JP2897076B2 - Optical fiber amplifier - Google Patents
Optical fiber amplifierInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 増幅用光ファイバからなる光ファイバ増幅器に関し、 自然放出光による雑音成分を低減することを目的と
し、 所定長の増幅用光ファイバに信号光と励起光とを伝搬
させて、前記信号光を増幅する光ファイバ増幅器に於い
て、前記増幅用光ファイバの複数の区間のそれぞれに、
前記信号光と励起光とを通過させるフィルタを設けた構
成した。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Overview] Regarding an optical fiber amplifier comprising an amplification optical fiber, for the purpose of reducing noise components due to spontaneous emission light, signal light and pump light are supplied to an amplification optical fiber having a predetermined length. In the optical fiber amplifier that propagates and amplifies the signal light, in each of a plurality of sections of the amplification optical fiber,
A filter is provided to pass the signal light and the excitation light.
本発明は、増幅用光ファイバからなる光ファイバ増幅
器に関するものである。The present invention relates to an optical fiber amplifier including an amplification optical fiber.
光ファイバ増幅器は、希土類元素のエルビウムイオン
(Er3+)をドーピングした増幅用光ファイバに、波長1.
5μm帯の信号光と共に、波長1.48μm又は980nmの励起
光を伝搬させることにより、信号光が増幅出力されるも
のである。このような光ファイバ増幅器を用いて、10数
Gb/sの光信号を増幅し、100km以上の伝送を行う実験が
行われている。The optical fiber amplifier is composed of a rare earth element erbium ion (Er 3+ ) doped amplifying optical fiber and a wavelength 1.
The signal light is amplified and output by propagating pump light having a wavelength of 1.48 μm or 980 nm together with the signal light in the 5 μm band. Using such an optical fiber amplifier, 10
Experiments have been conducted to amplify Gb / s optical signals and transmit them over 100 km.
従来例の光ファイバ増幅器は、例えば、第6図に示す
ように、エルビウムイオンをドーピングした増幅用光フ
ァイバ31に、励起用半導体レーザ33から例えば波長1.48
μmの励起光を合波器34を介して入射させ、この合波器
34を介して波長1.55μmの信号光を入射させることによ
り、信号光が増幅され、中心波長1.55μmのバンドパス
フィルタ32を介して増幅された信号光のみが出力され
る。For example, as shown in FIG. 6, a conventional example of an optical fiber amplifier is configured so that an amplifying optical fiber 31 doped with erbium ions is supplied from an excitation semiconductor laser 33 to a wavelength of, for example, 1.48.
μm pump light is incident through a multiplexer 34,
The signal light having a wavelength of 1.55 μm is made incident via 34, whereby the signal light is amplified, and only the signal light amplified through the band-pass filter 32 having the center wavelength of 1.55 μm is output.
増幅用光ファイバ31の長さLは、エルビウムのドーピ
ング濃度や励起光源の光強度等により選定されるもの
で、例えば、濃度30ppmとした時に、長さLを60m又は90
mとした構成が知られており、又濃度330ppmとした時
に、長さLを10mとした構成が知られており、この場合
の利得は16.5dBが得られている。The length L of the amplification optical fiber 31 is selected depending on the erbium doping concentration, the light intensity of the excitation light source, and the like. For example, when the concentration is 30 ppm, the length L is 60 m or 90 m.
A configuration in which the length L is 10 m when the concentration is 330 ppm is known, and a gain in this case is 16.5 dB.
光ファイバ増幅器の主な雑音は、増幅用光ファイバ31
内で発生する自然放出光による信号光との間のビート雑
音及び自然放出光間のビート雑音であり、信号光の入力
強度が小さい場合は後者の雑音が支配的となる。このよ
うな自然放出光による雑音成分を除去する為に、バンド
パスフィルタ32が設けられているものであるが、このバ
ンドパスフィルタ32に要求される特性は、信号光の波長
のみを通過させる狭帯域特性であり、実現は容易でない
ものであり、且つ高価となる欠点がある。The main noise of the optical fiber amplifier is the amplification optical fiber 31.
These are beat noise between the signal light and the spontaneous emission light due to the spontaneous emission light generated in the light source. When the input intensity of the signal light is low, the latter noise becomes dominant. Although a bandpass filter 32 is provided to remove such noise components due to spontaneous emission light, the characteristics required for the bandpass filter 32 are narrow, which allows only the wavelength of the signal light to pass. It is a band characteristic, is not easy to realize, and has the disadvantage of being expensive.
本発明は、自然放出光による雑音成分を低減すること
を目的とするものである。An object of the present invention is to reduce a noise component due to spontaneous emission light.
本発明の光ファイバ増幅器は、増幅用光ファイバの全
長を複数の区間に分けて、それぞれにフィルタを設けた
ものであり、第1図を参照して説明する。The optical fiber amplifier according to the present invention divides the entire length of the amplification optical fiber into a plurality of sections and provides a filter for each section. This will be described with reference to FIG.
増幅用光ファイバ1に信号光と励起光源3からの励起
光とを伝搬させて、信号光を増幅する光ファイバ増幅器
に於いて、増幅用光ファイバ1の複数の区間のそれぞれ
にフィルタ2を設け、このフィルタ2を、信号光と励起
光との何れか一方を通過させる光バンドパスフィルタ
と、他方を通過させる合分波器とにより構成したもので
ある。In an optical fiber amplifier for amplifying signal light by transmitting signal light and excitation light from an excitation light source 3 to the amplification optical fiber 1, filters 2 are provided in a plurality of sections of the amplification optical fiber 1. The filter 2 is constituted by an optical band-pass filter that passes one of the signal light and the pump light, and a multiplexer / demultiplexer that passes the other.
増幅用光ファイバ1の全長は、所定の長さに設定され
ており、この全長を複数の区間に分けて、各区間にそれ
ぞれフィルタ2を設け、波長選択性を有する合分波器に
より信号光又は励起光の一方を分波し、他方を光バンド
パスフィルタにより通過させた後、合波することによ
り、信号光と励起光とを通過させ、自然放出光を抑圧し
て、信号光増幅することができる。The total length of the amplifying optical fiber 1 is set to a predetermined length. The total length is divided into a plurality of sections, filters 2 are provided in each section, and the signal light is split by a wavelength-selective multiplexer / demultiplexer. Alternatively, one of the pump lights is demultiplexed, and the other is passed through an optical bandpass filter, and then multiplexed, thereby passing the signal light and the pump light, suppressing the spontaneous emission light, and amplifying the signal light. be able to.
以下図面を参照して説明する。第2図は融着型光カプ
ラを設けた場合の説明図であり、増幅用光ファイバ11
は、例えば、エルビウム(Er)イオンをドーピングした
もので、その長さLは、ドーピング濃度や励起光強度等
により選定されるものであるが、それぞれ長さL1,L2,・
・・Lnの区間に分けて、各区間にそれぞれ増幅用光ファ
イバを使用した融着型光カプラ12を設ける。各区間の長
さL1,L2,・・・Lnは同一とすることが望ましいが、それ
ぞれ異なる長さとすることも可能である。又13は半導体
レーザからなる励起光源、14は合波器、15は励起光を除
去する為の光バンドパスフィルタである。This will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is an explanatory view in the case where a fusion type optical coupler is provided.
Is, for example, doped with erbium (Er) ions, and its length L is selected depending on the doping concentration, the intensity of the excitation light, etc., and the lengths L 1 , L 2 ,.
.. Divided into L n sections, and a fusion-type optical coupler 12 using an amplification optical fiber is provided in each section. It is desirable that the lengths L 1 , L 2 ,..., L n of the sections are the same, but they may be different lengths. Reference numeral 13 denotes an excitation light source made of a semiconductor laser, 14 denotes a multiplexer, and 15 denotes an optical bandpass filter for removing the excitation light.
励起光源13から波長1.48μmの励起光が合波器14を介
して増幅用光ファイバ11に入射され、波長1.55μmの信
号光が合波器14を介して増幅用光ファイバ11に入射され
て、増幅用光ファイバ11の各区間に於いて増幅され、光
バンドパスフィルタ15により励起光が除去されて、増幅
された信号光のみが送出される。The excitation light having a wavelength of 1.48 μm from the excitation light source 13 is incident on the amplification optical fiber 11 via the multiplexer 14, and the signal light having the wavelength of 1.55 μm is incident on the amplification optical fiber 11 via the multiplexer 14. In each section of the amplifying optical fiber 11, the pump light is removed by the optical band-pass filter 15, and only the amplified signal light is transmitted.
増幅用光ファイバ11による自然放出光スペクトルは、
例えば、第3図に示すものとなる。同図に於いて、λs
は信号光の波長、λpは励起光の波長を示し、増幅用光
ファイバ11の各区間の融着型光カプラ12を設けない場合
は、この自然放出光と増幅された信号光と励起光とを含
む出力光が光バンドパスフィルタ15に加えられることに
なり、信号光のみを通過させて他の励起光や自然放出光
を除去する場合は、光バンドパスフィルタ15は極めて狭
い通過帯域特性を有する構成が必要となる。The spontaneous emission light spectrum of the amplification optical fiber 11 is
An example is shown in FIG. In the figure, λ s
The wavelength of the signal light, lambda p represents the wavelength of the excitation light, the case without the fused optical coupler 12 of each section of amplifying optical fiber 11, and the spontaneous emission with the amplified signal light exciting light Is output to the optical bandpass filter 15, and when only the signal light is passed to remove other excitation light and spontaneous emission light, the optical bandpass filter 15 has an extremely narrow passband characteristic. Is required.
この第2図に示す構成に於いては、各区間毎に融着型
光カプラ12によるフィルタを設けて、信号光と励起光と
を通過させ、光バンドパスフィルタ15は、励起光を除す
るものである。又融着型光カプラ12は、増幅用光ファイ
バ11に、所望の特性が得られる長さにわたって短い長さ
の光ファイバを融着した構成を有し、この光ファイバの
端部は斜めカット等による向無反射終端構成を有するも
のである。そして、フィルタとしての特性は、第4図に
示すように、通過域が所定波長間隔毎に生じるものとな
るから、励起光の波長λpと信号光の波長λsとを通過
域とするように設定することにより、増幅用光ファイバ
11の各区間に於ける自然放出光の殆どは除去され、励起
光と信号光とが次の区間に加えられる。In the configuration shown in FIG. 2, a filter using a fusion-type optical coupler 12 is provided for each section to pass signal light and pump light, and an optical bandpass filter 15 filters out the pump light. Things. Further, the fusion type optical coupler 12 has a configuration in which an optical fiber having a short length is fused to the amplification optical fiber 11 over a length to obtain desired characteristics, and the end of the optical fiber is obliquely cut or the like. Has a non-reflective termination configuration. Then, as shown in FIG. 4, the characteristic of the filter is such that a pass band occurs at every predetermined wavelength interval, so that the wavelength λ p of the pump light and the wavelength λ s of the signal light are set to the pass band. By setting to, the amplification optical fiber
Most of the spontaneous emission light in each section 11 is removed, and the excitation light and the signal light are added to the next section.
従って、1個の融着型光カプラ12の特性を第4図の実
線で示すものとすると、複数区間についての総合特性は
点線で示すものとなり、第3図に示す自然放出光の殆ど
を除去できる。そして、光バンドパスフィルタ15には、
第4図の点線内の波長λpと波長λsとを含むその近傍
の光成分が入射されることになり、波長λpの励起光及
びその近傍のみを除去すれば良いから、この光バンドパ
スフィルタ15は、比較的簡単な構成で実現することがで
きる。Therefore, if the characteristics of one fusion-type optical coupler 12 are indicated by solid lines in FIG. 4, the total characteristics for a plurality of sections are indicated by dotted lines, and most of the spontaneous emission light shown in FIG. 3 is removed. it can. Then, the optical bandpass filter 15 includes:
A light component in the vicinity including the wavelength λ p and the wavelength λ s in the dotted line in FIG. 4 is incident, and only the excitation light of the wavelength λ p and the vicinity thereof need to be removed. The pass filter 15 can be realized with a relatively simple configuration.
第5図は本発明の実施例の説明図であり、例えば、前
述のように、エルビウム(Er)がドーピングされた増幅
用光ファイバ21に、励起光源23から、例えば、波長1.48
μmの励起光が合波器24を介して入射され、又この合波
器24を介して波長1.55μmの信号光が入射されて、信号
光が増幅される。その増幅用光ファイバ21の全長をそれ
ぞれ長さL1,L2,・・・の区間に分けて、各区間毎に、信
号光のみを通過させる光バンドパスフィルタ22を設け、
合分波器25により励起光を含む短波長側のみを分波し、
光ファイバ27を介して合分波器26により光バンドパスフ
ィルタ22からの信号光と合波して、次の区間に信号光と
励起光とを入射させることができる。即ち、各区間毎に
自然放出光を除去して次の空間には信号光と励起光とを
入射させることにより、雑音成分を抑圧して信号光を増
幅することができる。FIG. 5 is an explanatory view of an embodiment of the present invention. For example, as described above, an amplification optical fiber 21 doped with erbium (Er) is supplied from an excitation light source 23 to, for example, a wavelength 1.48.
The μm pump light is incident via the multiplexer 24, and a signal light having a wavelength of 1.55 μm is incident via the multiplexer 24, and the signal light is amplified. The entire length of the amplification optical fiber 21 is divided into sections of lengths L 1 , L 2 ,..., And for each section, an optical bandpass filter 22 that allows only signal light to pass is provided.
The multiplexer / demultiplexer 25 demultiplexes only the short wavelength side including the excitation light,
The signal light from the optical bandpass filter 22 is multiplexed by the multiplexer / demultiplexer 26 via the optical fiber 27, and the signal light and the pump light can be made incident on the next section. That is, by removing the spontaneous emission light for each section and causing the signal light and the excitation light to enter the next space, the noise component can be suppressed and the signal light can be amplified.
この場合、各区間に於いて入射された光を分岐して、
その一方を信号光を通過させる光バンドパスフィルタ22
に入射させ、他方の励起光を通過させる光バンドパスフ
ィルタに入射させるように構成することもできる。即
ち、光ファイバ27に励起光を通過させる光バンドパスフ
ィルタを設けることもできる。又増幅用光ファイバの各
区間に於けるフィルタ構成は、信号光と励起光とを通過
させる構成で良いものであるから、前述の実施例以外の
構成を用いることも可能である。In this case, the light incident in each section is branched and
An optical bandpass filter 22 that passes signal light through one of them
To the optical band-pass filter that allows the other excitation light to pass therethrough. That is, an optical bandpass filter that allows excitation light to pass through the optical fiber 27 can be provided. The filter configuration in each section of the amplification optical fiber may be a configuration that allows signal light and pump light to pass therethrough. Therefore, a configuration other than the above-described embodiment may be used.
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明は、所定長の増幅用光フ
ァイバ1を複数の区間に分けて、各区間にそれぞれ信号
光と励起光との何れか一方を通過させる光バンドパスフ
ィルタと他方を通過させる合分波器とにより構成したフ
ィルタ2を設けたもので、各区間毎に自然放出光が除去
されて信号光と励起光とのみが入射されることになり、
融着型光カプラ等による低損失のフィルタ2を用いるこ
とができるから、自然放射光による雑音成分を抑圧し、
信号光のみを有効に増幅して出力することができる利点
がある。即ち、比較的簡単な構成により、S/Nを改善し
且つ増幅率を向上することができる利点があり、従っ
て、低雑音特性の光プリアンプとして適用することも可
能となる。[Effects of the Invention] As described above, the present invention divides the amplification optical fiber 1 having a predetermined length into a plurality of sections, and transmits the signal band or the excitation light through each section. A filter 2 constituted by a pass filter and a multiplexer / demultiplexer that passes the other filter is provided. Spontaneous emission light is removed for each section, and only signal light and pump light are incident.
Since a low-loss filter 2 using a fused optical coupler or the like can be used, noise components due to spontaneous radiation can be suppressed,
There is an advantage that only the signal light can be effectively amplified and output. That is, with a relatively simple configuration, there is an advantage that the S / N can be improved and the amplification factor can be improved. Therefore, it can be applied as an optical preamplifier having low noise characteristics.
第1図は本発明の原理説明図、第2図は融着型光カプラ
を設けた場合の説明図、第3図は自然放出光スペクトル
説明図、第4図は光カプラ特性説明図、第5図は本発明
の実施例の説明図、第6図は従来例の説明図である。 1は増幅用光ファイバ、2はフィルタ、3は励起光源で
ある。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating a case in which a fused optical coupler is provided, FIG. 3 is a diagram illustrating a spontaneous emission light spectrum, FIG. FIG. 5 is an explanatory view of an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is an explanatory view of a conventional example. 1 is an amplification optical fiber, 2 is a filter, and 3 is an excitation light source.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01S 3/10 G02B 6/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01S 3/10 G02B 6/00
Claims (1)
と励起光とを伝搬させて、前記信号光を増幅する光ファ
イバ増幅器に於いて、 前記増幅用光ファイバ(1)の複数の区間のそれぞれに
フィルタ(2)を設け、該フィルタ(2)を、前記信号
光と前記励起光との何れか一方を通過させる光バンドパ
スフィルタと、他方を通過させる合分波器とにより構成
した ことを特徴とする光ファイバ増幅器。1. An optical fiber amplifier for amplifying a signal light by propagating a signal light and a pump light through an amplification optical fiber (1) having a predetermined length, wherein a plurality of the amplification optical fibers (1) are provided. , A filter (2) is provided in each of the sections, and the filter (2) is formed by an optical band-pass filter that passes one of the signal light and the pump light and a multiplexer / demultiplexer that passes the other. An optical fiber amplifier characterized by comprising.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2308751A JP2897076B2 (en) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Optical fiber amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2308751A JP2897076B2 (en) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Optical fiber amplifier |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04181232A JPH04181232A (en) | 1992-06-29 |
JP2897076B2 true JP2897076B2 (en) | 1999-05-31 |
Family
ID=17984857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2308751A Expired - Lifetime JP2897076B2 (en) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | Optical fiber amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (3)
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---|---|---|---|---|
JP2870235B2 (en) * | 1991-06-24 | 1999-03-17 | 日本電気株式会社 | Optical fiber amplifier |
JP3195160B2 (en) | 1994-05-06 | 2001-08-06 | 株式会社日立製作所 | Optical amplifier |
JP5323562B2 (en) * | 2008-03-31 | 2013-10-23 | 古河電気工業株式会社 | Cascade Raman laser |
-
1990
- 1990-11-16 JP JP2308751A patent/JP2897076B2/en not_active Expired - Lifetime
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JPH04181232A (en) | 1992-06-29 |
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