JP3288965B2 - 光ファイバ増幅器および光増幅方法 - Google Patents
光ファイバ増幅器および光増幅方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光信号を増幅する光
増幅器および光増幅方法に関し、さらに詳しくは、１．
５７０〜１．６００μｍまたは１．５６５〜１．６００
μｍ波長域にある信号光を増幅する１．５８μｍ帯光フ
ァイバ増幅器およびこれを用いた広帯域な光増幅方法に
関する。
増幅器および光増幅方法に関し、さらに詳しくは、１．
５７０〜１．６００μｍまたは１．５６５〜１．６００
μｍ波長域にある信号光を増幅する１．５８μｍ帯光フ
ァイバ増幅器およびこれを用いた広帯域な光増幅方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】Er添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）
は、通信用光ファイバの伝送損失が最小となる１．５５
μｍ帯での光増幅が可能であり、偏波依存性がなく、通
信用光ファイバと低損失で接続できる等の特徴をもって
いる。そのため、１．５５μｍ帯光通信システムにおけ
る光増幅器として開発がすすめられており、例えば、デ
ィジタル信号を伝送する幹線伝送系やアナログ信号を伝
送する光ＣＡＴＶ等に幅広く適用されている。
は、通信用光ファイバの伝送損失が最小となる１．５５
μｍ帯での光増幅が可能であり、偏波依存性がなく、通
信用光ファイバと低損失で接続できる等の特徴をもって
いる。そのため、１．５５μｍ帯光通信システムにおけ
る光増幅器として開発がすすめられており、例えば、デ
ィジタル信号を伝送する幹線伝送系やアナログ信号を伝
送する光ＣＡＴＶ等に幅広く適用されている。
【０００３】近年、１．５５μｍ帯光通信システムで
は、さらに通信容量の増加を目指し、信号波長の異なる
複数の信号光からなる波長多重（ＷＤＭ）信号の伝送が
試みられている。このため、光ファイバ増幅器には、広
い増幅帯域を有するとともに、ＷＤＭ信号における波長
の異なる各信号光を利得偏差なく増幅する特性が要求さ
れている。
は、さらに通信容量の増加を目指し、信号波長の異なる
複数の信号光からなる波長多重（ＷＤＭ）信号の伝送が
試みられている。このため、光ファイバ増幅器には、広
い増幅帯域を有するとともに、ＷＤＭ信号における波長
の異なる各信号光を利得偏差なく増幅する特性が要求さ
れている。
【０００４】この要求に応える従来技術として、 （１）Ａｌを共添加したＥｒ添加石英系ファイバを増幅
媒体に用いる、 （２）光増幅器の後段に波長等化器を付加する、 （３）Ｅｒ添加フッ化物系ファイバを増幅媒体に用いる （４）利得スペクトルの異なる２つのＥｒ添加光ファイ
バをカスケード接続するなどの方法が提案されてきた。
媒体に用いる、 （２）光増幅器の後段に波長等化器を付加する、 （３）Ｅｒ添加フッ化物系ファイバを増幅媒体に用いる （４）利得スペクトルの異なる２つのＥｒ添加光ファイ
バをカスケード接続するなどの方法が提案されてきた。
【０００５】（１）では、１．５４〜１．５６μｍのＷ
ＤＭ信号の利得偏差を０．２以下にできることが報告さ
れている(S.Yoshida,et al.,"Gain-flattened FDFA wit
h high Al concentration for multistage repeatered
WDM transmission systems",Electron.Lett.,vol.31,p
p.1765-1767,1995)。（２）および（３）では、１．５
３２〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利得偏差を１．５ｄ
Ｂ以下にできることが報告されている(R.Kashyap.et a
l.,"Wideband gain flattened erbium fiber amplifier
using a photoscnsitive fiber blazed grating", Ele
ctron.Lett.,vol.29.pp.154-156,1993 および M.Yamad
a,et al.,"Fluoride-based erbium-doped fiber amplif
ier with inherently flat gain spectrum",IEEE Photo
nics Technol.Lett.,vol.8,pp,882-884,1996) 。さら
に、（４）では、Ａｌ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバと
Ｐ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバをカスケード接続する
ことにより、１．５４〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利
得偏差を１．３ｄＢ以下(T.kashiwada et al.,"Gain fl
attening for fiber amplifiers",OFC'95,paper TuPl,1
995)に、Ａｌ共添加Ｅｒ石英系ファイバとＰ共添加Ｅｒ
石英系ファイバをカスケード接続することにより、１．
５４〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利益偏差を1.3dB 以
下(T.kashiwada et al.,"A low-noise and gain-flatte
ned amplifier composed of a silica-based and a flu
oride-based Er３＋-doped fiber amplifierin a casca
de configuration",OFC'95,paper TuPl,1995)に、ま
た、Ａｌ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバとＰ共添加Ｅｒ
添加石英系ファイバをカスケード接続することにより、
１．５３〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利益偏差を１．
１ｄＢ以下(M.yamada et al.,"Gain flattening for fi
ber amplifiers",IEEE PhotonicsTechnol.Lett.,vol.8,
pp.620-622,1996) にできることが報告されている。
ＤＭ信号の利得偏差を０．２以下にできることが報告さ
れている(S.Yoshida,et al.,"Gain-flattened FDFA wit
h high Al concentration for multistage repeatered
WDM transmission systems",Electron.Lett.,vol.31,p
p.1765-1767,1995)。（２）および（３）では、１．５
３２〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利得偏差を１．５ｄ
Ｂ以下にできることが報告されている(R.Kashyap.et a
l.,"Wideband gain flattened erbium fiber amplifier
using a photoscnsitive fiber blazed grating", Ele
ctron.Lett.,vol.29.pp.154-156,1993 および M.Yamad
a,et al.,"Fluoride-based erbium-doped fiber amplif
ier with inherently flat gain spectrum",IEEE Photo
nics Technol.Lett.,vol.8,pp,882-884,1996) 。さら
に、（４）では、Ａｌ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバと
Ｐ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバをカスケード接続する
ことにより、１．５４〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利
得偏差を１．３ｄＢ以下(T.kashiwada et al.,"Gain fl
attening for fiber amplifiers",OFC'95,paper TuPl,1
995)に、Ａｌ共添加Ｅｒ石英系ファイバとＰ共添加Ｅｒ
石英系ファイバをカスケード接続することにより、１．
５４〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利益偏差を1.3dB 以
下(T.kashiwada et al.,"A low-noise and gain-flatte
ned amplifier composed of a silica-based and a flu
oride-based Er３＋-doped fiber amplifierin a casca
de configuration",OFC'95,paper TuPl,1995)に、ま
た、Ａｌ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバとＰ共添加Ｅｒ
添加石英系ファイバをカスケード接続することにより、
１．５３〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利益偏差を１．
１ｄＢ以下(M.yamada et al.,"Gain flattening for fi
ber amplifiers",IEEE PhotonicsTechnol.Lett.,vol.8,
pp.620-622,1996) にできることが報告されている。
【０００６】現在、（２）、（３）および（４）の光フ
ァイバ増幅器を用いた１Tbit/S、２．６Tbit/s等のＷＤ
Ｍ伝送実験が報告されている。しかし、上記の方法を用
いても、平坦な増幅特性を示す帯域は図１に示すよう
に、約１５３０ｎｍから１５６０ｎｍに限られており
（山田 他、電子情報通信学会技術報告、LQE96-27, p
p.43-48）ＷＤＭ伝送で使用する通信帯域をより一層広
げるためには、光ファイバ増幅器の帯域特性改善（広帯
域化および利得平坦化）が不可欠である。
ァイバ増幅器を用いた１Tbit/S、２．６Tbit/s等のＷＤ
Ｍ伝送実験が報告されている。しかし、上記の方法を用
いても、平坦な増幅特性を示す帯域は図１に示すよう
に、約１５３０ｎｍから１５６０ｎｍに限られており
（山田 他、電子情報通信学会技術報告、LQE96-27, p
p.43-48）ＷＤＭ伝送で使用する通信帯域をより一層広
げるためには、光ファイバ増幅器の帯域特性改善（広帯
域化および利得平坦化）が不可欠である。
【０００７】一方、Ｅｒ添加石英系ファイバは、１．５
３〜１．５６μｍ（１．５５μｍ帯）の増幅帯域の他
に、１．５７〜１．６１μｍ（１．５８μｍ帯）の増幅
帯域を有することが報告されている。J.F. Massicott e
t al.,"High gain,broadband,1.6μm Er３＋ doped sil
ica fiber amplifier",Electron.Lett.,vol.26,pp.1645
-1646,1990および、J.F. Massicott et al.,"Low noise
operation of Er３＋ doped silica fiber amplifier
around 1.6μm",Electron.Lett.,vol.28,pp.1924-1925,
1992) 。図２は、この報告(J.F.Massicott et al.,"Hig
h gain,broadband,1.6m Er３＋-doped silica fiber am
plifier",Electron.Lett.,vol.26,pp.1645-1646,1990)
にある１．５８μｍ帯増幅帯域を示す。図２において実
験はファイバ長Ｌ＝２００ｍ、破線はＬ＝１７５ｍ、一
点鎖線はＬ＝１５０ｍの場合の信号利得曲線を示す。
３〜１．５６μｍ（１．５５μｍ帯）の増幅帯域の他
に、１．５７〜１．６１μｍ（１．５８μｍ帯）の増幅
帯域を有することが報告されている。J.F. Massicott e
t al.,"High gain,broadband,1.6μm Er３＋ doped sil
ica fiber amplifier",Electron.Lett.,vol.26,pp.1645
-1646,1990および、J.F. Massicott et al.,"Low noise
operation of Er３＋ doped silica fiber amplifier
around 1.6μm",Electron.Lett.,vol.28,pp.1924-1925,
1992) 。図２は、この報告(J.F.Massicott et al.,"Hig
h gain,broadband,1.6m Er３＋-doped silica fiber am
plifier",Electron.Lett.,vol.26,pp.1645-1646,1990)
にある１．５８μｍ帯増幅帯域を示す。図２において実
験はファイバ長Ｌ＝２００ｍ、破線はＬ＝１７５ｍ、一
点鎖線はＬ＝１５０ｍの場合の信号利得曲線を示す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記論文で紹介されて
いる従来の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器では、次の
ような問題点がある。 １） 従来のＥｒ添加光ファイバ増幅器の励起光源とし
て使用される０．９８μｍ帯（Ｅｒ添加石英系ファイバ
のＥｒの ４Ｉ１１／２準位励起）、０．９７μｍ帯
（Ｅｒ添加フッ化物系ファイバのＥｒの ４Ｉ１１／２
準位励起）、または１．４８μｍ帯（各ファイバのＥｒ
の ４Ｉ１３／２準位励起）のものと異なり、高出力の
１．５５μｍ帯の励起光源が必要となり、高価なものと
なる。 ２） １．５８μｍ帯の増幅帯域を実現するためのＥｒ
添加光ファイバのファイバ長その他に関する明確な設計
法が明らかになっていない。 ３） １．５８μｍ帯におけるＷＤＭ信号の各信号波長
の利得を均一にする（利得偏差を小さくする）ことがで
きない。
いる従来の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器では、次の
ような問題点がある。 １） 従来のＥｒ添加光ファイバ増幅器の励起光源とし
て使用される０．９８μｍ帯（Ｅｒ添加石英系ファイバ
のＥｒの ４Ｉ１１／２準位励起）、０．９７μｍ帯
（Ｅｒ添加フッ化物系ファイバのＥｒの ４Ｉ１１／２
準位励起）、または１．４８μｍ帯（各ファイバのＥｒ
の ４Ｉ１３／２準位励起）のものと異なり、高出力の
１．５５μｍ帯の励起光源が必要となり、高価なものと
なる。 ２） １．５８μｍ帯の増幅帯域を実現するためのＥｒ
添加光ファイバのファイバ長その他に関する明確な設計
法が明らかになっていない。 ３） １．５８μｍ帯におけるＷＤＭ信号の各信号波長
の利得を均一にする（利得偏差を小さくする）ことがで
きない。
【０００９】したがって、本発明の目的は、１．５８μ
ｍ光ファイバ増幅器およびこれを用いた光増幅方法を提
供することである。
ｍ光ファイバ増幅器およびこれを用いた光増幅方法を提
供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、コア部またはクラッド部の少なくと
も一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバ
と、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、
該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にあ
る信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光
学手段と、光アイソレータとを備えた光増幅器であっ
て、前記励起光源は、Ｅｒの4Ｉ11/2準位を励起する
０．９７μｍ帯励起光源、Ｅｒの4Ｉ11/2準位を励起す
る０．９８μｍ帯励起光源またはＥｒの4Ｉ13/2準位を
励起する１．４８μｍ帯励起光源のいずれかであり、前
記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエル
ビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファ
イバ長が、前記励起光源の波長において得られる信号利
得が所定の実用基準値以上の信号利得となる長さであ
り、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が
利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応し
た所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを
特徴とする。
に、第１の発明は、コア部またはクラッド部の少なくと
も一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバ
と、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、
該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にあ
る信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光
学手段と、光アイソレータとを備えた光増幅器であっ
て、前記励起光源は、Ｅｒの4Ｉ11/2準位を励起する
０．９７μｍ帯励起光源、Ｅｒの4Ｉ11/2準位を励起す
る０．９８μｍ帯励起光源またはＥｒの4Ｉ13/2準位を
励起する１．４８μｍ帯励起光源のいずれかであり、前
記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエル
ビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファ
イバ長が、前記励起光源の波長において得られる信号利
得が所定の実用基準値以上の信号利得となる長さであ
り、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が
利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応し
た所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを
特徴とする。
【００１１】第２の発明は、前記エルビウム添加ファイ
バは、Ｅｒ添加石英系ファイバ、Ｅｒ添加多成分酸化物
系ガラスファイバ、Ｅｒ添加フツリン酸ガラスファイ
バ、Ｅｒ添加テルライト系ガラスファイバから選ばれ、
前記所定の強度の励起光は、１．５７０〜１．６００μ
ｍの波長域にある異なる複数の信号光における最大波長
の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下とす
る励起光であることを特徴とする。
バは、Ｅｒ添加石英系ファイバ、Ｅｒ添加多成分酸化物
系ガラスファイバ、Ｅｒ添加フツリン酸ガラスファイ
バ、Ｅｒ添加テルライト系ガラスファイバから選ばれ、
前記所定の強度の励起光は、１．５７０〜１．６００μ
ｍの波長域にある異なる複数の信号光における最大波長
の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下とす
る励起光であることを特徴とする。
【００１２】第３の発明は、前記エルビウム添加ファイ
バは、Ｅｒ添加フッ化物ファイバであり、前記所定の強
度の励起光は、１．５６５〜１．６００μｍの波長域に
ある異なる複数の信号光における最大波長の信号利得と
最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下とする励起光であ
ることを特徴とする。
バは、Ｅｒ添加フッ化物ファイバであり、前記所定の強
度の励起光は、１．５６５〜１．６００μｍの波長域に
ある異なる複数の信号光における最大波長の信号利得と
最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下とする励起光であ
ることを特徴とする。
【００１３】第４の発明は、前記エルビウム添加ファイ
バは、等価的ファイバ長が０．３×１０５ （ｍ・重量
ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、前
記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２準位を励起する０．
９８μｍ帯励起光源であることを特徴とする。
バは、等価的ファイバ長が０．３×１０５ （ｍ・重量
ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、前
記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２準位を励起する０．
９８μｍ帯励起光源であることを特徴とする。
【００１４】第５の発明は、前記エルビウム添加ファイ
バは、等価的ファイバ長が０．６×１０５ （ｍ・重量
ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、前
記励起光源はＥｒの ４Ｉ１３／２準位を励起する１．
４８μｍ帯励起光源であることを特徴とする。
バは、等価的ファイバ長が０．６×１０５ （ｍ・重量
ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、前
記励起光源はＥｒの ４Ｉ１３／２準位を励起する１．
４８μｍ帯励起光源であることを特徴とする。
【００１５】第６の発明は、前記エルビウム添加ファイ
バは、等価的ファイバ長が０．１×１０５ （ｍ・重量
ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２準位を励起す
る０．９７μｍ帯励起光源であることを特徴とする。
バは、等価的ファイバ長が０．１×１０５ （ｍ・重量
ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２準位を励起す
る０．９７μｍ帯励起光源であることを特徴とする。
【００１６】第７の発明は、前記エルビウム添加ファイ
バは、等価的ファイバ長が０．２×１０５ （ｍ・重量
ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１３／２準位を励起す
る１．４８μｍ帯励起光源であることを特徴とする。
バは、等価的ファイバ長が０．２×１０５ （ｍ・重量
ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１３／２準位を励起す
る１．４８μｍ帯励起光源であることを特徴とする。
【００１７】第８の発明は、前記エルビウム添加ファイ
バは、等価的ファイバ長が０．００５×１０５ （ｍ・
重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２準
位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であることを特徴
とする。
バは、等価的ファイバ長が０．００５×１０５ （ｍ・
重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系フ
ァイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２準
位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であることを特徴
とする。
【００１８】第９の発明は、前記エルビウム添加ファイ
バは、等価的ファイバ長が０．０１×１０５ （ｍ・重
量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系ファ
イバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１３／２準位
を励起する１．４８μｍ帯励起光源であることを特徴と
する。
バは、等価的ファイバ長が０．０１×１０５ （ｍ・重
量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系ファ
イバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１３／２準位
を励起する１．４８μｍ帯励起光源であることを特徴と
する。
【００１９】第１０の発明は、前記エルビウム添加ファ
イバは、等価的ファイバ長が０．００８×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加多成分酸化物ガラス
系ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ
１１／２準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源である
ことを特徴とする。
イバは、等価的ファイバ長が０．００８×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加多成分酸化物ガラス
系ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ
１１／２準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源である
ことを特徴とする。
【００２０】第１１の発明は、前記エルビウム添加ファ
イバは、等価的ファイバ長が０．０１５×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加多成分酸化物ガラス
系ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ
１３／２準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源である
ことを特徴とする。
イバは、等価的ファイバ長が０．０１５×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加多成分酸化物ガラス
系ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ
１３／２準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源である
ことを特徴とする。
【００２１】第１２の発明は、前記エルビウム添加ファ
イバは、等価的ファイバ長が０．０１×１０５ （ｍ・
重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス
系ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ
１１／２準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源である
ことを特徴とする。
イバは、等価的ファイバ長が０．０１×１０５ （ｍ・
重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス
系ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ
１１／２準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源である
ことを特徴とする。
【００２２】第１３の発明は、前記エルビウム添加ファ
イバは、等価的ファイバ長が０．０２×１０５ （ｍ・
重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス
系ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ
１３／２準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源である
ことを特徴とする。
イバは、等価的ファイバ長が０．０２×１０５ （ｍ・
重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス
系ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ
１３／２準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源である
ことを特徴とする。
【００２３】第１４の発明は、前記エルビウム添加ファ
イバは、等価的ファイバ長が０．００８×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系
ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２
準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であることを特
徴とする。
イバは、等価的ファイバ長が０．００８×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系
ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２
準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であることを特
徴とする。
【００２４】第１５の発明は、前記エルビウム添加ファ
イバは、等価的ファイバ長が０．０１５×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系
ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１３／２
準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であることを特
徴とする。
イバは、等価的ファイバ長が０．０１５×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系
ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１３／２
準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であることを特
徴とする。
【００２５】第１６の発明は、前記エルビウム添加ファ
イバは、等価的ファイバ長が０．３×１０５ （ｍ・重
量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、
前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２準位を励起する
０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの ４Ｉ１３／２準位を
励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者を用いることを
特徴とする。
イバは、等価的ファイバ長が０．３×１０５ （ｍ・重
量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、
前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２準位を励起する
０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの ４Ｉ１３／２準位を
励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者を用いることを
特徴とする。
【００２６】第１７の発明は、前記エルビウム添加ファ
イバは、等価的ファイバ長が０．１×１０５ （ｍ・重
量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２準位を励起す
る０．９７μｍ帯励起光源とＥｒの ４Ｉ１３／２準位
を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者を用いること
を特徴とする。
イバは、等価的ファイバ長が０．１×１０５ （ｍ・重
量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２準位を励起す
る０．９７μｍ帯励起光源とＥｒの ４Ｉ１３／２準位
を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者を用いること
を特徴とする。
【００２７】第１８の発明は、前記エルビウム添加ファ
イバは、等価的ファイバ長が０．００５×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系
ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２
準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの ４Ｉ
１３／２準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者
を用いることを特徴とする。
イバは、等価的ファイバ長が０．００５×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系
ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２
準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの ４Ｉ
１３／２準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者
を用いることを特徴とする。
【００２８】第１９の発明は、前記エルビウム添加ファ
イバは、等価的ファイバ長が０．００８×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加酸化物多成分ガラス
系ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ
１１／２準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒ
の ４Ｉ１３／２準位を励起する１．４８μｍ帯励起光
源の両者を用いることを特徴とする。
イバは、等価的ファイバ長が０．００８×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加酸化物多成分ガラス
系ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ
１１／２準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒ
の ４Ｉ１３／２準位を励起する１．４８μｍ帯励起光
源の両者を用いることを特徴とする。
【００２９】第２０の発明は、前記エルビウム添加ファ
イバは、等価的ファイバ長が０．０１×１０５ （ｍ・
重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス
系ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ
１１／２準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒ
の ４Ｉ１３／２準位を励起する１．４８μｍ帯励起光
源の両者を用いることを特徴とする。
イバは、等価的ファイバ長が０．０１×１０５ （ｍ・
重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス
系ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ
１１／２準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒ
の ４Ｉ１３／２準位を励起する１．４８μｍ帯励起光
源の両者を用いることを特徴とする。
【００３０】第２１の発明は、前記エルビウム添加ファ
イバは、等価的ファイバ長が０．００８×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系
ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２
準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの ４Ｉ
１３／２準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者
を用いることを特徴とする。
イバは、等価的ファイバ長が０．００８×１０５ （ｍ
・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系
ファイバであり、前記励起光源はＥｒの ４Ｉ１１／２
準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの ４Ｉ
１３／２準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者
を用いることを特徴とする。
【００３１】第２２の発明は、コア部またはクラッド部
の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添
加ファイバを、該エルビウム添加ファイバの励起に用い
る励起光源からの励起光により励起して、１．５８μｍ
帯の波長域にある信号光を増幅する光増幅方法であっ
て、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐ
ｍ）との積である等価的ファイバ長が、前記励起光源の
波長において得られる信号利得が所定の実用基準値以上
の信号利得となる長さの前記エルビウム添加ファイバ
を、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９７μｍ帯励起
光源、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励
起光源またはＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μ
ｍ帯励起光源のいずれかの前記励起光源の励起光であっ
て、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるよ
うな、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励
起光により励起して、前記信号光を増幅することを特徴
とする。
の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添
加ファイバを、該エルビウム添加ファイバの励起に用い
る励起光源からの励起光により励起して、１．５８μｍ
帯の波長域にある信号光を増幅する光増幅方法であっ
て、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐ
ｍ）との積である等価的ファイバ長が、前記励起光源の
波長において得られる信号利得が所定の実用基準値以上
の信号利得となる長さの前記エルビウム添加ファイバ
を、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９７μｍ帯励起
光源、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励
起光源またはＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μ
ｍ帯励起光源のいずれかの前記励起光源の励起光であっ
て、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるよ
うな、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励
起光により励起して、前記信号光を増幅することを特徴
とする。
【００３２】第２３の発明は、前記励起光の前記所定の
強度は、前記１．５８μｍ帯の波長域にある複数の信号
光における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の
差が１ｄＢ以下となるように調整することを特徴とす
る。
強度は、前記１．５８μｍ帯の波長域にある複数の信号
光における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の
差が１ｄＢ以下となるように調整することを特徴とす
る。
【００３３】第２４の発明は、前記１．５８μ帯の波長
域が１．５７〜１．６０μｍの波長域であることを特徴
とする。
域が１．５７〜１．６０μｍの波長域であることを特徴
とする。
【００３４】第２５の発明は、前記１．５８μｍの波長
域が１．５６５〜１．６０μｍの波長域であることを特
徴とする。
域が１．５６５〜１．６０μｍの波長域であることを特
徴とする。
【００３５】
【発明の実施の形態】図３〜図５は、本発明の１．５８
μｍ帯光ファイバ増幅器の基本構成を示す。
μｍ帯光ファイバ増幅器の基本構成を示す。
【００３６】図３は前方励起系、図４は後方励起系、図
５は双方向励起系の各構成を示す。増幅媒体であるＥｒ
添加光ファイバ１は、例えば、Ｅｒ添加石英系ファイ
バ、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、Ｅｒ添加テルライト
ガラス系ファイバ、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系フ
ァイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、また
は、Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバを用いる。励
起光源２Ａ，２Ｂは、Ｅｒ添加光ファイバ１へ入射する
０．９８μｍ帯または１．４８μｍ帯（Ｅｒ添加石英系
ファイバ、Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、Ｅｒ
添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Ｅｒ添加酸化物
多成分ガラス系ファイバまたはＥｒ添加フツリン酸ガラ
ス系ファイバ、０．９７μｍ帯または１．４８μｍ帯
（Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ）の励起光を発生する。
合波器３Ａ，３Ｂは信号光と励起光を合波してＥｒ添加
光ファイバ１に入射する。光アイソレータ４Ａ，４Ｂ
は、光ファイバ増幅器の発振を抑えるために配置され
る。
５は双方向励起系の各構成を示す。増幅媒体であるＥｒ
添加光ファイバ１は、例えば、Ｅｒ添加石英系ファイ
バ、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、Ｅｒ添加テルライト
ガラス系ファイバ、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系フ
ァイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、また
は、Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバを用いる。励
起光源２Ａ，２Ｂは、Ｅｒ添加光ファイバ１へ入射する
０．９８μｍ帯または１．４８μｍ帯（Ｅｒ添加石英系
ファイバ、Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、Ｅｒ
添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Ｅｒ添加酸化物
多成分ガラス系ファイバまたはＥｒ添加フツリン酸ガラ
ス系ファイバ、０．９７μｍ帯または１．４８μｍ帯
（Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ）の励起光を発生する。
合波器３Ａ，３Ｂは信号光と励起光を合波してＥｒ添加
光ファイバ１に入射する。光アイソレータ４Ａ，４Ｂ
は、光ファイバ増幅器の発振を抑えるために配置され
る。
【００３７】本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器
の特徴は、Ｅｒ添加光ファイバ１のファイバ長とＥｒ添
加濃度の積を規定するところにある。以下、ファイバ長
について説明する。
の特徴は、Ｅｒ添加光ファイバ１のファイバ長とＥｒ添
加濃度の積を規定するところにある。以下、ファイバ長
について説明する。
【００３８】図６は、Ｅｒ添加石英系ファイバの励起光
強度に対する増幅帯域の変化の一例を示す。Ｅｒ添加石
英系ファイバのファイバ長は２０ｍ、比屈折率差は１．
８％、カットオフ波長は１．１３μｍ、Ａｌ添加濃度は
４００００ｗｔ．ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度は１０００ｗ
ｔ．ｐｐｍ、励起波長は１．４８μｍ帯、励起系は図３
に示す前方励起系を用いた。なお、Ｅｒ添加石英系ファ
イバのファイバ長２０ｍは、通常の１．５５μｍ帯光フ
ァイバ増幅器に用いられる長さである。
強度に対する増幅帯域の変化の一例を示す。Ｅｒ添加石
英系ファイバのファイバ長は２０ｍ、比屈折率差は１．
８％、カットオフ波長は１．１３μｍ、Ａｌ添加濃度は
４００００ｗｔ．ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度は１０００ｗ
ｔ．ｐｐｍ、励起波長は１．４８μｍ帯、励起系は図３
に示す前方励起系を用いた。なお、Ｅｒ添加石英系ファ
イバのファイバ長２０ｍは、通常の１．５５μｍ帯光フ
ァイバ増幅器に用いられる長さである。
【００３９】図６に示すように、励起光強度が３〜４ｍ
Ｗ程度のときに１．５７〜１．６０μｍの波長域で利得
が平坦になることが分かる。しかし、これらのファイバ
長では、１．５７〜１．６０μｍの波長域で実用的な信
号利得（１５ｄＢ以上）が得られない。すなわち、通常
の１．５５μｍ帯光ファイバ増幅器に用いられるファイ
バ長では、実用的な１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器を
構成することができない。
Ｗ程度のときに１．５７〜１．６０μｍの波長域で利得
が平坦になることが分かる。しかし、これらのファイバ
長では、１．５７〜１．６０μｍの波長域で実用的な信
号利得（１５ｄＢ以上）が得られない。すなわち、通常
の１．５５μｍ帯光ファイバ増幅器に用いられるファイ
バ長では、実用的な１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器を
構成することができない。
【００４０】図７は、図３〜図５の測定で用いた構成に
おいて、ファイバ長に対する増幅帯域の変化の一例を示
す。なお、励起光強度は１．５８μｍ帯の波長域で利得
が平坦になる値に設定した。図７に示すように、ファイ
バ長を長くすることにより、１．５８μｍ帯の信号利得
が増加することがわかる。すなわち、実用的な１．５８
μｍ帯光ファイバ増幅器を実現するためには、Ｅｒ添加
光ファイバ長が重要なパラメータになることがわかる。
おいて、ファイバ長に対する増幅帯域の変化の一例を示
す。なお、励起光強度は１．５８μｍ帯の波長域で利得
が平坦になる値に設定した。図７に示すように、ファイ
バ長を長くすることにより、１．５８μｍ帯の信号利得
が増加することがわかる。すなわち、実用的な１．５８
μｍ帯光ファイバ増幅器を実現するためには、Ｅｒ添加
光ファイバ長が重要なパラメータになることがわかる。
【００４１】ところで、Ｅｒ添加光ファイバのファイバ
長は、Ｅｒ添加光ファイバのＥｒ添加濃度に大きく依存
する。このため、Ｅｒ添加光ファイバの等価的なファイ
バ長を示すパラメータとして、Ｅｒ添加光ファイバのフ
ァイバ長（ｍ）とＥｒ添加濃度（ｗｔ．ｐｐｍ）の積を
用いる。
長は、Ｅｒ添加光ファイバのＥｒ添加濃度に大きく依存
する。このため、Ｅｒ添加光ファイバの等価的なファイ
バ長を示すパラメータとして、Ｅｒ添加光ファイバのフ
ァイバ長（ｍ）とＥｒ添加濃度（ｗｔ．ｐｐｍ）の積を
用いる。
【００４２】図８，図９は、Ｅｒ添加石英系ファイバで
１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長
×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図８は０．９８μｍ帯
の励起光を用いた場合、図９は１．４８μｍ帯の励起光
を用いた場合である。
１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長
×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図８は０．９８μｍ帯
の励起光を用いた場合、図９は１．４８μｍ帯の励起光
を用いた場合である。
【００４３】図１０，図１１は、Ｅｒ添加フッ化物系フ
ァイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔フ
ァイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１０は０．
９７μｍ帯の励起光を用いた場合、図１１は１．４８μ
ｍ帯の励起光を用いた場合である。
ァイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔フ
ァイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１０は０．
９７μｍ帯の励起光を用いた場合、図１１は１．４８μ
ｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００４４】図１２、図１３はＥｒ添加テルライトガラ
ス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得
と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１２
は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１３は１．
４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
ス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得
と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１２
は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１３は１．
４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００４５】図１４、図１５はＥｒ添加酸化物多成分ガ
ラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利
得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１
４は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１５は
１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
ラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利
得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１
４は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１５は
１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００４６】図１６、図１７はＥｒ添加カルコゲナイド
ガラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号
利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図
１６は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１７は
１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
ガラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号
利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図
１６は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１７は
１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００４７】図１７，図１８はＥｒ添加フツリン酸ガラ
ス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得
と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１７
は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１８は１．
４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
ス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得
と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１７
は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１８は１．
４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００４８】図１９，図２０はＥｒ添加フツリン酸ガラ
ス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得
と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１９
は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図２０は１．
４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
ス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得
と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１９
は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図２０は１．
４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００４９】実用的な１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器
では、通常１５ｄＢ以上の信号利得が要求される。この
信号利得を実現するには、各図に示す直線と信号利得１
５ｄＢの直線との交点によって求められる〔ファイバ長
×Ｅｒ添加濃度〕の値が、それ以上であればよい。すな
わち、１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器において、信号
利得１５ｄＢ以上を得るための〔ファイバ長×Ｅｒ添加
濃度〕は、 Ｅｒ添加石英系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合 … ０．３×１０５ 以上 Ｅｒ添加石英系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合 … ０．６×１０５ 以上 Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、０．９７μｍ帯励起の場合 … ０．１×１０５ 以上 Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合 … ０．２×１０５ 以上 Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合 … ０．００５×１０５ 以上 Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合 … ０．０１×１０５ 以上 Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合 … ０．００８×１０５ 以上 Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合 … ０．０１５×１０５ 以上 Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合 … ０．０１×１０５ 以上 Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合 … ０．０２×１０５ 以上 Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合 … ０．００８×１０５ 以上 Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合 … ０．０１５×１０５ 以上 となる。これらの関係は、本発明によって初めて明確に
されたものである。
では、通常１５ｄＢ以上の信号利得が要求される。この
信号利得を実現するには、各図に示す直線と信号利得１
５ｄＢの直線との交点によって求められる〔ファイバ長
×Ｅｒ添加濃度〕の値が、それ以上であればよい。すな
わち、１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器において、信号
利得１５ｄＢ以上を得るための〔ファイバ長×Ｅｒ添加
濃度〕は、 Ｅｒ添加石英系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合 … ０．３×１０５ 以上 Ｅｒ添加石英系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合 … ０．６×１０５ 以上 Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、０．９７μｍ帯励起の場合 … ０．１×１０５ 以上 Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合 … ０．２×１０５ 以上 Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合 … ０．００５×１０５ 以上 Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合 … ０．０１×１０５ 以上 Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合 … ０．００８×１０５ 以上 Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合 … ０．０１５×１０５ 以上 Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合 … ０．０１×１０５ 以上 Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合 … ０．０２×１０５ 以上 Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合 … ０．００８×１０５ 以上 Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合 … ０．０１５×１０５ 以上 となる。これらの関係は、本発明によって初めて明確に
されたものである。
【００５０】なお、信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加
濃度〕の関係は、ファイバパラメータ（比屈折率差、カ
ットオフ波長）、Ａｌ添加濃度（Ｅｒ添加石英系ファイ
バのみ）、コア／クラッド構造形成のためのドーパント
（Ｅｒ添加石英系ファイバのみ）、ガラス組成（Ｅｒ添
加フッ化物系ファイバのみ）、励起方法（前方励起、後
方励起、双方向励起）等により若干変動する。したがっ
て、励起方法やファイバパラメータ等によっては、信号
利得１５ｄＢ以上を達成する〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃
度〕の最小値を上記の値以上に設定する必要がある。
濃度〕の関係は、ファイバパラメータ（比屈折率差、カ
ットオフ波長）、Ａｌ添加濃度（Ｅｒ添加石英系ファイ
バのみ）、コア／クラッド構造形成のためのドーパント
（Ｅｒ添加石英系ファイバのみ）、ガラス組成（Ｅｒ添
加フッ化物系ファイバのみ）、励起方法（前方励起、後
方励起、双方向励起）等により若干変動する。したがっ
て、励起方法やファイバパラメータ等によっては、信号
利得１５ｄＢ以上を達成する〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃
度〕の最小値を上記の値以上に設定する必要がある。
【００５１】また、図５に示す基本増幅系を用い、励起
光源２Ａとして０．９８または０．９７μｍ帯の励起光
を発生する励起光源、励起光源２Ｂとして１．４８μｍ
帯の励起光を発生する励起光源を用いる場合、または、
励起光源２Ａとして１．４８μｍ帯の励起光を発生する
励起光源、励起光源２Ｂとして０．９８または０．９７
μｍ帯の励起光を発生する励起光源を用いる場合では、
０．９８μｍ帯あるいは０．９７μｍ帯励起光源が主の
励起光源となり、１．４８μｍ帯励起光源が副励起光源
となる場合があるため、Ｅｒ添加石英系ファイバ、Ｅｒ
添加フッ化物系ファイバ、Ｅｒ添加テルライトガラス系
ファイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、Ｅ
ｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Ｅｒ添加フツ
リン酸ガラス系ファイバにおける１．５８μｍ帯光ファ
イバ増幅器における信号利得１５ｄＢ以上を得るための
〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕は、各々のファイバにお
ける０．９８μｍあるいは０．９７μｍ帯励起の条件に
準ずる。
光源２Ａとして０．９８または０．９７μｍ帯の励起光
を発生する励起光源、励起光源２Ｂとして１．４８μｍ
帯の励起光を発生する励起光源を用いる場合、または、
励起光源２Ａとして１．４８μｍ帯の励起光を発生する
励起光源、励起光源２Ｂとして０．９８または０．９７
μｍ帯の励起光を発生する励起光源を用いる場合では、
０．９８μｍ帯あるいは０．９７μｍ帯励起光源が主の
励起光源となり、１．４８μｍ帯励起光源が副励起光源
となる場合があるため、Ｅｒ添加石英系ファイバ、Ｅｒ
添加フッ化物系ファイバ、Ｅｒ添加テルライトガラス系
ファイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、Ｅ
ｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Ｅｒ添加フツ
リン酸ガラス系ファイバにおける１．５８μｍ帯光ファ
イバ増幅器における信号利得１５ｄＢ以上を得るための
〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕は、各々のファイバにお
ける０．９８μｍあるいは０．９７μｍ帯励起の条件に
準ずる。
【００５２】図２０は、Ｅｒ添加石英系ファイバを用い
た１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ
信号の各信号波長に対する信号利得を示す。各信号波長
は、１．５７０、１．５７４、１．５７８、１．５８
２、１．５８６、１．５９４、１．６００μｍである。
ファイバ長は２００ｍ、比屈折率差は１．８％、カット
オフ波長は１．１３μｍ、Ａｌ添加濃度は４００００ｗ
ｔ．ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度は１０００ｗｔ．ｐｐｍ、励
起波長は１．４８μｍ帯、励起系は図５に示す双方向励
起系を用いた。〔ファイバ長（ｍ）×Ｅｒ添加濃度（ｗ
ｔ．ｐｐｍ）〕の値は２×１０５ である。
た１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ
信号の各信号波長に対する信号利得を示す。各信号波長
は、１．５７０、１．５７４、１．５７８、１．５８
２、１．５８６、１．５９４、１．６００μｍである。
ファイバ長は２００ｍ、比屈折率差は１．８％、カット
オフ波長は１．１３μｍ、Ａｌ添加濃度は４００００ｗ
ｔ．ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度は１０００ｗｔ．ｐｐｍ、励
起波長は１．４８μｍ帯、励起系は図５に示す双方向励
起系を用いた。〔ファイバ長（ｍ）×Ｅｒ添加濃度（ｗ
ｔ．ｐｐｍ）〕の値は２×１０５ である。
【００５３】図２１は、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバを
用いて構成した１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器におけ
る８波ＷＤＭ信号の各信号波長に対する信号利得を示
す。各信号波長は、１．５６５、１．５７０、１．５７
５、１．５８０、１．５８５、１．５９０、１．５９
５、１．６００μｍである。ファイバ長は４０ｍ、比屈
折率差が２．５％、カットオフ波長は１．０μｍ、Ｅｒ
添加濃度は１０００ｗｔ．ｐｐｍ、励起波長は１．４８
μｍ帯、励起系は図５に示す双方向励起系を用いた。
〔ファイバ長（ｍ）×Ｅｒ添加濃度（ｗｔ．ｐｐｍ）〕
の値は０．４×１０５である。
用いて構成した１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器におけ
る８波ＷＤＭ信号の各信号波長に対する信号利得を示
す。各信号波長は、１．５６５、１．５７０、１．５７
５、１．５８０、１．５８５、１．５９０、１．５９
５、１．６００μｍである。ファイバ長は４０ｍ、比屈
折率差が２．５％、カットオフ波長は１．０μｍ、Ｅｒ
添加濃度は１０００ｗｔ．ｐｐｍ、励起波長は１．４８
μｍ帯、励起系は図５に示す双方向励起系を用いた。
〔ファイバ長（ｍ）×Ｅｒ添加濃度（ｗｔ．ｐｐｍ）〕
の値は０．４×１０５である。
【００５４】図２０，図２１に示すように、ＷＤＭ信号
の利得偏差（ＷＤＭ信号の各信号利得における最大信号
利得と最小信号利得の差）は、励起光強度を調整するこ
とにより小さくできることが分かる。また、いくつかの
ＷＤＭ信号の増幅実験により、ＷＤＭ信号における最大
波長の信号利得と最小波長の信号利得の差Ｘ（ｄＢ）
と、ＷＤＭ信号の利得偏差Ｙ（ｄＢ）との間には、 Ｙ≒Ｘ＋１ …（１） の関係があることが分かった。この関係は、Ｅｒ添加テ
ルライトガラス系ファイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラ
ス系ファイバ、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイ
バ、Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバにおいても同
様に成り立つ。
の利得偏差（ＷＤＭ信号の各信号利得における最大信号
利得と最小信号利得の差）は、励起光強度を調整するこ
とにより小さくできることが分かる。また、いくつかの
ＷＤＭ信号の増幅実験により、ＷＤＭ信号における最大
波長の信号利得と最小波長の信号利得の差Ｘ（ｄＢ）
と、ＷＤＭ信号の利得偏差Ｙ（ｄＢ）との間には、 Ｙ≒Ｘ＋１ …（１） の関係があることが分かった。この関係は、Ｅｒ添加テ
ルライトガラス系ファイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラ
ス系ファイバ、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイ
バ、Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバにおいても同
様に成り立つ。
【００５５】また、上記関係式（１）により、Ｅｒ添加
石英系ファイバまたはＥｒ添加フッ化物系ファイバを用
いた光ファイバ増幅器において、ＷＤＭ信号の利得偏差
Ｙが２ｄＢ以内になるようにするには、ＷＤＭ信号にお
ける最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差Ｘが
１ｄＢ以内になるように励起光強度を調整すればよいこ
とが分かる。すなわち、１．５８μｍ帯光ファイバ増幅
器において、ＷＤＭ信号における最大波長の信号利得と
最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下で使用すれば、利
得偏差が２ｄＢ以下となる実用的な１．５８μｍ帯光フ
ァイバ増幅器を実現することができる。なお、本使用方
法は、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた光ファイバ増幅
器では１．５７〜１．６０μｍの波長域のＷＤＭ信号に
対して適用でき、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバを用いた
光ファイバ増幅器では１．５６５〜１．６００μｍの波
長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加テルライ
トガラス系ファイバでは１．５７〜１．６０μｍの波長
域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加酸化物多成
分ガラス系ファイバでは１．５６５〜１．６０μｍの波
長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加カルコゲ
ナイドガラス系ファイバでは１．５７〜１．６０μｍの
波長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加フツリ
ン酸ガラス系ファイバでは１．５７〜１．６０μｍの波
長域のＷＤＭ信号に対して適用できる。
石英系ファイバまたはＥｒ添加フッ化物系ファイバを用
いた光ファイバ増幅器において、ＷＤＭ信号の利得偏差
Ｙが２ｄＢ以内になるようにするには、ＷＤＭ信号にお
ける最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差Ｘが
１ｄＢ以内になるように励起光強度を調整すればよいこ
とが分かる。すなわち、１．５８μｍ帯光ファイバ増幅
器において、ＷＤＭ信号における最大波長の信号利得と
最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下で使用すれば、利
得偏差が２ｄＢ以下となる実用的な１．５８μｍ帯光フ
ァイバ増幅器を実現することができる。なお、本使用方
法は、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた光ファイバ増幅
器では１．５７〜１．６０μｍの波長域のＷＤＭ信号に
対して適用でき、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバを用いた
光ファイバ増幅器では１．５６５〜１．６００μｍの波
長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加テルライ
トガラス系ファイバでは１．５７〜１．６０μｍの波長
域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加酸化物多成
分ガラス系ファイバでは１．５６５〜１．６０μｍの波
長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加カルコゲ
ナイドガラス系ファイバでは１．５７〜１．６０μｍの
波長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加フツリ
ン酸ガラス系ファイバでは１．５７〜１．６０μｍの波
長域のＷＤＭ信号に対して適用できる。
【００５６】（実施例） 以下、本発明の実施例として、ＷＤＭ信号の平均利得お
よび利得偏差が実用レベルにある具体例を示す。ただ
し、これは例示であり、本発明の範囲を限定するもので
はない。
よび利得偏差が実用レベルにある具体例を示す。ただ
し、これは例示であり、本発明の範囲を限定するもので
はない。
【００５７】信号光は、波長１．５６５〜１．６００μ
ｍの範囲で４〜８波のＷＤＭ信号を用いた。励起光源に
は、発振波長が０．９８μｍ、０．９７μｍ、１．４８
μｍの半導体レーザモジュールを用い、図３〜図５に示
す各励起系を用いた。ＷＤＭ信号と励起光を合波する合
波器には、励起光波長が０．９８μｍ、０．９７μｍの
場合にはファイバ型カプラを用い、１．４８μｍの場合
には誘電体多層膜により構成されたバルク型カプラを用
いた。光アイソレータには、逆方向挿入損が６０ｄＢの
ものを用いた。また、Ｅｒ添加光ファイバは、次のもの
を用いた。 ファイバ１： Ｅｒ添加石英系ファイバ 比屈折率差１．８％、カットオフ波長１．１３μｍ、 Ａｌ添加濃度４００００ｗｔ．ｐｐｍ、 Ｅｒ添加濃度１０００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ２： Ｅｒ添加石英系ファイバ 比屈折率差０．７％、カットオフ波長０．８μｍ、 Ａｌ添加濃度１００００ｗｔ．ｐｐｍ、 Ｅｒ添加濃度２０００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ３： Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ ガラス組成…Ｚｒ系フッ化物系ガラス （ＺｒＦ４ −ＨｆＦ４ −ＢａＦ２ −ＰｂＦ２ − ＬａＦ３ −ＹＦ３ −ＬｉＦ−ＮａＦ） 比屈折率差２．５％、カットオフ波長１．０μｍ、 Ｅｒ添加濃度１０００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ４： Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ ガラス組成…Ｉｎ系フッ化系ガラス （ＩｎＦ３ −ＧａＦ３ −ＺｎＦ２ −ＢａＦ２ − ＳｒＦ２ −ＰｂＦ２ −ＬａＦ３ −ＹＦ３ −ＬｉＦ ＮａＦ） 比屈折率差２．５％、カットオフ波長１．１μｍ、 Ｅｒ添加濃度５００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ５： Ｅｒ添加フッ化物ファイバ ガラス組成…ＧａＦ３ ／ＩｎＦ３ 系フッ化物ガラス （ＧａＦ３ −ＩｎＦ３ −ＺｎＦ２ −ＰｂＦ２ − ＬａＦ３ −ＹＦ３ ） 比屈折率差３．７％、カットオフ波長１．１μｍ、 Ｅｒ添加濃度５００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ６： Ｅｒ添加アルミノ珪酸塩ガラスファイバ 比屈折率差０．７％、カットオフ波長１．１μｍ、 Ｅｒ添加濃度１００００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ７： Ｅｒ添加リン酸塩ガラスファイバ 比屈折率差０．７％、カットオフ波長１．２７μｍ、 Ｅｒ添加濃度１００００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ８： Ｅｒ添加フツリン酸ガラスファイバ 比屈折率差０．２９％、カットオフ波長１．０μｍ、 Ｅｒ添加濃度３３００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ９： Ｅｒ添加テルライトガラスファイバ 比屈折率差２．５％、カットオフ波長１．３μｍ、 Ｅｒ添加濃度１０００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ１０： Ｅｒ添加カルコゲナイドガラスファイバ 比屈折率差３．７％、カットオフ波長１．１μｍ、 Ｅｒ添加濃度２０００ｗｔ．ｐｐｍ
ｍの範囲で４〜８波のＷＤＭ信号を用いた。励起光源に
は、発振波長が０．９８μｍ、０．９７μｍ、１．４８
μｍの半導体レーザモジュールを用い、図３〜図５に示
す各励起系を用いた。ＷＤＭ信号と励起光を合波する合
波器には、励起光波長が０．９８μｍ、０．９７μｍの
場合にはファイバ型カプラを用い、１．４８μｍの場合
には誘電体多層膜により構成されたバルク型カプラを用
いた。光アイソレータには、逆方向挿入損が６０ｄＢの
ものを用いた。また、Ｅｒ添加光ファイバは、次のもの
を用いた。 ファイバ１： Ｅｒ添加石英系ファイバ 比屈折率差１．８％、カットオフ波長１．１３μｍ、 Ａｌ添加濃度４００００ｗｔ．ｐｐｍ、 Ｅｒ添加濃度１０００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ２： Ｅｒ添加石英系ファイバ 比屈折率差０．７％、カットオフ波長０．８μｍ、 Ａｌ添加濃度１００００ｗｔ．ｐｐｍ、 Ｅｒ添加濃度２０００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ３： Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ ガラス組成…Ｚｒ系フッ化物系ガラス （ＺｒＦ４ −ＨｆＦ４ −ＢａＦ２ −ＰｂＦ２ − ＬａＦ３ −ＹＦ３ −ＬｉＦ−ＮａＦ） 比屈折率差２．５％、カットオフ波長１．０μｍ、 Ｅｒ添加濃度１０００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ４： Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ ガラス組成…Ｉｎ系フッ化系ガラス （ＩｎＦ３ −ＧａＦ３ −ＺｎＦ２ −ＢａＦ２ − ＳｒＦ２ −ＰｂＦ２ −ＬａＦ３ −ＹＦ３ −ＬｉＦ ＮａＦ） 比屈折率差２．５％、カットオフ波長１．１μｍ、 Ｅｒ添加濃度５００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ５： Ｅｒ添加フッ化物ファイバ ガラス組成…ＧａＦ３ ／ＩｎＦ３ 系フッ化物ガラス （ＧａＦ３ −ＩｎＦ３ −ＺｎＦ２ −ＰｂＦ２ − ＬａＦ３ −ＹＦ３ ） 比屈折率差３．７％、カットオフ波長１．１μｍ、 Ｅｒ添加濃度５００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ６： Ｅｒ添加アルミノ珪酸塩ガラスファイバ 比屈折率差０．７％、カットオフ波長１．１μｍ、 Ｅｒ添加濃度１００００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ７： Ｅｒ添加リン酸塩ガラスファイバ 比屈折率差０．７％、カットオフ波長１．２７μｍ、 Ｅｒ添加濃度１００００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ８： Ｅｒ添加フツリン酸ガラスファイバ 比屈折率差０．２９％、カットオフ波長１．０μｍ、 Ｅｒ添加濃度３３００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ９： Ｅｒ添加テルライトガラスファイバ 比屈折率差２．５％、カットオフ波長１．３μｍ、 Ｅｒ添加濃度１０００ｗｔ．ｐｐｍ ファイバ１０： Ｅｒ添加カルコゲナイドガラスファイバ 比屈折率差３．７％、カットオフ波長１．１μｍ、 Ｅｒ添加濃度２０００ｗｔ．ｐｐｍ
【００５８】
【表１】
【００５９】
【表２】
【００６０】
【表３】
【００６１】
【表４】
【００６２】表１〜表４に示すように、Ｅｒ添加石英系
ファイバを用いた光ファイバ増幅器では、１．５７〜
１．６０μｍの波長域にあるＷＤＭ信号について、Ｅｒ
添加フッ化物系ファイバを用いた光ファイバ増幅器で
は、１．５６５〜１．６０μｍの波長域にあるＷＤＭ信
号について、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラスファイバ（Ｅ
ｒ添加アルミノ珪酸塩ガラスファイバ、Ｅｒ添加リン酸
塩ガラスファイバ）では、１．５７〜１．６０μｍの波
長域にあるＷＤＭ信号について、Ｅｒ添加フツリン酸ガ
ラスファイバでは、１．５７〜１．６０μｍの波長域に
あるＷＤＭ信号について、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラ
スファイバでは、１．５７〜１．６０μｍの波長域にあ
るＷＤＭ信号について、Ｅｒ添加テルライトガラスファ
イバでは、１．５６５〜１．６０μｍの波長域にあるＷ
ＤＭ信号について、信号利得が１５ｄＢ以上でかつ利得
偏差が２ｄＢ以内の実用レベルを実現することができ
る。すなわち、本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅
器では、その波長域のＷＤＭ信号を平坦に増幅すること
ができる。
ファイバを用いた光ファイバ増幅器では、１．５７〜
１．６０μｍの波長域にあるＷＤＭ信号について、Ｅｒ
添加フッ化物系ファイバを用いた光ファイバ増幅器で
は、１．５６５〜１．６０μｍの波長域にあるＷＤＭ信
号について、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラスファイバ（Ｅ
ｒ添加アルミノ珪酸塩ガラスファイバ、Ｅｒ添加リン酸
塩ガラスファイバ）では、１．５７〜１．６０μｍの波
長域にあるＷＤＭ信号について、Ｅｒ添加フツリン酸ガ
ラスファイバでは、１．５７〜１．６０μｍの波長域に
あるＷＤＭ信号について、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラ
スファイバでは、１．５７〜１．６０μｍの波長域にあ
るＷＤＭ信号について、Ｅｒ添加テルライトガラスファ
イバでは、１．５６５〜１．６０μｍの波長域にあるＷ
ＤＭ信号について、信号利得が１５ｄＢ以上でかつ利得
偏差が２ｄＢ以内の実用レベルを実現することができ
る。すなわち、本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅
器では、その波長域のＷＤＭ信号を平坦に増幅すること
ができる。
【００６３】以上の実施例では、励起光源として半導体
レーザを用いた例を示したが、チタンサファイヤレー
ザ、Ｆ−センタレーザの個体レーザ、Ｙｂ添加ファイバ
レーザ、Ｔｍ添加ファイバレーザを使用しても同様の効
果が得られた。また、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバのガ
ラス組成として、他のＺｒ系、Ｉｎ系、ＧａＦ３ ／Ｉ
ｎＦ３ 系フッ化物ガラスを用いてもよい。
レーザを用いた例を示したが、チタンサファイヤレー
ザ、Ｆ−センタレーザの個体レーザ、Ｙｂ添加ファイバ
レーザ、Ｔｍ添加ファイバレーザを使用しても同様の効
果が得られた。また、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバのガ
ラス組成として、他のＺｒ系、Ｉｎ系、ＧａＦ３ ／Ｉ
ｎＦ３ 系フッ化物ガラスを用いてもよい。
【００６４】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、ファイ
バ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積
である等価的ファイバ長が、前記励起光源の波長におい
て得られる信号利得が所定の実用基準値以上の信号利得
となる長さであるエルビウム添加ファイバを用いたの
で、広帯域化および利得平坦化が可能となる。
バ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積
である等価的ファイバ長が、前記励起光源の波長におい
て得られる信号利得が所定の実用基準値以上の信号利得
となる長さであるエルビウム添加ファイバを用いたの
で、広帯域化および利得平坦化が可能となる。
【図１】従来の光増幅器の増幅特性を示すグラフであ
る。
る。
【図２】Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた従来の光ファ
イバ増幅器における１．５８μｍ帯の増幅帯域を示すグ
ラフである。
イバ増幅器における１．５８μｍ帯の増幅帯域を示すグ
ラフである。
【図３】本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器の基
本構成（前方励起系）を示すブロック図である。
本構成（前方励起系）を示すブロック図である。
【図４】本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器の基
本構成（後方励起系）を示すブロック図である。
本構成（後方励起系）を示すブロック図である。
【図５】本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器の基
本構成（双方向励起系）を示すブロック図である。
本構成（双方向励起系）を示すブロック図である。
【図６】Ｅｒ添加石英系ファイバの励起光強度に対する
増幅帯域の変化の一例を示すグラフである。
増幅帯域の変化の一例を示すグラフである。
【図７】Ｅｒ添加石英系ファイバのファイバ長に対する
増幅帯域の変化の一例を示すグラフである。
増幅帯域の変化の一例を示すグラフである。
【図８】Ｅｒ添加石英系ファイバを０．９８μｍ帯励起
した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の
関係を示すグラフである。
した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の
関係を示すグラフである。
【図９】Ｅｒ添加石英系ファイバを１．４８μｍ帯励起
した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の
関係を示すグラフである。
した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の
関係を示すグラフである。
【図１０】Ｅｒ添加フッ化物ファイバを０．９７μｍ帯
励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃
度〕の関係を示すグラフである。
励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃
度〕の関係を示すグラフである。
【図１１】Ｅｒ添加フッ化物ファイバを１．４８μｍ帯
励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃
度〕の関係を示すグラフである。
励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃
度〕の関係を示すグラフである。
【図１２】Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバを０．
９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅ
ｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅ
ｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１３】Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバを１．
４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅ
ｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅ
ｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１４】Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバを
０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長
×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長
×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１５】Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバを
１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長
×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長
×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１６】Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバを
０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長
×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長
×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１７】Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバを
１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長
×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長
×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１８】Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバを０．
９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅ
ｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅ
ｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１９】Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバを１．
４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅ
ｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅ
ｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図２０】Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた１．５８μ
ｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ信号の各信号
波長に対する信号利得を示すグラフである。
ｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ信号の各信号
波長に対する信号利得を示すグラフである。
【図２１】Ｅｒ添加フッ化物ファイバを用いた１．５８
μｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ信号の各信
号波長に対する信号利得を示すグラフである。
μｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ信号の各信
号波長に対する信号利得を示すグラフである。
１ Ｅｒ添加光ファイバ ２Ａ，２Ｂ 励起光源 ３Ａ，３Ｂ 合波器 ４Ａ，４Ｂ 光アイソレータ
フロントページの続き (72)発明者 大石 泰丈 東京都新宿区西新宿三丁目19番２号 日 本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−283687（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−110535（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−318754（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−129683（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−147114（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−276154（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−250790（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−18137（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−245436（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−11916（ＪＰ，Ａ) Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．32［12 ］（1996）ｐ．1102−1103 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30 G02F 1/35 H04B 10/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (25)
- 【請求項１】 コア部またはクラッド部の少なくとも一
方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、
該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励
起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信
号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手
段と、光アイソレータとを備えた光増幅器であって、 前記励起光源は、Ｅｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．９
７μｍ帯励起光源、Ｅｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．
９８μｍ帯励起光源またはＥｒの4Ｉ13/2準位を励起す
る１．４８μｍ帯励起光源のいずれかであり、 前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエ
ルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的フ
ァイバ長が、前記励起光源の波長において得られる信号
利得が所定の実用基準値以上の信号利得となる長さであ
り、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得
平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所
定の強度の励起光を供給する励起光源である ことを特徴
とする光増幅器。 - 【請求項２】 前記エルビウム添加ファイバは、Ｅｒ添
加石英系ファイバ、Ｅｒ添加多成分酸化物系ガラスファ
イバ、Ｅｒ添加フツリン酸ガラスファイバ、Ｅｒ添加テ
ルライト系ガラスファイバから選ばれ、前記所定の強度
の励起光は、１．５７０〜１．６００μｍの波長域にあ
る異なる複数の信号光における最大波長の信号利得と最
小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下とする励起光である
ことを特徴とする請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項３】 前記エルビウム添加ファイバは、Ｅｒ添
加フッ化物ファイバであり、前記所定の強度の励起光は、 １．５６５〜１．６００μ
ｍの波長域にある異なる複数の信号光における最大波長
の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下とす
る励起光であることを特徴とする請求項１記載の光増幅
器。 - 【請求項４】 前記エルビウム添加ファイバは、等価的
ファイバ長が０．３×１０5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上で
あるＥｒ添加石英系ファイバであり、前記励起光源はＥ
ｒの 4Ｉ11/2準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源で
あることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項５】 前記エルビウム添加ファイバは、等価的
ファイバ長が０．６×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）以上で
あるＥｒ添加石英系ファイバであり、前記励起光源はＥ
ｒの4Ｉ13/2準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源で
あることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項６】 前記エルビウム添加ファイバは、等価的
ファイバ長が０．１×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）以上で
あるＥｒ添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源
はＥｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．９７μｍ帯励起光
源であることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項７】 前記エルビウム添加ファイバは、等価的
ファイバ長が０．２×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）以上で
あるＥｒ添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源
はＥｒの4Ｉ13/2準位を励起する１．４８μｍ帯励起光
源であることを特徴とする請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項８】 前記エルビウム添加ファイバは、等価的
ファイバ長が０．００５×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）以
上であるＥｒ添加テルライトガラス系ファイバであり、
前記励起光源はＥｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．９８
μｍ帯励起光源であることを特徴とする請求項１記載の
光増幅器。 - 【請求項９】 前記エルビウム添加ファイバは、等価的
ファイバ長が０．０１×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）以上
であるＥｒ添加テルライトガラス系ファイバであり、前
記励起光源はＥｒの4Ｉ13/2準位を励起する１．４８μ
ｍ帯励起光源であることを特徴とする請求項１記載の光
増幅器。 - 【請求項１０】 前記エルビウム添加ファイバは、等価
的ファイバ長が０．００８×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）
以上であるＥｒ添加多成分酸化物ガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．
９８μｍ帯励起光源であることを特徴とする請求項１記
載の光増幅器。 - 【請求項１１】 前記エルビウム添加ファイバは、等価
的ファイバ長が０．０１５×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）
以上であるＥｒ添加多成分酸化物ガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの4Ｉ13/2準位を励起する１．
４８μｍ帯励起光源であることを特徴とする請求項１記
載の光増幅器。 - 【請求項１２】 前記エルビウム添加ファイバは、等価
的ファイバ長が０．０１×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）以
上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．
９８μｍ帯励起光源であることを特徴とする請求項１記
載の光増幅器。 - 【請求項１３】 前記エルビウム添加ファイバは、等価
的ファイバ長が０．０２×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）以
上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの4Ｉ13/2準位を励起する１．
４８μｍ帯励起光源であることを特徴とする請求項１記
載の光増幅器。 - 【請求項１４】 前記エルビウム添加ファイバは、等価
的ファイバ長が０．００８×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）
以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．
９８μｍ帯励起光源であることを特徴とする請求項１記
載の光増幅器。 - 【請求項１５】 前記エルビウム添加ファイバは、等価
的ファイバ長が０．０１５×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）
以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの4Ｉ13/2準位を励起する１．
４８μｍ帯励起光源であることを特徴とする請求項１記
載の光増幅器。 - 【請求項１６】 前記エルビウム添加ファイバは、等価
的ファイバ長が０．３×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）以上
であるＥｒ添加石英系ファイバであり、前記励起光源は
Ｅｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源
とＥｒの4Ｉ13/2準位を励起する１．４８μｍ帯励起光
源の両者を用いることを特徴とする請求項１記載の光増
幅器。 - 【請求項１７】 前記エルビウム添加ファイバは、等価
的ファイバ長が０．１×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）以上
であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光
源はＥｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．９７μｍ帯励起
光源とＥｒの4Ｉ13/2準位を励起する１．４８μｍ帯励
起光源の両者を用いることを特徴とする請求項１記載の
光増幅器。 - 【請求項１８】 前記エルビウム添加ファイバは、等価
的ファイバ長が０．００５×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）
以上であるＥｒ添加テルライトガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．
９８μｍ帯励起光源とＥｒの4Ｉ13/2準位を励起する
１．４８μｍ帯励起光源の両者を用いることを特徴とす
る請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項１９】 前記エルビウム添加ファイバは、等価
的ファイバ長が０．００８×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）
以上であるＥｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．
９８μｍ帯励起光源とＥｒの4Ｉ13/2準位を励起する
１．４８μｍ帯励起光源の両者を用いることを特徴とす
る請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項２０】 前記エルビウム添加ファイバは、等価
的ファイバ長が０．０１×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）以
上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの４Ｉ１１／２準位を励起する
０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの４Ｉ１３／２準位を励
起する１．４８μｍ帯励起光源の両者を用いることを特
徴とする請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項２１】 前記エルビウム添加ファイバは、等価
的ファイバ長が０．００８×１０5（ｍ・重量ｐｐｍ）
以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバであ
り、前記励起光源はＥｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．
９８μｍ帯励起光源とＥｒの4Ｉ13/2準位を励起する
１．４８μｍ帯励起光源の両者を用いることを特徴とす
る請求項１記載の光増幅器。 - 【請求項２２】 コア部またはクラッド部の少なくとも
一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバ
を、該エルビウム添加ファイバの励起に用いる励起光源
からの励起光により励起して、１．５８μｍ帯の波長域
にある信号光を増幅する光増幅方法であって、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）
との積である等価的ファイバ長が、前記励起光源の波長
において得られる信号利得が所定の実用基準値以上の信
号利得となる長さの前記エルビウム添加ファイバを、 Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９７μｍ帯励起光
源、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起
光源またはＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ
帯励起光源のいずれかの前記励起光源の励起光であっ
て、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるよ
うな、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励
起光 により励起して、前記信号光を増幅することを特徴
とする光増幅方法。 - 【請求項２３】 前記励起光の前記所定の強度は、前記
１．５８μｍ帯の波長域にある複数の信号光における最
大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差が１ｄＢ以
下となるように調整することを特徴とする請求項２２記
載の光増幅方法。 - 【請求項２４】 前記１．５８μ帯の波長域が１．５７
〜１．６０μｍの波長域であることを特徴とする請求項
２２記載の光増幅方法。 - 【請求項２５】 前記１．５８μｍの波長域が１．５６
５〜１．６０μｍの波長域であることを特徴とする請求
項２２記載の光増幅方法。
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