JP3086033B2 - １．３μｍ帯光増幅器 - Google Patents
１．３μｍ帯光増幅器Info
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- JP3086033B2 JP3086033B2 JP29703591A JP29703591A JP3086033B2 JP 3086033 B2 JP3086033 B2 JP 3086033B2 JP 29703591 A JP29703591 A JP 29703591A JP 29703591 A JP29703591 A JP 29703591A JP 3086033 B2 JP3086033 B2 JP 3086033B2
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- light
- optical fiber
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、伝搬光の導波領域に希
土類元素が含まれる光導波手段を備えた光増幅器に関
し、さらに詳しくは、１．３μｍ帯の信号光を直接増幅
するための光増幅器に関する。
土類元素が含まれる光導波手段を備えた光増幅器に関
し、さらに詳しくは、１．３μｍ帯の信号光を直接増幅
するための光増幅器に関する。
【０００２】光信号を電気信号に変換することなく光信
号のままで直接増幅する光増幅器は、原理的にはビット
レートフリーであり大容量化が容易である点及び多チャ
ンネルの一括増幅が可能であるという点から、将来の光
通信システムのキーデバイスの一つとして各研究機関で
盛んに研究されている。
号のままで直接増幅する光増幅器は、原理的にはビット
レートフリーであり大容量化が容易である点及び多チャ
ンネルの一括増幅が可能であるという点から、将来の光
通信システムのキーデバイスの一つとして各研究機関で
盛んに研究されている。
【０００３】
【従来の技術】従来、波長１．５μｍ帯の信号光を増幅
するための光増幅器として、Ｅｒ（エルビウム）をコア
にドープした光ファイバを用いてなる光ファイバ増幅器
が知られている。この光ファイバ増幅器は、低雑音で且
つ高効率な光増幅作用を呈するものとして実用化レベル
にある。
するための光増幅器として、Ｅｒ（エルビウム）をコア
にドープした光ファイバを用いてなる光ファイバ増幅器
が知られている。この光ファイバ増幅器は、低雑音で且
つ高効率な光増幅作用を呈するものとして実用化レベル
にある。
【０００４】一方、波長１．３μｍ帯の信号光を増幅す
るための光ファイバ増幅器としては、ドープ元素として
Ｎｄ（ネオジム）を用いたものについて開発が進められ
ている。
るための光ファイバ増幅器としては、ドープ元素として
Ｎｄ（ネオジム）を用いたものについて開発が進められ
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ドープ元素と
してＮｄを用いた光ファイバ増幅器にあっては、Ｎｄの
蛍光ピークが波長１．３μｍよりもわずかに長波長側に
あるために、十分な利得が得られていないという問題が
ある。また、波長１μｍ付近にも発光が起こり、波長
１．３μｍ帯の誘導放出に悪影響を及ぼしている。
してＮｄを用いた光ファイバ増幅器にあっては、Ｎｄの
蛍光ピークが波長１．３μｍよりもわずかに長波長側に
あるために、十分な利得が得られていないという問題が
ある。また、波長１μｍ付近にも発光が起こり、波長
１．３μｍ帯の誘導放出に悪影響を及ぼしている。
【０００６】これまで、光ファイバのガラスの組成を変
えて蛍光ピークの波長を短波長側にシフトさせたり、光
カプラを組み込んで波長１μｍ帯の蛍光を取り除くこと
が提案されているが、１０ｄＢ程度の利得しか得られて
いないというのが現状である。
えて蛍光ピークの波長を短波長側にシフトさせたり、光
カプラを組み込んで波長１μｍ帯の蛍光を取り除くこと
が提案されているが、１０ｄＢ程度の利得しか得られて
いないというのが現状である。
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みて創作され
たもので、十分な利得を有する１．３μｍ帯光増幅器を
提供することを目的としている。
たもので、十分な利得を有する１．３μｍ帯光増幅器を
提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の１．３μｍ帯光
増幅器は、伝搬光の導波領域にＤｙが含まれる光導波手
段と、１．３μｍ帯の信号光及び該信号光よりもわずか
に短波長の励起光を上記光導波手段に導き入れる信号光
・励起光結合手段とを備えて構成される。
増幅器は、伝搬光の導波領域にＤｙが含まれる光導波手
段と、１．３μｍ帯の信号光及び該信号光よりもわずか
に短波長の励起光を上記光導波手段に導き入れる信号光
・励起光結合手段とを備えて構成される。
【０００９】望ましくは、上記光導波手段は、少なくと
もコアにＤｙがドープされた光ファイバである。望まし
くは、上記信号光・励起光結合手段は光合波器を含む。
もコアにＤｙがドープされた光ファイバである。望まし
くは、上記信号光・励起光結合手段は光合波器を含む。
【００１０】光合波器を上記光ファイバの入射端に接続
して信号光及び励起光が光ファイバ内を同方向に伝搬す
るようにして、前方励起型の光ファイバ増幅器を構成す
ることができる。
して信号光及び励起光が光ファイバ内を同方向に伝搬す
るようにして、前方励起型の光ファイバ増幅器を構成す
ることができる。
【００１１】光合波器を上記光ファイバの出射端に接続
して、信号光と励起光が光ファイバ内を逆方向に伝搬す
るようにして、後方励起型の光ファイバ増幅器を構成し
てもよい。
して、信号光と励起光が光ファイバ内を逆方向に伝搬す
るようにして、後方励起型の光ファイバ増幅器を構成し
てもよい。
【００１２】光合波器としては、結合係数が信号光の波
長に対してほぼ０％で且つ励起光の波長に対してほぼ１
００％である光方向性結合器を用いることができる。光
導波手段の伝搬光の導波領域にＤｙの他にＳｍ，Ｔｂ，
Ｔｍから選択される１以上の元素が含まれるようにして
もよい。
長に対してほぼ０％で且つ励起光の波長に対してほぼ１
００％である光方向性結合器を用いることができる。光
導波手段の伝搬光の導波領域にＤｙの他にＳｍ，Ｔｂ，
Ｔｍから選択される１以上の元素が含まれるようにして
もよい。
【００１３】
【作用】図１はＤｙ（ジスプロシウム）のエネルギー準
位図を用いた本発明の原理説明図である。伝搬光の導波
領域にＤｙが含まれている場合、この光導波構造におい
ては、波長１．２〜１．３μｍに大きな吸収帯が生じ
る。この吸収帯は、Ｄｙの基底準位 6Ｈ15/2から励起準
位 6Ｆ11/2，6Ｈ9/2への直接の励起によるものである。
位図を用いた本発明の原理説明図である。伝搬光の導波
領域にＤｙが含まれている場合、この光導波構造におい
ては、波長１．２〜１．３μｍに大きな吸収帯が生じ
る。この吸収帯は、Ｄｙの基底準位 6Ｈ15/2から励起準
位 6Ｆ11/2，6Ｈ9/2への直接の励起によるものである。
【００１４】従って、このような励起に必要なエネルギ
ーに対応する波長の励起光と波長１．３μｍ帯の信号光
を、伝搬光の導波領域にＤｙが含まれる光導波手段に導
き入れることによって、波長１．３μｍ帯の信号光につ
いての高効率な光増幅が可能になる。
ーに対応する波長の励起光と波長１．３μｍ帯の信号光
を、伝搬光の導波領域にＤｙが含まれる光導波手段に導
き入れることによって、波長１．３μｍ帯の信号光につ
いての高効率な光増幅が可能になる。
【００１５】
【実施例】以下本発明の実施例を説明する。図２は本発
明の実施例を示す１．３μｍ帯光増幅器のブロック図で
ある。１は信号光を順方向に透過させる光アイソレー
タ、２は信号光と励起光を合波する光合波器、３は励起
光を出力する励起光源、４はその入射端が光合波器２に
接続された光ファイバ、５は光ファイバ４の出射端に接
続された光アイソレータである。
明の実施例を示す１．３μｍ帯光増幅器のブロック図で
ある。１は信号光を順方向に透過させる光アイソレー
タ、２は信号光と励起光を合波する光合波器、３は励起
光を出力する励起光源、４はその入射端が光合波器２に
接続された光ファイバ、５は光ファイバ４の出射端に接
続された光アイソレータである。
【００１６】光ファイバ４における伝搬光の導波領域と
なるコアにはＤｙがドープされている。光ファイバ４の
製造技術上の都合から、コアだけでなくクラッドにもＤ
ｙがドープされていてもよい。
なるコアにはＤｙがドープされている。光ファイバ４の
製造技術上の都合から、コアだけでなくクラッドにもＤ
ｙがドープされていてもよい。
【００１７】光ファイバ４を挟むように光アイソレータ
１，５を設けているのは、光増幅媒質としての光ファイ
バ４を共振光路内に含む光共振器が構成されて、不所望
なレーザ発振が生じることを防止するためである。
１，５を設けているのは、光増幅媒質としての光ファイ
バ４を共振光路内に含む光共振器が構成されて、不所望
なレーザ発振が生じることを防止するためである。
【００１８】励起光源３としては、一定波長で定常発振
するレーザダイオードを用いることができる。光合波器
２としては、例えば図３に示されるようなファイバ融着
型の光方向性結合器を用いることができる。図３（Ａ）
はこの光方向性結合器の構成及び機能を説明するための
図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面
図である。
するレーザダイオードを用いることができる。光合波器
２としては、例えば図３に示されるようなファイバ融着
型の光方向性結合器を用いることができる。図３（Ａ）
はこの光方向性結合器の構成及び機能を説明するための
図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面
図である。
【００１９】この光方向性結合器は、第１ポート６、第
２ポート７、光方向性結合部８、第３ポート９及び第４
ポート１０を備えている。光方向性結合部８において
は、各ファイバのコアに相当する部分８Ａ，８Ｂの径が
元のコア径よりも小さく、且つ、これらの部分８Ａ，８
Ｂが十分に接近しているので、光方向性結合部８の構造
パラメータ（コア径、外径、形状、長さ、比屈折率差
等）及び伝搬光の波長に応じて伝搬光のモード結合が生
じる。
２ポート７、光方向性結合部８、第３ポート９及び第４
ポート１０を備えている。光方向性結合部８において
は、各ファイバのコアに相当する部分８Ａ，８Ｂの径が
元のコア径よりも小さく、且つ、これらの部分８Ａ，８
Ｂが十分に接近しているので、光方向性結合部８の構造
パラメータ（コア径、外径、形状、長さ、比屈折率差
等）及び伝搬光の波長に応じて伝搬光のモード結合が生
じる。
【００２０】この光方向性結合部を図２の光合波器とし
て使用する場合には、第１ポート６を光アイソレータ１
に接続し、第２ポート７を励起光源３に接続し、第３ポ
ート９を光ファイバ４に接続し、第４ポート１０はデッ
トエンドとする。
て使用する場合には、第１ポート６を光アイソレータ１
に接続し、第２ポート７を励起光源３に接続し、第３ポ
ート９を光ファイバ４に接続し、第４ポート１０はデッ
トエンドとする。
【００２１】そして、光方向性結合部８の結合係数が信
号光の波長に対してほぼ０％で且つ励起光の波長に対し
てほぼ１００％となるように光方向性結合部８の構造パ
ラメータを定めておく。こうすると、第１ポート６から
入力した信号光はほぼ１００％第３ポート９から出力さ
れ、第２ポート７から入力した励起光もほぼ１００％第
３ポート９から出力される。従って、信号光及び励起光
を無駄無く光ファイバ４に導き入れることができる。ま
た、第３ポート９と光ファイバ４の接続を例えば融着に
より行うことによって、接続損失を小さく抑えることが
できる。
号光の波長に対してほぼ０％で且つ励起光の波長に対し
てほぼ１００％となるように光方向性結合部８の構造パ
ラメータを定めておく。こうすると、第１ポート６から
入力した信号光はほぼ１００％第３ポート９から出力さ
れ、第２ポート７から入力した励起光もほぼ１００％第
３ポート９から出力される。従って、信号光及び励起光
を無駄無く光ファイバ４に導き入れることができる。ま
た、第３ポート９と光ファイバ４の接続を例えば融着に
より行うことによって、接続損失を小さく抑えることが
できる。
【００２２】図２の光増幅器の動作を説明する。光アイ
ソレータ１を順方向に透過した波長１．３μｍ帯の信号
光は、光合波器２を通って光ファイバ４に入射する。励
起光源３からの励起光は、信号光の波長よりもわずかに
短い波長を有しており、この励起光は、光合波器２を通
って光ファイバ４に入射する。
ソレータ１を順方向に透過した波長１．３μｍ帯の信号
光は、光合波器２を通って光ファイバ４に入射する。励
起光源３からの励起光は、信号光の波長よりもわずかに
短い波長を有しており、この励起光は、光合波器２を通
って光ファイバ４に入射する。
【００２３】光ファイバ４内においては、Ｄｙが励起光
を吸収して励起状態となり、信号光が通過することによ
り誘導放出が生じ、波長１．３μｍ帯の信号光は増幅さ
れる。この増幅された信号光は、光アイソレータ５を順
方向に透過して図示しない光伝送路に送出される。
を吸収して励起状態となり、信号光が通過することによ
り誘導放出が生じ、波長１．３μｍ帯の信号光は増幅さ
れる。この増幅された信号光は、光アイソレータ５を順
方向に透過して図示しない光伝送路に送出される。
【００２４】このように本実施例ではＤｙがドープされ
た光ファイバ４を用いているので、波長１．３μｍ帯の
信号光を効率良く増幅することができる。本発明におい
て、信号光の波長よりもわずかに短い波長の励起光を用
いているのは、良好に反転分布を生じさせるためであ
る。また、これにより反転分布係数が大きくなり、増幅
効率が向上する。
た光ファイバ４を用いているので、波長１．３μｍ帯の
信号光を効率良く増幅することができる。本発明におい
て、信号光の波長よりもわずかに短い波長の励起光を用
いているのは、良好に反転分布を生じさせるためであ
る。また、これにより反転分布係数が大きくなり、増幅
効率が向上する。
【００２５】ところで、Ｄｙがドープされた光ファイバ
を用いる場合、前述の励起準位の他に 6Ｈ11/2や 6Ｈ
13/2の励起準位があるので、これらの励起準位と基底準
位の間で自然放出光が生じ、その波長での誘導放出によ
り雑音特性が劣化する恐れがある。そこで、このような
場合には、ＤｙとともにＳｍ（サマリウム），Ｔｂ（テ
ルビウム）又はＴｍ（ツリウム）をドープしておく。
を用いる場合、前述の励起準位の他に 6Ｈ11/2や 6Ｈ
13/2の励起準位があるので、これらの励起準位と基底準
位の間で自然放出光が生じ、その波長での誘導放出によ
り雑音特性が劣化する恐れがある。そこで、このような
場合には、ＤｙとともにＳｍ（サマリウム），Ｔｂ（テ
ルビウム）又はＴｍ（ツリウム）をドープしておく。
【００２６】図４は各元素のエネルギー準位の相対関係
を示す図である。Ｓｍ，Ｔｂ，ＴｍはＤｙの励起準位 6
Ｈ11/2又は 6Ｈ13/2とほぼ同じ準位にエネルギーバンド
を有しているので、前述の不所望な自然放出光を吸収し
て、その波長での誘導放出を防止することができる。こ
れにより、雑音特性が良好な光増幅器の提供が可能にな
る。Ｓｍ，Ｔｂ，Ｔｍから選択される２以上の元素を組
み合わせてＤｙとともにドープしてもよい。
を示す図である。Ｓｍ，Ｔｂ，ＴｍはＤｙの励起準位 6
Ｈ11/2又は 6Ｈ13/2とほぼ同じ準位にエネルギーバンド
を有しているので、前述の不所望な自然放出光を吸収し
て、その波長での誘導放出を防止することができる。こ
れにより、雑音特性が良好な光増幅器の提供が可能にな
る。Ｓｍ，Ｔｂ，Ｔｍから選択される２以上の元素を組
み合わせてＤｙとともにドープしてもよい。
【００２７】図５は本発明の他の実施例を示す光増幅器
のブロック図である。この実施例では、光アイソレータ
１を順方向に透過した信号光が光ファイバ１１にその入
射端側から入射するようにし、且つ、光合波器２を光フ
ァイバ１１と光アイソレータ５の間に設けて、励起光源
３からの励起光が光合波器２を介して光ファイバ１１に
その出射端側から入射するようにしている。また、光フ
ァイバ１１のコアにはＤｙ及びＴｂがドープされてい
る。
のブロック図である。この実施例では、光アイソレータ
１を順方向に透過した信号光が光ファイバ１１にその入
射端側から入射するようにし、且つ、光合波器２を光フ
ァイバ１１と光アイソレータ５の間に設けて、励起光源
３からの励起光が光合波器２を介して光ファイバ１１に
その出射端側から入射するようにしている。また、光フ
ァイバ１１のコアにはＤｙ及びＴｂがドープされてい
る。
【００２８】光合波器２として図３の光方向性結合器を
用いる場合には、第１ポート６を光ファイバ１１に接続
し、第３ポート９を光アイソレータ５に接続し、第４ポ
ート１０を励起光源３に接続し、第２ポート７はデッド
エンドとする。
用いる場合には、第１ポート６を光ファイバ１１に接続
し、第３ポート９を光アイソレータ５に接続し、第４ポ
ート１０を励起光源３に接続し、第２ポート７はデッド
エンドとする。
【００２９】この構成によると、励起光源３からの励起
光は、光ファイバ１１内をその出射端側から入射端側に
向かって伝搬し、一方、信号光は光ファイバ１１内をそ
の入射端側から出射端側に伝搬する。このような所謂後
方励起型の光増幅器を構成した場合にも、前実施例にお
ける前方向励起型のものによる場合と同様に、光ファイ
バ１１内で信号光が効率良く増幅される。
光は、光ファイバ１１内をその出射端側から入射端側に
向かって伝搬し、一方、信号光は光ファイバ１１内をそ
の入射端側から出射端側に伝搬する。このような所謂後
方励起型の光増幅器を構成した場合にも、前実施例にお
ける前方向励起型のものによる場合と同様に、光ファイ
バ１１内で信号光が効率良く増幅される。
【００３０】この実施例では、光ファイバ１１のコアに
ＤｙだけでなくＴｍもドープしているので、Ｄｙの励起
準位 6Ｈ11/2と基底準位 6Ｈ15/2の間の遷移により生じ
る波長が約１．６５μｍの自然放出光をＴｍにより吸収
することができ、この波長帯での誘導放出を抑制して雑
音の発生を少なくすることができる。
ＤｙだけでなくＴｍもドープしているので、Ｄｙの励起
準位 6Ｈ11/2と基底準位 6Ｈ15/2の間の遷移により生じ
る波長が約１．６５μｍの自然放出光をＴｍにより吸収
することができ、この波長帯での誘導放出を抑制して雑
音の発生を少なくすることができる。
【００３１】前方励起及び後方励起の双方を適用して本
発明を実施してもよい。
発明を実施してもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
十分な利得を有する１．３μｍ帯光増幅器の提供が可能
になるという効果を奏する。
十分な利得を有する１．３μｍ帯光増幅器の提供が可能
になるという効果を奏する。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】本発明の実施例を示す光増幅器のブロック図で
ある。
ある。
【図３】図２の光合波器として使用することができる光
方向性結合器の説明図である。
方向性結合器の説明図である。
【図４】本発明の他の実施例を説明するためのエネルギ
ー準位図である。
ー準位図である。
【図５】本発明の他の実施例を示す光増幅器のブロック
図である。
図である。
１，５ 光アイソレータ ２ 光合波器 ３ 励起光源 ４，１１ 光ファイバ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−13864（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/17 H01S 3/06 - 3/07 H01S 3/0941 H01S 3/10 G02F 1/35
Claims (5)
- 【請求項１】 伝搬光の導波領域にＤｙが含まれる光導
波手段と、 １．３μｍ帯の信号光及び該信号光よりも短波長の励起
光を上記光導波手段に導き入れる信号光・励起光結合手
段とを備え、 上記励起光の波長はＤｙを基底準位 6Ｈ15/2から励起準
位 6Ｆ11/2，6Ｈ9/2に直接励起するのに必要なエネルギ
ーを有する光の波長に等しいことを特徴とする１．３μ
ｍ帯光増幅器。 - 【請求項２】 上記光導波手段は光ファイバであり、上
記信号光・励起光結合手段は上記光ファイバの入射端に
接続された光合波器を含み、上記信号光及び上記励起光
は上記光合波器を介して上記光ファイバに同方向に入射
することを特徴とする請求項１に記載の１．３μｍ帯光
増幅器。 - 【請求項３】 上記光導波手段は光ファイバであり、上
記信号光・励起光結合手段は上記光ファイバの出射端に
接続された光合波器を含み、上記信号光は上記光ファイ
バにその入射端から入射し、上記励起光は上記光合波器
を介して上記光ファイバにその出射端から入射すること
を特徴とする請求項１に記載の１．３μｍ帯光増幅器。 - 【請求項４】 上記光合波器は光方向性結合器であり、
その結合係数は上記信号光の波長に対してほぼ０％で且
つ上記励起光の光の波長に対してほぼ１００％であるこ
とを特徴とする請求項２又は３に記載の１．３μｍ帯光
増幅器。 - 【請求項５】 上記導波領域にＳｍ，Ｔｂ，Ｔｍから選
択される１以上の元素が含まれていることを特徴とする
請求項１乃至４のいずれかに記載の１．３μｍ帯光増幅
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29703591A JP3086033B2 (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | １．３μｍ帯光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29703591A JP3086033B2 (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | １．３μｍ帯光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05136516A JPH05136516A (ja) | 1993-06-01 |
| JP3086033B2 true JP3086033B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=17841379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29703591A Expired - Fee Related JP3086033B2 (ja) | 1991-11-13 | 1991-11-13 | １．３μｍ帯光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3086033B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001308422A (ja) * | 2000-04-20 | 2001-11-02 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 励起光源装置 |
-
1991
- 1991-11-13 JP JP29703591A patent/JP3086033B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05136516A (ja) | 1993-06-01 |
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