JP3092688B2

JP3092688B2 - 光増幅器および光増幅方法

Info

Publication number: JP3092688B2
Application number: JP06026802A
Authority: JP
Inventors: 誠山田; 誠清水; 泰丈大石; 昭一須藤
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 2000-09-25
Anticipated expiration: 2015-09-25
Also published as: JPH07234423A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光通信および光計測の
分野において必要となる光増幅器および光増幅方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】Ｅｒ添加光ファイバを用いたファイバ型
光増幅器は、通信用石英ファイバの伝搬損失が最小とな
る１．５μｍ帯での光増幅が可能であり、偏波依存性が
無く、雑音特性が優れている等の特徴を有し、光通信の
重要な部品である。

【０００３】図８にＥｒ添加光ファイバを用いた増幅器
の基本の構成（従来技術１）を示す。１は増幅媒体であ
るＥｒ添加光ファイバ、２−１および２−２はＥｒ添加
光ファイバ１への励起光を発生する励起光源部であり、
Ｅｒ添加光ファイバ１は、その前後に設けられた合波部
３−１および３−２を介して励起光源部２−１および２
−２と接続されている。また、合波部３−１は励起光源
部２−１で発生された励起光と信号光とを合波してＥｒ
添加光ファイバ１に導入し、増幅された信号光は合波部
３−２から、光増幅器の発振を抑えるための光アイソレ
ータ４を介して出射されるようになっている。通常、励
起光源部２−１および２−２としては、０．９８μｍあ
るいは１．４８μｍ帯発振の半導体レーザが用いられ、
同図の増幅器はＥｒ添加光ファイバ１を両側から励起す
る双方向励起の構成を示す。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような光ファイバ
増幅器において、増幅帯域の拡大は光ファイバ増幅器の
適用領域を広げるために必要不可欠な課題である。

【０００５】このような課題に対して従来技術１に示す
光ファイバ増幅器では、増幅媒体であるＥｒ添加光ファ
イバ１自体の増幅帯域特性を改善することが検討され、
Ｅｒを添加した石英系光ファイバにＡｌ、またはＡｌお
よびＰを共添加することが提案された（従来技術２）。

【０００６】図９は、Ａｌを共添加したＥｒ添加石英系
光ファイバの増幅帯域特性の一例を示す。同図にはＡｌ
共添加しないＥｒ添加石英系光ファイバの特性も合わせ
て示す。Ａｌを共添加しないＥｒ添加石英系光ファイバ
は信号波長１．５３６μｍおよび１．５５２μｍに鋭い
増幅ピークがあるが、Ａｌを添加することにより、信号
波長１．５５２μｍの増幅ピークが広がり増幅帯域特性
が改善する。しかしながら本構成では増幅帯域を完全に
平坦にすることは難しく、このため本光増幅器を多段に
接続して構成した光通信システムにおいては、信号波長
により光信号受信端での光信号強度が異なり、光通信シ
ステムを構成する場合の大きな問題であった。

【０００７】図１０は従来技術２の問題を解決するため
に考案された従来技術３の構成を示す（Ｈ．Ｔｏｂａ
ｅｔａｌ．，Ａ１００−ｃｈａｎｎｅｌＯｐｔｉ
ｃａｌＦＤＭＩｎ−ＬｉｎｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ
ｓｙｓｔｅｍｅｍｐｌｏｙｉｎｇＴｕｎａｂｌｅ
ＧａｉｎＥｑｕａｌｉｚａｒｓ，ＥＣＯＣ’９２，
ＴｕＡ４．２，１９９２）。本技術は従来技術２の光
増幅部１０に波長依存性を補償する波長等価器５を付加
する構成である。

【０００８】図１１に従来技術３の動作原理を説明する
図を示す。図１１（ａ）は光増幅部１０（従来技術２）
の増幅特性、図１１（ｂ）は波長等価器５の損失特性、
図１１（ｃ）は波長等価器５を付加した光増幅器の増幅
特性であり、光増幅部（従来技術１）の波長依存性を波
長等価器の損失で打ち消し、増幅器の波長依存性を低減
する。ただし、本技術はＡｌを共添加したＥｒ添加光フ
ァイバの波長特性がほぼ直線的に変化する領域で用いら
れる。例えば、図９に示すＡｌ共添加Ｅｒ添加光ファイ
バの特性では信号波長域１．５２０μｍ〜１．５２７μ
ｍ、１．５３５μｍ〜１．５３９μｍ、１．５４２μｍ
〜１．５５４μｍおよび１．５６０μｍ〜１．５７０μ
ｍにおいて本技術を用いる。また、波長等価器５の設置
場所は光増幅部１０の前段および後段の両者が可能であ
るが、光増幅部１０の前段に設置した場合の光増幅器１
０の雑音特性劣化を避けるため、通常、後段に設置され
る。波長等価器５としては図１２（ａ）に示すような、
４つの方向性結合器６を用いた３つのマッハツェンダ干
渉回路からなる石英系光回路が用いられる。同図（ｂ）
に本等価器の特性を示す。かかる波長等価器で光増幅器
の波長依存性を補償する場合、損失の変化が直線近似で
きる波長領域ＲおよびＲが使用される。しかし、本構成
を用いた波長依存性の低減法は光ファイバ増幅器に波長
等価器を付加しなければならないため、光ファイバ増幅
の価格が向上するという欠点も合わせ持つ。

【０００９】本発明は、かかる事情に鑑みなされたもの
であり、その目的は増幅帯域の平坦でかつ低価格な光増
幅器および光増幅方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の光増幅器は、コア部あるいはクラッド部に
レーザ遷移順位を有する希土類元素または遷移金属を添
加した光ファイバからなる活性媒体と、該活性媒体を励
起する励起光を発生する励起光源と、該励起光源からの
励起光を前記活性媒体に導く合波部とを有する相互に直
列に接続された第１及び第２の増幅部を有し、かつ光ア
イソレータを具備する光増幅器において、前記活性媒体
である希土類元素または遷移金属添加・光ファイバのガ
ラスホストが互いに異なり、かつ前記励起光源の出力
は、前記第１及び第２の増幅部の増幅利得が波長に対し
てｄＢ表示において直線で表せ、その傾きが一方が正で
他方が負であるように設定されたことを特徴とする。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】また、本発明の光増幅方法は、コア部ある
いはクラッド部にレーザ遷移順位を有する希土類元素ま
たは遷移金属を添加した光ファイバからなる活性媒体
と、該活性媒体を励起する励起光を発生する励起光源
と、該励起光源からの励起光を前記活性媒体に導く合波
部ととを有する相互に直列に接続された第１及び第２の
増幅部を有し、かつ光アイソレータを具備し、前記活性
媒体である希土類元素または遷移金属添加・光ファイバ
のガラスホストが互いに異なる光増幅器を用いた光増幅
方法において、前記第１及び第２の増幅部の増幅利得が
波長に対してｄＢ表示において直線で表せ、その傾きが
一方が正で他方が負であるように前記励起光源の出力を
調整することを特徴とする。

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】本発明の最大の特徴は、増幅媒体として２
種以上のファイバガラス組成の異なるＥｒ添加光ファイ
バまたは互いに共添加元素が異なるＥｒ添加石英系光フ
ァイバを直列に配置して用いることにあり、従来技術と
比べ、波長特性を平坦化するための付加的な光部品であ
る波長等価器を用いない点にある。

【００２３】以下に図面を用いて本発明を説明する。

【００２４】図１（ａ）に本発明１の基本構成を示す。
１１−１および１１−２は増幅媒体であるＥｒ添加光フ
ァイバを示し、１１−１と１１−２とは、それぞれファ
イバのガラス組成が異なる。１２−１および１２−２は
Ｅｒ添加光ファイバ１１−１あるいは１１−２への励起
光を発生する励起光源部、１３−１および１３−２は信
号光と励起光源部１２−１および１２−２で発生された
励起光を合波する合波部、１４は光増幅器の発振を抑え
るための光アイソレータである。かかる構成では、Ｅｒ
添加光ファイバ増幅器１１−１および１１−２を接続し
たものが活性媒体となり、該活性媒体が双方向励起され
る。信号光および励起光源部１２−１からの励起光は、
合波部１３−１で合波されてＥｒ添加光ファイバ増幅器
１１−１に入射され、励起光源部１２−２からの励起光
は、合波部１３−２で合波されてＥｒ添加光ファイバ増
幅器１１−２に逆方向から入射される。そして、Ｅｒ添
加光ファイバ増幅器１１−１の出射光はＥｒ添加光ファ
イバ１１−２に入射し、Ｅｒ添加光ファイバ増幅器１１
−２からの出射光は合波器１３−２および光アイソレー
タ１４を介して出射されるようになっている。

【００２５】一般に、Ｅｒ添加光ファイバ増幅器の増幅
帯域特性はＥｒ元素を添加するガラスホストにより異な
る。図２は、Ａｌ共添加Ｅｒ添加石英系光ファイバおよ
びＥｒ添加多成分ガラスファイバの一種類であるアルミ
ノケイ酸塩ガラスファイバの増幅帯域特性の一例を示
す。Ａｌ共添加Ｅｒ添加石英系光ファイバのファイバ長
は３０ｍ、比屈折率差は０．７％、カットオフ波長は
１．２７μｍ、Ａｌ添加濃度は１００００ｐｐｍ、Ｅｒ
添加濃度は２００ｐｐｍ、またアルミノケイ酸塩ガラス
ファイバのガラス組成はＳｉＯ₂ （６５．３ｗｔ％）−
Ａｌ₂ Ｏ₃ （４．９ｗｔ％）−Ｌｉ₂ Ｏ（２．８ｗｔ
％）−Ｎａ₂ ０（１８ｗｔ％）−ＭｇＯ（２．２ｗｔ
％）−ＣａＯ（６．５ｗｔ％）−Ｓｂ₂ Ｏ₃ （０．３ｗ
ｔ％）、ファイバ長は８０ｃｍ、比屈折率差は０．７
％、カットオフ波長は１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度は１０
０００ｐｐｍであり、同特性の励起波長は１．４８μｍ
である。Ａｌ共添加Ｅｒ添加石英系光ファイバ信号波長
域１．５４０〜１．５５８μｍにおいて信号利得は波長
に対して正の傾きを有する。一方、アルミノケイ酸塩ガ
ラスファイバは励起光量２０ｍｗ以上において、信号波
長域１．５４３〜１．５５９μｍにおいて信号利得は波
長に対して負の傾きを有する。一般的に、Ｅｒ添加光フ
ァイバの増幅帯域特性は光ファイバのガラス組成に強く
依存するため、上記に示すような差異が生じ、本発明は
この違いを有効に利用するものである。

【００２６】従って、本発明の上述した構成の光ファイ
バ増幅器あるいはこれを用いた光増幅方法では、光ファ
イバ増幅器が増幅特性の異なる２つの光増幅部１００Ａ
および１００Ｂにより構成されていると等価的にみなせ
るため、前段の増幅部１００Ａの増幅媒体としてＡｌ共
添加Ｅｒ添加石英系光ファイバを、後段の増幅部１００
Ｂの増幅媒体としてアルミノケイ酸塩ガラスファイバを
用いることにより、図１（ｂ）に示すように増幅部１０
０Ａの波長依存性を増幅部１００Ｂで補償し、光ファイ
バ増幅器の波長特性を平坦化できる。なお、上記例は双
方向励起となっているが、励起光源１２−２および１２
−２の何れかを省略した一方向励起でも実施できること
は言うまでもない。

【００２７】上記説明では石英系Ｅｒ添加ファイバとし
てＡｌ共添加Ｅｒ添加石英系光ファイバ、酸化物系多成
分ファイバとしてアルミノケイ酸塩ガラスファイバを例
に本発明を説明したが、石英系Ｅｒ添加ファイバとし
て、Ｐ，Ｆ，Ｇｅ，Ｂ等を共添加した石英系ファイバ、
あるいは共添加していないＥｒ添加石英系ファイバを用
いても同様に、ガラス組成により異なる増幅特性を得る
ことができ、これは図９などからも明らかである。ま
た、ガラスホストの異なるＥｒ添加光ファイバとして
は、Ｅｒ添加酸化物系多成分ガラスファイバとしてのリ
ン酸塩ガラスファイバ、フツリン酸塩ガラスファイバな
ど、またはＺｒ系あるいはＩｎ系フッ化物系ガラスファ
イバ等を用いることも十分可能である。

【００２８】なお、組成の異なる光ファイバ同士等の接
続部は、融着接続，突き合わせ接続（バットジョイント
接続），光コネクタを用いた接続，Ｖ溝を用いた接続等
により、光学的に接続してあればよい。

【００２９】さらに、Ｅｒ添加石英系光ファイバにおい
ては、共添加すること、または共添加元素を変えること
によりその増幅特性が変わることは、図９からも明らか
である。したがって、Ｅｒ添加光ファイバ増幅器１１−
１および１１−２として、共添加してない、およびＡ
ｌ，Ｐ，Ｆ，Ｇｅ，Ｂ等の元素を共添加したＥｒ添加光
ファイバの中から異なる２種を選択して用いても、互い
に異なる増幅特性を有する増幅部とすることができ、こ
れによって、増幅部の増幅特性が互いに補償し合い、全
体の増幅特性を同様に平坦化できる。

【００３０】また、本発明では図３（ａ），（ｂ）に示
すように、増幅特性の異なるＥｒ添加光ファイバ増幅器
に、それぞれの励起光源からの励起光を光学手段をそれ
ぞれ導入するようにした増幅部を、直列に配置するよう
にしても同等の特性を得ることができる。すなわち、Ｅ
ｒ添加光ファイバ増幅器１１−１および１１−２には、
それぞれ励起光源１２−１および１２−２で発生された
励起光が合分波器１３−１および１３−２を介して導入
される構成となっており、それぞれ光増幅部１１０およ
び１２０を構成している。そして、光増幅部１１０およ
び１２０を直列に配置して光増幅器を構成している。

【００３１】図３に示す構成では、各増幅部１１０およ
び１２０は、それぞれ一方向励起となっているが、それ
ぞれ双方向励起としてもよく、また、励起光の導入方向
も限定されない。さらに、光アイソレータ１４の位置も
特に限定されず、勿論、増幅部が３つ以上直列に配置さ
れていてもよい。

【００３２】かかる構成の光増幅器あるいはこれを用い
た光増幅方法でも、上述した場合と同様に、各増幅部が
波長依存性を互いに補償し、増幅特性を平坦化できる。

【００３３】本発明は量産性に優れる光ファイバを波長
等価用の光ファイバとして用いるため、従来技術で用い
た波長等価器付加に比べ、光増幅器の価格低減が図れる
特徴を有する。

【００３４】

【実施例】以下に図面を参照し本発明をより具体的に詳
述するが、以下に開示する実施例は本発明の単なる例示
に過ぎず、本発明の範囲を何等限定するものではない。

【００３５】（実施例１）図１を用いて実施例１を説明
する。Ｅｒ添加光ファイバ１１−１として、Ａｌ共添加
Ｅｒ添加石英系光ファイバ（ファイバ長３０ｍ、比屈折
率差０．７％、カットオフ波長１．２７μｍ、Ａｌ添加
濃度１００００ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度２００ｐｐｍ）、
Ｅｒ添加光ファイバ１１−２として、アルミノケイ酸塩
ガラスファイバ（ガラス組成ＳｉＯ₂ （６５．３ｗｔ
％）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （４．９ｗｔ％）−Ｌｉ₂ Ｏ（２．８
ｗｔ％）−Ｎａ₂ ０（１８ｗｔ％）−ＭｇＯ（２．２ｗ
ｔ％）−ＣａＯ（６．５ｗｔ％）−Ｓｂ₂ Ｏ₃ （０．３
ｗｔ％）、ファイバ長８０ｃｍ、比屈折率差０．７％、
カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度〜１００００
ｐｐｍ）を用い、励起光源１２−１および１２−２とし
てはＥｒ添加光ファイバ１１−１および１１−２への励
起光を発生する１．４８μｍ帯発振の励起用半導体レー
ザモジュールを用いた。また、合波器１３−１および１
３−２としては、信号光（１．５３０μｍ〜１．５８０
μｍ）と励起光源１２−１および１２−２で発生された
励起光波長帯（１．４５μｍ〜１．５００μｍ）の光と
を合波するバルク型の合波器、光アイソレータ１４とし
ては、光増幅器の発振を抑えるための偏波無依存型の光
アイソレータを用いた。

【００３６】図４に作成したファイバ型光増幅器の利得
帯域特性を示す。励起光量は○が前方向側（励起光源１
２−１）から３０ｍＷ、後方向側（励起光源１２−２）
から３ｍＷ、○の黒塗りが前方向側から２４ｍＷ、後方
向側から６ｍＷ、△が前方向側から１７ｍＷ、後方向側
から１０ｍＷである。各々の励起条件下で、信号波長域
１．５４３〜１．５６０μｍにおいて信号利得の平坦化
（信号利得の変化量±０．５ｄＢ以下）が実現できた。

【００３７】ただし、本実施例１では光アイソレータ１
４の接続位置は増幅部１００Ｂの出力側であるが、その
位置を増幅部１００Ａの入力側においても同じ実験結果
を得た。さらに、光アイソレータ１４の接続位置を増幅
部１００Ｂの出力側と増幅部１００Ａの入力側の両者に
設置しても同様の実験結果を得た。

【００３８】（実施例２）図３（ａ）を用いて実施例２
を説明する。Ｅｒ添加光ファイバ１１−１として、Ａｌ
共添加Ｅｒ添加石英系光ファイバ（ファイバ長３０ｍ、
比屈折率差０．７％、カットオフ波長１．２７μｍ、Ａ
ｌ添加濃度１００００ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度２００ｐｐ
ｍ）、Ｅｒ添加光ファイバ１１−２として、アルミノケ
イ酸塩ガラスファイバ（ファイバ長８０ｃｍ、比屈折率
差０．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度
１００００ｐｐｍ）を用い、励起光源１２−１および１
２−２として、１．４８μｍ帯発振の励起用半導体レー
ザモジュールを用いた。また、合波器１３−１および１
３−３としては、信号光（１．５３０μｍ〜１．５８０
μｍ）と励起光源１２−１および１２−２で発生された
励起光波長帯（１．４５μｍ〜１．５００μｍ）の光を
合波するバルク型の合波器、光アイソレータ１４として
は、光増幅器の発振を抑えるための偏波無依存型の光ア
イソレータを用いた。

【００３９】図５に作成したファイバ型光増幅器の利得
帯域特性を示す。励起光量は励起光源１２−１から２０
ｍＷ、励起光源１２−２から２２ｍＷである。各々の励
起条件下で、信号波長域１．５４５〜１．５５７μｍに
おいて信号利得の平坦化（信号利得の変化量±０．５ｄ
Ｂ以下）が実現できた。

【００４０】ただし、本実施例２では光アイソレータ１
４の接続位置は増幅部１２０の出力側であるが、その位
置を増幅部１１０の入力側あるいは、増幅部１１０と増
幅部１２０の間に設置しても同じ実験結果を得た。さら
に、光アイソレータ１４の接続位置を増幅部１２０の出
力側と増幅部１１０の入力側においても同様の実験結果
を得た。

【００４１】（実施例３）増幅器の構成は実施例１と同
様に図１（ａ）を用いた。本実施例ではＥｒ添加光ファ
イバ１１−１のファイバとしてＡｌ共添加Ｅｒ添加石英
系光ファイバ（ファイバ長３０ｍ、比屈折率差０．７
％、カットオフ波長１．２７μｍ、Ａｌ添加濃度１００
００ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度２００ｐｐｍ）、Ｅｒ添加光
ファイバ１１−２のファイバとしてフッ化物ガラスファ
イバ（ファイバ長８０ｃｍ、比屈折率差０．６％、カッ
トオフ波長０．９μｍ、Ｅｒ添加濃度〜１００００ｐｐ
ｍ）を用いて両者を組み合わせたものを活性媒体とし
た。また、Ｅｒ添加光ファイバ１１−１としてアルミノ
ケイ酸塩ガラスファイバ（ファイバ長８０ｃｍ、比屈折
率差０．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃
度１００００ｐｐｍ）、Ｅｒ添加ファイバ１１−２のフ
ァイバとしてＺｒ系フッ化物ガラスファイバ（ファイバ
長８０ｃｍ、比屈折率差０．６％、カットオフ波長０．
９μｍ、Ｅｒ添加濃度１００００ｐｐｍ）を用いて両者
を組み合わせたものを活性媒体として用いた。さらに、
励起光源１２−１および１２−２としては１．４８μｍ
帯発振の励起用半導体レーザモジュール、合波器１３−
１および１３−２としては信号光（１．５３μｍ〜１．
５８０μｍ）と励起光源１２−１および１２−２で発生
された励起光波長帯（１．４５μｍ〜１．５００μｍ）
の光を合波するバルク型の合波器、光アイソレータ１４
としては光増幅器の発振を抑えるための偏波無依存型の
光アイソレータを用いた。

【００４２】Ｅｒ添加光ファイバ１１−１のファイバと
してのＡｌ共添加Ｅｒ添加石英系光ファイバと、Ｅｒ添
加光ファイバ１１−２としてのフッ化物ガラスファイバ
とを組み合わせたものでは、信号波長域１．５４９〜
１．５５６μｍ（信号利得１５ｄＢ、励起光量は励起光
源１２−１から２０ｍＷ、励起光源１２−２から５ｍ
Ｗ）において、また、Ｅｒ光ファイバ１１−１としての
アルミノケイ酸塩ガラスファイバと、Ｅｒ添加光ファイ
バ１１−２としてのＺｒ系フッ化物ガラスを組み合わせ
たものでは、信号波長域１．５５０〜１．５５９μｍ
（信号利得１５ｄＢ、励起光量は励起光源１２−１から
２２ｍＷ、励起光源１２−２から１５ｍＷ）において、
それぞれ信号利得の平坦化（信号利得の変化量±０．５
ｄＢ以下）が実現できた。

【００４３】ただし、本実施例３では光アイソレータ１
４の接続位置は増幅部１００Ｂの出力側であるが、その
位置を増幅部１００Ａの入力側においても同じ実験結果
を得た。さらに、光アイソレータ１４の接続位置を増幅
部１００Ｂの出力側と増幅部１００Ａの入力側の両者に
設置しても同様の実験結果を得た。

【００４４】（実施例４）増幅器の構成は実施例１と同
様に図１（ａ）を用いた。本実施例ではＥｒ添加光ファ
イバ１１−１としてのＡｌ共添加石英系光ファイバ（フ
ァイバ長３０ｍ、比屈折率差０．７％、カットオフ波長
１．２７μｍ、Ａｌ添加濃度１００００ｐｐｍ、Ｅｒ添
加濃度２００ｐｐｍ）と、Ｅｒ添加光ファイバ１１−２
としてのＰ共添加石英系光ファイバ（ファイバ長５０
ｍ、比屈折率差０．７％、カットオフ波長１．１μｍ、
Ｐ添加濃度１００００ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度５０ｐｐ
ｍ）を組み合わせたものを用いた。また、励起光源１２
−１および１２−２としては、１．４８μｍ帯発振の励
起用半導体レーザモジュール、合波器１３としては、信
号光（１．５３０μｍ〜１．５８０μｍ）と励起光源１
２−１および１２−２で発生された励起光波長帯（１．
４５μｍ〜１．５００μｍ）の光とを合波するバルク型
の合波器、光アイソレータ１４としては、光増幅器の発
振を抑えるための偏波無依存型の光アイソレータを用い
た。

【００４５】本増幅器により信号波長域１．５４５〜
１．５５２μｍ（信号利得１５ｄＢ、励起光量は励起光
源１２−１から１５ｍＷ、励起光源１２−２から９ｍ
Ｗ）において信号利得の平坦化（信号利得の変化量±
０．５ｄＢ以下）が実現できた。

【００４６】ただし、本実施例４では光アイソレータ１
４の接続位置は増幅部１００Ｂの出力側であるが、その
位置を増幅部１００Ａの入力側においても同じ実験結果
を得た。さらに、光アイソレータ１４の接続位置を増幅
部１００Ｂの出力側と増幅部１００Ａの入力側の両者に
設置しても同様の実験結果を得た。

【００４７】（実施例５）図６を用いて実施例５を説明
する。Ｅｒ添加光ファイバ１１−１として、Ａｌ共添加
Ｅｒ添加石英系光ファイバ（ファイバ長１６ｍ、比屈折
率差０．７％、カットオフ波長１．２７μｍ、Ａｌ添加
濃度１００００ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度２００ｐｐｍ）、
Ｅｒ添加光ファイバ１１−２として、アルミノケイ酸塩
ガラスファイバ（ガラス組成ＳｉＯ₂ （６５．３ｗｔ
％）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （４．９ｗｔ％）−Ｌｉ₂ Ｏ（２．８
ｗｔ％）−Ｎａ₂ ０（１８ｗｔ％）−ＭｇＯ（２．２ｗ
ｔ％）−ＣａＯ（６．５ｗｔ％）−Ｓｂ₂ Ｏ₃ （０．３
ｗｔ％）、ファイバ長８０ｃｍ、比屈折率差０．７％、
カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１００００ｐ
ｐｍ）、Ｅｒ添加光ファイバ１１−３として、Ａｌ共添
加Ｅｒ添加石英系光ファイバ（ファイバ長１０ｍ、比屈
折率差０．７％、カットオフ波長１．２７μｍ、Ａｌ添
加濃度１００００ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度２００ｐｐｍ）
をそれぞれ用いた。また、励起光源１２−１および１２
−２としては、Ｅｒ添加光ファイバ１１−１および１１
−２への励起光を発生する１．４８μｍ帯発振の励起用
半導体レーザモジュール、合波器１３−１および１３−
２としては、信号光（１．５３０μｍ〜１．５８０μ
ｍ）と、励起光源１２−１および１２−２で発生された
励起光波長帯（１．４５μｍ〜１．５００μｍ）の光と
を合波するバルク型の合波器、光アイソレータ１４とし
ては、光増幅器の発振を抑えるための偏波無依存型の光
アイソレータを用いた。

【００４８】本増幅器により信号波長域１．５４０〜
１．５５７μｍ（信号利得２２ｄＢ、励起光量は励起光
源１２−１から２０ｍＷ、励起光源１２−２から１３ｍ
Ｗ）において信号利得の平坦化（信号利得の変化量±
０．５ｄＢ以下）が実現できた。

【００４９】ただし、本実施例５では光アイソレータ１
４の接続位置は増幅器の出力側であるが、その位置を増
幅器の入力側においても同じ実験結果を得た。さらに、
光アイソレータ１４の接続位置を増幅器の出力側と増幅
器の入力側の両者に設置しても同様の実験結果を得た。

【００５０】（実施例６）図６を用いて実施例６を説明
する。Ｅｒ添加光ファイバ１１−１として、Ａｌ共添加
Ｅｒ添加石英系光ファイバ（ファイバ長１６ｍ、比屈折
率差０．７％、カットオフ波長１．２７μｍ、Ａｌ添加
濃度１００００ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度２００ｐｐｍ）、
Ｅｒ添加光ファイバ１１−２として、アルミノケイ酸塩
ガラスファイバ（ガラス組成ＳｉＯ₂ （６５．３ｗｔ
％）−Ａｌ₂ Ｏ₃ （４．９ｗｔ％）−Ｌｉ₂ Ｏ（２．８
ｗｔ％）−Ｎａ₂ Ｏ（１８ｗｔ％）−ＭｇＯ（２．２ｗ
ｔ％）−ＣａＯ（６．５ｗｔ％）−Ｓｂ₂ Ｏ₃ （０．３
ｗｔ％）、ファイバ長８０ｃｍ、比屈折率差０．７％、
カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１００００ｐ
ｐｍ）、Ｅｒ添加光ファイバ１１−３として、Ｚｒ系フ
ッ化物ガラスファイバ（ファイバ長５０ｃｍ、比屈折率
差０．６％、カットオフ波長０．９μｍ、Ｅｒ添加濃度
１００００ｐｐｍ）をそれぞれ用いた。また、励起光源
１２−１および１２−２としては、Ｅｒ添加光ファイバ
１１−１および１１−２への励起光を発生する１．４８
μｍ帯発振の励起用半導体レーザモジュール、合波器１
３−１および１３−２としては、信号光（１．５３０μ
ｍ〜１．５８０μｍ）と、励起光源１２−１および１２
−２で発生された励起光波長帯（１．４５μｍ〜１．５
００μｍ）の光とを合波するバルク型の合波器、光アイ
ソレータ１４としては、光増幅器の発振を抑えるための
偏波無依存型の光アイソレータを用いた。

【００５１】本増幅器により信号波長域１．５４５〜
１．５５５μｍ（信号利得２０ｄＢ、励起光量は励起光
源１２−１から１９ｍＷ、励起光源１２−２から１０ｍ
Ｗ）において信号利得の平坦化（信号利得の変化量±
０．５ｄＢ以下）が実現できた。

【００５２】ただし、本実施例６では光アイソレータ１
４の接続位置は増幅器の出力側であるが、その位置を増
幅器の入力側においても同じ実験結果を得た。さらに、
光アイソレータ１４の接続位置を増幅器の出力側と増幅
器の入力側の両者に設置しても同様の実験結果を得た。

【００５３】（実施例７）図７を用いて実施例７を説明
する。Ｅｒ添加光ファイバ１１−１として、Ａｌ共添加
Ｅｒ添加石英系光ファイバ（ファイバ長３０ｍ、比屈折
率差０．７％、カットオフ波長１．２７μｍ、Ａｌ添加
濃度１００００ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度２００ｐｐｍ）、
Ｅｒ添加光ファイバ１１−２として、アルミノケイ酸塩
ガラスファイバ（ファイバ長８０ｃｍ、比屈折率差０．
７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１００
００ｐｐｍ）、Ｅｒ添加光ファイバ１１−３として、Ｚ
ｒ系フッ化物ガラスファイバ（ファイバ長５０ｃｍ、比
屈折率差０．６％、カットオフ波長０．９μｍ、Ｅｒ添
加濃度〜１００００ｐｐｍ）をそれぞれ用いた。また、
励起光源１２−１，１２−２および１２−３としては、
１．４８μｍ帯発振の励起用半導体レーザモジュール、
合波器１３−１，１３−２および１３−３としては、信
号光（１．５３０μｍ〜１．５８０μｍ）と、合波器１
２−１，１２−２および１２−３で発生された励起光波
長帯（１．４５μｍ〜１．５００μｍ）の光を合波する
バルク型の合波器、光アイソレータ１４としては、光増
幅器の発振を抑えるための偏波無依存型の光アイソレー
タを用いた。

【００５４】本増幅器により信号波長域１．５４４〜
１．５５６μｍ（信号利得１８ｄＢ、励起光量は励起光
源１２−１から１２ｍＷ、励起光源１２−２から６ｍ
Ｗ、励起光源１２−３から５ｍＷ）において信号利得の
平坦化（信号利得の変化量±０．４ｄＢ以下）が実現で
きた。

【００５５】なお、実施例６および７は、異なるファイ
バを３つ接続した例を示したが、４つ以上接続しても同
様な効果が得られた。

【００５６】従って上記実施例１，２，３，４，５，６
および７の結果より、本発明が光ファイバ増幅器の増幅
帯域特性の平坦化に非常に有効であることが確認でき
た。

【００５７】以上の実施例では、励起光源として１．４
８μｍ帯ＬＤを使用したが本実施例に限定するものでは
なく、この他の励起波長帯（０．５，０．６４および
０．８μｍ、０．９８μｍ等）、さらには固体レーザを
使用しても同様の結果を得た。また、石英系Ｅｒ添加フ
ァイバとして、Ｆ，Ｇｅ，Ｂ等を共添加した石英系ファ
イバ、Ｅｒ添加酸化物系多成分ガラスファイバとしてリ
ン酸塩ガラスファイバ、フツリン酸塩ガラスファイバま
たはフッ化物ガラスファイバとしてＩｎ系フッ化物系ガ
ラスファイバ等を用いることも十分可能である。また、
以上の説明では光ファイバ増幅器としてＥｒをドープし
たものを用いたが、Ｅｒの他、Ｎｄ，Ｔｍなどの従来か
ら知られている希土類元素あるいは遷移元素をドープし
たものを用いてもよいことは言うまでもない。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は異なる蛍
光特性を有する２種類の希土類元素または遷移金属を添
加・光ファイバ、または共添加元素が異なるＥｒ添加石
英系光ファイバを用いることにより、増幅帯域特性が平
坦なファイバ型光増幅器および光増幅方法を提供できる
という効果を奏する。すなわち、本発明は量産性に富む
光ファイバにより、波長帯域特性の平坦化が実現でき、
従来に比べ、付加的な波長等価器などの光部品を用いな
いため、ファイバ型光増幅器の低価格化が実現でき、低
コストで光増幅を実現できる。また、励起光源の出力
は、前段増幅部及び後段増幅部の増幅利得が波長に対し
てほぼ逆の傾きをもった直線で近似できるように設定さ
れているので、増幅帯域全域にわたってほぼ平坦な利得
が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例にかかる光増幅器およ
びその特性を説明する図である。

【図２】図２は本発明の増幅器の増幅特性を説明する図
である。

【図３】図３は本発明の他の実施例にかかる増幅器の構
成を示す模式図である。

【図４】図４は実施例１の光ファイバ増幅器の増幅特性
を示す図である。

【図５】図５は実施例２の光ファイバ増幅器の増幅特性
を示す図である。

【図６】図６は実施例５および６を説明する光増幅器を
示す模式図である。

【図７】図７は実施例７を説明する光増幅器を示す図で
ある。

【図８】図８は従来技術１を説明する模式図である。

【図９】図９は従来技術２を説明する模式図である。

【図１０】図１０は従来技術３を説明する模式図であ
る。

【図１１】従来技術３の動作原理を説明する図である。

【図１２】図１０の波長等価器を説明する図である。

【符号の説明】

１１−１，１１−２，１１−３増幅媒体であるＥｒ添
加光ファイバ１２−１，１２−２，１２−３励起光源部１３−１，１３−２，１３−３合波部１４光アイソレータ

フロントページの続き (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７−281220（ＪＰ，Ａ) 特開平７−147445（ＪＰ，Ａ) 特開平４−212490（ＪＰ，Ａ) 特開平４−233519（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01S 3/10 H01S 3/06 - 3/07 H01S 3/23 G02F 1/35

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コア部あるいはクラッド部にレーザ遷移
順位を有する希土類元素または遷移金属を添加した光フ
ァイバからなる活性媒体と、該活性媒体を励起する励起
光を発生する励起光源と、該励起光源からの励起光を前
記活性媒体に導く合波部とを有する相互に直列に接続さ
れた第１及び第２の増幅部を有し、かつ光アイソレータ
を具備する光増幅器において、前記活性媒体である希土類元素または遷移金属添加・光
ファイバのガラスホストが互いに異なり、かつ前記励起光源の出力は、前記第１及び第２の増幅部
の増幅利得が波長に対してｄＢ表示において直線で表
せ、その傾きが一方が正で他方が負であるように設定さ
れたことを特徴とする光増幅器。
【請求項２】コア部あるいはクラッド部にレーザ遷移
順位を有する希土類元素または遷移金属を添加した光フ
ァイバからなる活性媒体と、該活性媒体を励起する励起
光を発生する励起光源と、該励起光源からの励起光を前
記活性媒体に導く合波部ととを有する相互に直列に接続
された第１及び第２の増幅部を有し、かつ光アイソレー
タを具備し、前記活性媒体である希土類元素または遷移金属添加・光
ファイバのガラスホストが互いに異なる光増幅器を用い
た光増幅方法において、前記第１及び第２の増幅部の増幅利得が波長に対してｄ
Ｂ表示において直線で表せ、その傾きが一方が正で他方
が負であるように前記励起光源の出力を調整することを
特徴とする光増幅方法。