JP2937285B2 - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は１．６５μｍ帯で動作す
る光ファイバ増幅器に関するものである。
る光ファイバ増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光通信の分野では光ファイバのコ
アに希土類元素を添加し、希土類元素の４ｆ殻内エネル
ギー準位間で誘導放出遷移させて光信号を増幅する、い
わゆる光ファイバ増幅器の研究及び実用化が進められて
いる。現在の光通信に利用されている波長帯は１．３μ
ｍ帯及び１．５μｍ帯であり、１．３μｍ帯用にはＰｒ
ドープファイバ増幅器の研究が進められ、１．５μｍ帯
にはＥｒドープファイバ増幅器の実用化が進められてい
る。
アに希土類元素を添加し、希土類元素の４ｆ殻内エネル
ギー準位間で誘導放出遷移させて光信号を増幅する、い
わゆる光ファイバ増幅器の研究及び実用化が進められて
いる。現在の光通信に利用されている波長帯は１．３μ
ｍ帯及び１．５μｍ帯であり、１．３μｍ帯用にはＰｒ
ドープファイバ増幅器の研究が進められ、１．５μｍ帯
にはＥｒドープファイバ増幅器の実用化が進められてい
る。
【０００３】光通信システムを運用するにあたっては、
そのシステムの運用状態を監視するシステムや試験する
システムが必要となる。例えば、現在、１．５μｍ帯の
光通信システムでは１．３μｍの光を使ってシステムの
監視が行われ、１．３μｍ帯の光通信システムでは１．
５μｍの光を使ってシステムの監視が行われている。つ
まり、そのシステムが使用している信号波長以外の波長
帯を利用して監視システムが構成されており、将来的に
は１．３μｍ帯にも１．５μｍ帯にも使用できる監視シ
ステムの構築が望まれており、そのシステムの動作波長
帯として１．６５μｍ帯の波長帯が考えられている。
そのシステムの運用状態を監視するシステムや試験する
システムが必要となる。例えば、現在、１．５μｍ帯の
光通信システムでは１．３μｍの光を使ってシステムの
監視が行われ、１．３μｍ帯の光通信システムでは１．
５μｍの光を使ってシステムの監視が行われている。つ
まり、そのシステムが使用している信号波長以外の波長
帯を利用して監視システムが構成されており、将来的に
は１．３μｍ帯にも１．５μｍ帯にも使用できる監視シ
ステムの構築が望まれており、そのシステムの動作波長
帯として１．６５μｍ帯の波長帯が考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在の
ところ、監視システムの光源として使用できる高出力の
半導体レーザがなく、現存する半導体レーザの出力光を
増幅できる光増幅器の開発が望まれている。
ところ、監視システムの光源として使用できる高出力の
半導体レーザがなく、現存する半導体レーザの出力光を
増幅できる光増幅器の開発が望まれている。
【０００５】これまで、１．６５μｍ帯増幅用として
は、図１に示すようなＴｍの 3Ｈ4 →3Ｈ6 誘導放出を
利用したＴｍドープファイバ増幅器が試みられている
（例えば、I.Sankawa, H.Izumita, S.Furukawa, K.Ishi
hara“IEEE. Photon.Technol. Lett.,”vol.2, pp.422-
434, 1990 ：文献１）。
は、図１に示すようなＴｍの 3Ｈ4 →3Ｈ6 誘導放出を
利用したＴｍドープファイバ増幅器が試みられている
（例えば、I.Sankawa, H.Izumita, S.Furukawa, K.Ishi
hara“IEEE. Photon.Technol. Lett.,”vol.2, pp.422-
434, 1990 ：文献１）。
【０００６】前記文献１では０．８μｍ帯の光を使用し
てＴｍの 3Ｆ4 レベルを励起し、 3Ｆ4 レベルから 3Ｈ
4 レベルへの緩和を利用して 3Ｈ4 レベルを励起して
１．６５μｍ帯の光増幅が試みられているが、数ｄＢの
利得が得られているに過ぎない。
てＴｍの 3Ｆ4 レベルを励起し、 3Ｆ4 レベルから 3Ｈ
4 レベルへの緩和を利用して 3Ｈ4 レベルを励起して
１．６５μｍ帯の光増幅が試みられているが、数ｄＢの
利得が得られているに過ぎない。
【０００７】ここで、利得が低いのは 3Ｆ4 レベルを励
起し、 3Ｆ4 レベルからの緩和を利用して 3Ｈ4 レベル
を励起しているため、 3Ｈ4 レベルに励起されるＴｍの
数を効率良く増加させられないためである。つまり、 3
Ｆ4 → 3Ｈ6 遷移の確率は 3Ｆ4 → 3Ｈ4 遷移の確率よ
り約８倍大きいため、 3Ｆ4 レベルに励起したのではＴ
ｍはほとんど 3Ｈ6 レベルに緩和してしまい、 3Ｈ4 レ
ベルにとどまるＴｍの数が少なくなるためである。
起し、 3Ｆ4 レベルからの緩和を利用して 3Ｈ4 レベル
を励起しているため、 3Ｈ4 レベルに励起されるＴｍの
数を効率良く増加させられないためである。つまり、 3
Ｆ4 → 3Ｈ6 遷移の確率は 3Ｆ4 → 3Ｈ4 遷移の確率よ
り約８倍大きいため、 3Ｆ4 レベルに励起したのではＴ
ｍはほとんど 3Ｈ6 レベルに緩和してしまい、 3Ｈ4 レ
ベルにとどまるＴｍの数が少なくなるためである。
【０００８】本発明の目的は、効率良くＴｍを 3Ｈ4 レ
ベルに励起してＴｍドープ光ファイバの１．６５μｍ帯
の利得を向上させ、１．６５μｍ帯で動作する実用的な
Ｔｍドープ光ファイバ増幅器を提供することである。
ベルに励起してＴｍドープ光ファイバの１．６５μｍ帯
の利得を向上させ、１．６５μｍ帯で動作する実用的な
Ｔｍドープ光ファイバ増幅器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するため、励起光源、信号光源、励起光と信号光とを
結合する光カプラ及びコアに少なくとも一種類以上の希
土類元素を含んだ光ファイバを基本構成要素とする光増
幅器において、活性希土類元素がＴｍであり、これにＥ
ｒ、Ｄｙ及びＹｂのうちの少なくとも一つの元素をコド
ーパントとして含み、Ｔｍの3Ｆ2または3Ｆ3または3Ｆ4
多重項を励起して、3Ｆ2または3Ｆ3多重項を励起した場
合には、フォノン放出により3Ｆ4レベルに緩和し、もっ
てＴｍの3Ｆ4レベルからＥｒの 4 Ｉ 9/2 レベルまたはＤｙ
の 6 Ｆ 5/2 レベルまたはＹｂの2Ｆ5/2レベルにエネルギー
移動し、Ｅｒの 4 Ｉ 9/2 レベルまたはＤｙの 6 Ｆ 5/2 レベル
からＴｍの 3 Ｈ 4 レベルにエネルギー移動し、またはＹｂ
の 2 Ｆ 5/2 レベルからＴｍの 3 Ｈ 5 レベルにエネルギー移動
した後、フォノン放出により緩和が起こり、Ｔｍの 3 Ｈ 4
レベルにエネルギー移動し、もって最終的にＴｍの3Ｈ4
レベルが励起されることによりＴｍの3Ｈ4レベルから3
Ｈ6レベルへの遷移に伴う誘導放出により波長１．６５
μｍ帯の光増幅を行うことを特徴とする。また、コアガ
ラスにＡｌ、Ｐ、Ｇｅ及びＬａのうちの少なくとも一つ
をドーパントとして含んだ光ファイバを用いることを特
徴とする。
成するため、励起光源、信号光源、励起光と信号光とを
結合する光カプラ及びコアに少なくとも一種類以上の希
土類元素を含んだ光ファイバを基本構成要素とする光増
幅器において、活性希土類元素がＴｍであり、これにＥ
ｒ、Ｄｙ及びＹｂのうちの少なくとも一つの元素をコド
ーパントとして含み、Ｔｍの3Ｆ2または3Ｆ3または3Ｆ4
多重項を励起して、3Ｆ2または3Ｆ3多重項を励起した場
合には、フォノン放出により3Ｆ4レベルに緩和し、もっ
てＴｍの3Ｆ4レベルからＥｒの 4 Ｉ 9/2 レベルまたはＤｙ
の 6 Ｆ 5/2 レベルまたはＹｂの2Ｆ5/2レベルにエネルギー
移動し、Ｅｒの 4 Ｉ 9/2 レベルまたはＤｙの 6 Ｆ 5/2 レベル
からＴｍの 3 Ｈ 4 レベルにエネルギー移動し、またはＹｂ
の 2 Ｆ 5/2 レベルからＴｍの 3 Ｈ 5 レベルにエネルギー移動
した後、フォノン放出により緩和が起こり、Ｔｍの 3 Ｈ 4
レベルにエネルギー移動し、もって最終的にＴｍの3Ｈ4
レベルが励起されることによりＴｍの3Ｈ4レベルから3
Ｈ6レベルへの遷移に伴う誘導放出により波長１．６５
μｍ帯の光増幅を行うことを特徴とする。また、コアガ
ラスにＡｌ、Ｐ、Ｇｅ及びＬａのうちの少なくとも一つ
をドーパントとして含んだ光ファイバを用いることを特
徴とする。
【００１０】
【作用】これまでのＴｍドープファイバ増幅器では3Ｆ4
レベルを励起していたが、本発明ではＥｒ，Ｄｙ，Ｙｂ
等のコドーパンドにより3Ｆ4レベルをクウェンチさせ、
コドーパントからのエネルギー移動によりＴｍの3 Ｈ 4レ
ベルを励起して、その結果、励起効率を上げた。また、
コアガラスにＡｌ、Ｐ、Ｇｅ及びＬａのうちの少なくと
も一つを添加することにより、希土類元素の吸収、発光
帯のスペクトル幅を広げて励起効率を上げた。
レベルを励起していたが、本発明ではＥｒ，Ｄｙ，Ｙｂ
等のコドーパンドにより3Ｆ4レベルをクウェンチさせ、
コドーパントからのエネルギー移動によりＴｍの3 Ｈ 4レ
ベルを励起して、その結果、励起効率を上げた。また、
コアガラスにＡｌ、Ｐ、Ｇｅ及びＬａのうちの少なくと
も一つを添加することにより、希土類元素の吸収、発光
帯のスペクトル幅を広げて励起効率を上げた。
【００１１】以下、実施例により本発明を説明するが、
本発明は実施例中の数値、ガラス系等により限定される
ものではない。
本発明は実施例中の数値、ガラス系等により限定される
ものではない。
【００１２】
【実施例１】Ｔｍ(0.1wt%)−Ｅｒ(1wt%)をコアにドープ
した石英光ファイバ５ｍを用いて、１．６５μｍ帯の光
増幅実験を行った。用いた石英光ファイバの比屈折率差
は２．３％であり、カットオフ波長は０．７６μｍであ
った。
した石英光ファイバ５ｍを用いて、１．６５μｍ帯の光
増幅実験を行った。用いた石英光ファイバの比屈折率差
は２．３％であり、カットオフ波長は０．７６μｍであ
った。
【００１３】図２は増幅特性の測定系の構成を示すもの
で、図中、１は発振波長が０．７９μｍであるＴｉ−サ
ファイアレーザからなる励起光源、２はレンズ、３は光
カプラ、４は１．６５μｍで発振する半導体レーザから
なる信号光源、５はコアにＴｍ−Ｅｒが添加された増幅
用光ファイバ、６はピグテイル、７は光スペクトラム分
析器である。
で、図中、１は発振波長が０．７９μｍであるＴｉ−サ
ファイアレーザからなる励起光源、２はレンズ、３は光
カプラ、４は１．６５μｍで発振する半導体レーザから
なる信号光源、５はコアにＴｍ−Ｅｒが添加された増幅
用光ファイバ、６はピグテイル、７は光スペクトラム分
析器である。
【００１４】励起光源１から発せられたレーザ光をレン
ズ２により集束し、信号光源４からのレーザ光と光カプ
ラ３でカップリングする。カップリングしたレーザ光を
光ファイバ５に入射し、ピグテイル６を介して光スペク
トルラム分析器７に導いて、増幅されたレーザ信号光の
利得を求めた。その結果、１００ｍＷで励起した時に
１．６５μｍで１０ｄＢの利得を確認することができ
た。
ズ２により集束し、信号光源４からのレーザ光と光カプ
ラ３でカップリングする。カップリングしたレーザ光を
光ファイバ５に入射し、ピグテイル６を介して光スペク
トルラム分析器７に導いて、増幅されたレーザ信号光の
利得を求めた。その結果、１００ｍＷで励起した時に
１．６５μｍで１０ｄＢの利得を確認することができ
た。
【００１５】ＥｒをＴｍとともにドープした場合、Ｔｍ
の3 Ｆ 4レベルが励起されるとＥｒの4Ｉ9/2レベルにエネ
ルギー移動が起こり、Ｔｍ内での3 Ｆ 4→3Ｈ6の遷移が抑
えられ、Ｔｍからのエネルギー移動により4Ｉ9/2状態に
励起されたＥｒは4Ｉ13/2状態にまでフォノン放出過程
により緩和され、再度、Ｅｒの4Ｉ13/2レベルからＴｍ
の3 Ｈ 4レベルにエネルギー移動が起こり、最終的にＴｍ
は3 Ｈ 4レベルに励起され、１．６５μｍ帯での利得が得
られる。Ｅｒをコドープし、Ｔｍ，Ｅｒ間のエネルギー
移動を利用すると、Ｔｍ単独で3 Ｆ 4状態が励起される場
合よりも効率良く3 Ｈ 4レベルに励起されるため、Ｔｍ独
立でドープした場合よりも高い利得が得られたわけであ
る。
の3 Ｆ 4レベルが励起されるとＥｒの4Ｉ9/2レベルにエネ
ルギー移動が起こり、Ｔｍ内での3 Ｆ 4→3Ｈ6の遷移が抑
えられ、Ｔｍからのエネルギー移動により4Ｉ9/2状態に
励起されたＥｒは4Ｉ13/2状態にまでフォノン放出過程
により緩和され、再度、Ｅｒの4Ｉ13/2レベルからＴｍ
の3 Ｈ 4レベルにエネルギー移動が起こり、最終的にＴｍ
は3 Ｈ 4レベルに励起され、１．６５μｍ帯での利得が得
られる。Ｅｒをコドープし、Ｔｍ，Ｅｒ間のエネルギー
移動を利用すると、Ｔｍ単独で3 Ｆ 4状態が励起される場
合よりも効率良く3 Ｈ 4レベルに励起されるため、Ｔｍ独
立でドープした場合よりも高い利得が得られたわけであ
る。
【００１６】また、信号光源４の波長を変化させること
により、信号利得は１．６２μｍから１．８５μｍまで
の波長域で確認することができた。
により、信号利得は１．６２μｍから１．８５μｍまで
の波長域で確認することができた。
【００１７】
【実施例２】Ｔｍ(0.1wt%)−Ｅｒ(1wt%)をコアにドープ
したフッ化物ファイバ５ｍを増幅用光ファイバ５として
増幅実験を行った。コアガラス組成は５３ＺｒＦ4 −１
６ＢａＦ2 −１５ＰｂＦ2 −３．５ＬａＦ3 −２．０Ｙ
Ｆ3 −２．５ＡｌＦ3 −８ＬｉＦ(mol%)、クラッドガラ
ス組成は４７．５ＺｒＦ4 −２３．５ＢａＦ2 −２．５
ＬａＦ3 −２ＹＦ3 −４．５ＡｌＦ3 −２０ＮａＦ(mol
%)であり、比屈折率差は３．７％である。実施例１と同
じ励起波長で励起したところ、この光ファイバを増幅用
光ファイバとして用いても１．６５μｍ帯で１０ｄＢ以
上の利得が確認できた。
したフッ化物ファイバ５ｍを増幅用光ファイバ５として
増幅実験を行った。コアガラス組成は５３ＺｒＦ4 −１
６ＢａＦ2 −１５ＰｂＦ2 −３．５ＬａＦ3 −２．０Ｙ
Ｆ3 −２．５ＡｌＦ3 −８ＬｉＦ(mol%)、クラッドガラ
ス組成は４７．５ＺｒＦ4 −２３．５ＢａＦ2 −２．５
ＬａＦ3 −２ＹＦ3 −４．５ＡｌＦ3 −２０ＮａＦ(mol
%)であり、比屈折率差は３．７％である。実施例１と同
じ励起波長で励起したところ、この光ファイバを増幅用
光ファイバとして用いても１．６５μｍ帯で１０ｄＢ以
上の利得が確認できた。
【００１８】
【実施例３】Ｔｍ(0.1wt%)−Ｄｙ(1wt%)をコアにドープ
したフッ化物ファイバ５ｍを増幅用光ファイバ５として
増幅実験を行った。コアガラス組成は５３ＺｒＦ4 −１
６ＢａＦ2 −１５ＰｂＦ2 −３．５ＬａＦ3 −２．０Ｙ
Ｆ3 −２．５ＡｌＦ3 −８ＬｉＦ(mol%)、クラッドガラ
ス組成は４７．５ＺｒＦ4 −２３．５ＢａＦ2 −２．５
ＬａＦ3 −２ＹＦ3 −４．５ＡｌＦ3 −２０ＮａＦ(mol
%)であり、比屈折率差は３．７％である。実施例１と同
じ励起波長で励起したところ、この光ファイバを増幅用
光ファイバとして用いても１．６５μｍ帯で１０ｄＢ以
上の利得が確認できた。
したフッ化物ファイバ５ｍを増幅用光ファイバ５として
増幅実験を行った。コアガラス組成は５３ＺｒＦ4 −１
６ＢａＦ2 −１５ＰｂＦ2 −３．５ＬａＦ3 −２．０Ｙ
Ｆ3 −２．５ＡｌＦ3 −８ＬｉＦ(mol%)、クラッドガラ
ス組成は４７．５ＺｒＦ4 −２３．５ＢａＦ2 −２．５
ＬａＦ3 −２ＹＦ3 −４．５ＡｌＦ3 −２０ＮａＦ(mol
%)であり、比屈折率差は３．７％である。実施例１と同
じ励起波長で励起したところ、この光ファイバを増幅用
光ファイバとして用いても１．６５μｍ帯で１０ｄＢ以
上の利得が確認できた。
【００１９】これはＤｙをＴｍとともにコアにドープす
ると、図３に示した過程を辿ってＴｍ，Ｄｙ間及びＤ
ｙ，Ｔｍ間でエネルギー移動が起こり、Ｔｍの 3 Ｆ 4 レベ
ルを励起した場合、Ｔｍ単独の場合よりも 3 Ｈ 4 レベルが
効率良く励起されたためである。
ると、図３に示した過程を辿ってＴｍ，Ｄｙ間及びＤ
ｙ，Ｔｍ間でエネルギー移動が起こり、Ｔｍの 3 Ｆ 4 レベ
ルを励起した場合、Ｔｍ単独の場合よりも 3 Ｈ 4 レベルが
効率良く励起されたためである。
【００２０】
【実施例４】実施例１で用いたファイバを増幅用光ファ
イバ５として用いて、０．６６μｍ，０．６８５μｍの
励起波長で3Ｆ2，3Ｆ3レベルを励起したところ、 3 Ｈ 4 レ
ベルを励起した場合と同様、１．６５μｍ帯で１０ｄＢ
以上の利得が確認できた。これは3Ｆ2または3Ｆ3レベル
から 3 Ｈ 4 レベルへフォノン放出により緩和が起こり、そ
の結果、3Ｈ4レベルが効率良く励起されたためである。
イバ５として用いて、０．６６μｍ，０．６８５μｍの
励起波長で3Ｆ2，3Ｆ3レベルを励起したところ、 3 Ｈ 4 レ
ベルを励起した場合と同様、１．６５μｍ帯で１０ｄＢ
以上の利得が確認できた。これは3Ｆ2または3Ｆ3レベル
から 3 Ｈ 4 レベルへフォノン放出により緩和が起こり、そ
の結果、3Ｈ4レベルが効率良く励起されたためである。
【００２１】
【参考例１】Ｔｍ(0.1wt%)がコアにドープされた石英光
ファイバを増幅用光ファイバ５として１．６５μｍ帯の
光増幅実験を行った。励起波長は１．６μｍで、3Ｆ4レ
ベルを励起した。その結果、５０ｍＷの励起パワーによ
り、１．６５μｍ帯において１０ｄＢ以上の利得が確認
できた。これはＴｍの3Ｆ4レベルを励起する場合よりも
3Ｈ4レベルを励起する方が直接、レーザ始準位を励起す
ることにより、効率良く3Ｈ4レベルの励起ができるため
である。１．６μｍ帯励起も０．７９μｍ帯励起と同
様、半導体レーザを用いた励起が可能であるため実用的
である。
ファイバを増幅用光ファイバ５として１．６５μｍ帯の
光増幅実験を行った。励起波長は１．６μｍで、3Ｆ4レ
ベルを励起した。その結果、５０ｍＷの励起パワーによ
り、１．６５μｍ帯において１０ｄＢ以上の利得が確認
できた。これはＴｍの3Ｆ4レベルを励起する場合よりも
3Ｈ4レベルを励起する方が直接、レーザ始準位を励起す
ることにより、効率良く3Ｈ4レベルの励起ができるため
である。１．６μｍ帯励起も０．７９μｍ帯励起と同
様、半導体レーザを用いた励起が可能であるため実用的
である。
【００２２】
【実施例５】Ｔｍ(0.1wt%)−Ｙｂ(3wt%)がコアにドープ
された石英光ファイバを増幅用光ファイバ５として１．
６５μｍ帯の光増幅実験を行った。励起波長は０．９８
μｍであり、Ｙｂの2Ｆ5/2レベルを励起した。図４に示
すようにＹｂの2Ｆ5/2レベルが励起されると、2Ｆ5/2レ
ベルからＴｍの3Ｈ5レベルにエネルギー移動が起こり、
また、3Ｈ5レベルから3Ｈ4レベルにはフォノン放出によ
り緩和が起こり、最終的にはＴｍの3Ｈ4レベルが励起さ
れる。その結果、本実施例では５０ｍＷの励起により
１．６５μｍ帯で１０ｄＢ以上の利得が確認できた。
された石英光ファイバを増幅用光ファイバ５として１．
６５μｍ帯の光増幅実験を行った。励起波長は０．９８
μｍであり、Ｙｂの2Ｆ5/2レベルを励起した。図４に示
すようにＹｂの2Ｆ5/2レベルが励起されると、2Ｆ5/2レ
ベルからＴｍの3Ｈ5レベルにエネルギー移動が起こり、
また、3Ｈ5レベルから3Ｈ4レベルにはフォノン放出によ
り緩和が起こり、最終的にはＴｍの3Ｈ4レベルが励起さ
れる。その結果、本実施例では５０ｍＷの励起により
１．６５μｍ帯で１０ｄＢ以上の利得が確認できた。
【００２３】また、本実施例ではＹｂの２Ｆ５／２レベ
ルを励起したが、Ｔｍの３Ｆ２，３Ｆ３，３Ｆ４レベル
を励起しても良い。これはＴｍの３Ｆ４からＹｂの２Ｆ
５／２へエネルギー移動が起こり、また、Ｙｂの２Ｆ
５／２からＴｍの３Ｈ５にエネルギー移動が起こり、最
終的にＴｍの３Ｈ４レベルが励起されるからである。
ルを励起したが、Ｔｍの３Ｆ２，３Ｆ３，３Ｆ４レベル
を励起しても良い。これはＴｍの３Ｆ４からＹｂの２Ｆ
５／２へエネルギー移動が起こり、また、Ｙｂの２Ｆ
５／２からＴｍの３Ｈ５にエネルギー移動が起こり、最
終的にＴｍの３Ｈ４レベルが励起されるからである。
【００２４】
【参考例２】Ｔｍ(0.1wt%)−Ｅｒ(3wt%)がコアにドープ
された石英光ファイバを増幅用光ファイバ５として１．
６５μｍ帯の光増幅実験を行った。励起波長は０．９８
μｍ，１．４８μｍの２つの波長を用いて、それぞれＥ
ｒの4Ｉ11/2レベル，4Ｉ13/2レベルを励起した。この場
合、図５に示すようにＥｒからＴｍへエネルギー移動が
起こり、最終的にはＴｍの3Ｈ4レベルが励起される。そ
の結果、本例では５０ｍＷの励起により１．６５μｍ帯
で１０ｄＢ以上の利得が確認できた。
された石英光ファイバを増幅用光ファイバ５として１．
６５μｍ帯の光増幅実験を行った。励起波長は０．９８
μｍ，１．４８μｍの２つの波長を用いて、それぞれＥ
ｒの4Ｉ11/2レベル，4Ｉ13/2レベルを励起した。この場
合、図５に示すようにＥｒからＴｍへエネルギー移動が
起こり、最終的にはＴｍの3Ｈ4レベルが励起される。そ
の結果、本例では５０ｍＷの励起により１．６５μｍ帯
で１０ｄＢ以上の利得が確認できた。
【００２５】これまで述べた実施例では、ファイバ素材
として石英ガラス、ＺｒＦ4系のフッ化物ガラスを用い
たが、この他に石英系多成分ガラス、リン酸ガラス、フ
ツリン酸ガラス、カルコゲナイドガラスを用いても同様
の結果が得られた。石英ガラスを用いる場合、Ｅｒドー
プ光ファイバアンプ用のコアガラス成分、例えばＡｌ，
Ｐ，Ｌａ，Ｇｅ等の成分を用いることができるのはいう
までもない。特に、Ａｌ，Ｐ，Ｌａ等がＧｅの外に石英
ガラス中に添加されていると、希土類元素の吸収、発光
帯のスペクトル幅が広がるため、希土類元素間のエネル
ギー移動が効率良く起り、また、添加濃度を上げること
も可能となり、その結果、エネルギー移動を起させ易く
なる。また、フッ化物ガラスとしてはＩｎＦ3系ガラ
ス、ＡｌＦ3系ガラス、ＡｌＦ3−ＺｒＦ4系ガラスも用
いられ、カルコゲナイドガラスとしてはＡｓ−Ｓ、Ｇｅ
−Ｓ、Ｇｅ−Ｓ−Ｓｅ、Ａｓ−Ｇｅ−Ｓ等のガラスが用
いられる。
として石英ガラス、ＺｒＦ4系のフッ化物ガラスを用い
たが、この他に石英系多成分ガラス、リン酸ガラス、フ
ツリン酸ガラス、カルコゲナイドガラスを用いても同様
の結果が得られた。石英ガラスを用いる場合、Ｅｒドー
プ光ファイバアンプ用のコアガラス成分、例えばＡｌ，
Ｐ，Ｌａ，Ｇｅ等の成分を用いることができるのはいう
までもない。特に、Ａｌ，Ｐ，Ｌａ等がＧｅの外に石英
ガラス中に添加されていると、希土類元素の吸収、発光
帯のスペクトル幅が広がるため、希土類元素間のエネル
ギー移動が効率良く起り、また、添加濃度を上げること
も可能となり、その結果、エネルギー移動を起させ易く
なる。また、フッ化物ガラスとしてはＩｎＦ3系ガラ
ス、ＡｌＦ3系ガラス、ＡｌＦ3−ＺｒＦ4系ガラスも用
いられ、カルコゲナイドガラスとしてはＡｓ−Ｓ、Ｇｅ
−Ｓ、Ｇｅ−Ｓ−Ｓｅ、Ａｓ−Ｇｅ−Ｓ等のガラスが用
いられる。
【００２６】また、本実施例ではＴｍによる１．６５μ
ｍ帯の光増幅の外に、コドーパントとして添加Ｅｒの 4
Ｉ13/2→ 4Ｉ15/2遷移による１．５５μｍ帯の光増幅も
同時に観測することができた。
ｍ帯の光増幅の外に、コドーパントとして添加Ｅｒの 4
Ｉ13/2→ 4Ｉ15/2遷移による１．５５μｍ帯の光増幅も
同時に観測することができた。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、
１．６５μｍ帯で動作する実用的な光ファイバ増幅器を
構成でき、これを用いることにより１．６５μｍ帯を利
用した光通信システムの監視システムを構築でき、光通
信システムの信頼性向上に大きな成果をもたらすことが
できる。
１．６５μｍ帯で動作する実用的な光ファイバ増幅器を
構成でき、これを用いることにより１．６５μｍ帯を利
用した光通信システムの監視システムを構築でき、光通
信システムの信頼性向上に大きな成果をもたらすことが
できる。
【図１】Ｔｍのエネルギーレベルダイヤグラム
【図２】増幅特性の測定系の構成図
【図３】Ｔｍ−Ｅｒ、Ｔｍ−Ｄｙ間のエネルギー移動を
示す図
示す図
【図４】Ｔｍ−Ｙｂ間のエネルギー移動を示す図
【図５】Ｔｍ−Ｅｒ間のエネルギー移動を示す図
１…励起光源、２…レンズ、３…光カプラ、４…信号光
源、５…増幅用光ファイバ、６…ピグテイル、７…光ス
ペクトラム分析器。
源、５…増幅用光ファイバ、６…ピグテイル、７…光ス
ペクトラム分析器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 誠 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (72)発明者 須藤 昭一 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平５−145168（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−369616（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−180280（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−265251（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−319859（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−109785（ＪＰ，Ａ) 特公 昭44−26355（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01S 3/17 H01S 3/06
Claims (2)
- 【請求項１】 励起光源、信号光源、励起光と信号光と
を結合する光カプラ及びコアに少なくとも一種類以上の
希土類元素を含んだ光ファイバを基本構成要素とする光
増幅器において、 活性希土類元素がＴｍであり、これにＥｒ、Ｄｙ及びＹ
ｂのうちの少なくとも一つの元素をコドーパントとして
含み、 Ｔｍの3Ｆ2または3Ｆ3または3Ｆ4多重項を励起して、3
Ｆ2または3Ｆ3多重項を励起した場合には、フォノン放
出により3Ｆ4レベルに緩和し、もってＴｍの3Ｆ4レベル
からＥｒの 4 Ｉ 9/2 レベルまたはＤｙの 6 Ｆ 5/2 レベルまた
はＹｂの2Ｆ5/2レベルにエネルギー移動し、Ｅｒの 4 Ｉ
9/2 レベルまたはＤｙの 6 Ｆ 5/2 レベルからＴｍの 3 Ｈ 4 レ
ベルにエネルギー移動し、またはＹｂの 2 Ｆ 5/2 レベルか
らＴｍの 3 Ｈ 5 レベルにエネルギー移動した後、フォノン
放出により緩和が起こり、Ｔｍの 3 Ｈ 4 レベルにエネルギ
ー移動し、もって最終的にＴｍの3Ｈ4レベルが励起され
ることによりＴｍの3Ｈ4レベルから3Ｈ6レベルへの遷移
に伴う誘導放出により波長１．６５μｍ帯の光増幅を行
うことを特徴とする光増幅器。 - 【請求項２】 コアガラスにＡｌ、Ｐ、Ｇｅ及びＬａの
うちの少なくとも一つをドーパントとして含んだ光ファ
イバを用いることを特徴とする請求項１記載の光増幅
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4254566A JP2937285B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4254566A JP2937285B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06112576A JPH06112576A (ja) | 1994-04-22 |
| JP2937285B2 true JP2937285B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=17266829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4254566A Expired - Fee Related JP2937285B2 (ja) | 1992-09-24 | 1992-09-24 | 光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2937285B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3301275B2 (ja) * | 1994-09-27 | 2002-07-15 | 日本電信電話株式会社 | 光ファイバ増幅器 |
| KR100312433B1 (ko) * | 1999-12-09 | 2001-11-05 | 오길록 | 툴륨 첨가 광섬유 증폭기의 증폭효율 향상을 위한 복합희토류 이온 첨가 광도파로 구조 |
| US6504645B1 (en) * | 2000-08-29 | 2003-01-07 | Lucent Technologies Inc. | Chalcogenide glass based Raman optical amplifier |
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| JP2004031784A (ja) | 2002-06-27 | 2004-01-29 | Nec Corp | レーザ増幅器、および光ファイバレーザ |
| KR101386108B1 (ko) * | 2013-05-31 | 2014-04-16 | 광주과학기술원 | 광섬유를 이용한 광 증폭기 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04369616A (ja) * | 1991-06-19 | 1992-12-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 短波長光源およびその製造方法 |
| JP2634525B2 (ja) * | 1991-09-27 | 1997-07-30 | 松下電器産業株式会社 | 希土類イオン添加固体光素子、希土類イオン添加光ファイバ素子、希土類イオン添加レーザ素子及び希土類イオン添加光増幅素子 |
-
1992
- 1992-09-24 JP JP4254566A patent/JP2937285B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06112576A (ja) | 1994-04-22 |
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|---|---|---|---|
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