更に短い波長
では、未だ放射に、ピーク領域における強さが低いが、
広い放射ピークを形成する強い領域が存在する。
ピングされ、１光増幅器に用いるようにされたSi/Al又
はSi/Ge型式ファイバは、536nm波長で強力な狭い放射ピ
ークを示す。一方、約1560nmの波長までの更に短い波長
では、未だ放射に、ピーク領域における強さが低いが、
広い放射ピークを形成する強い領域が存在する。
Er3+放射ピークに対応する1536nmの波長でファイバに
輝度信号が導入されているときは、非常に強力な信号の
増幅が行なわれる。一方、Er2O3の自然放射により与え
られる暗雑音は制限されたままであり、これがファイバ
をこの波長の光信号増幅器に用いるのに適したものにす
る。信号を発生する場合は、1.52μｍ〜1.57μｍ領域に
おいて典型的な放射帯域を有する半導体型式（In,Ga,A
s）のレーザが商業的に入手可能であり、使用するのに
都合がよい。即ち、前記手段は、これらの製造技術が、
製造された全ての部分について、増幅器として用いるEr
3+ドーピング・ファイバの狭い放射ピークに対応した正
確な周波数値で伝送信号を放射するのを補償できないも
のであるが、逆に、大部分が前述した低いが、広い放射
ピークに対応し、前記狭い放射ピークに隣接したファイ
バ放射曲線の領域に信号を局部化する。1536nm波長のEr
3+の自然放射と関連して、増幅器の活性ファイバ内自体
で発生した暗雑音を増幅するのに活性ファイバに導入さ
れたポンプ・パワーが殆ど費やされることになるので、
前記レーザ・エミッタが発生した信号は、前述型式のEr
3+によりドーピングされた光ファイバ増幅器により十分
なゲインまで増幅されることはない。
輝度信号が導入されているときは、非常に強力な信号の
増幅が行なわれる。一方、Er2O3の自然放射により与え
られる暗雑音は制限されたままであり、これがファイバ
をこの波長の光信号増幅器に用いるのに適したものにす
る。信号を発生する場合は、1.52μｍ〜1.57μｍ領域に
おいて典型的な放射帯域を有する半導体型式（In,Ga,A
s）のレーザが商業的に入手可能であり、使用するのに
都合がよい。即ち、前記手段は、これらの製造技術が、
製造された全ての部分について、増幅器として用いるEr
3+ドーピング・ファイバの狭い放射ピークに対応した正
確な周波数値で伝送信号を放射するのを補償できないも
のであるが、逆に、大部分が前述した低いが、広い放射
ピークに対応し、前記狭い放射ピークに隣接したファイ
バ放射曲線の領域に信号を局部化する。1536nm波長のEr
3+の自然放射と関連して、増幅器の活性ファイバ内自体
で発生した暗雑音を増幅するのに活性ファイバに導入さ
れたポンプ・パワーが殆ど費やされることになるので、
前記レーザ・エミッタが発生した信号は、前述型式のEr
3+によりドーピングされた光ファイバ増幅器により十分
なゲインまで増幅されることはない。
従って、エルビウムによりドーピングされた光ファイ
バ増幅器に関連して、前記型式のレーザ・エミッタを用
い、かつ全製造許容範囲内で受け入れる点で、即ち、一
般に、レーザ状態からの自然遷移した結果として強力な
暗雑音を有する蛍光ドーピング物質に関連して、特定型
式のレーザ信号エミッタを利用できるようにする点で、
本発明は、第４図及び第５図の断面図に示す型式の活性
ファイバを用いるように構成される。この活性ファイバ
は、２つの活性コア11及び12を有し、それぞれ同一のク
ラッド13によりそれぞれ取り囲まれている。
バ増幅器に関連して、前記型式のレーザ・エミッタを用
い、かつ全製造許容範囲内で受け入れる点で、即ち、一
般に、レーザ状態からの自然遷移した結果として強力な
暗雑音を有する蛍光ドーピング物質に関連して、特定型
式のレーザ信号エミッタを利用できるようにする点で、
本発明は、第４図及び第５図の断面図に示す型式の活性
ファイバを用いるように構成される。この活性ファイバ
は、２つの活性コア11及び12を有し、それぞれ同一のク
ラッド13によりそれぞれ取り囲まれている。
第４図に概要的に示すように、活性ファイバの活性コ
ア11はその一端がダイクロイック・カップラー３の出フ
ァイバー４に接続され、その他端がライン・ファイバー
７に接続されている。一方、活性ファイバのコア12は活
性ファイバ６の両端で切断されており、他に接続されて
いない。
ア11はその一端がダイクロイック・カップラー３の出フ
ァイバー４に接続され、その他端がライン・ファイバー
７に接続されている。一方、活性ファイバのコア12は活
性ファイバ６の両端で切断されており、他に接続されて
いない。
活性コア11のドーパント放射ピークの波長が最大（エ
ルビウムの場合は1536nm）であり、λ１とλ２との間に
含まれる両域内で光伝搬定数β１とβ２との間の領域に
より与えられる振幅が、第３図に示すように、暗雑音を
発生する狭い放射ピークの振幅にほぼ対応するときは、
活性ファイバ６内の各光伝搬定数β１及びβ２と、第６
図に示す波長によって変動曲線とが、２つの活性コア11
とコア12との間で光結合するように、活性ファイバ６の
２つの活性コア11及びコア12を作成する。
ルビウムの場合は1536nm）であり、λ１とλ２との間に
含まれる両域内で光伝搬定数β１とβ２との間の領域に
より与えられる振幅が、第３図に示すように、暗雑音を
発生する狭い放射ピークの振幅にほぼ対応するときは、
活性ファイバ６内の各光伝搬定数β１及びβ２と、第６
図に示す波長によって変動曲線とが、２つの活性コア11
とコア12との間で光結合するように、活性ファイバ６の
２つの活性コア11及びコア12を作成する。
コアの開口数、直径及びそれらの距離の選択に対応す
る所望の結合について、光伝搬定数β1,β２を選択する
ことができる。
る所望の結合について、光伝搬定数β1,β２を選択する
ことができる。
例えば、一つのクラッドにおいて同一ではない２つの
コア１とコア２との間の光結合P1及びP2を次のように特
徴付けることができる。
コア１とコア２との間の光結合P1及びP2を次のように特
徴付けることができる。
ただし、サフィックス１及び２はそれぞれコア１及び
２に関連し、Ｃは結合係数、aiはコアｉのコア半径、si
はコアｉの開口数、βｉはコアｉの光伝搬定数、nclは
コアｉの屈折率、nciはファイバのクラッドの屈折率、
ｄはコア中心間の距離、Vi,Ui及びWiはコアｉを特徴付
けるパラメータである。
２に関連し、Ｃは結合係数、aiはコアｉのコア半径、si
はコアｉの開口数、βｉはコアｉの光伝搬定数、nclは
コアｉの屈折率、nciはファイバのクラッドの屈折率、
ｄはコア中心間の距離、Vi,Ui及びWiはコアｉを特徴付
けるパラメータである。
前記パラメータの値を慎重に考慮することにより、光
パワー結合が所定の波長を中心として、狭い所定の帯域
幅で光結合が得られる２つのコア・ファイバを設計し、
製造することができる。
パワー結合が所定の波長を中心として、狭い所定の帯域
幅で光結合が得られる２つのコア・ファイバを設計し、
製造することができる。
活性コア11のドーピング物質としてエルビウムを用い
る場合は、活性コア11及び12の好ましい結合帯域幅をλ
１＝1530nm及びλ２＝1540nmの範囲にあると表わすこと
ができる。
る場合は、活性コア11及び12の好ましい結合帯域幅をλ
１＝1530nm及びλ２＝1540nmの範囲にあると表わすこと
ができる。
光が約1536nmの波長を有し、活性コア11を伝搬し、エ
ルビウムの自然放射により与えられる「暗雑音」を実質
的に構成する前述の手段は、例えば「米国光学学会誌
（Journal of the Optical Sociaty of America）」198
5年１月発行A/第２巻第１号（A/vol.2,No.1、January 1
985）の第84頁及び第90頁に説明されているように、公
知の光結合法則に基づいて、活性コア11からコア12に周
期的に移動する。
ルビウムの自然放射により与えられる「暗雑音」を実質
的に構成する前述の手段は、例えば「米国光学学会誌
（Journal of the Optical Sociaty of America）」198
5年１月発行A/第２巻第１号（A/vol.2,No.1、January 1
985）の第84頁及び第90頁に説明されているように、公
知の光結合法則に基づいて、活性コア11からコア12に周
期的に移動する。
第７図に示す、結合された波長で完全な光パワーが一
方のコアから他方のコアへ通過するファイバ長LBは、ビ
ート長と呼ばれ、時にその直径、反射率、開口数、相対
距離について２つのコアの特性に依存している。
方のコアから他方のコアへ通過するファイバ長LBは、ビ
ート長と呼ばれ、時にその直径、反射率、開口数、相対
距離について２つのコアの特性に依存している。
その代わりに、活性コア11に存在する伝送信号は、活
性コア11とコア12との間で結合が発生するものと異な
る、例えば1550nmに等しい波長λｓを有する。従って、
前記伝送信号はコア12に転送されることなく、活性コア
11内に閉じ込められる。同一方法により、例えば、980n
m又は540nmの波長λｐで、ダイクロイック・カップラー
３を介して活性コア11に供給されるポンプ光は、活性コ
ア11においてコア12への通過を阻止する伝搬特性を有す
る。従って、後者において、ポンプ・エネルギの不存在
が保証される。
性コア11とコア12との間で結合が発生するものと異な
る、例えば1550nmに等しい波長λｓを有する。従って、
前記伝送信号はコア12に転送されることなく、活性コア
11内に閉じ込められる。同一方法により、例えば、980n
m又は540nmの波長λｐで、ダイクロイック・カップラー
３を介して活性コア11に供給されるポンプ光は、活性コ
ア11においてコア12への通過を阻止する伝搬特性を有す
る。従って、後者において、ポンプ・エネルギの不存在
が保証される。
活性コア11及びコア12はドーピング物質を含む。特
に、活性コア11（以下、「活性」又は「増幅」コアとも
呼ばれる。）はエルビウムによりドーピングされる。一
方、コア12（以下、「受動」コアと呼ぶ。）は、全スペ
クトル、又は少なくとも活性コア11のドーピング放射ピ
ークで強い光吸収をする材料によりドーピングされる。
この活性コア11は、前述のように、特にエルビウムをレ
ーザ・ドーパントとして用いるときに約1536nmでピーク
の存在により「雑音」源となる。
に、活性コア11（以下、「活性」又は「増幅」コアとも
呼ばれる。）はエルビウムによりドーピングされる。一
方、コア12（以下、「受動」コアと呼ぶ。）は、全スペ
クトル、又は少なくとも活性コア11のドーピング放射ピ
ークで強い光吸収をする材料によりドーピングされる。
この活性コア11は、前述のように、特にエルビウムをレ
ーザ・ドーパントとして用いるときに約1536nmでピーク
の存在により「雑音」源となる。
これに対して、スペクトル内で強く光を吸収する物質
は、例えばヨーロッパ特許出願第88304182.1号に説明さ
れており、通常、それらの最低原子価基準（TiIII,
VIII,CrIII,FeIII）で種々の原子価の素子、例えばTi,
V,Cr,Feからなる。
は、例えばヨーロッパ特許出願第88304182.1号に説明さ
れており、通常、それらの最低原子価基準（TiIII,
VIII,CrIII,FeIII）で種々の原子価の素子、例えばTi,
V,Cr,Feからなる。
特定の波長、即ち除去したい活性コア11のドーパント
放射ピークの波長で、高度に光吸収をする物質のうち
で、前記活性コアのドーパントと同一のドーパントを用
いるのに特に都合がよい。実際に、十分なポンプ・エネ
ルギ量が供給される蛍光物質は、特定の波長で放射する
ことは確実である。一方、同一物質は、ポンプ・エネル
ギが供給されなければ、ポンプが存在するときの放射と
同一の波長でポンプ・エネルギを吸収する。
放射ピークの波長で、高度に光吸収をする物質のうち
で、前記活性コアのドーパントと同一のドーパントを用
いるのに特に都合がよい。実際に、十分なポンプ・エネ
ルギ量が供給される蛍光物質は、特定の波長で放射する
ことは確実である。一方、同一物質は、ポンプ・エネル
ギが供給されなければ、ポンプが存在するときの放射と
同一の波長でポンプ・エネルギを吸収する。
特に、エルビウムによりドーピングされた「活性」コ
ア11の存在において、第２のコアの同様にエルビウムに
より都合よくドーピングすることができる。
ア11の存在において、第２のコアの同様にエルビウムに
より都合よくドーピングすることができる。
このようにして、エルビウム吸収曲線が第３図に示す
蛍光又はレーザ放射曲線のもとに対応した展開を示すの
で、1536nmの刺激発光ピークにおいて同一の波長で同様
の吸収ピークが存在することになる。
蛍光又はレーザ放射曲線のもとに対応した展開を示すの
で、1536nmの刺激発光ピークにおいて同一の波長で同様
の吸収ピークが存在することになる。
その結果、コア間の結合波長、即ち1536nmの蛍光は、
活性コア11にポンプ光が存在するときに活性ドーパント
（エルビウム）の上側のエネルギ・レベル９からの自然
崩壊のため、発生するものであり、発生に従って自動的
にコア12に転送される。しかし、コア12内で存在するド
ーパントにより吸収される入力光はほぼ完全に減衰する
もので、再びこれが、伝送信号を案内するコア12から活
性コア11に転送されることはない。
活性コア11にポンプ光が存在するときに活性ドーパント
（エルビウム）の上側のエネルギ・レベル９からの自然
崩壊のため、発生するものであり、発生に従って自動的
にコア12に転送される。しかし、コア12内で存在するド
ーパントにより吸収される入力光はほぼ完全に減衰する
もので、再びこれが、伝送信号を案内するコア12から活
性コア11に転送されることはない。
従って、好ましくない波長での放射は、活性コア11へ
連続的に減少し、コア12内で分散されるので、活性コア
11には戻ることはできず、また活性コア11内で増幅する
こともないので、ポンプ・エネルギを伝送信号増幅に減
少させ、これに重畳させる。
連続的に減少し、コア12内で分散されるので、活性コア
11には戻ることはできず、また活性コア11内で増幅する
こともないので、ポンプ・エネルギを伝送信号増幅に減
少させ、これに重畳させる。
従って、本発明によるファイバは、活性ファイバの全
長にわたって活性コア11に存在する光を連続的にろ波
し、Er3+のレーザ放射レベルからの自然崩壊により1536
nmで放射される光子を発生するに従って直ちに吸収する
ことによって、当該波長で更に崩壊を発生させるファイ
バにおける順方向の移動を防止する。従って、前記ファ
イバは単一の伝送波長及びポンプ波長をほぼ活性コア11
に拡散させる。
長にわたって活性コア11に存在する光を連続的にろ波
し、Er3+のレーザ放射レベルからの自然崩壊により1536
nmで放射される光子を発生するに従って直ちに吸収する
ことによって、当該波長で更に崩壊を発生させるファイ
バにおける順方向の移動を防止する。従って、前記ファ
イバは単一の伝送波長及びポンプ波長をほぼ活性コア11
に拡散させる。
従って、エルビウムが大きなレーザ放射値を有する全
領域、例えば第３図に示す波長λ２と波長λ３との間の
領域（図では約1540nm〜1570nmに対応する。）で、伝送
波長λｓを選択することができる。これが、商業的に入
手可能な大抵の半導体レーザ（In,Ga,As）を受け入れる
のに十分な許容範囲に含まれ、異なる波長を持った信号
エミッタによる増幅についての振舞に相違を発生させる
ことなく、レーザ・エミッタが伝送信号放射について自
由に選択できるものにする。
領域、例えば第３図に示す波長λ２と波長λ３との間の
領域（図では約1540nm〜1570nmに対応する。）で、伝送
波長λｓを選択することができる。これが、商業的に入
手可能な大抵の半導体レーザ（In,Ga,As）を受け入れる
のに十分な許容範囲に含まれ、異なる波長を持った信号
エミッタによる増幅についての振舞に相違を発生させる
ことなく、レーザ・エミッタが伝送信号放射について自
由に選択できるものにする。
二重コア・ファイバは２つのコアの結合を所望の波長
範囲で可能にするものであって、その特徴は前に説明し
たことから導き出すことができる。
範囲で可能にするものであって、その特徴は前に説明し
たことから導き出すことができる。
ファイバの活性コア11に存在するエルビウム量は、使
用している増幅ファイバ長の所望のゲインに基づいて選
択される。換言すれば、活性ファイバ長は存在するエル
ビウム量に基づいて与えられたゲインを達成するように
選択される。通常、ファイバの活性コア11内の酸化物
（Er2O3）として意図されたエルビウムの総合的な内容
は、重量で10ppmと1000ppmとの間で変化し得る。
用している増幅ファイバ長の所望のゲインに基づいて選
択される。換言すれば、活性ファイバ長は存在するエル
ビウム量に基づいて与えられたゲインを達成するように
選択される。通常、ファイバの活性コア11内の酸化物
（Er2O3）として意図されたエルビウムの総合的な内容
は、重量で10ppmと1000ppmとの間で変化し得る。
「受動」又は「減衰」のコア12において高度に光を吸
収するドーパントの内容はビート波長LBに関連されなけ
ればならないので、コア12における消滅長Ｌは、光ファ
イバ・エネルギを（減衰媒体Ｐ＝Poe−αＬにおける光
パワーの伝搬に関連する既知則に従う）係数1/eにより
減少させた後の長さとして定められたものであり、ビー
ト波長LB（第７図に示す他のコアから結合波長で光パワ
ーの完全経路に対応する）程度より少なくとも短く、Ｌ
＜1/10LBである。好ましいものとして、コア12の特性及
び光吸収ドーパントの内容は、ビート波長より２桁（10
0倍）低い消滅長を定めるように選択される。
収するドーパントの内容はビート波長LBに関連されなけ
ればならないので、コア12における消滅長Ｌは、光ファ
イバ・エネルギを（減衰媒体Ｐ＝Poe−αＬにおける光
パワーの伝搬に関連する既知則に従う）係数1/eにより
減少させた後の長さとして定められたものであり、ビー
ト波長LB（第７図に示す他のコアから結合波長で光パワ
ーの完全経路に対応する）程度より少なくとも短く、Ｌ
＜1/10LBである。好ましいものとして、コア12の特性及
び光吸収ドーパントの内容は、ビート波長より２桁（10
0倍）低い消滅長を定めるように選択される。
受動又は減衰コア即ちコア12のドーパント内容は、増
幅コア即ち活性コア11の内容より等しい又は高くてもよ
く、また指定された限界に適合するように10,000ppm以
上になってもよい。
幅コア即ち活性コア11の内容より等しい又は高くてもよ
く、また指定された限界に適合するように10,000ppm以
上になってもよい。
ドーピング物質は、ファイバに、例えば満足すべき品
質が保障され、当該技術分野に周知のいわゆる「溶解ド
ーピング」により、又はこれも当該技術分野に周知の特
定要求に基づく他の技術により導入することができる。
質が保障され、当該技術分野に周知のいわゆる「溶解ド
ーピング」により、又はこれも当該技術分野に周知の特
定要求に基づく他の技術により導入することができる。
第５図に示すように、活性ファイバ６は、好ましいも
のとして、そのコアが光信号を案内するように設計さ
れ、ファイバのクラッド13内に配置されている。一方、
第２のコア12は中心から外れた位置に配置されている。
のとして、そのコアが光信号を案内するように設計さ
れ、ファイバのクラッド13内に配置されている。一方、
第２のコア12は中心から外れた位置に配置されている。
第４図に示す図では、このように特定の手段を用いな
くとも、互いにファイバの終端を単に露出させ、かつこ
れらの外面を制御することによってファイバのアライメ
ントを行なう従来の結合装置を用いることにより、活性
ファイバ６と、出ファイバー４及びライン・ファイバー
７との間を接続することができるので、軸位置に配置さ
れた活性コア11が大きな結合損失なしに、出ファイバー
４及びライン・ファイバー７のコアに対応して整合する
ことになる。偏心位置にあるコア12は、他のコアに接続
されてはならず、従って更に処理をしなくとも二重の活
性ファイバ６の終端で切断される。
くとも、互いにファイバの終端を単に露出させ、かつこ
れらの外面を制御することによってファイバのアライメ
ントを行なう従来の結合装置を用いることにより、活性
ファイバ６と、出ファイバー４及びライン・ファイバー
７との間を接続することができるので、軸位置に配置さ
れた活性コア11が大きな結合損失なしに、出ファイバー
４及びライン・ファイバー７のコアに対応して整合する
ことになる。偏心位置にあるコア12は、他のコアに接続
されてはならず、従って更に処理をしなくとも二重の活
性ファイバ６の終端で切断される。
最高の増幅効果を得るために、好ましいものとして、
活性コア11は単波長及びポンプ波長で単モード・コアで
ありコア12は少なくとも一つの波長λｓで単モード・コ
アである。
活性コア11は単波長及びポンプ波長で単モード・コアで
ありコア12は少なくとも一つの波長λｓで単モード・コ
アである。
増幅器は、例えば第１図に従って作成され、活性コア
11及びコア12の同一部分的に分散された、Er2O3の重量
にして全内容が80ppmを有するEr3+によりドーピングさ
れたSi/Al型の活性ファイバ６を有する。
11及びコア12の同一部分的に分散された、Er2O3の重量
にして全内容が80ppmを有するEr3+によりドーピングさ
れたSi/Al型の活性ファイバ６を有する。
活性コア11及びコア12は共に以下の値を有する。
ａ＝3.1μｍ（半径） Ｓ＝0.105（開口数） n1＝1.462（屈折率） d/a＝3.5（活性コア11及びコア12の距離ｄとコアの半径
ａとの間の比：第５図） 活性コア11はファイバの外形と同軸であった。活性コ
ア11の長さは30mであった。
ａとの間の比：第５図） 活性コア11はファイバの外形と同軸であった。活性コ
ア11の長さは30mであった。
ポンプ・レーザ・エミッタ５として、528nmで動作
し、150mWパワーのアルゴン・イオン・レーザを使用し
た。一方、信号放射レーザ２として、商業的に入手可能
な半導体レーザ（In,Ga,As）を使用した。この半導体レ
ーザのパワーは1mWであり、その放射波長は1560nmであ
ることが測定された。
し、150mWパワーのアルゴン・イオン・レーザを使用し
た。一方、信号放射レーザ２として、商業的に入手可能
な半導体レーザ（In,Ga,As）を使用した。この半導体レ
ーザのパワーは1mWであり、その放射波長は1560nmであ
ることが測定された。
前記実験構成によると、0.5μＷの値に減衰させた入
力信号について増幅器の出力側で27dBのゲインが得られ
た。
力信号について増幅器の出力側で27dBのゲインが得られ
た。
実際の使用条件を模擬するようにした増幅器入力での
信号の減衰は、可変減衰により達成された。
信号の減衰は、可変減衰により達成された。
信号が存在しないときは、増幅器の出力側で10μＷの
自然放射レベルが測定された。このような放射は、増幅
により発生する暗雑音を構成するものであり、更に高い
レベル（約250μＷ）に増幅される主要な信号に対する
雑音を表わしてはいない。
自然放射レベルが測定された。このような放射は、増幅
により発生する暗雑音を構成するものであり、更に高い
レベル（約250μＷ）に増幅される主要な信号に対する
雑音を表わしてはいない。
比較のために、コアにおいてEr3+の重量として40ppm
を含み、Er3+によりドーピングされた「ステップ・イン
デックス」型の単一コアSi/Alを有する活性ファイバ６
を用いることを除き、前述の例と同一の構造を有する増
幅器と共に、同一の信号放射レーザ２を使用した。活性
ファイバ６の長さは30mであった。
を含み、Er3+によりドーピングされた「ステップ・イン
デックス」型の単一コアSi/Alを有する活性ファイバ６
を用いることを除き、前述の例と同一の構造を有する増
幅器と共に、同一の信号放射レーザ２を使用した。活性
ファイバ６の長さは30mであった。
前記増幅器は、波長1560nmの伝送信号により、15dBよ
り低いゲインを示した。自然放射は出力信号のものに匹
敵するレベルのものである。
り低いゲインを示した。自然放射は出力信号のものに匹
敵するレベルのものである。
第８図〜第13図に示す他の実施例において、光ファイ
バは以下のようである。
バは以下のようである。
a1＝２μｍ S1＝0.196 a2＝4.45μｍ S1＝0.135 d/a1＝９ ただし、コア101は増幅コアであり、150ppm Er2O3を
有する。コア102は減衰コアであり、共通のクラッド103
に挿入された10,000ppm Er2O3を有する。
有する。コア102は減衰コアであり、共通のクラッド103
に挿入された10,000ppm Er2O3を有する。
これらのコアは好ましいものとしてゲルマニウムによ
るドーピングされている。
るドーピングされている。
得られたファイバは典型的なものとして125μｍの外
側の直径に引き出されている。光伝送ファイバー１のパ
ラメータは、その二次モード遮断が980nm以下に確保さ
れており、980nmの選択ポンプ波長で単モードを可能と
している。
側の直径に引き出されている。光伝送ファイバー１のパ
ラメータは、その二次モード遮断が980nm以下に確保さ
れており、980nmの選択ポンプ波長で単モードを可能と
している。
第10図のファイバの減衰コアのスクトル・ゲイン・プ
ロファイルを示し、主ピークが第３図のピークより狭
い。また、第11図は減衰コアの減衰プロファイルを示
す。
ロファイルを示し、主ピークが第３図のピークより狭
い。また、第11図は減衰コアの減衰プロファイルを示
す。
第12図は式５に用いた波長（即ち、β１−β２）に対
するコアの伝搬定数における差を示し、伝搬定数が等し
い同期周波が1560nm即ち狭帯域のピーク波長で発生する
ことを示している。
するコアの伝搬定数における差を示し、伝搬定数が等し
い同期周波が1560nm即ち狭帯域のピーク波長で発生する
ことを示している。
第13図はコア（即ち、式３のＦ）間のパワー伝達効率
を示し、また1536nmのピーク結合、及び1550nmを中心と
した広帯域の波長で結合が相当に低いことを示してい
る。
を示し、また1536nmのピーク結合、及び1550nmを中心と
した広帯域の波長で結合が相当に低いことを示してい
る。
第８図のファイバ（直径が異なるコアを有するファイ
バである）の構造は狭帯域においてろ波が可能である。
バである）の構造は狭帯域においてろ波が可能である。
これは、コア101からコア102に転送される波長帯域が
非常に狭く、（減衰がない）通過帯域の幅と（減衰のあ
る）停止帯域との間の比を適当に設定して２つのコアの
相対直径を選択することができるためである。
非常に狭く、（減衰がない）通過帯域の幅と（減衰のあ
る）停止帯域との間の比を適当に設定して２つのコアの
相対直径を選択することができるためである。
これは、阻止帯域幅が減衰コアのエルビウムのゲイン
・ピーク幅と整合するファイバの設計を可能にさせ、従
って増幅に有用な帯域を狭くすることなく、雑音源を完
全に除去することができる。
・ピーク幅と整合するファイバの設計を可能にさせ、従
って増幅に有用な帯域を狭くすることなく、雑音源を完
全に除去することができる。
第10図に示すように、このファイバのゲイン・ピーク
は非常に狭く、伝送信号の帯域においてゲインを低下さ
せることなく、除去することができるので、ゲルマニウ
ムによりドーピングされたファイバの場合に、このよう
なファイバは好ましい。
は非常に狭く、伝送信号の帯域においてゲインを低下さ
せることなく、除去することができるので、ゲルマニウ
ムによりドーピングされたファイバの場合に、このよう
なファイバは好ましい。
第５図の構造（同一の直径のコアを有するファイバ）
は、（減衰がない）通過帯域、及び同様の帯域幅の（減
衰のある）阻止帯域を有する。
は、（減衰がない）通過帯域、及び同様の帯域幅の（減
衰のある）阻止帯域を有する。
第５図の型式の構造を有するファイバは、異なる直径
のコアを有するファイバよりも容易に製造することがで
きる。好ましくは、このようなファイバをアルミナによ
りドーピングされたコアを有するファイバを用いること
ができ、第３図に示すように、ゲルマニウムによりドー
ピングされたファイバよりもエルビウムの主ゲイン・ピ
ークが広い。
のコアを有するファイバよりも容易に製造することがで
きる。好ましくは、このようなファイバをアルミナによ
りドーピングされたコアを有するファイバを用いること
ができ、第３図に示すように、ゲルマニウムによりドー
ピングされたファイバよりもエルビウムの主ゲイン・ピ
ークが広い。
これらのファイバでは、減衰コアの阻止帯域幅が雑音
を起因としたエルビウムの主ピークの幅に類似してい
る。
を起因としたエルビウムの主ピークの幅に類似してい
る。
本発明の光ファイバは、光純度のシリカ、又は他の軟
質鴉ガラス、クラッド棒に超音波加工による穿孔にコア
棒を挿入することにより製造された構造でもよい。
質鴉ガラス、クラッド棒に超音波加工による穿孔にコア
棒を挿入することにより製造された構造でもよい。
減衰コア棒の穿孔は、クラッド棒の外側と同軸であ
り、減衰コア棒の穿孔は減衰コアの穿孔に平行している
が、所定の距離クラッド棒の軸からオフセットされてい
る。
り、減衰コア棒の穿孔は減衰コアの穿孔に平行している
が、所定の距離クラッド棒の軸からオフセットされてい
る。
コア棒は、溶体ドーピング法、又は適当にドーピング
された軟質ガラスを溶融することにより「細長くした」
軟質ガラス棒により形成されてもよい。コア棒が溶体ド
ーピング法を用いて製造されたときは、コア棒の直径を
エッチング又は機械加工により制御することができる。
された軟質ガラスを溶融することにより「細長くした」
軟質ガラス棒により形成されてもよい。コア棒が溶体ド
ーピング法を用いて製造されたときは、コア棒の直径を
エッチング又は機械加工により制御することができる。
他の実施例として、増幅コアを取り囲むクラッド・ガ
ラスを有するプリフォームを設けてもよく、また減衰コ
ア用のコア棒をプリフォームのクラッド・ガラスにある
超音波穿孔に挿入してもよい。
ラスを有するプリフォームを設けてもよく、また減衰コ
ア用のコア棒をプリフォームのクラッド・ガラスにある
超音波穿孔に挿入してもよい。
［効果］ 前記実施例から明らかなように、単一コア・ファイバ
を有する増幅器は1560nm波長信号の存在でゲインが低下
し、かつ信号受信を困難にする雑音を導入するので、前
記増幅器は実際上で利用できない。前記第１の実施例か
ら明らかなように、本発明による活性ファイバを用いた
増幅器は、同一の1560nm波長信号の存在で、高い増幅ゲ
インが得られ能力と共に、導入される雑音が無視できる
ものであることが証明された。
を有する増幅器は1560nm波長信号の存在でゲインが低下
し、かつ信号受信を困難にする雑音を導入するので、前
記増幅器は実際上で利用できない。前記第１の実施例か
ら明らかなように、本発明による活性ファイバを用いた
増幅器は、同一の1560nm波長信号の存在で、高い増幅ゲ
インが得られ能力と共に、導入される雑音が無視できる
ものであることが証明された。
従って、通信回線に本発明による増幅器を使用するこ
とにより、商業的に入手可能なレーザ・エミッタが発生
する信号を前記通信回線に伝送可能にさせ、かつ製造許
容領域を緩やかなものにし、同時に使用する信号エミッ
タの実際の放射値と関係なく、ほぼ一定の増幅動作が確
保される。
とにより、商業的に入手可能なレーザ・エミッタが発生
する信号を前記通信回線に伝送可能にさせ、かつ製造許
容領域を緩やかなものにし、同時に使用する信号エミッ
タの実際の放射値と関係なく、ほぼ一定の増幅動作が確
保される。
本発明の全般的な特徴を考慮し、本発明の範囲から逸
脱することなく、多くの修飾が可能である。
脱することなく、多くの修飾が可能である。
第１図は活性フィルタを用いた光増幅器を示す図、 第２図は第１図に示す増幅器に用いるファイバ型式内の
蛍光ドーピング物質のエネルギ遷移図であり、その遷移
を伝送信号により誘発（レーザ）発光させるように適応
させた図、 第３図はEr3+及びシリカをベースとした光ファイバの誘
発発光曲線の図、 第４図は本発明による増幅器の活性ファイバの拡大断面
図、 第５図は第４図の線Ｖ−Ｖに沿って見た活性フィルタの
断面図、 第６図は本発明による活性ファイバのコアにおける光伝
搬定数を波長に対応して示すグラフ、 第７図は２つのコア間の光パワーの周期的な変動を示す
本発明によるファイバ部の図、 第８図は異なる直径を有する共通クラッド内の増幅コア
及び減衰コアを備えた他の実施例による光ファイバ格納
の断面図、 第９図は第８図のファイバの２つのコアの屈折率プロフ
ァイルを示す図、 第10図は第８図のファイバの減衰コアのスペクトル・ゲ
イン・プロファイルを示す図、 第11図は第８図のファイバの減衰コアの減衰・プロファ
イルを示す図、 第12図は２つのコアの結合プロファイルを示す図、 第13図はパワー伝達プロファイルを示す図である。 １……光伝送ファイバー、 ３……ダイクロイック・カップラー ４……出ファイバー、６……活性ファイバ ７……ライン・ファイバー、11……活性コア 12,101,102……コア 13,103……クラッド
蛍光ドーピング物質のエネルギ遷移図であり、その遷移
を伝送信号により誘発（レーザ）発光させるように適応
させた図、 第３図はEr3+及びシリカをベースとした光ファイバの誘
発発光曲線の図、 第４図は本発明による増幅器の活性ファイバの拡大断面
図、 第５図は第４図の線Ｖ−Ｖに沿って見た活性フィルタの
断面図、 第６図は本発明による活性ファイバのコアにおける光伝
搬定数を波長に対応して示すグラフ、 第７図は２つのコア間の光パワーの周期的な変動を示す
本発明によるファイバ部の図、 第８図は異なる直径を有する共通クラッド内の増幅コア
及び減衰コアを備えた他の実施例による光ファイバ格納
の断面図、 第９図は第８図のファイバの２つのコアの屈折率プロフ
ァイルを示す図、 第10図は第８図のファイバの減衰コアのスペクトル・ゲ
イン・プロファイルを示す図、 第11図は第８図のファイバの減衰コアの減衰・プロファ
イルを示す図、 第12図は２つのコアの結合プロファイルを示す図、 第13図はパワー伝達プロファイルを示す図である。 １……光伝送ファイバー、 ３……ダイクロイック・カップラー ４……出ファイバー、６……活性ファイバ ７……ライン・ファイバー、11……活性コア 12,101,102……コア 13,103……クラッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02F 1/35 501 H01S 3/07 H01S 3/10
Claims (25)
- 【請求項１】伝送信号及び単一の出ファイバにおける光
ポンプ・エネルギを多重化するようにしたダイクロイッ
ク・カップラーと、前記ダイクロイック結合器から来る
前記ファイバ及び増幅信号を送受信するようにした光フ
ァイバ通信回線に接続された蛍光ドーピング物質を含む
活性光ファイバと、を備え、特に所定の波長帯域におけ
る伝送信号により動作する通信回線光ファイバ（１）用
の広い信号帯域を有する光増幅器において、 前記活性光ファイバ（６）は共通クラッド（13,103）に
おける２つのコア（11及び12,101及び102）により完全
に形成され、第１の前記コア（11,102）は前記伝送信号
の波長帯域を含む波長領域に蛍光レーザ放射ドーパンド
を含む活性即ち増幅コアであり、かつその一端が前記ダ
イクロイック・カップラーから来る前記ファイバに接続
され、その他端が前記通信回線光ファイバに接続され、
前記活性光ファイバの第２の前記コア（12,102）は減衰
コアであり、光エネルギを吸収するようにされた物質を
含み、かつその終端で切断されていると共に、２つの前
記コアは、前記第１のコアの前記レーザ放射波長の領域
内に含まれかつ前記伝送信号帯域と異なる波長帯域で互
いに光学的に結合されていることを特徴とする広信号帯
域を有する光増幅器。 - 【請求項２】前記活性光ファイバ（６）における第２の
前記コア（12,102）は前記第１のコアのドーパントのレ
ーザ放射領域内で高度に光を吸収するドーパントを備え
ていることを特徴とする請求項１記載の広信号帯域を有
する光増幅器。 - 【請求項３】前記第２の前記コア（12,102）で高度に光
を吸収する前記ドーパントはファイバ・コア（11,101）
に存在する蛍光物質と同一のものからなることを特徴と
する請求項２記載の広信号帯域を有する光増幅器。 - 【請求項４】前記第２の前記コア（12,102）における前
記蛍光ドーピング物質は、それらの最低原子価状態で少
なくとも部分的に存在するチタン、バナジウム・クロム
又は鉄から選択され、全スペクトル上で高度に光を吸収
する物質であることを特徴とする請求項１記載の広信号
帯域を有する光増幅器。 - 【請求項５】前記第２の前記コア（12,102）で高度に光
を吸収するドーパントの内容、及び前記ファイバ・コア
（11,12,101及び102）の結合特性は前記第２のコアを、
選択された前記コアを結合する帯域内で結合されたコア
間のビート長の1/10より短い減衰長にさせるように関連
付けられていることを特徴とする請求項１記載の広信号
帯域を有する光増幅器。 - 【請求項６】前記第１のコア（11,101）に存在する前記
蛍光ドーピング物質はエルビウムであることを特徴とす
る請求項１記載の広信号帯域を有する光増幅器。 - 【請求項７】２つの前記コア（11及び12;101及び102）
は1530nmと1540nmとの間の波長領域で互いに光学的に結
合されていることを特徴とする請求項５記載の広信号帯
域を有する広増幅器。 - 【請求項８】前記第１のコア（11,101）は、前記ダイク
ロイック・カップラーから来る前記ファイバのコアと、
前記光増幅器を接続している前記通信回線光ファイバ
（１）のコアに揃えて、前記ファイバの外面と同軸に配
置されると共に、前記第２のコア（11,102）は、その終
端で前記光ファイバのクラッドに対面していることを特
徴とする請求項１記載の広信号帯域を有する光増幅器。 - 【請求項９】２つの前記コア（11及び12;101及び102）
のうちで少なくとも活性コア（11,101）は、伝送波長及
びポンプ波長で光を単モード伝搬させるように適応させ
ていることを特徴とする請求項１記載の広信号帯域を有
する光増幅器。 - 【請求項１０】前記活性ファイバ（６）は選択された、
光を結合する前記帯域における２つの前記コア（11及び
12;101及び102）のビート距離の半分より長いことを特
徴とする請求項１記載の広信号帯域を有する光増幅器。 - 【請求項１１】蛍光ドーピング物質を有し、特に光通信
回線用の光ファイバ増幅器に用いる二重コア活性光ファ
イバ（６）において、 共通クラッド内で均一な間隔により配置され、光学的に
結合された２つの結合コア（11及び12,101及び102）を
備え、その第１のコア（11,101）は増幅コアであり、波
長領域内で刺激発光をする蛍光ドーピング物質を含み、
通信信号を搬送する光ファイバに接続され、かつ前記光
ファイバ内に光ポンプ・エネルギが多重化され、その第
２のコア（12,102）は減衰コアであり、高度に光を吸収
するドーピング物質を含み、前記２つのコアの最大光結
合は前記第１のコアの前記刺激発光領域内に含まれかつ
前記通信信号の刺激光領域と異なる波長帯域で発生する
ことを特徴とする蛍光ドーピング物質を有する二重コア
活性光ファイバ。 - 【請求項１２】前記第２のコア（12,102）内で高度に光
を吸収するドーピング物質は前記ファイバ・コア（12,1
01）に存在する前記蛍光ドーピング物質からなることを
特徴とする請求項11記載の蛍光ドーピング物質を有する
二重コア活性光ファイバ。 - 【請求項１３】前記第２のコア（12,102）における前記
ドーピング物質は全スペクトルにわたり高度に光を吸収
する物質を有し、それらの最低原子価状態で少なくとも
部分的に存在するチタン、バナジウム・クロム又は鉄か
ら選択された物質であることを特徴とする請求項11記載
の蛍光ドーピング物質を有する二重コア活性光ファイ
バ。 - 【請求項１４】前記第２のコア（10,102）における高度
に光を吸収するドーピング物質の内容、及び前記ファイ
バのコアの結合特性は、前記第２のコア（12,102）につ
いて結合コア間のビート長の1/10より短い減衰長に選択
され、前記コアを結合する帯域で増加させるように関連
付けられていることを特徴とする請求項11記載の蛍光ド
ーピング物質を有する二重コア活性光ファイバ。 - 【請求項１５】前記第１のコア（11,101）に存在する蛍
光ドーピング物質はウェーブハースドーパントであるこ
とを特徴とする請求項11記載の蛍光ドーピング物質を有
する二重コア活性光ファイバ。 - 【請求項１６】前記増幅コアはエルビウムによりドーピ
ングされていることを特徴とする請求項15記載の蛍光ド
ーピング物質を有する二重コア活性光ファイバ。 - 【請求項１７】前記増幅コアは10ppm〜1000ppmのEr2O3
を含むことを特徴とする請求項16記載の蛍光ドーピング
物質を有する二重コア活性光ファイバ。 - 【請求項１８】前記減衰コアは5000ppm以上のEr2O3、好
ましくは約10,000ppmのEr2O3を含むことを特徴とする前
記請求項のうちのいずれか１項記載の蛍光ドーピング物
質を有する二重コア活性光ファイバ。 - 【請求項１９】前記増幅コアの直径は前記減衰コアの直
径に等しいことを特徴とする前記請求項のうちのいずれ
か１項記載の蛍光ドーピング物質を有する二重コア活性
光ファイバ。 - 【請求項２０】前記増幅コア（101）の直径は前記減衰
コア（102）の直径より小さいことを特徴とする前記請
求項のうちのいずれか１項記載の蛍光ドーピング物質を
有する二重コア活性光ファイバ。 - 【請求項２１】前記２つのコア（11及び12）は互いに15
30nmと1540nmとの間で結合されていることを特徴とする
前記請求項のうちのいずれか１項記載の蛍光ドーピング
物質を有する二重コア活性光ファイバ。 - 【請求項２２】前記第１のコア（11,101）は前記ファイ
バのコアの外面と同軸関係で配置されていることを特徴
とする請求項11記載の蛍光ドーピング物質を有する二重
コア活性光ファイバ。 - 【請求項２３】前記２つのファイバ・コア（11及び12,1
01及び102）のうちの少なくとも一つは前記伝送の波長
及び前記ポンプ波長で光を単モード伝搬させるように適
応されていることを特徴とする請求項11記載の蛍光ドー
ピング物質を有する二重コア活性光ファイバ。 - 【請求項２４】プリフォームを形成するようにクラッド
棒に超音波により穿孔された孔にそれぞれのコア棒を挿
入する処理を含むことを特徴とする請求項１〜23のうち
のいずれか１項記載の二重コア活性光ファイバの構造を
製造する二重コア活性光ファイバの製造方法。 - 【請求項２５】前記増幅コア用のガラスを取り囲むクラ
ッド・ガラスを有するプリフォームを製造する処理と、
前記減衰コア用のコア棒を、前記プリフォームのクラッ
ド・ガラスに超音波により穿孔した孔へ挿入する処理と
を含むことを特徴とする請求項１〜23のうちのいずれか
の１項記載の二重コア活性光ファイバの製造方法。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB898918377A GB8918377D0 (en) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | Optical fibre structure |
| GB8918377.6 | 1989-08-11 | ||
| IT8918377.6 | 1990-02-12 | ||
| IT1934OA/90 | 1990-02-12 | ||
| IT01934090A IT1237979B (it) | 1990-02-12 | 1990-02-12 | Amplificatore ottico a fibra attiva a doppio nucleo,a larga banda di lunghezza d'onda di segnale |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03130724A JPH03130724A (ja) | 1991-06-04 |
| JP2853893B2 true JP2853893B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=26295738
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2213591A Expired - Fee Related JP2853893B2 (ja) | 1989-08-11 | 1990-08-10 | 広帯域信号波長を有する二重コア活性ファイバの光増幅器及びその製造方法 |
Country Status (26)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5087108A (ja) |
| EP (1) | EP0417441B1 (ja) |
| JP (1) | JP2853893B2 (ja) |
| KR (1) | KR0164606B1 (ja) |
| CN (1) | CN1016551B (ja) |
| AR (1) | AR242685A1 (ja) |
| AT (1) | ATE101456T1 (ja) |
| AU (1) | AU632601B2 (ja) |
| BR (1) | BR9004067A (ja) |
| CA (1) | CA2021801C (ja) |
| CZ (1) | CZ282395B6 (ja) |
| DE (1) | DE69006561T2 (ja) |
| DK (1) | DK0417441T3 (ja) |
| ES (1) | ES2051417T3 (ja) |
| FI (1) | FI903980A0 (ja) |
| HK (1) | HK114494A (ja) |
| HU (1) | HU210856B (ja) |
| IE (1) | IE65559B1 (ja) |
| MX (1) | MX172407B (ja) |
| MY (1) | MY108522A (ja) |
| NO (1) | NO302327B1 (ja) |
| NZ (1) | NZ234688A (ja) |
| PH (1) | PH27426A (ja) |
| PL (1) | PL163026B1 (ja) |
| PT (1) | PT94963B (ja) |
| SK (1) | SK280635B6 (ja) |
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