JP3228390B2 - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C3/00—Glass compositions
- C03C3/32—Non-oxide glass compositions, e.g. binary or ternary halides, sulfides or nitrides of germanium, selenium or tellurium
- C03C3/325—Fluoride glasses
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
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- C03C13/00—Fibre or filament compositions
- C03C13/04—Fibre optics, e.g. core and clad fibre compositions
- C03C13/041—Non-oxide glass compositions
- C03C13/042—Fluoride glass compositions
Description
起因する利得の変動を抑える構造を有する光増幅器に関
するものである。
ン、例えば、エルビウム(Er)を添加した光ファイバ
を増幅媒体とした光ファイバ増幅器が開発され、光通信
システムへの応用が進められている。
て、利得の時間変動ができるだけ小さいことが、挙げら
れる。これは次のような理由のためである。すなわち、
第1に、利得が変動すると、光増幅器より出力される光
信号のレベルが変動することになり、そのシステムに決
められた受光レベルにまで光信号を増幅できないことが
起こる可能性が生じるためである。第2に、アナログ伝
送システムに応用した場合、その利得の変動は、雑音の
原因となり、伝送特性を劣化させることになるためであ
る。
ザの出力変動がある。Er添加ファイバ増幅器(EDF
A)の場合、1.55μmの増幅を起こす 4I13/2→ 4
I15/2遷移の始準位である 4I13/2準位の寿命が10m
sec以上であり、約100Hz以上の周波数の励起光
の変動には、 4I13/2準位のポピュレーションは追従せ
ず、利得の変動は起こりにくい。利得の変動が起こるの
は、約100Hzより近い励起光変動に対してである。
このような低周期の変動には、AGC(automat
ic gain control:自動利得制御:利得
をモニターして励起用半導体レーザの駆動電流に制御か
けて利得を一定に保つ方法)が有効であり、実際に用い
られている。
研究されているプラセオジム(Pr)添加ファイバ増幅
器(PDFA)の場合、増幅の始準位である1 G4 準位
の寿命は、0.1msecと短く、10kHz程度の励
起光の変動によっても利得の変動は起こる。しかし、こ
の程度の変動周波数の場合、AGCにより補正は難し
く、現在のところ、利得変動を抑える手法はない。その
ため、励起光源の出力変動に起因する利得変動を抑える
手法の開発が望まれているのが現状である。
光の出力強度の時間変動に伴う利得の変動または雑音の
発生を抑制した光ファイバ増幅器、特にPr添加光ファ
イバ増幅器を提供することにある。
うに、Yb3+の 2 F 5/2 準位を励起し、2F5/2
準位からPr3+の1G4 準位へのエネルギー移動によ
り1G4準位を励起して、1G4→3H5遷移による
1.3μmの増幅を起こさせるに際し、Yb3+の2F
5/2→2F7/2遷移によるレーザ発振を同時に起こ
させることを、最も主要な特徴とする。
類元素が添加された物質を増幅媒体とした光増幅器にお
いて、前記増幅媒体の入力または出力端の少なくとも一
方に光反射体を挿入したことを特徴としている。さら
に、前記増幅媒体として、コアにPrおよびYbが添加
された光ファイバが用いられているものが適当である。
Prのみを添加したファイバを増幅媒体とし、Prの 1
G4 準位を波長1.017μm付近の光で直接励起して
1.3μmの増幅を起こさせるか、または、コアにPr
およびYbを共添加したファイバを増幅媒体として、例
えば、波長0.98μmで励起し、Ybの 2F5/2 → 2
F7/2 遷移によるレーザ発信を起こさせることなく、Y
bからPrにエネルギー移動を起こさせてPrの 1G4
準位を励起し、波長1.3μmの光を増幅させていた。
しかし、この方法では、励起状態イオン密度は、励起光
強度に比例するため、励起光強度が何らかの理由で変動
すると、それに従属して励起状態イオン密度が変化して
しまい、その結果、利得の変動が生じる。
ザ発振の始準位の励起状態イオン密度は、励起光強度に
よらず一定となる。したがって、Ybの 2F5/2 → 2F
7/2移のレーザ発振を起こさせることにより、 2F5/2
準位の励起状態イオン密度を一定とし、この状態でYb
の 2F5/2 準位からPrの 1G4 準位へのエネルギー移
動を利用してPrの 1G4 準位を励起すれば、励起光強
度が変動しても、 1G4 準位の励起状態イオン密度は変
化することはない。
2F7/2 遷移のレーザ発振を積極的に起こさせる構成、
すなわち、増幅媒体の入力または出力端の少なくとも一
方に光反射体を挿入した構成を増幅器構造に導入した点
が従来の光増幅器と異なる。
説明する。
aF2 −3.5LaF3 −2.5AlF3 −7LiF
(モル%)からなり、クラッドが47.5ZrF4 −2
3.5BaF2 −2.5LaF3 −2.5YF3 −4.
5AlF3 −20NaF(モル%)の成分からなり、前
記コアにPr(2000ppm)およびYb(3000
ppm)が添加されたフッ化物光ファイバ(コア径1.
8μm、比屈折率差Δn=3.7%)の4mを増幅媒体
として、図2の構成で1.3μmの光増幅を行った。つ
まり、励起用半導体レーザ1(発振波長0.94μm)
および光信号用半導体レーザ2(発振波長1.30μ
m)を光カプラ3に光学的に結合して合波し、上記組成
の増幅用ファイバ5に入射させるようにした。
0.94μm、信号波長1.30μmで99%以上の透
過率を有し、1.04μmで50%の反射率を有する光
反射体4,6を挿入して、増幅用ファイバ5を光カプラ
3とに光学的に結合するとともに、光ファイバピグテイ
ル7に光学的に結合した。光ファイバピグテイル7から
の出力は光スペクトルアナライザ8でモニターした。
1.30μmにおける利得の励起光強度依存性である。
励起光強度が0mWから約450mWまでの利得は、励
起光強度の増大にしたがって増加していったが、450
mW以上では励起光強度が増加しても利得は増大しなか
った。この励起光強度領域では、光スペクトルアナライ
ザ8でモニターしたところ、1.04μmでレーザ発振
が起こっていた。450mW以上の励起光強度領域で利
得が一定となったのは、Ybによる1.04μmのレー
ザ発振が起こったため、そのレーザ始準位である 2F
5/2 準位の励起密度が励起光強度によらず一定となり、
その結果、 2F5/2 準位からのエネルギー移動により励
起されるPrの 1G4 準位の励起密度が一定となったた
めである。
て振幅20mWで0Hzから200MHzに亘り強度変
調をかけて、1.30μmの増幅された信号強度の周波
数スペクトルを測定したところ、励起光強度に追従する
信号光の変動はなく、時間的に安定した出力が得られる
ことがわかった。
たのは、Prの 1G4 準位の吸収帯の中心波長である
1.017μmを外すことにより、Prが直接励起され
る割合を減じ、Ybのレーザ発振による利得の固定効果
を出しやすくしたためであるが、実際に使用できる励起
波長は、この波長に限られるものではない。
励起した場合でも利得の固定現象は観測できた。ただ
し、励起波長をYbの中心吸収波長である0.98μm
より短波長側に大きく(例えば、0.8μmに近い波長
に)離す場合には、励起光の吸収能を上げるため、Yb
の濃度を増加させることが有効である。また、1.01
7μmより長波長(例えば、1.029μm、1.04
7μm、1.053μm)で励起しても有効であった。
源を発振波長0.98μmの半導体レーザとした光増幅
器を、アナログ(AM)映像伝送に応用した。その結
果、CNR(キャリア雑音比)55dB以上の良好な映
像伝送を行うことができた。
例に係る光増幅器の構成図であり、この光増幅器は、実
施例1において反射体4および6を取り除き、増幅用フ
ァイバ5(実施例1と同一仕様)の一端を直接光カプラ
3に接続し、他端に1.05μmでの反射率40%で、
1.30μmでの透過率95%のファイバグレーティン
グ(光反射体)9を結合したものである。この光増幅器
を、0.98μmの波長で励起したところ、実施例1と
同様、1.30μmの利得の固定現象が観測された。こ
のとき、Ybによる1.05μmのレーザ発振が起こっ
ていた。
てフッ化物光ファイバを用いたが、他のホスト、例え
ば、カルコゲナイド光ファイバ、InF3 系フッ化物光
ファイバ、テルライト光ファイバ、ミックスドハライド
光ファイバであってもよい。
は、1.04μm、1.05μmに限定される訳ではな
く、励起波長より長波長側ならばよい。したがって、光
反射体の特性も起こさせようとするレーザ発振に合わせ
て設計すればよい。
励起光強度の変動による利得変動のない光ファイバ増幅
器が得られる。したがって、優れた雑音特性が要求され
るアナログ(例えば、AM変調方式による)映像伝送方
式に応用することも可能であり、映像伝送方式の高性能
化、経済化に貢献できる、という利点がある。
ヤグラムである。
である。
性を示すグラフである。
である。
Claims (1)
- 【請求項1】 コアにプラセオジム(Pr)およびイッ
テルビウム(Yb)が添加された光ファイバを増幅媒体
とした光増幅器であって、Yb3+の2F5/2準位か
らPr3+の1G4準位へのエネルギー移動により1G
4準位を励起して、1G4→3H5遷移による1.3μ
m信号波長の増幅を行う光増幅器において、 前記増幅媒体の入力または出力端の少なくとも一方に、
Yb3+の2F5/2→2F7/2遷移によるレーザ発
振を同時に起こさせるための光反射体が挿入されている
ことを特徴とする光増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08886494A JP3228390B2 (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08886494A JP3228390B2 (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 光増幅器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07297468A JPH07297468A (ja) | 1995-11-10 |
JP3228390B2 true JP3228390B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=13954879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08886494A Expired - Lifetime JP3228390B2 (ja) | 1994-04-26 | 1994-04-26 | 光増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3228390B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3251223B2 (ja) | 1998-02-25 | 2002-01-28 | 日本電気株式会社 | 光増幅器 |
KR100442658B1 (ko) | 2002-08-14 | 2004-08-02 | 삼성전자주식회사 | 파장분할다중 광통신 시스템의 광원 발생장치 |
-
1994
- 1994-04-26 JP JP08886494A patent/JP3228390B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07297468A (ja) | 1995-11-10 |
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