JP3029303B2 - マルチファイバ光増幅器およびそれを用いた多心光ファイバの接続構造 - Google Patents
マルチファイバ光増幅器およびそれを用いた多心光ファイバの接続構造Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、希土類添加光ファイバ
を用いて、光ファイバ内を伝送する信号光を増幅する増
幅器に関し、特に多心の光ファイバの増幅を可能とした
マルチファイバ光増幅器の構造に関する。
を用いて、光ファイバ内を伝送する信号光を増幅する増
幅器に関し、特に多心の光ファイバの増幅を可能とした
マルチファイバ光増幅器の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】昨今注目されている光ファイバ技術とし
て、希土類添加光ファイバによる光の直接増幅がある。
図６は、その増幅技術の一例を示すものであって、この
図に示された増幅器は、希土類添加光ファイバ１(特に
有望なものとしては、波長１.５５μm帯の光増幅を目指
したエルビウム添加単一モードファイバである。)に、
光カプラ２を用いて励起光源３からの励起光を入射す
る。これにより、通常のレーザと同様にエルビウムイオ
ンのエネルギーに反転分布が生じる。この状態で上記光
カプラ２を通して信号光４が希土類添加光ファイバ１に
入射されると励起光で励起されたエルビウムイオンのエ
ネルギーが誘導放出によって信号光に与えられ、増幅さ
れた光がファイバ通信路５に伝送される構成となってい
る。
て、希土類添加光ファイバによる光の直接増幅がある。
図６は、その増幅技術の一例を示すものであって、この
図に示された増幅器は、希土類添加光ファイバ１(特に
有望なものとしては、波長１.５５μm帯の光増幅を目指
したエルビウム添加単一モードファイバである。)に、
光カプラ２を用いて励起光源３からの励起光を入射す
る。これにより、通常のレーザと同様にエルビウムイオ
ンのエネルギーに反転分布が生じる。この状態で上記光
カプラ２を通して信号光４が希土類添加光ファイバ１に
入射されると励起光で励起されたエルビウムイオンのエ
ネルギーが誘導放出によって信号光に与えられ、増幅さ
れた光がファイバ通信路５に伝送される構成となってい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
増幅器にあっては、ファイバ１本毎に光増幅器を設ける
必要があり、複数本の光ファイバに対応するには多くの
光増幅器を用意する必要があった。この光増幅器はかな
り高価であるために、多心光ファイバのそれぞれのファ
イバ毎に光増幅器を接続すると、光通信システムのコス
トが増大してしまうことになる。さらに多心ファイバケ
ーブル等においては、ファイバ毎にこのような光増幅器
を接続すると設置スペースが大きくなり、実用的でな
い。
増幅器にあっては、ファイバ１本毎に光増幅器を設ける
必要があり、複数本の光ファイバに対応するには多くの
光増幅器を用意する必要があった。この光増幅器はかな
り高価であるために、多心光ファイバのそれぞれのファ
イバ毎に光増幅器を接続すると、光通信システムのコス
トが増大してしまうことになる。さらに多心ファイバケ
ーブル等においては、ファイバ毎にこのような光増幅器
を接続すると設置スペースが大きくなり、実用的でな
い。
【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、多心の光ファイバ中の光を同時に増幅する小型で構
造の簡単なマルチファイバ用光増幅器であって、必ずし
も高出力、高利得の増幅を必要としない光通信の分野に
おいて好適に適用される光増幅器を提供することを目的
としている。
で、多心の光ファイバ中の光を同時に増幅する小型で構
造の簡単なマルチファイバ用光増幅器であって、必ずし
も高出力、高利得の増幅を必要としない光通信の分野に
おいて好適に適用される光増幅器を提供することを目的
としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる課題は、複数本の
希土類添加光ファイバを表面に反射層を有するガラスブ
ロック内に配置し、上記ブロック内に励起光を入射する
光源を設け、上記光ファイバを側面から励起する構成と
することによって解消される。
希土類添加光ファイバを表面に反射層を有するガラスブ
ロック内に配置し、上記ブロック内に励起光を入射する
光源を設け、上記光ファイバを側面から励起する構成と
することによって解消される。
【０００６】また、上記反射層として、ガラスブロック
を構成するガラスよりも低屈折率の材料からなる層を形
成してもよい。さらに、かかる構造のマルチファイバ光
増幅器を、多心光ファイバの伝送路の途中に組み込ん
で、多心光ファイバの接続構造を構成することができ
る。
を構成するガラスよりも低屈折率の材料からなる層を形
成してもよい。さらに、かかる構造のマルチファイバ光
増幅器を、多心光ファイバの伝送路の途中に組み込ん
で、多心光ファイバの接続構造を構成することができ
る。
【０００７】
【作用】本発明では、光源からガラスブロックに入射さ
れた励起光がブロック内で多重反射し、この間に光ファ
イバのコアに含まれる希土類イオンが励起光を吸収して
励起状態となり反転分布が形成される。ここに信号光が
コア中を伝搬すると誘導放射により信号光が増幅され
る。従って、ガラスブロック内に配設された複数の光フ
ァイバ全ての光増幅を行うことができる。
れた励起光がブロック内で多重反射し、この間に光ファ
イバのコアに含まれる希土類イオンが励起光を吸収して
励起状態となり反転分布が形成される。ここに信号光が
コア中を伝搬すると誘導放射により信号光が増幅され
る。従って、ガラスブロック内に配設された複数の光フ
ァイバ全ての光増幅を行うことができる。
【０００８】
【実施例】図１および図２は、本発明による光増幅器の
一実施例を示すものである。この光増幅器１０は、表面
に金属反射層が形成されたガラスブロック１１と、その
内部に埋設された複数本の希土類添加光ファイバ１２
と、励起用の光をガラスブロック１１内に入射可能に配
設された励起光源１３とを備えて構成されている。
一実施例を示すものである。この光増幅器１０は、表面
に金属反射層が形成されたガラスブロック１１と、その
内部に埋設された複数本の希土類添加光ファイバ１２
と、励起用の光をガラスブロック１１内に入射可能に配
設された励起光源１３とを備えて構成されている。
【０００９】上記ガラスブロック１１は、板状や角柱状
のガラス製の本体１１aとその外面に形成された金属反
射層１１bとからなっている。金属反射層１１bは、本体
１１aにアルミニウムや銀を蒸着したり、ニッケル等を
無電解メッキすることにより形成される。ガラス製の本
体１１aと金属反射層１１b間の反射率は、少なくとも９
０％以上となっている。
のガラス製の本体１１aとその外面に形成された金属反
射層１１bとからなっている。金属反射層１１bは、本体
１１aにアルミニウムや銀を蒸着したり、ニッケル等を
無電解メッキすることにより形成される。ガラス製の本
体１１aと金属反射層１１b間の反射率は、少なくとも９
０％以上となっている。
【００１０】上記希土類添加光ファイバ１２は、図３に
示すように、コア１４とその周囲のクラッド１５とから
構成されている。クラッド１５は純粋石英からなり、コ
ア１４は石英にエルビウム、ネオジム、イッテルビウム
の内から選ばれた少なくとも一種類の希土類元素を含有
するものである。希土類元素の添加量はコア材料中に１
０００〜４０００ppm程度とするのが望ましい。この希
土類元素添加光ファイバ１２は、励起光源がファイバ外
側から入射されると、コア１４中の希土類イオンがその
光を吸収して励起状態となり反転分布が形成される。こ
こに信号光がコア中を伝搬すると増幅が行なわれる。
示すように、コア１４とその周囲のクラッド１５とから
構成されている。クラッド１５は純粋石英からなり、コ
ア１４は石英にエルビウム、ネオジム、イッテルビウム
の内から選ばれた少なくとも一種類の希土類元素を含有
するものである。希土類元素の添加量はコア材料中に１
０００〜４０００ppm程度とするのが望ましい。この希
土類元素添加光ファイバ１２は、励起光源がファイバ外
側から入射されると、コア１４中の希土類イオンがその
光を吸収して励起状態となり反転分布が形成される。こ
こに信号光がコア中を伝搬すると増幅が行なわれる。
【００１１】この希土類添加光ファイバ１２の両端に
は、希土類が添加されていない通常の光ファイバ１６が
それぞれ融着接続されている(図２中、符号１６bは融着
接続部を示している。)。これら光ファイバ１６は、複
数本の光通信用ファイバを備えた光ケーブルなどのマル
チファイバ線路の継続地点などにおいて、接続すべき光
ファイバ間に希土類添加光ファイバを挿入して融着接続
することにより、マルチファイバ線路を構成している。
は、希土類が添加されていない通常の光ファイバ１６が
それぞれ融着接続されている(図２中、符号１６bは融着
接続部を示している。)。これら光ファイバ１６は、複
数本の光通信用ファイバを備えた光ケーブルなどのマル
チファイバ線路の継続地点などにおいて、接続すべき光
ファイバ間に希土類添加光ファイバを挿入して融着接続
することにより、マルチファイバ線路を構成している。
【００１２】上記励起光源１３は、ガラスブロック１１
の外部に設けたレーザ光源等の光源であって、この励起
光源１３から、ライトガイド１７を通してガラスブロッ
ク１１内に励起光を入射させるようになっている。この
ライトガイド１７の先端とガラスブロック１１との接続
部には、励起光があまり特定方向に集中して特定ファイ
バに照射されないように拡散レンズ１８が設けられてい
る。
の外部に設けたレーザ光源等の光源であって、この励起
光源１３から、ライトガイド１７を通してガラスブロッ
ク１１内に励起光を入射させるようになっている。この
ライトガイド１７の先端とガラスブロック１１との接続
部には、励起光があまり特定方向に集中して特定ファイ
バに照射されないように拡散レンズ１８が設けられてい
る。
【００１３】この光増幅器１０は、励起光源１３から励
起用の光をガラスブロック１１の本体１１a内に入射す
ると、この光が本体１１a内を多重反射する。この間に
励起光は希土類添加光ファイバのコア１４に含まれる希
土類イオンに徐々に吸収される。この結果コア１４の希
土類イオンは励起状態となり反転分布が形成される。こ
こに信号光がコア１４中を伝搬すると増幅が行なわれ
る。
起用の光をガラスブロック１１の本体１１a内に入射す
ると、この光が本体１１a内を多重反射する。この間に
励起光は希土類添加光ファイバのコア１４に含まれる希
土類イオンに徐々に吸収される。この結果コア１４の希
土類イオンは励起状態となり反転分布が形成される。こ
こに信号光がコア１４中を伝搬すると増幅が行なわれ
る。
【００１４】したがって、この光増幅器１０を用いるこ
とにより、複数本の光ファイバを有するマルチファイバ
線路における光増幅を１つの装置によって同時に増幅が
可能となり、マルチファイバ線路における光増幅システ
ムを小型化、簡略化でき、マルチファイバ線路における
光増幅システムの構築が可能となる。
とにより、複数本の光ファイバを有するマルチファイバ
線路における光増幅を１つの装置によって同時に増幅が
可能となり、マルチファイバ線路における光増幅システ
ムを小型化、簡略化でき、マルチファイバ線路における
光増幅システムの構築が可能となる。
【００１５】また必ずしも高出力、高利得の増幅を必要
としない光通信の領域にも適用が可能であり、例えばこ
の光増幅器１０をマルチファイバの多心コネクタ部に適
用することにより、接続損失がないか、若干の増幅作用
を有するコネクタを形成することができる。
としない光通信の領域にも適用が可能であり、例えばこ
の光増幅器１０をマルチファイバの多心コネクタ部に適
用することにより、接続損失がないか、若干の増幅作用
を有するコネクタを形成することができる。
【００１６】なお、上記実施例では、ガラスブロックの
形状を平板状もしくは角柱状としたが、これに限定され
ることなく円柱状、多角形柱状などに形成することも可
能である。
形状を平板状もしくは角柱状としたが、これに限定され
ることなく円柱状、多角形柱状などに形成することも可
能である。
【００１７】また、ガラスブロックの代わりに透明プラ
スチックなどを使用できるか、光の減衰量が大きく、実
用性はとぼしい。
スチックなどを使用できるか、光の減衰量が大きく、実
用性はとぼしい。
【００１８】図４は、本発明による光増幅器の他の実施
例を示すものであって、図中符号２０は光増幅器であ
る。この光増幅器２０は、複数本の光ファイバ１６を束
ねたマルチファイバ線路の接続箇所に、希土類添加光フ
ァイバ１２を介在させて接続し、希土類添加光ファイバ
１２を円柱状のガラスブロック２１に埋設し、更にこの
ガラスブロック２１上に、ガラスブロック２１の材料よ
りも低屈折率のガラスからなる低屈折率ガラス層２２を
形成して構成されている。この低屈折率ガラス層２２の
材料としては、ガラスブロック２１を石英で形成した場
合には、フッ素をドープした石英が好適に用いられる。
例を示すものであって、図中符号２０は光増幅器であ
る。この光増幅器２０は、複数本の光ファイバ１６を束
ねたマルチファイバ線路の接続箇所に、希土類添加光フ
ァイバ１２を介在させて接続し、希土類添加光ファイバ
１２を円柱状のガラスブロック２１に埋設し、更にこの
ガラスブロック２１上に、ガラスブロック２１の材料よ
りも低屈折率のガラスからなる低屈折率ガラス層２２を
形成して構成されている。この低屈折率ガラス層２２の
材料としては、ガラスブロック２１を石英で形成した場
合には、フッ素をドープした石英が好適に用いられる。
【００１９】この光増幅器２０においては、ガラスブロ
ック２１と低屈折率ガラス層２２との境界面において光
の全反射が起こり、ガラスブロック２１内に入射された
励起光が外部に漏れ出すことなく、励起光を進行させる
ことが可能である。
ック２１と低屈折率ガラス層２２との境界面において光
の全反射が起こり、ガラスブロック２１内に入射された
励起光が外部に漏れ出すことなく、励起光を進行させる
ことが可能である。
【００２０】また図５は、上述の各実施例の光増幅器１
０,２０の応用例を示す図であって、光増幅器１０,２０
の両端に延びたファイバ束にそれぞれ多心コネクタ２３
を接続し、マルチファイバ２４端部に形成した多心コネ
クタ２５との接続が容易な無損失コネクタ素子を構成す
ることもできる。
０,２０の応用例を示す図であって、光増幅器１０,２０
の両端に延びたファイバ束にそれぞれ多心コネクタ２３
を接続し、マルチファイバ２４端部に形成した多心コネ
クタ２５との接続が容易な無損失コネクタ素子を構成す
ることもできる。
【００２１】(実験例)１６心の光ファイバを平面上に平
行に並べた。これら１６本のファイバは、長さ約２００
mmのエルビウム添加光ファイバの両端に、それぞれ単一
モード光ファイバを融着接続したものであって、これら
ファイバもそれぞれの希土類添加光ファイバ部分を図１
に示すようにガラスブロックに埋めこんだ。このガラス
ブロックの表面には一部を除きアルミニウムの蒸着膜
(金属反射膜)を形成し、ガラスブロックと蒸着膜表面の
反射率は９０％以上を確保した。このブロック内に波長
１.４８μmの励起光(高出力レーザ、出力約４００mＷ)
を入射した。このとき、直接レーザ出射端面をブロック
端に接続しても良いが、本実験例では１００mＷの出力
のレーザを４つ用いて偏波多重した光を光ファイバで導
き、前記ガラスブロック中に光を照射した。またレーザ
出射端にはシリンドリカル・レンズを配置して光があま
り特定の方向に集中して特定のファイバ部位のみが強く
励起され、その一方で未励起部分が生じないように留意
した。
行に並べた。これら１６本のファイバは、長さ約２００
mmのエルビウム添加光ファイバの両端に、それぞれ単一
モード光ファイバを融着接続したものであって、これら
ファイバもそれぞれの希土類添加光ファイバ部分を図１
に示すようにガラスブロックに埋めこんだ。このガラス
ブロックの表面には一部を除きアルミニウムの蒸着膜
(金属反射膜)を形成し、ガラスブロックと蒸着膜表面の
反射率は９０％以上を確保した。このブロック内に波長
１.４８μmの励起光(高出力レーザ、出力約４００mＷ)
を入射した。このとき、直接レーザ出射端面をブロック
端に接続しても良いが、本実験例では１００mＷの出力
のレーザを４つ用いて偏波多重した光を光ファイバで導
き、前記ガラスブロック中に光を照射した。またレーザ
出射端にはシリンドリカル・レンズを配置して光があま
り特定の方向に集中して特定のファイバ部位のみが強く
励起され、その一方で未励起部分が生じないように留意
した。
【００２２】ここで使用した希土類添加光ファイバは、
コアに約３０００ppmのエルビウムイオンを添加したも
のを用いた。この希土類添加光ファイバのパラメータ
は、ファイバ外径が１２５μm、コア径が８μm、コア・
クラッド間の屈折率差が約０.４２％、カットオフ波長
が１.３μm、信号光波長が１.５５μm帯、励起光波長
１.４７〜１.４９μmであった。
コアに約３０００ppmのエルビウムイオンを添加したも
のを用いた。この希土類添加光ファイバのパラメータ
は、ファイバ外径が１２５μm、コア径が８μm、コア・
クラッド間の屈折率差が約０.４２％、カットオフ波長
が１.３μm、信号光波長が１.５５μm帯、励起光波長
１.４７〜１.４９μmであった。
【００２３】またガラスブロックは、長さ２２０mm、幅
１０mm、厚さ６mmとした。この例では、長さが約２００
mmの希土類添加光ファイバに合わせて長目に設定した
が、効率が高くかつエルビウム添加濃度が高いファイバ
を利用できれば、ガラスブロック長を短くすることも可
能である。またレーザ光(励起光)のガラスブロック中へ
の照射角度は、拡散レンズにより５°×３０°の偏平と
した。
１０mm、厚さ６mmとした。この例では、長さが約２００
mmの希土類添加光ファイバに合わせて長目に設定した
が、効率が高くかつエルビウム添加濃度が高いファイバ
を利用できれば、ガラスブロック長を短くすることも可
能である。またレーザ光(励起光)のガラスブロック中へ
の照射角度は、拡散レンズにより５°×３０°の偏平と
した。
【００２４】この装置を用い、最終的に得られたファイ
バの増幅度は平均１.３dＢ、最小０.５dＢ、最大１.８d
Ｂであった。この増幅度はいわゆる小信号特性である
が、しばしば光ファイバ接続部で経験する損失よりは大
きなものであり、これらの接続損失を補償できる値とな
っている。
バの増幅度は平均１.３dＢ、最小０.５dＢ、最大１.８d
Ｂであった。この増幅度はいわゆる小信号特性である
が、しばしば光ファイバ接続部で経験する損失よりは大
きなものであり、これらの接続損失を補償できる値とな
っている。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の光増幅器
によれば、複数本の光ファイバを有するマルチファイバ
線路における光増幅を１つの装置によって同時に増幅が
可能となり、マルチファイバ線路における光増幅システ
ムを小型化、簡略化でき、マルチファイバ線路における
光増幅システムの構築が可能となる。また必ずしも高出
力、高利得の増幅を必要としない光通信の領域にも適用
が可能であり、例えばこの光増幅器１０をマルチファイ
バの多心コネクタ部に適用することにより、接続損失が
ないか、若干の増幅作用を有するコネクタを形成するこ
とができる。
によれば、複数本の光ファイバを有するマルチファイバ
線路における光増幅を１つの装置によって同時に増幅が
可能となり、マルチファイバ線路における光増幅システ
ムを小型化、簡略化でき、マルチファイバ線路における
光増幅システムの構築が可能となる。また必ずしも高出
力、高利得の増幅を必要としない光通信の領域にも適用
が可能であり、例えばこの光増幅器１０をマルチファイ
バの多心コネクタ部に適用することにより、接続損失が
ないか、若干の増幅作用を有するコネクタを形成するこ
とができる。
【図１】本発明のマルチファイバ光増幅器の一実施例を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図２】同マルチファイバ光増幅器の平面断面図であ
る。
る。
【図３】本発明において好適に使用される希土類添加光
ファイバの端面を示す図である。
ファイバの端面を示す図である。
【図４】本発明のマルチファイバ光増幅器の他の実施例
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図５】本発明のマルチファイバ光増幅器の応用例を説
明するための側面図である。
明するための側面図である。
【図６】従来の光増幅器を説明するための構成図であ
る。
る。
１０,２０ 光増幅器 １１,２１ ガラスブロック １２ 希土類添加光ファイバ １３ 励起光源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−43508（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−32189（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−110832（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−192481（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/06 H01S 3/07 H01S 3/09 H01S 3/10 G02B 6/00 G02B 6/04 G02F 1/35
Claims (3)
- 【請求項１】 複数本の希土類添加光ファイバを表面に
反射層が形成されたガラスブロック内に配置し、励起光
を上記ブロック内に入射するための光源を設け、上記希
土類添加光ファイバをその側面から励起するようにした
ことを特徴とするマルチファイバ光増幅器。 - 【請求項２】 請求項１において、反射層がガラスブロ
ックを構成するガラスよりも低屈折率の材料からなる層
であることを特徴とするマルチファイバ光増幅器。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載のマルチファイ
バ光増幅器を伝送路の途中に組み込んだことを特徴とす
る多心光ファイバの接続構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2784991A JP3029303B2 (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | マルチファイバ光増幅器およびそれを用いた多心光ファイバの接続構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2784991A JP3029303B2 (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | マルチファイバ光増幅器およびそれを用いた多心光ファイバの接続構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04253037A JPH04253037A (ja) | 1992-09-08 |
| JP3029303B2 true JP3029303B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=12232366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2784991A Expired - Fee Related JP3029303B2 (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | マルチファイバ光増幅器およびそれを用いた多心光ファイバの接続構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3029303B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101955400B1 (ko) | 2017-02-24 | 2019-03-11 | 윤병섭 | 쓰레기통 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001044537A (ja) * | 1999-07-29 | 2001-02-16 | Hoya Corp | 光学媒体、その製造方法、レーザ光発生装置、及び光増幅器 |
| US6778319B2 (en) * | 2001-09-10 | 2004-08-17 | Np Photonics, Inc. | Side-pumped multi-port optical amplifier and method of manufacture using fiber drawing technologies |
| JP4503681B2 (ja) * | 2009-02-20 | 2010-07-14 | 浜松ホトニクス株式会社 | 光学媒体の製造方法 |
-
1991
- 1991-01-29 JP JP2784991A patent/JP3029303B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101955400B1 (ko) | 2017-02-24 | 2019-03-11 | 윤병섭 | 쓰레기통 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04253037A (ja) | 1992-09-08 |
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