JP3296195B2 - Laser, optical amplifier, and optical amplification method - Google Patents

Laser, optical amplifier, and optical amplification method

Info

Publication number
JP3296195B2
JP3296195B2 JP19070596A JP19070596A JP3296195B2 JP 3296195 B2 JP3296195 B2 JP 3296195B2 JP 19070596 A JP19070596 A JP 19070596A JP 19070596 A JP19070596 A JP 19070596A JP 3296195 B2 JP3296195 B2 JP 3296195B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
level
light source
light
erbium
wavelength
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP19070596A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH1056224A (en
Inventor
泰丈 大石
誠 山田
照寿 金森
昭一 須藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP19070596A priority Critical patent/JP3296195B2/en
Publication of JPH1056224A publication Critical patent/JPH1056224A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3296195B2 publication Critical patent/JP3296195B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、低雑音、高利得な
光増幅器、光増幅方法、およびレーザとに関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a low-noise, high-gain optical amplifier, an optical amplification method, and a laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光通信分野への応用を目的とし
て、コアに希土類元素を添加した光ファイバを光増幅媒
体とした光増幅器、特にEr(エルビウム)添加光増幅
器(EDFA)の開発が行われ、光通信システムへの応
用が盛んに進められている。
2. Description of the Related Art In recent years, for the purpose of application to the field of optical communication, an optical amplifier using an optical fiber having a core doped with a rare earth element as an optical amplification medium, particularly an Er (erbium) doped optical amplifier (EDFA) has been developed. Applications to optical communication systems are being actively pursued.

【0003】最近では、将来見込まれる通信サービスの
多様化に対応するため、伝送媒体を有効に利用して伝送
容量の拡大を図る波長多重化を利用した光通信方式の研
究が盛んに行われている。この波長多重伝送方式に使用
されるEDFAに要求される特性の一つとして、信号波
長による増幅利得の変動が小さいことである。なぜな
ら、EDFAを多段配列することによって中継増幅され
た光信号は光信号間で強度レベル差が生ずるため、使用
している全波長にわたって特性が均一化された伝送を行
うことが困難となるためである。したがって、現在、利
得が波長に対してフラットな関係にあるEDFAの研究
が進められている。
In recent years, in order to cope with the diversification of communication services expected in the future, research on optical communication systems using wavelength multiplexing for effectively using transmission media and expanding transmission capacity has been actively conducted. I have. One of the characteristics required for the EDFA used in the wavelength division multiplexing transmission system is that the fluctuation of the amplification gain due to the signal wavelength is small. The reason is that the optical signal that is relay-amplified by arranging the EDFAs in multiple stages causes a difference in intensity level between the optical signals, so that it is difficult to perform transmission with uniform characteristics over all the wavelengths used. is there. Therefore, research on EDFAs in which the gain is flat with respect to the wavelength is currently being conducted.

【0004】そのようなEDFAの一有力候補として、
フッ化物ファイバをErのホストとしたEr添加フッ化
物ファイバ増幅器(EDFFA)が注目を集めている。
この増幅器の特徴は、Erのフッ化物ガラス中での1.
55μm帯の 413/2415/2遷移による発光スペク
トルが、石英ガラス中のものより広く、かつデップ等の
波長依存性が急峻な変化がなく滑らかなために、得られ
る利得スペクトルが石英ファイバを用いたEDFAより
もフラットになることである。最近では、EDFFAを
多段に用いた波長多重伝送実験も行われている。
[0004] As one of the leading candidates of such EDFA,
An Er-doped fluoride fiber amplifier (EDFFA) using a fluoride fiber as the host of Er has attracted attention.
The features of this amplifier are: 1. Er in fluoride glass.
The gain spectrum obtained because the emission spectrum due to the 4 I 13/24 I 15/2 transition in the 55 μm band is wider than that in quartz glass and the wavelength dependence such as dip is smooth without a sharp change. Is flatter than an EDFA using a quartz fiber. Recently, a wavelength division multiplexing transmission experiment using EDFFA in multiple stages has been performed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、EDFFAは
ひとつの欠点を有する。それは、石英ファイバを用いた
EDFAほどには雑音指数(NF)を下げられない点で
ある。以下、エルビウム(Er)のエネルギー準位を示
す図10を参照しながら説明する。石英ファイバを用い
たEDFAほどにはNFの値を下げられない理由は、E
DFFAの場合、415/2411/2遷移による 4
13/2準位の励起(図10の(A))が行えない点であ
る。石英ファイバの場合、フォノンエネルギーが110
0cm-1程度の大きい値を有するため、0.98μmの
光で 411/2準位に励起してもフォノン放出緩和により
413/2準位にエネルギーが緩和し、 413/2準位が効
率良く励起されて、 413/2準位および 415/2準位間
に良好な反転分布を形成することができる(図10の
(A))。従って、NFを下げられ量子限界(3dB)
に近い4dB程度の値が得られている。
However, EDFFA has one disadvantage. That is, the noise figure (NF) cannot be reduced as much as the EDFA using the quartz fiber. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG. 10 showing energy levels of erbium (Er). The reason why NF value cannot be reduced as much as EDFA using quartz fiber is that E
In the case of DFFA, 4 I 15/2 → 4 I 11/2 transition by 4 I
The point is that excitation at the 13/2 level (FIG. 10A) cannot be performed. For a quartz fiber, the phonon energy is 110
Since it has a large value of about 0 cm −1, even if it is excited to the 4 I 11/2 level with light of 0.98 μm, it is reduced by phonon emission relaxation.
4 I energy is relaxed to 13/2 level, 4 I 13/2 level is efficiently excited, form a good inversion between 4 I 13/2 level position and 4 I 15/2 level (FIG. 10A). Therefore, the NF can be lowered and the quantum limit (3 dB)
And a value of about 4 dB close to is obtained.

【0006】しかし、フッ化物ファイバの場合には、フ
ォノンエネルギーが約500cm-1であり、石英ファイ
バの半分以下であるため、 411/2から 413/2準位へ
のフォノン放出緩和が起きにくく、0.98μm励起で
は利得が得にくいことになる。従って、励起波長1.4
8μm付近の光で 413/2準位を直接励起して1.55
μm帯の利得を得ている(図10の(B))。しかしな
がら、この励起法は増幅始準位内の励起であるために、
良好な反転分布状態は得られず、NFは6から7dBと
いう高い値となっており、EDFFAでは、石英ファイ
バを用いたEDFAほどには雑音特性の優れた増幅器は
実現されていない。
However, in the case of the fluoride fiber, the phonon energy is about 500 cm −1, which is less than half of that of the quartz fiber, so that the phonon emission relaxation from the 4 I 11/2 level to the 4 I 13/2 level is suppressed. Is difficult to occur, and it is difficult to obtain a gain with 0.98 μm excitation. Therefore, the excitation wavelength is 1.4.
Direct excitation of the 4 I 13/2 level with light near 8 μm to 1.55
A gain in the μm band is obtained (FIG. 10B). However, since this excitation method is excitation within the amplification starting level,
A good population inversion state cannot be obtained, and the NF has a high value of 6 to 7 dB, and the EDFFA does not realize an amplifier having excellent noise characteristics as compared with an EDFA using a quartz fiber.

【0007】本発明の目的は、従来のEDFFAの雑音
指数が高いという欠点を解決し、低雑音、高利得でかつ
利得がフラットな光増幅器を提供することである。
An object of the present invention is to solve the drawback of the conventional EDFFA having a high noise figure, and to provide an optical amplifier with low noise, high gain and flat gain.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづくレーザは、エルビウムが添加され
た光増幅媒体と、該光増幅体の励起光源とを少なくとも
含み、かつエルビウムの 13/2準位から
15/2準位への誘導放出を利用したレーザにおいて、
前記励起光源は、少なくとも波長が互いに異なる第1の
光源と第2の光源とからなり、さらに、前記第1の光源
がエルビウムの 13/2準位と該準位よりエネル
ギーの高い準位とのエネルギー差に相当する波長の光源
あり、かつ前記エネルギーの高い準位から前記
13/2 準位へ誘導放出を起こさせて 13/2 準位
の励起状態密度を上げる光源であることを特徴とする。
In order to solve the above problems SUMMARY OF THE INVENTION The laser according to the present invention, an optical amplifying medium which erbium is added, comprising at least an excitation light source of the optical amplification material and erbium 4 I 13/2 level to 4 I
In a laser using stimulated emission to a 15/2 level,
The excitation light source comprises at least a first light source and a second light source having wavelengths different from each other, and the first light source is a 4 I 13/2 level of erbium and a level having higher energy than the level. wherein the equivalent to the energy difference is a light source of wavelength, and high the energy levels of the 4 I
Stimulated emission to 13/2 level causes 4 I 13/2 level
Characterized in that it is a light source that increases the excited state density .

【0009】好ましくは、前記第1の光源がエルビウム
413/2準位と 411/2準位、 49/2 準位、 4
9/2 準位、または 43/2 位とのエネルギー差に相当す
る波長の光源であり、また好ましくは前記第2の光源が
エルビウムの 415/2準位と 411/2準位または 4
9/2 準位とのエネルギー差に相当する光源である。
Preferably, the first light source is an erbium 4 I 13/2 level, 4 I 11/2 level, 4 I 9/2 level, 4 F
A light source having a wavelength corresponding to the energy difference between the 9/2 level and the 4 S 3/2 level, and preferably the second light source is a 4 I 15/2 level of erbium and a 4 I 11/2 level. level or 4 F
This is a light source corresponding to the energy difference from the 9/2 level.

【0010】好ましくは、前記第1の光源がエルビウム
413/2準位と 43/2 準位とのエネルギー差に相当
する波長の光を発する光源であり、また好ましくは前記
第2の光源がエルビウムの 415/2準位と 411/2準位
とのエネルギー差に相当する波長の光を発する光源であ
り、さらに第3の光源としてエルビウムの 415/2準位
413/2準位とのエネルギー差に相当する波長の光を
発する光源を有する。
Preferably, the first light source is a light source which emits light having a wavelength corresponding to an energy difference between the 4 I 13/2 level and the 4 S 3/2 level of erbium. The second light source is a light source that emits light having a wavelength corresponding to the energy difference between the erbium 4 I 15/2 level and the 4 I 11/2 level, and the third light source is erbium 4 I 15/2. It has a light source that emits light having a wavelength corresponding to the energy difference between the level and the 4 I 13/2 level.

【0011】好ましくは、前記第1の光源の波長が0.
82μmないし0.88μmであり、また前記第2の光
源の波長が0.96μmないし0.98μmである。
Preferably, the wavelength of the first light source is 0.1.
82 μm to 0.88 μm, and the wavelength of the second light source is 0.96 μm to 0.98 μm.

【0012】好ましくは、前記エルビウムが添加された
光増幅媒体は、エルビウム添加フッ化物光ファイバ、エ
ルビウム添加カルコゲナイド光ファイバ、エルビウム添
加酸化テルライド光ファイバ、およびエルビウム添加ハ
ライド結晶からなる群から選択される。
Preferably, the erbium-doped optical amplification medium is selected from the group consisting of an erbium-doped fluoride optical fiber, an erbium-doped chalcogenide optical fiber, an erbium-doped telluride oxide optical fiber, and an erbium-doped halide crystal.

【0013】つぎに、本発明にもとづく光増幅器は、エ
ルビウムが添加された光増幅媒体と、該光増幅媒体に波
長約1.5μmの信号光を導入および抽出する手段と、
前記光増幅媒体の励起光源とを少なくとも含む光増幅器
において、前記励起光源は、少なくとも波長が互いに異
なる第1の光源と第2の光源とからなり、さらに、前記
第1の光源がエルビウムの 13/2準位と該準位
よりエネルギーの高い準位とのエネルギー差に相当する
波長の光源であり、かつ前記エネルギーの高い準位から
前記 13/2 準位へ誘導放出を起こさせて
13/2 準位の励起状態密度を上げる光源であることを
特徴とする。
Next, an optical amplifier according to the present invention comprises: an optical amplifying medium to which erbium is added; means for introducing and extracting signal light having a wavelength of about 1.5 μm into the optical amplifying medium;
In an optical amplifier including at least a pumping light source of the optical amplification medium, the pumping light source includes at least a first light source and a second light source having different wavelengths, and the first light source is erbium 4 I. 13/2 is a light source of a wavelength corresponding to the energy difference between the high level of energy than level and the quasi-position, and from high the energy level
The stimulated emission to the 4 I 13/2 level causes 4 I
It is a light source that increases the excited state density of the 13/2 level .

【0014】好ましくは、前記第1の光源がエルビウム
413/2準位と 411/2準位、 49/2 準位、 4
9/2 準位、または 43/2 準位とのエネルギー差に相当
する波長の光源であり、また好ましくは前記第2の光源
がエルビウムの 415/2準位と411/2準位または 4
9/2 準位とのエネルギー差に相当する光源である。
Preferably, the first light source is an erbium 4 I 13/2 level, 4 I 11/2 level, 4 I 9/2 level, 4 F
A light source having a wavelength corresponding to the energy difference between the 9/2 level or the 4 S 3/2 level, and preferably the second light source is a erbium 4 I 15/2 level and a 4 I 11 / 2 levels or 4 F
This is a light source corresponding to the energy difference from the 9/2 level.

【0015】好ましくは、前記第1の光源がエルビウム
413/2準位と 43/2 準位とのエネルギー差に相当
する波長の光を発する光源であり、また前記第2の光源
がエルビウムの 415/2準位と 411/2準位とのエネル
ギー差に相当する波長の光を発する光源であり、さらに
第3の光源としてエルビウムの 415/2準位と 413/2
準位とのエネルギー差に相当する波長の光を発する光源
を有する。
Preferably, the first light source emits light having a wavelength corresponding to the energy difference between the 4 I 13/2 level and the 4 S 3/2 level of erbium, and the second light source light source is a light source that emits light of a wavelength corresponding to an energy difference between 4 I 15/2 level and 4 I 11/2 level of Er, further 4 I 15/2 level of Er as the third light source And 4 I 13/2
A light source that emits light having a wavelength corresponding to the energy difference from the energy level;

【0016】好ましくは、前記第1の光源の波長が0.
82μmないし0.88μmであり、また前記第2の光
源の波長が0.96μmないし0.98μmである。
Preferably, the wavelength of the first light source is 0.1.
82 μm to 0.88 μm, and the wavelength of the second light source is 0.96 μm to 0.98 μm.

【0017】好ましくは、前記エルビウムが添加された
光増幅媒体は、エルビウム添加フッ化物光ファイバ、エ
ルビウム添加カルコゲナイド光ファイバ、エルビウム添
加酸化テルライド光ファイバ、およびエルビウム添加ハ
ライド結晶からなる群から選択される。
Preferably, the erbium-doped optical amplification medium is selected from the group consisting of erbium-doped fluoride optical fibers, erbium-doped chalcogenide optical fibers, erbium-doped telluride oxide optical fibers, and erbium-doped halide crystals.

【0018】本発明の光増幅器は、エルビウムを増幅活
性元素とする光増幅器において、前記エルビウムの 4
15/2準位と 411/2準位とのエネルギー差に相当する少
なくとも一つの光と、 415/2準位より上位に位置する
エネルギー準位と 415/2のエネルギー差に相当する少
なくとも一つの光と、 413/2準位から 415/2準位へ
誘導放出遷移により増幅される信号光とを、同一方向か
ら前記エルビウムが添加された増幅媒体に入射すること
を特徴とする。
The optical amplifier of the present invention, in the optical amplifier for the erbium amplification active elements, 4 I of said erbium
15/2 and at least one light corresponding to an energy difference between level and 4 I 11/2 level, the energy difference between the energy level and 4 I 15/2 located higher than 4 I 15/2 level entering the at least one light and, 4 I 13/2 and the signal light amplified by stimulated emission transition from level to 4 I 15/2 level, amplifying medium in which the erbium is added in the same direction that corresponds to the It is characterized by doing.

【0019】本発明にもとづく光増幅方法は、エルビウ
ムを増幅活性元素とする光増幅器において、前記エルビ
ウムの 15/2準位と 11/2準位とのエネ
ルギー差に相当する少なくとも一つの光と、
13/2 準位より上位に位置するエネルギー準位と
13/2 準位とのエネルギー差に相当する少なくとも
一つの光と、 13/2準位から 15/2準位
へ誘導放出遷移により増幅される信号光とを、同一方向
から前記エルビウムが添加された増幅媒体に入射
13/2 準位より上位に位置するエネルギー準
位と、前記 13/2 エネルギー準位とのエネルギ
ー差に相当する少なくとも一つの光によって、前記
13/2 準位より上位に位置するエネルギー準位から前
13/2 準位へ誘導放出を起こさせることを特徴
とする。
According to the optical amplification method of the present invention, there is provided an optical amplifier using erbium as an amplification active element, wherein at least one of the erbium and the ionic energy corresponding to the energy difference between the 4 I 15/2 level and the 4 I 11/2 level. Light and 4 I
Energy levels higher than the 13/2 level 4
And at least one light corresponding to an energy difference between I 13/2 level, and a signal light is amplified by stimulated emission transition from 4 I 13/2 level to 4 I 15/2 level, from the same direction It enters the amplification medium in which the erbium is added, before
Serial 4 I 13/2 energy level which is located higher than the level
Position and energy of the 4 I 13/2 energy level
By at least one light corresponding to over difference, the 4 I
Before the energy level located higher than the 13/2 level
( 4) Inducing stimulated emission to the I 13/2 level .

【0020】好ましくは、エルビウムの 415/2準位と
413/2準位とのエネルギー差に相当する波長の光で、
かつ前記信号光とは異なる波長を有する光を前記同一方
向とは異なる方向から前記増幅媒体に入射する。
Preferably, the 4 I 15/2 level of erbium and
4 I 13/2 light with a wavelength corresponding to the energy difference from the level
Light having a different wavelength from the signal light is incident on the amplification medium from a direction different from the same direction.

【0021】また、本発明にもとづく光増幅方法は、エ
ルビウムを増幅活性元素とする光増幅方法において、前
記エルビウムの 15/2準位と 11/2準位
とのエネルギー差に相当する波長の光と、 3/2
準位と 13/2準位とのエネルギー差に相当する
波長の光と、 13/2準位から 15/2準位
への誘導放出遷移により増幅される信号光とを、同一方
向から前記エルビウムが添加された増幅媒体に入射
前記 3/2 準位と、前記 13/2 準位との
エネルギー差に相当する波長の光によって、前記
3/2 準位から 13/2 準位へ誘導放出を起こさ
せることを特徴とする。
The optical amplification method according to the present invention, in the optical amplification method using erbium as an amplification active element, corresponds to an energy difference between the 4 I 15/2 level and the 4 I 11/2 level of erbium. Light with a wavelength of 4 S 3/2
And light having a wavelength corresponding to the energy difference between the level and the 4 I 13/2 level, 4 I 13/2 signal light and amplified by stimulated emission transition from level to 4 I 15/2 level Incident on the erbium-doped amplification medium from the same direction,
Between the 4 S 3/2 level and the 4 I 13/2 level
By the light having the wavelength corresponding to the energy difference, the 4 S
Stimulated emission from the 3/2 level to the 4 I 13/2 level
And characterized in that.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明は、励起光、信号光ととも
413/2準位と同準位の上位に位置する準位とのエネ
ルギー差に対応する第3の光を少なくともひとつEr添
加ファイバに入射することを最も大きな特徴とする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS According to the present invention, at least one third light Er corresponding to the energy difference between the 4 I 13/2 level and the level located higher than the same level, together with the pump light and the signal light, is provided. The most significant feature is that the light enters the doped fiber.

【0023】図1は、Erのエネルギー準位を説明する
ための図である。図中、(a)〜(d)は互いに異なる
準位で励起される。この図に示すように、0.98μm
で励起すると 411/247/2 遷移による励起光の励
起状態吸収(pump excited state absorption:ポンプE
SA)により、 47/2 準位が励起され、この準位から
フォノン放出緩和により 43/2 準位まで緩和が起こ
り、この状態にErイオンの一部は励起される。したが
って 43/2 準位と 413/2準位のエネルギー差に対応
するエネルギーを持つ光(0.85μm)を入射させ、
43/2 413/2の誘導放出を起こさせれば、 4
3/2 準位のポピュレーション密度を下げ、 4I13/2準位
の励起状態を密度を上げることができる。その結果、
0.98μmの光で単独で励起する場合よりも
413/2415/2準位間の反転分布密度は上がり、利
得効率は向上する(図1の(a))。
FIG. 1 is a diagram for explaining the energy level of Er. In the figure, (a) to (d) are excited at mutually different levels. As shown in this figure, 0.98 μm
Pump excited state absorption by the 4 I 11/24 F 7/2 transition
SA) excites the 4 F 7/2 level, and relaxation occurs from this level to the 4 S 3/2 level due to phonon emission relaxation, and part of the Er ions is excited in this state. Therefore, light (0.85 μm) having an energy corresponding to the energy difference between the 4 S 3/2 level and the 4 I 13/2 level is incident,
4 S 3/24 I If the stimulated release of 13/2 occurs , 4 S
The population density of the 3/2 level can be reduced, and the density of the excited state of the 4 I 13/2 level can be increased. as a result,
Than when excited by 0.98 μm light alone
The population inversion density between the 4 I 13/2 and 4 I 15/2 levels increases, and the gain efficiency improves ((a) in FIG. 1).

【0024】また、ポンプESAにより励起される準位
43/2 準位だけでなく、 49/2 49/2 も励
起され(図1の(b),(c))。また、0.98μm
で直接励起される 411/2準位も大きな励起状態密度を
持つ(図1の(d))。従って 49/2 49/2 4
11/2準位と 413/2準位間のエネルギー差に対抗する
エネルギーを持つ光(それぞれ1.65μm、1.16
μm、2.7μm)を入射すると、0.85μmの光を
入射させたときと同様に 413/2準位の励起状態密度を
上げることができる。
Further, levels excited by the pump ESA not only 4 S 3/2 level, 4 I 9/2, 4 F 9/2 also excited (in FIG. 1 (b), (c) ). 0.98 μm
The 4 I 11/2 level, which is directly excited by, also has a large excited state density (FIG. 1 (d)). Therefore 4 I 9/2, 4 F 9/2, 4
Light having an energy that opposes the energy difference between the I 11/2 level and the 4 I 13/2 level (1.65 μm, 1.16, respectively)
μm, 2.7 μm), the excited state density of the 4 I 13/2 level can be increased in the same manner as when 0.85 μm light is incident.

【0025】従って、EDFFAにおいても低雑音化し
やすい、0.98μm励起を用いても利得を得ることが
できるようになり、EDFFAの低雑音、高利得を達成
できる。
Therefore, even in the EDFFA, a gain can be obtained even with the use of the 0.98 μm pump, which is easy to reduce the noise, and the low noise and the high gain of the EDFFA can be achieved.

【0026】以下、本発明にもとづく光増幅器およびレ
ーザを実施例にもとづいて具体的に説明する。しかし、
本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
Hereinafter, an optical amplifier and a laser according to the present invention will be specifically described based on embodiments. But,
The present invention is not limited to the following examples.

【0027】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0028】[0028]

【実施例】【Example】

[実施例1]図2は本発明にもとづく光増幅器の一実施
例を説明するための模式図である。図中、参照符号1お
よび2は励起光源、3および4は光カップラ、5はEr
を添加した増幅用光ファイバ、そして6は光アイソレー
タであり、また矢印Aは出力(レーザ発振)方向を示
す。
Embodiment 1 FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an embodiment of an optical amplifier according to the present invention. In the figure, reference numerals 1 and 2 are excitation light sources, 3 and 4 are optical couplers, and 5 is Er.
Is an optical fiber for amplification, and 6 is an optical isolator, and arrow A indicates an output (laser oscillation) direction.

【0029】この実施例では、光源1として0.98μ
m発振の半導体レーザ、光源2として0.85μm発振
の半導体レーザを用いた。光カップラ3によって光源1
および光源2からの励起光を結合させた後、光カップラ
4によって光カップラ3から出力された励起光と図中矢
印A方向から入力される信号光とを結合させる。そし
て、光カップラ4の出力光をEr添加増幅用光ファイバ
5に入射した。
In this embodiment, the light source 1 is 0.98 μm.
An m oscillation semiconductor laser and a 0.85 μm oscillation semiconductor laser were used as the light source 2. Light source 1 by optical coupler 3
After the excitation light from the light source 2 is coupled, the optical coupler 4 couples the excitation light output from the optical coupler 3 with the signal light input from the direction of arrow A in the figure. Then, the output light of the optical coupler 4 was incident on the Er-doped amplification optical fiber 5.

【0030】Er添加増幅用光ファイバ5は、ガラス成
分がZrF4 −BaF2 −LaF3−YF3 −ALF3
−PbF2 −LiF−HfF4 であり、またEr添加濃
度が1,000ppm、長さが10m、コア径が2.5
μm、カットオフ波長が1μmである。0.98μmの
励起光のみを200mW入射したときは、1.55μm
の利得は5dBであった。また、0.85μmの励起光
を50mW入射したとき、利得は30dBに上昇した。
この場合、この増幅器の雑音指数(NF)を測定したと
ころ、4dBの値が得られた。
The Er-doped amplification optical fiber 5 has a glass component of ZrF 4 -BaF 2 -LaF 3 -YF 3 -ALF 3
-PbF 2 -LiF-HfF 4 , with an Er concentration of 1,000 ppm, a length of 10 m, and a core diameter of 2.5
μm, and the cutoff wavelength is 1 μm. When only 0.98 μm of excitation light is incident at 200 mW, 1.55 μm
Was 5 dB. When 0.85 μm pumping light was incident at 50 mW, the gain increased to 30 dB.
In this case, when the noise figure (NF) of this amplifier was measured, a value of 4 dB was obtained.

【0031】この実施例で用いたEr添加フッ化物光フ
ァイバを用いて、1.48μmで励起してNFの値を求
めたところ、1.55μmにおいて利得30dBのとき
に6dBの値が得られた。したがって、本実施例によ
り、従来0.98μm励起では得られなかった30dB
という高利得が得られるととも、NFも1.48μm励
起に比べ2dBほど減少でき、石英ファイバを用いた
0.98μm励起EDFAで得られているのと同程度の
値になることが確認できた。
Using the Er-doped fluoride optical fiber used in this example, the NF value was determined by pumping at 1.48 μm, and a value of 6 dB was obtained at 1.55 μm with a gain of 30 dB. . Therefore, according to the present embodiment, 30 dB which could not be obtained by the conventional 0.98 μm excitation.
NFFA can be reduced by about 2 dB as compared with 1.48 μm pumping, and the value is about the same as that obtained with 0.98 μm pumping EDFA using quartz fiber. .

【0032】[実施例2]実施例1において 43/2
413/2遷移に対応する光として0.85μmの光を入
射したが、これに代わり、 411/2413/2遷移に対
応する光をEr:YAGレーザ2により入射した。波長
は2.7μmであった。これは、0.98μmで励起さ
れる 411/2準位のポピュレーションを 411/24
13/2遷移による誘導放出により直接下げ、 413/2準位
のポピュレーションを上げるためである。この場合も、
0.98μm励起単独の場合に比べ、1.55μmの利
得の増大、NFの低下を確認できた。また、半導体レー
ザを光源2として1.16μmの光を入射しても増幅特
性の改善が確認できた。
[Embodiment 2] In the embodiment 1, 4 S 3/2
Light of 0.85 μm was incident as light corresponding to the 4 I 13/2 transition. Instead, light corresponding to the 4 I 11/24 I 13/2 transition was incident from the Er: YAG laser 2. . The wavelength was 2.7 μm. This translates into a population of 4 I 11/2 levels excited at 0.98 μm from 4 I 11/2 to 4 I
This is for directly lowering by stimulated emission by the 13/2 transition and raising the population of the 4 I 13/2 level. Again,
It was confirmed that the gain was increased by 1.55 μm and the NF was decreased, as compared with the case of the pumping of 0.98 μm alone. Further, even when light of 1.16 μm was incident using the semiconductor laser as the light source 2, improvement in amplification characteristics was confirmed.

【0033】[実施例3]本実施例では、光源2(半導
体レーザ)より 49/2 413/2遷移に対応する1.
65μmの光を入射した。この場合も、0.98μm励
起単独の場合に比べ、1.55μmの利得の増大、NF
の低下を確認できた。
[Embodiment 3] In this embodiment, the light source 2 (semiconductor laser) corresponds to the transition from 4 I 9/2 to 4 I 13/2 .
Light of 65 μm was incident. Also in this case, the gain is increased by 1.55 μm and the NF
Was confirmed to decrease.

【0034】以上の実施例では、光源2からの入射する
光として0.85μm、2.7μm、1.16μm、
1.65μmの光を用いたが、 43/2 49/2 4
9/2411/2準位から 413/2準位への遷移エネル
ギーには幅があり、光源2から入射する光としてはその
エネルギー幅内に入っていれば効果があることは言うま
でもない。
In the above embodiment, the incident light from the light source 2 is 0.85 μm, 2.7 μm, 1.16 μm,
1.65 μm light was used, but 4 S 3/2 , 4 I 9/2 , 4
The transition energy from the F 9/2 , 4 I 11/2 level to the 4 I 13/2 level has a width, and it is effective if the light incident from the light source 2 is within the energy width. Needless to say.

【0035】また、実際に用いる光源2にしても半導体
レーザやEr:YAGレーザのような固体レーザだけで
なく、たとえば、2.7μmの光を出す光源としてEr
添加フッ化物ファイバレーザ等のファイバレーザであっ
てもよい。
The light source 2 actually used is not only a solid-state laser such as a semiconductor laser or an Er: YAG laser, but also a light source that emits light of, for example, 2.7 μm.
A fiber laser such as an additive fluoride fiber laser may be used.

【0036】なお、 413/2準位の上には上記3つのエ
ネルギー準位の他にもエネルギー準位が存在し、その準
位と 413/2準位とのエネルギー差に相当するエネルギ
ーを有する光を入射しても増幅特性の向上はできる。
Note that there are other energy levels above the 4 I 13/2 level in addition to the above three energy levels, which correspond to the energy difference between the level and the 4 I 13/2 level. The amplification characteristics can be improved even if light having the energy of the incident light is incident.

【0037】さらに、上位準位から 413/2準位に遷移
を起こさせる光は、一種類に限らず、複数の波長の光を
励起光と同時に入射してもよいし、励起光としては 4
9/2準位の上位に位置する準位、たとえば、 49/2
位、 43/2 準位を直接励起するものでもよい。
Further, the light that causes the transition from the upper level to the 4 I 13/2 level is not limited to one type, and light having a plurality of wavelengths may be incident simultaneously with the excitation light, or may be used as the excitation light. Is 4 I
Level located in an upper level of the 9/2 level position, for example, 4 F 9/2 level position may be one to excite directly the 4 S 3/2 level.

【0038】[実施例4]上記実施例1ないし3では、
増幅媒体としてEr添加ZrF4 系のフッ化物ファイバ
を用いたが、0.98μm励起( 411/2準位励起)に
より、1.55μmの利得が得られにくくなるのは、上
記ファイバに限らず、Er添加ZrF4 −AlF2 系フ
ッ化物ファイバ、Er添加InF3 系ファイバ、Er添
加カルコゲナイドガラスファイバ、Er添加酸化テルラ
イドガラスファイバでも同様である。従ってこれらフォ
ノンエネルギーの小さな物質をホストとして用いた増幅
媒体とした場合も、本発明は有効であることが確認でき
た。
Example 4 In Examples 1 to 3 above,
Although an Er-doped ZrF 4 -based fluoride fiber was used as an amplification medium, it is difficult to obtain a gain of 1.55 μm by 0.98 μm pumping ( 4 I 11/2 level pumping) only in the above-mentioned fiber. not the same as Er-doped ZrF 4 -alF 2 based fluoride fiber, an Er-doped InF 3 based fibers, Er-doped chalcogenide glass fiber, in the Er-doped oxide telluride glass fibers. Therefore, it was confirmed that the present invention is also effective when an amplification medium using such a substance having a low phonon energy as a host is used.

【0039】また、 411/2準位よりエネルギーが高い
準位が励起されるのは0.98μm励起だけに限らず、
0.8μm励起( 49/2 準位励起)の場合も同様であ
り、この場合も、 413/2準位の上方のエネルギー準位
から 413/2準位への遷移に対応するエネルギーの光を
励起光(0.8μmの光)と同時に入射しても1.55
μmの利得の増加、NFの低下が確認できた。
Further, the level whose energy is higher than that of the 4 I 11/2 level is excited not only by 0.98 μm excitation, but also by:
The same applies to the case 0.8μm excitation (4 F 9/2 level excitation), also in this case, the transition from the upper energy level of 4 I 13/2 level position to 4 I 13/2 level 1.55 even if the light of the corresponding energy is incident simultaneously with the excitation light (0.8 μm light).
An increase in gain of μm and a decrease in NF were confirmed.

【0040】[実施例5]図3は、本発明にもとづくレ
ーザの一実施例を説明するための模式図である。図中、
参照符号1および2は光源、3は光カップラ、7は共振
鏡、そして8は増幅媒体としての結晶であり、また矢印
Cは出力方向を示す。増幅媒体として利用可能な結晶
は、Er添加LaF3 、BaF2 、LaCl3 、YF3
等のハライド結晶である。本実施例ではこのようなハラ
イド結晶を用いて1.5μmの増幅およびレーザ発振の
特性を評価した。
[Embodiment 5] FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an embodiment of a laser according to the present invention. In the figure,
Reference numerals 1 and 2 are light sources, 3 is an optical coupler, 7 is a resonator mirror, 8 is a crystal as an amplification medium, and arrow C indicates an output direction. Crystals that can be used as an amplification medium include Er-doped LaF 3 , BaF 2 , LaCl 3 , YF 3
And the like. In this example, the characteristics of amplification and laser oscillation of 1.5 μm were evaluated using such a halide crystal.

【0041】これらの場合も、0.8μm、0.98μ
mの励起光の他に上位準位から 413/2準位への誘導放
出を起こさせる光を同時に入射した場合、利得の増大、
レーザ発振効率の増加が確認できた。
Also in these cases, 0.8 μm, 0.98 μm
When the light which causes stimulated emission from the upper level to the 4 I 13/2 level is simultaneously incident in addition to the pump light of m, the gain increases,
An increase in laser oscillation efficiency was confirmed.

【0042】[実施例6]図4は、本発明にもとづくレ
ーザの他の実施例を説明するための模式図である。図
中、参照符号1および2は光源、3は光カップラ、5は
Er添加増幅用光ファイバ、そして7は共振鏡であり、
また矢印Dは出力(レーザ発振)方向を示す。増幅媒体
としてEr添加光ファイバをガラス成分としてZrF4
−BaF2 −LaF3 −YF3 −AlF3 −PbF2
LiF−HfF4 として作製し、図4のレーザを作製し
て1.5μmのレーザ発振を確認した。励起光源2,3
としては波長0.98μmと波長0.85μmの光源を
用いた。
Embodiment 6 FIG. 4 is a schematic diagram for explaining another embodiment of a laser according to the present invention. In the figure, reference numerals 1 and 2 denote light sources, 3 denotes an optical coupler, 5 denotes an optical fiber for Er-doped amplification, and 7 denotes a resonance mirror.
Arrow D indicates the output (laser oscillation) direction. An Er-doped optical fiber is used as an amplification medium and ZrF 4 is used as a glass component.
-BaF 2 -LaF 3 -YF 3 -AlF 3 -PbF 2 -
Prepared as LiF-HfF 4, confirmed the laser oscillation of 1.5μm to produce a laser of FIG. Excitation light source 2, 3
A light source having a wavelength of 0.98 μm and a wavelength of 0.85 μm was used.

【0043】波長0.85μmの光源の光を遮光すると
レーザ発振の強度は著しく低下した。
When the light from the light source having a wavelength of 0.85 μm was shielded, the intensity of laser oscillation was significantly reduced.

【0044】[実施例7]図5は、本発明にもとづくレ
ーザの他の実施例を説明するための模式図である。図
中、参照符号1は0.98μm発振の半導体レーザから
なる光源、2は0.85μm発振の半導体レーザ、9は
1.47μm発振の半導体レーザからなる光源、3,
4、および4′は光カップラ、5はEr添加増幅用光フ
ァイバである。
Embodiment 7 FIG. 5 is a schematic diagram for explaining another embodiment of the laser according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a light source composed of a semiconductor laser oscillating at 0.98 μm, 2 denotes a semiconductor laser oscillated at 0.85 μm, 9 denotes a light source composed of a semiconductor laser oscillating at 1.47 μm,
Reference numerals 4 and 4 'denote optical couplers, and reference numeral 5 denotes an Er-doped amplification optical fiber.

【0045】光カップラ3によって光源1および2から
の励起光を結合させた後、光カップラ4によって光カッ
プラ3から出力された励起光と図中矢印E方向から入力
される信号光とを結合させる。光カップラ4からの出力
光は、Er添加増幅用光ファイバ5に入射される。ま
た、光源9からの励起光は光カップラ4′を介してEr
添加増幅用光ファイバ5に入射される。
After the excitation light from the light sources 1 and 2 is coupled by the optical coupler 3, the excitation light output from the optical coupler 3 and the signal light input from the direction of arrow E in the figure are coupled by the optical coupler 4. . The output light from the optical coupler 4 enters the Er-doped amplification optical fiber 5. Excitation light from the light source 9 is transmitted through the optical coupler 4 'to Er.
The light enters the additive amplification optical fiber 5.

【0046】この実施例で用いられる増幅媒体としての
Er添加増幅用光ファイバ5は、実施例6と同様にガラ
ス成分としてZrF4 −BaF2 −LaF3 −YF3
AlF3 −PbF2 −LiF−HfF4 を含む。また、
Er添加濃度が1,000ppm、長さが10m、コア
・クラッド間比屈折率差が2.5%、カットオフ波長が
1μmである。0.98μmの励起光のみを200mW
入射した場合、1.55μmの利得は5dBであった。
また、0.85μmの励起光を30mW入射した場合、
利得は15dBであり、これに1.48μmの励起光を
100mW入射したところ利得は40dBになった。こ
のとき、この増幅器の雑音指数を測定したところ、3.
8dBの値が得られた。
The Er-doped amplifying optical fiber 5 as an amplifying medium used in this embodiment is made of ZrF 4 -BaF 2 -LaF 3 -YF 3- as a glass component similarly to the sixth embodiment.
AlF 3 -PbF 2 -LiF-HfF 4 is included. Also,
The Er concentration is 1,000 ppm, the length is 10 m, the relative refractive index difference between the core and the clad is 2.5%, and the cutoff wavelength is 1 μm. 200 mW of 0.98 μm excitation light only
When incident, the gain at 1.55 μm was 5 dB.
When 30 mW of 0.85 μm excitation light is incident,
The gain was 15 dB, and when 100 mW of 1.48 μm pumping light was incident on the gain, the gain was 40 dB. At this time, the noise figure of this amplifier was measured.
A value of 8 dB was obtained.

【0047】この実施例で用いたEr添加フッ化物光フ
ァイバを用い、かつ1.48μmで励起することによっ
て、雑音指数を求めた。その結果、1.55μmにおい
て利得40dBのときに6dBの値が得られた。したが
って、本実施例により、従来0.98μm励起では得ら
れなかった40dBという高利得が得られる。それと同
時に雑音指数に関しても1.48μm励起に比べて2d
B以下に減少でき、石英ファイバを用いた0.98μm
励起EDFAで得られているのと同程度の値になること
が確認できた。
The noise figure was determined by using the Er-doped fluoride optical fiber used in this example and pumping at 1.48 μm. As a result, a value of 6 dB was obtained at a gain of 40 dB at 1.55 μm. Therefore, according to the present embodiment, a high gain of 40 dB, which cannot be obtained by the conventional pumping of 0.98 μm, can be obtained. At the same time, the noise figure is 2d compared to 1.48 μm excitation.
0.98μm using quartz fiber
It was confirmed that the value was almost the same as that obtained by the excitation EDFA.

【0048】[実施例8]実施例7では 43/2 4
13/2遷移に対応する光として0.85μmの光を入射し
たけれども、この実施例では 411/2413/2遷移に
対応する光を光源2から入射した。すなわち、光源とし
て2.7μm発振のEr:YAGレーザを用いた。この
場合も、0.98μm励起単独の場合に比べて、1.5
5μmの利得の増大および雑音指数の低下を確認するこ
とができた。また、半導体レーザを光源2とし、波長
1.16μmの光を入射しても増幅特性の改善が確認で
きた。
Embodiment 8 In Embodiment 7, 4 S 3/24 I
Although light of 0.85 μm was incident as light corresponding to the 13/2 transition, light corresponding to the 4 I 11/24 I 13/2 transition was incident from the light source 2 in this embodiment. That is, a 2.7 μm oscillation Er: YAG laser was used as a light source. In this case as well, compared to the case of 0.98 μm excitation alone, 1.5 times
An increase in gain of 5 μm and a decrease in noise figure could be confirmed. Further, it was confirmed that the amplification characteristics were improved even when the semiconductor laser was used as the light source 2 and light having a wavelength of 1.16 μm was incident.

【0049】[実施例9]実施例7では 43/2 4
13/2遷移に対応する光として0.85μmの光を入射
し、また実施例8では 411/2413/2遷移に対応す
る光を光源2から入射した。しかし、本実施例では光源
2(半導体レーザ)より 49/2 413/2遷移に対応
する1.65μmの光を入射した。この場合も、0.9
8μm励起単独の場合に比べ、1.55μmの利得の増
大、NFの低下を確認できた。
Embodiment 9 In Embodiment 7, 4 S 3/24 I
Light of 0.85 μm was incident as light corresponding to the 13/2 transition, and light corresponding to the 4 I 11/24 I 13/2 transition was incident from the light source 2 in Example 8. However, in this embodiment, 1.65 μm light corresponding to the 4 I 9/24 I 13/2 transition was incident from the light source 2 (semiconductor laser). Again, 0.9
It was confirmed that the gain was increased by 1.55 μm and the NF was reduced, as compared with the case of the excitation of 8 μm alone.

【0050】以上の実施例7ないし9では、光源2から
の入射する光として0.85μm、2.7μm、1.1
6μm、1.65μmの光を用いたが、 43/2 4
9/249/2 411/2準位から 413/2準位への遷
移エネルギーには幅があり、光源2から入射する光とし
てはそのエネルギー幅内に入っていれば効果があること
は言うまでもない。
In the above embodiments 7 to 9, the light incident from the light source 2 is 0.85 μm, 2.7 μm, 1.1 μm,
6 μm, 1.65 μm light was used, but 4 S 3/2 , 4 I
9/2, 4 F 9/2, 4 I 11/2 has a width in the transition energy from level to 4 I 13/2 level, as the light incident from the light source 2 not within the energy width Needless to say, it is effective.

【0051】また、実際に用いる光源2にしても半導体
レーザやEr:YAGレーザのような固体レーザだけで
なく、たとえば、2.7μmの光を出す光源としてEr
添加フッ化物ファイバレーザ等のファイバレーザであっ
てもよい。
The light source 2 actually used is not only a solid-state laser such as a semiconductor laser or an Er: YAG laser, but also a light source that emits light of, for example, 2.7 μm.
A fiber laser such as an additive fluoride fiber laser may be used.

【0052】なお、 413/2準位の上には上記3つのエ
ネルギー準位の他にもエネルギー準位が存在し、その準
位と 413/2準位とのエネルギー差に相当するエネルギ
ーを有する光を入射しても増幅特性の向上はできる。
Note that there are other energy levels above the 4 I 13/2 level in addition to the above three energy levels, which correspond to the energy difference between the level and the 4 I 13/2 level. The amplification characteristics can be improved even if light having the energy of the incident light is incident.

【0053】さらに、上位準位から 413/2準位に遷移
を起こさせる光は、一種類に限らず、複数の波長の光を
励起光と同時に入射してもよいし、励起光としては 4
9/2準位の上位に位置する準位、たとえば、 49/2
位、 43/2 準位を直接励起するものでもよい。
Further, the light that causes the transition from the upper level to the 4 I 13/2 level is not limited to one type, and light of a plurality of wavelengths may be incident simultaneously with the excitation light, or may be used as the excitation light. Is 4 I
Level located in an upper level of the 9/2 level position, for example, 4 F 9/2 level position may be one to excite directly the 4 S 3/2 level.

【0054】[実施例10]本実施例では、光源1とし
て発振波長0.97μmの半導体レーザ、光源2として
発信波長0.855μmの半導体レーザを用いた(図
2)。光カップラ3によって光源1および光源2からの
励起光を結合させた後、光カップラ4によって光カップ
ラ3から出力された励起光と図中矢印A方向から入力さ
れる信号光とを結合させた後、光カップラ4の出力光を
Er添加増幅用光ファイバ5に入射した。図2には図示
されていないが、信号光は光アイソレータを介して入力
した。
Embodiment 10 In this embodiment, a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 0.97 μm was used as the light source 1 and a semiconductor laser having an emission wavelength of 0.855 μm was used as the light source 2 (FIG. 2). After the excitation light from the light source 1 and the light source 2 are coupled by the optical coupler 3, the excitation light output from the optical coupler 3 is coupled by the optical coupler 4 to the signal light input from the direction of arrow A in the figure. The output light of the optical coupler 4 was incident on the Er-doped amplification optical fiber 5. Although not shown in FIG. 2, the signal light was input via an optical isolator.

【0055】Er添加増幅用光ファイバ5は、ガラス成
分がZrF4 −BaF2 −LaF3−YF3 −AlF3
−PbF2 −LiF−NaF−HfF4 であり、コア中
のEr添加濃度は1,00ppm、長さが10m、コア
・クラッド間比屈折率差が2.5%、カットオフ波長が
1μmであった。0.97μmの励起光のみを200m
W入射したときは、信号波長1.55μmの利得は、1
dBであったが、これに0.855μmの光を10mW
入射すると信号利得は40dBとなった。このとき、雑
音指数を測定したところ、3.8dBであった。
The Er-doped amplification optical fiber 5 has a glass component of ZrF 4 —BaF 2 —LaF 3 —YF 3 —AlF 3.
-PbF 2 -LiF-NaF-HfF 4 , the Er concentration in the core was 100 ppm, the length was 10 m, the relative refractive index difference between the core and the clad was 2.5%, and the cutoff wavelength was 1 μm. Was. Only 200 m of 0.97 μm excitation light
When W is incident, the gain at the signal wavelength of 1.55 μm is 1
dB, but the light of 0.855 μm was irradiated with 10 mW.
Upon incidence, the signal gain was 40 dB. At this time, when the noise figure was measured, it was 3.8 dB.

【0056】本実施例では、図1(a)に示すように 4
15/2411/2411/24 7/2 遷移による2段
階の励起により 43/2 準位を励起した後、 43/2
413/2誘導放出遷移を利用して 413/2準位を励起す
るプロセスを取っている。従って、 413/2準位を励起
するためには、先ず効率良く2段階励起を起こさせて4
3/2 準位を励起する必要がある。そのためには励起波
長を選択することが必要となる。図6は励起波長を変化
させたときの 43/2 準位の励起密度の変化を示したも
のである。これは励起波長による 43/2 413/2
光強度変化により求めたものである。図6からわかるよ
うに、960nmから980nmの波長で励起すること
により、 43/2 準位は良く励起される。特に、969
nm付近の波長では励起効率が良い。従って、励起波長
として、960nmから980nmの間の波長を使うこ
とが効率が良く、また、特に969nm付近のものが高
効率励起波長として有効である。
In this embodiment, as shown in FIG.Four
I15/2FourI11/2,FourI11/2FourF 7/2Two steps by transition
By excitation of the floorFourS3/2After exciting the level,FourS3/2
 FourI13/2Using stimulated emission transitionFourI13/2Excite a level
Is taking the process. Therefore,FourI13/2Excite levels
In order to do this, first make two-step excitation efficientFour
S3/2It is necessary to excite a level. For that, the excitation wave
It is necessary to choose a length. Figure 6 changes the excitation wavelength
WhenFourS3/2Changes in the excitation density of the energy level
It is. This depends on the excitation wavelengthFourS3/2FourI13/2Departure
It is obtained from the light intensity change. You can see from Figure 6
Excitation at wavelengths from 960 nm to 980 nm
ByFourS3/2The levels are well excited. In particular, 969
At a wavelength near nm, the excitation efficiency is good. Therefore, the excitation wavelength
Use a wavelength between 960 nm and 980 nm.
Are particularly efficient, and particularly those having a wavelength of around 969 nm
It is effective as an efficient excitation wavelength.

【0057】43/2 準位から 413/2準位へ誘導放出
を起こさせる光の波長としては、0.82μmから0.
88μmの波長が使用できる。これは、図7に示すよう
にその波長帯で有限の 43/2 413/2遷移の発光断
面積が存在するためである。特に、0.839μmから
0.88μmにおいては発光断面積が吸収断面積を上回
るため、その間の波長の光を用いれば、 43/2 準位か
413/2準位への効率の良い誘導放出を起こさせるこ
とができる。
The wavelength of light that induces stimulated emission from the 4 S 3/2 level to the 4 I 13/2 level ranges from 0.82 μm to 0.1 μm.
A wavelength of 88 μm can be used. This is due to the presence of the emission cross section of the 4 S 3/24 I 13/2 transition of the finite at that wavelength band as shown in FIG. In particular, since the emission cross section exceeds the absorption cross section from 0.839 μm to 0.88 μm, the efficiency of the 4 S 3/2 level to the 4 I 13/2 level can be reduced by using light having a wavelength between them. Good stimulated emission can be caused.

【0058】[実施例11]本実施例では、実施例1で
用いた光源1および光源2に加えて第3の光源9を光カ
ップラ4′を介して後方よりEr添加増幅用光ファイバ
5に入射した(図5)。光源9の励起波長は1.48μ
mとした。本実施例の構成では、1.48μmの励起を
加えることにより 413/2準位を直接励起し、大信号が
入射したときも雑音指数が低く、かつ、高出力を得るこ
とをねらいとしている。
[Embodiment 11] In this embodiment, in addition to the light source 1 and the light source 2 used in the first embodiment, a third light source 9 is connected to the Er-doped amplification optical fiber 5 from the rear via an optical coupler 4 '. Incident (FIG. 5). The excitation wavelength of the light source 9 is 1.48μ.
m. The configuration of the present embodiment aims to directly excite the 4 I 13/2 level by applying 1.48 μm excitation and to obtain a low noise figure and high output even when a large signal is incident. I have.

【0059】Er添加石英光ファイバでは、前方より
0.98μmの励起光を入射し、かつ後方より1.48
μmの励起光を入射することにより、高出力かつ低雑音
指数を有する光増幅器を構成することができた。しか
し、Er添加フッ化物光ファイバを用いた場合には、
0.98μmの励起光のみを入射したのでは 413/2
位の励起効率は著しく劣化するために、本実施例のよう
に0.97μmと0.855μmの励起光を同時に入射
した。
In the Er-doped quartz optical fiber, 0.98 μm excitation light is incident from the front and 1.48 from the rear.
An optical amplifier having a high output and a low noise figure was able to be constructed by injecting pump light of μm. However, when an Er-doped fluoride optical fiber is used,
If only 0.98 μm excitation light is incident, the excitation efficiency of the 4 I 13/2 level is significantly deteriorated. Therefore, 0.97 μm and 0.855 μm excitation light were simultaneously incident as in this embodiment.

【0060】0.97μmの励起光を100mW、0.
855μmの励起光を20mW、1.48μmの励起光
を200mW入射し、また0dBの強度の信号光を1.
525μmから1.570μmの波長域にわたり入射し
て増幅させたところ、上記波長域で15dB以上の増幅
利得とともに、5dB以下の雑音指数を確認することが
できた。図5には示していないが、信号光入力は光アイ
ソレータを介して行った。0.97μmの励起光のみを
入射したのでは1dB以下の利得しか確認できなかった
ので、本励起法により増幅特性が著しく改善しているこ
とがわかる。
An excitation light of 0.97 μm is applied at 100 mW and at a power of 0.1 mW.
20 mW of 855 μm pump light and 200 mW of 1.48 μm pump light are applied, and 0 dB signal light is applied to 1 mW.
When the light was incident and amplified over a wavelength range of 525 μm to 1.570 μm, an amplification gain of 15 dB or more and a noise figure of 5 dB or less could be confirmed in the above wavelength range. Although not shown in FIG. 5, signal light input was performed via an optical isolator. Since only a gain of 1 dB or less could be confirmed when only the pumping light of 0.97 μm was made incident, it can be seen that the amplification characteristics were significantly improved by the present pumping method.

【0061】従って本励起法は高出力、低雑音増幅器を
構成するために有効であると言える。
Therefore, it can be said that the present excitation method is effective for forming a high-output, low-noise amplifier.

【0062】[実施例12]図8は、本発明にもとづく
導波路型光増幅器の主要構成部を説明するための模式的
斜視図である。図中、参照符号10はコア部、11はク
ラッド部、および13は基板部である。この実施例で
は、コア部10およびクラッド部11はフッ化物ガラス
からなり、さらにコア部10にはErが10重量%添加
されている。このような構成からなる光増幅器に対し
て、励起光として1.48μmの光と0.86μmの光
とを合波し、上記コア部10から入射した。
[Embodiment 12] FIG. 8 is a schematic perspective view for explaining main components of a waveguide type optical amplifier according to the present invention. In the figure, reference numeral 10 denotes a core portion, 11 denotes a clad portion, and 13 denotes a substrate portion. In this embodiment, the core 10 and the clad 11 are made of fluoride glass, and the core 10 is further doped with 10% by weight of Er. The light of 1.48 μm and the light of 0.86 μm were combined as pumping light into the optical amplifier having such a configuration, and the combined light was input from the core unit 10.

【0063】コア部10に添加されたErの濃度が増加
すると、それに比例してフッ化物ガラス中でのEr間の
距離が短くなり、電気双極子相互作用によるEr間のエ
ネルギー移動が生ずる。
As the concentration of Er added to the core portion 10 increases, the distance between Er in the fluoride glass decreases in proportion thereto, and energy transfer between Er by electric dipole interaction occurs.

【0064】図9は上記Er間の相互作用を考慮した場
合の励起状態を説明するためのエネルギー準位図であ
る。波長1.48μmの励起光で 413/2準位を励起す
るとEr濃度が高い場合、( 413/2415/2)→
413/249/2 )遷移によるコオペレイティブア
ップコンバーションが起こり、 49/2 準位が励起され
た後、 49/2 準位から 411/2準位へ多音子放出によ
る緩和が起こり、 411/2準位が励起される。つぎに、
この 411/2準位の励起状態密度が上がると、( 4
11/2415/2)→( 411/247/2 )遷移による
コオペレイティブアップコンバージョンが起こり、 4
7/2 準位が励起され、最終的には 43/2 49/2
の1.48μmの励起光では直接には励起されないエネ
ルギー準位が励起されることになる。したがって、 4
13/2準位への励起効率が低下してしまうため、1.55
μm帯の光増幅は起こらなくる。そこで、本実施例では
43/2準位から 411/2準位への誘導放出を起こさ
せ、 413/2準位の励起密度を上がるようにした。
FIG. 9 is an energy level diagram for explaining an excited state when the interaction between Er is considered. When the 4 I 13/2 level is excited by the excitation light having a wavelength of 1.48 μm, when the Er concentration is high, ( 4 I 13/24 I 15/2 ) →
(4 I 13/2 → 4 I 9/2 ) frozen Pele Legislative upconversion occurs due to transition, 4 after I 9/2 level is excited, 4 from 4 I 9/2 level I 11/2 The level is relaxed by polyphonon emission, and the 4 I 11/2 level is excited. Next,
When the excited state density of the 4 I 11/2 level increases, ( 4 I
11/2 → 4 I 15/2) → ( 4 I 11/2 → 4 I 7/2) occur freeze Pele Legislative up-conversion by the transition, 4 F
7/2 level is excited, and finally 4 S 3/2, directly will be energy levels that are not excited is excited by the excitation light of 1.48μm, such as 4 F 9/2. Therefore, 4 I
Since the pumping efficiency to the 13/2 level is reduced, 1.55
Light amplification in the μm band does not occur. Therefore, in this embodiment,
Stimulated emission from the 4 S 3/2 level to the 4 I 11/2 level was caused to increase the excitation density of the 4 I 13/2 level.

【0065】その結果、1.48μmの励起光強度が1
50mW、0.86μmの励起光強度が20mWのとき
に、1.55μmにおいて30dBの増幅利得を得るこ
とができた。1.48μmで励起しただけでは、増幅利
得が得られなかったので、0.86μmの光の入射が増
幅効率の改善に著しい効果のあることがわかった。
As a result, the excitation light intensity of 1.48 μm was 1
When the pump light intensity at 50 mW and 0.86 μm was 20 mW, an amplification gain of 30 dB was obtained at 1.55 μm. Since amplification gain could not be obtained only by pumping at 1.48 μm, it was found that the incidence of 0.86 μm light had a remarkable effect on improvement of amplification efficiency.

【0066】ここでは、 43/2 413/2の誘導放出
を起こさせる光を入射した。しかし、上記した過程で 4
9/2 49/2 411/2準位も励起されるので、そ
れらの準位から 413/2準位へ誘導放出を起こさせる光
を1.48μmの励起光とともに入射させても増幅効率
改善の効果が確認できた。
Here, light for causing stimulated emission of 4 S 3/24 I 13/2 was incident. However, in the process described above, 4
Since the F 9/2 , 4 I 9/2 , and 4 I 11/2 levels are also excited, the light that induces stimulated emission from those levels to the 4 I 13/2 level is excited by 1.48 μm excitation light. Thus, the effect of improving the amplification efficiency was confirmed even when the light was incident.

【0067】[実施例13]本実施例の導波路型光増幅
器は、実施例12と同様に図8に示す構成からなるもの
で、またコア部およびクラッド部は酸化テルライドガラ
スからなり、さらに上記コア部にはErを20重量%添
加した。このような構成からなる光増幅器の動作を検討
したところ、以下のような結果が得られた。すなわち、
酸化テルライドガラスを導波路材料に用いた場合も、 4
13/2準位を光励起すると、Er濃度が高い場合、 4
3/2 49/2 49/2 411/2準位等がEr間の
相互作用を通して励起される。したがって、外部から光
を入射してそれらの準位から413/2準位へ誘導放出を起
こさせると、 413/2準位を効率良く励起することがで
きる。ここでは、1.48μmの励起光とともに0.8
75μmの光を同時に入射して、1.55μmの光増幅
を行った。その結果、1.48μmの励起光強度が15
0mW、0.875μmの励起光強度が20mWのとき
に、1.55μmにおいて30dBの増幅利得を得るこ
とができた。1.48μmで励起しただけでは、増幅利
得が得られなかったので、0.875μmの光の入射が
増幅効率の改善に著しい効果のあることがわかった。
[Embodiment 13] The waveguide type optical amplifier of the present embodiment has the structure shown in FIG. 8 similarly to the twelfth embodiment. The core and the cladding are made of telluride oxide glass. 20% by weight of Er was added to the core. When the operation of the optical amplifier having such a configuration was examined, the following results were obtained. That is,
When telluride oxide glass is used for the waveguide material, 4
When the I 13/2 level is photoexcited, 4 S
3/2, 4 F 9/2, 4 I 9/2, 4 I 11/2 level and the like is excited through interaction between Er. Therefore, when light is incident from the outside and stimulated emission is caused from these levels to the 4 13/2 level, the 4 I 13/2 level can be excited efficiently. Here, 0.8 together with 1.48 μm excitation light.
Light of 75 μm was simultaneously incident, and light amplification of 1.55 μm was performed. As a result, the excitation light intensity of 1.48 μm was 15
When the excitation light intensity at 0 mW and 0.875 μm was 20 mW, an amplification gain of 30 dB was obtained at 1.55 μm. Since the amplification gain was not obtained only by pumping at 1.48 μm, it was found that the incidence of 0.875 μm light had a remarkable effect on the improvement of the amplification efficiency.

【0068】本実施例では、1.48μmの光と0.8
75μmの光とを同方向から導波路に入射したが、相対
する向きから入射してもよいことは言うまでもない。
In this embodiment, light of 1.48 μm and 0.8
Although 75 μm light is incident on the waveguide from the same direction, it goes without saying that it may be incident on the waveguide from an opposite direction.

【0069】[実施例14]本実施例の導波路型光増幅
器は、実施例12および13と同様に図8に示す構成か
らなるもので、またコア部およびクラッド部は石英ガラ
スからなり、さらに上記コア部にはErを1重量%添加
した。このような構成からなる光増幅器の動作を検討し
たところ、以下のような結果が得られた。すなわち、石
英ガラスを導波路材料に用いた場合も、 413/2準位を
光励起するとEr濃度が高い場合、 43/2
49/2 49/2 411/2準位等がEr間の相互作
用を通して励起される。したがって、外部から光を入射
してそれらの準位から 413/2準位へ誘導放出を起こさ
せると、 413/2準位を効率良く励起することができ
る。ここでは、1.48μmの励起光とともに0.87
μmの光を同時に入射して、1.55μmの光増幅を行
った。その結果、1.48μmの励起光強度が150m
W、0.875μmの励起光強度が20mWのときに、
1.55μmにおいて30dBの増幅利得を得ることが
できた。1.48μmで励起しただけでは、増幅利得が
得られなかったので、0.87μmの光の入射が増幅効
率の改善に著しい効果のあることがわかった。
[Embodiment 14] A waveguide type optical amplifier according to this embodiment has the structure shown in FIG. 8 similarly to Embodiments 12 and 13, and the core and cladding are made of quartz glass. 1% by weight of Er was added to the core. When the operation of the optical amplifier having such a configuration was examined, the following results were obtained. That is, even when silica glass is used as the waveguide material, when the 4 I 13/2 level is optically excited and the Er concentration is high, 4 S 3/2 ,
The 4 F 9/2 , 4 I 9/2 , 4 I 11/2 levels and the like are excited through the interaction between Er. Therefore, when light is incident from the outside and stimulated emission is caused from these levels to the 4 I 13/2 level, the 4 I 13/2 level can be efficiently excited. Here, 0.87 together with 1.48 μm excitation light
Light of μm was simultaneously incident, and light amplification of 1.55 μm was performed. As a result, the excitation light intensity of 1.48 μm was 150 m.
W, when the excitation light intensity of 0.875 μm is 20 mW,
An amplification gain of 30 dB was obtained at 1.55 μm. Since the amplification gain was not obtained only by pumping at 1.48 μm, it was found that the incidence of 0.87 μm light had a remarkable effect on the improvement of the amplification efficiency.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
光増幅器およびレーザは、波長が互いに異なる第1の光
源と第2の光源とからなる励起光源を用い、また上記第
1の光源がエルビウムの 13/2準位と該準位よ
りエネルギーの高い準位とのエネルギー差に相当する波
長の光源であり、かつ前記エネルギーの高い準位から前
13/2 準位へ誘導放出を起こさせて
13/2 準位の励起状態密度を上げる光源であることを
特徴とする。したがって、従来困難であったフッ化物フ
ァイバのような赤外透過性のファイバをErのホストと
した場合でも、低雑音化可能ないわゆる0.98μm励
起による1.55μm帯の増幅が可能となる。その結
果、高帯域で利得がフラットであり、かつ低雑音な特性
を有する光増幅器が得られ、また該光増幅器を通信シス
テムに応用すれば伝送容量の増大、システム構成の多様
化などが可能となり、光通信の普及、低コスト化等に寄
与することができる。
As described above, an optical amplifier and a laser according to the present invention use an excitation light source comprising a first light source and a second light source having different wavelengths, and the first light source is erbium. 4 I 13/2 is a light source of a wavelength corresponding to the energy difference between the level and the quasi-position higher level of energy than and before the high the energy levels of the
Serial 4 I 13/2 4 and to cause a stimulated emission to the level I
It is a light source that increases the excited state density of the 13/2 level . Therefore, even when an infrared transmitting fiber such as a fluoride fiber, which has been difficult in the past, is used as the host of Er, amplification in the 1.55 μm band by so-called 0.98 μm excitation, which can reduce noise, becomes possible. As a result, an optical amplifier having high-bandwidth, flat gain, and low-noise characteristics can be obtained.If the optical amplifier is applied to a communication system, transmission capacity can be increased and the system configuration can be diversified. It can contribute to the spread of optical communication and cost reduction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明にもとづく光増幅器およびレーザに適用
されるエルビウム(Er)のエネルギー準位図である。
FIG. 1 is an energy level diagram of erbium (Er) applied to an optical amplifier and a laser according to the present invention.

【図2】本発明にもとづく光増幅器の一実施例を説明す
るためのブロック図であり、信号光入力部に図示された
ものと同じ向きの光アイソレータを介在させてもよい。
FIG. 2 is a block diagram for explaining an embodiment of an optical amplifier according to the present invention, and an optical isolator in the same direction as that shown in the drawing may be interposed in a signal light input unit.

【図3】本発明にもとづくレーザの一実施例を説明する
ためのブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram for explaining an embodiment of a laser according to the present invention.

【図4】本発明にもとづくレーザの他の実施例を説明す
るためのブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram for explaining another embodiment of the laser according to the present invention.

【図5】本発明にもとづく光増幅器の他の実施例を説明
するためのブロック図であり、信号光入力部に図2に図
示されたものと同じ向きの光アイソレータを介在させて
もよい。
FIG. 5 is a block diagram for explaining another embodiment of the optical amplifier according to the present invention, wherein an optical isolator in the same direction as that shown in FIG. 2 may be interposed in the signal light input unit.

【図6】従来の光増幅器およびレーザに適用されるエル
ビウム(Er)のエネルギー準位図である。
FIG. 6 is an energy level diagram of erbium (Er) applied to a conventional optical amplifier and laser.

【図7】エルビウムの 43/2 準位および 413/2準位
間の発光および吸収断面積を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing the emission and absorption cross sections between the 4 S 3/2 level and the 4 I 13/2 level of erbium.

【図8】本発明にもとづく導波路型光増幅器の主要構成
部を説明するための模式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining main components of a waveguide type optical amplifier according to the present invention.

【図9】本発明にもとづく導波路型光増幅器において、
Er間の相互作用を考慮した場合の励起状態を説明する
ためのエネルギー準位図である。
FIG. 9 shows a waveguide type optical amplifier according to the present invention.
FIG. 3 is an energy level diagram for explaining an excited state when an interaction between Er is considered.

【図10】エルビウムの 43/2 準位の励起密度を示す
図である。
FIG. 10 is a diagram showing the excitation density of erbium at the 4 S 3/2 level.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 励起光源 3,4 光カップラ 5 Er添加増幅用光ファイバ 6 光アイソレータ 7 共振鏡 8 結晶 1, 2 Excitation light source 3, 4 Optical coupler 5 Er-doped amplification optical fiber 6 Optical isolator 7 Resonant mirror 8 Crystal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須藤 昭一 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8−116117(JP,A) 特開 平5−129683(JP,A) 特開 平6−318754(JP,A) 特開 平5−181176(JP,A) 特表 平6−508961(JP,A) 電子情報通信学会春季大会講演論文集 Pt.4(1993)p.4−73「B− 935 Erドープ光 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/00 - 3/30 H04B 10/00 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Shoichi Sudo 3-19-2 Nishi-Shinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) References JP-A-8-116117 (JP, A) JP-A-5-129683 (JP, A) JP-A-6-318754 (JP, A) JP-A-5-181176 (JP, A) Table 6-6-508961 (JP, A) IEICE Spring Conference Lecture Transactions Pt. 4 (1993) p. 4-73 "B-935 Er-doped light (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01S 3/00-3/30 H04B 10/00 JICST file (JOIS)

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 エルビウムが添加された光増幅媒体と、
該光増幅体の励起光源とを少なくとも含み、かつエルビ
ウムの 13/2準位から 15/2準位への誘
導放出を利用したレーザにおいて、 前記励起光源は、少なくとも波長が互いに異なる第1の
光源と第2の光源とからなり、さらに、 前記第1の光源がエルビウムの 13/2
準位と該準位よりエネルギーの高い準位とのエネルギー
差に相当する波長の光源であり、かつ前記エネルギーの
高い準位から前記 13/2 準位へ誘導放出を起こさ
せて 13/2 準位の励起状態密度を上げる光源であ
ことを特徴とするレーザ。
1. An optical amplification medium to which erbium is added ,
A laser including at least an excitation light source for the optical amplifier and utilizing stimulated emission of erbium from the 4 I 13/2 level to the 4 I 15/2 level, wherein the excitation light sources have at least different wavelengths from each other. A first light source and a second light source , wherein the first light source is 4 I 13/2 of erbium ;
A light source having a wavelength corresponding to an energy difference between a level and a level having higher energy than the level , and
Stimulated emission from a high level to said 4 I 13/2 level
To increase the excited state density of the 4 I 13/2 level
Laser, characterized in that that.
【請求項2】 前記第1の光源がエルビウムの
13/2準位と 11/2準位、 9/2
位、 9/2 準位、または 3/2 位とのエネ
ルギー差に相当する波長の光源であることを特徴とする
請求項1に記載のレーザ。
2. The method according to claim 1, wherein said first light source is 4 I of erbium.
13/2 level and 4 I 11/2 level position, 4 I 9/2 level position, it is a light source of a wavelength corresponding to an energy difference between 4 F 9/2 level position or 4 S 3/2 position, The laser according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記第2の光源がエルビウムの
15/2準位と 11/2準位または 9/2
準位とのエネルギー差に相当する光源であることを特徴
とする請求項1または2に記載のレーザ。
3. The method according to claim 1, wherein the second light source is 4 I of erbium.
15/2 level and 4 I 11/2 level or 4 F 9/2
3. The laser according to claim 1, wherein the laser is a light source corresponding to an energy difference from a level.
【請求項4】 前記第1の光源がエルビウムの
13/2準位と 3/2 準位とのエネルギー差に相
当する波長の光を発する光源であり、 前記第2の光源がエルビウムの 15/2準位と
11/2準位とのエネルギー差に相当する波長の光を
発する光源であり、 さらに第3の光源としてエルビウムの 15/2
位と 13/2準位とのエネルギー差に相当する波
長の光を発する光源を有することを特徴とする請求項3
に記載のレーザ。
4. The method according to claim 1, wherein the first light source is 4 I of erbium.
A light source that emits light having a wavelength corresponding to the energy difference between the 13/2 level and the 4 S 3/2 level, wherein the second light source is the 4 I 15/2 level and the 4
A light source that emits light having a wavelength corresponding to the energy difference from the I 11/2 level; and a third light source that emits light with a difference in energy between the 4 I 15/2 level and the 4 I 13/2 level of erbium. 4. A light source for emitting light of a corresponding wavelength.
A laser according to claim 1.
【請求項5】 前記第1の光源の波長が0.82μmな
いし0.88μmであり、また前記第2の光源の波長が
0.96μmないし0.98μmであることを特徴とす
る請求項1ないし4のいずれか一項に記載のレーザ。
5. The wavelength of the first light source is 0.82 μm to 0.88 μm, and the wavelength of the second light source is 0.96 μm to 0.98 μm. 5. The laser according to claim 4.
【請求項6】 前記エルビウムが添加された光増幅媒体
は、エルビウム添加フッ化物光ファイバ、エルビウム添
加カルコゲナイド光ファイバ、エルビウム添加酸化テル
ライド光ファイバ、およびエルビウム添加ハライド結晶
からなる群から選択されることを特徴とする請求項1な
いし5のいずれか一項に記載のレーザ。
6. The erbium-doped optical amplification medium is selected from the group consisting of an erbium-doped fluoride optical fiber, an erbium-doped chalcogenide optical fiber, an erbium-doped telluride oxide optical fiber, and an erbium-doped halide crystal. The laser according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:
【請求項7】 エルビウムが添加された光増幅媒体と、
該光増幅媒体に波長約1.5μmの信号光を導入および
抽出する手段と、前記光増幅媒体の励起光源とを少なく
とも含む光増幅器において、 前記励起光源は、少なくとも波長が互いに異なる第1の
光源と第2の光源とからなり、さらに、 前記第1の光源がエルビウムの 13/2
準位と該準位よりエネルギーの高い準位とのエネルギー
差に相当する波長の光源であり、かつ前記エネルギーの
高い準位から前記 13/2 準位へ誘導放出を起こさ
せて 13/2 準位の励起状態密度を上げる光源であ
ことを特徴とする光増幅器。
7. An optical amplification medium to which erbium is added,
An optical amplifier including at least means for introducing and extracting signal light having a wavelength of about 1.5 μm into the optical amplification medium, and an excitation light source for the optical amplification medium, wherein the excitation light sources are at least first light sources having different wavelengths from each other. If consists of a second light source, further, the first light source 4 is erbium I 13/2
A light source having a wavelength corresponding to an energy difference between a level and a level having higher energy than the level , and
Stimulated emission from a high level to said 4 I 13/2 level
To increase the excited state density of the 4 I 13/2 level
An optical amplifier, characterized in that that.
【請求項8】 前記第1の光源がエルビウムの
13/2準位と 11/2準位、 9/2
位、 9/2 準位、または 3/2 準位とのエ
ネルギー差に相当する波長の光源であることを特徴とす
る請求項7に記載の光増幅器。
8. The method according to claim 1, wherein the first light source is erbium 4 I.
13/2 level and 4 I 11/2 level position, 4 I 9/2 level position is the wavelength of the light source corresponding to an energy difference between 4 F 9/2 level position or 4 S 3/2 level, The optical amplifier according to claim 7, wherein:
【請求項9】 前記第2の光源がエルビウムの
15/2準位と 11/2準位または 9/2
準位とのエネルギー差に相当する光源であることを特徴
とする請求項7または8に記載の光増幅器。
9. The method according to claim 6, wherein the second light source is 4 I of erbium.
15/2 level and 4 I 11/2 level or 4 F 9/2
The optical amplifier according to claim 7, wherein the optical amplifier is a light source corresponding to an energy difference from a level.
【請求項10】 前記第1の光源がエルビウムの
13/2準位と 3/2 準位とのエネルギー差に相
当する波長の光を発する光源であり、 前記第2の光源がエルビウムの 15/2準位と
11/2準位とのエネルギー差に相当する波長の光を
発する光源であり、 さらに第3の光源としてエルビウムの 15/2
位と 13/2準位とのエネルギー差に相当する波
長の光を発する光源を有することを特徴とする請求項7
ないし9のいずれか一項に記載の光増幅器。
10. The method according to claim 1, wherein the first light source is 4 I of erbium.
A light source that emits light having a wavelength corresponding to the energy difference between the 13/2 level and the 4 S 3/2 level, wherein the second light source is the 4 I 15/2 level and the 4
A light source that emits light having a wavelength corresponding to the energy difference from the I 11/2 level; and a third light source that emits light having a wavelength corresponding to the energy difference between the 4 I 15/2 level and the 4 I 13/2 level of erbium. 8. A light source for emitting light of a corresponding wavelength.
10. The optical amplifier according to any one of claims 9 to 9.
【請求項11】 前記第1の光源の波長が0.82μm
ないし0.88μmであり、また前記第2の光源の波長
が0.96μmないし0.98μmであることを特徴と
する請求項7ないし10のいずれか一項に記載の光増幅
器。
11. The wavelength of the first light source is 0.82 μm.
11. The optical amplifier according to claim 7, wherein a wavelength of the second light source is 0.96 μm to 0.98 μm. 12.
【請求項12】 前記第2の光源がエルビウムの
15/213/2のエネルギー差に相当する波
長の光源であることを特徴とする請求項7または8に記
載の光増幅器。
12. The method according to claim 1, wherein the second light source is 4 I of erbium.
The optical amplifier according to claim 7, wherein the light source has a wavelength corresponding to an energy difference between 15/2 and 4 I 13/2 .
【請求項13】 前記エルビウムが添加された光増幅媒
体は、エルビウム添加フッ化物光ファイバ、エルビウム
添加カルコゲナイド光ファイバ、エルビウム添加酸化テ
ルライド光ファイバ、およびエルビウム添加ハライド結
晶からなる群から選択されることを特徴とする請求項7
ないし12のいずれか一項に記載の光増幅器。
13. The erbium-doped optical amplification medium is selected from the group consisting of erbium-doped fluoride optical fiber, erbium-doped chalcogenide optical fiber, erbium-doped telluride oxide optical fiber, and erbium-doped halide crystal. Claim 7
13. The optical amplifier according to any one of claims 12 to 12.
【請求項14】 エルビウムを増幅活性元素とする光増
幅器において、 前記エルビウムの 15/2準位と 11/2
位とのエネルギー差に相当する少なくとも一つの光と、 13/2 準位より上位に位置するエネルギー準位と
13/2 準位とのエネルギー差に相当する少なく
とも一つの光と、13/2準位から 15/2準位へ誘導放出遷
移により増幅される信号光とを、同一方向から前記エル
ビウムが添加された増幅媒体に入射前記 13/2 準位より上位に位置するエネルギー
準位と、前記 13/2 エネルギー準位とのエネル
ギー差に相当する少なくとも一つの光によって、前記
13/2 準位より上位に位置するエネルギー準位から
前記 13/2 準位へ誘導放出を起こさせる ことを特徴とする光増幅方法。
14. A photomultiplier comprising erbium as an active element for amplification.
In the breadth container, the erbium4I15/2Levels and4I11/2Associate
At least one light corresponding to the energy difference between the 4 I 13/2  Energy levels higher than
4 I 13/2 With levelLess than the energy difference
And one light,4 I13/2From level4I15/2Stimulated emission transition to level
The signal light amplified by the transfer from the same direction.
Injected into the amplifying medium added with BiI,Said 4 I 13/2 Energy higher than the level
Level and the said 4 I 13/2 Energy with energy level
At least one light corresponding to the energy difference 4
I 13/2 From energy levels higher than the energy level
Said 4 I 13/2 Causes stimulated emission to levels An optical amplification method, comprising:
【請求項15】 エルビウムを増幅活性元素とする光増
幅方法において、 前記エルビウムの 15/2準位と 11/2
位とのエネルギー差に相当する波長の光と、
3/2 準位と 13/2準位とのエネルギー差に相
当する波長の光と、 13/2準位から
15/2準位への誘導放出遷移により増幅される信号光
とを、同一方向から前記エルビウムが添加された増幅媒
体に入射前記 3/2 準位と、前記 13/2 準位との
エネルギー差に相当す る波長の光によって、前記
3/2 準位から 13/2 準位へ誘導放出を起こさ
せる ことを特徴とする光増幅方法。
15. An optical amplification method for amplification active element erbium, and light having a wavelength corresponding to an energy difference between 4 I 15/2 level and 4 I 11/2 level of said erbium, 4 S
3/2 the level and 4 I 13/2 of a wavelength corresponding to the energy difference between the level of light, 4 4 I 13/2 level I
15/2 a signal light and amplified by stimulated emission transition to the state, entering from the same direction to the amplifying medium in which the erbium is added, and the 4 S 3/2 level, the 4 I 13/2 With level
By light having a wavelength of you corresponds to the energy difference between the 4 S
Stimulated emission from the 3/2 level to the 4 I 13/2 level
A method for amplifying light, comprising:
【請求項16】 エルビウムの 15/2準位と
13/2準位とのエネルギー差に相当する波長の光
で、かつ前記信号光とは異なる波長を有する光を前記同
一方向とは異なる方向から前記増幅媒体に入射すること
を特徴とする請求項14または15に記載の光増幅方
法。
16. The 4 I 15/2 level of erbium and 4
A light having a wavelength corresponding to an energy difference from the I 13/2 level and having a wavelength different from the signal light is incident on the amplification medium from a direction different from the same direction. Item 16. The optical amplification method according to Item 14 or 15.
【請求項17】 エルビウムを増幅活性元素とする光増
幅方法において、 波長が0.82μmないし0.88μmの光と、波長が
0.96μmないし0.98μmである光と、エルビウ
ムの 13/2準位から 15/2準位への誘導
放出遷移により増幅される信号光とを、同一方向から前
記エルビウムが添加された増幅媒体に入射することを特
徴とする請求項14ないし16のいずれか一項に記載の
光増幅方法。
17. An optical amplification method for amplification active element erbium, and light to a wavelength no 0.82 .mu.m 0.88 .mu.m, and the light is 0.98μm to wavelength is not 0.96 .mu.m, erbium 4 I 13 / 17. A signal light amplified by a stimulated emission transition from a two level to a 4 I 15/2 level and incident on the erbium-doped amplification medium from the same direction. The optical amplification method according to claim 1.
JP19070596A 1995-07-20 1996-07-19 Laser, optical amplifier, and optical amplification method Expired - Lifetime JP3296195B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19070596A JP3296195B2 (en) 1995-07-20 1996-07-19 Laser, optical amplifier, and optical amplification method

Applications Claiming Priority (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP18430495 1995-07-20
JP7486896 1996-03-28
JP14154296 1996-06-04
JP7-184304 1996-06-04
JP8-141542 1996-06-04
JP8-74868 1996-06-04
JP19070596A JP3296195B2 (en) 1995-07-20 1996-07-19 Laser, optical amplifier, and optical amplification method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH1056224A JPH1056224A (en) 1998-02-24
JP3296195B2 true JP3296195B2 (en) 2002-06-24

Family

ID=27465750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19070596A Expired - Lifetime JP3296195B2 (en) 1995-07-20 1996-07-19 Laser, optical amplifier, and optical amplification method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3296195B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3344475B2 (en) 1999-03-19 2002-11-11 日本電気株式会社 Laser oscillator and laser amplifier
CN110048294B (en) * 2019-03-20 2020-05-08 广东朗研科技有限公司 Method for generating high-power intermediate infrared ultrafast pulse laser

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
電子情報通信学会春季大会講演論文集 Pt.4(1993)p.4−73「B−935 Erドープ光

Also Published As

Publication number Publication date
JPH1056224A (en) 1998-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2971561B2 (en) Erbium-doped fiber amplifier
Han et al. Numerical investigation of the ASE and power scaling of cladding-pumped Er–Yb codoped fiber amplifiers
US6356385B1 (en) Inhomogeneous broadening to modify the gain of an optical amplifier
JPH07181529A (en) Optical-fiber amplification system
JP3299684B2 (en) Optical amplifier and optical amplification method
US20020181511A1 (en) Laser amplifier
WO2002049170A2 (en) Composite optical amplifier
JP2005520327A (en) Pump type fiber amplifier method and apparatus
JP3461358B2 (en) Optical amplifier with doped active optical fiber
JP3296195B2 (en) Laser, optical amplifier, and optical amplification method
US5638204A (en) Optical power amplifier with Al2 O3 and erbium doped active fiber
JP2937285B2 (en) Optical amplifier
JP2002270932A (en) Waveguide amplifier and pumping scheme therefor
JPH0521875A (en) Optical amplifier
JP2732931B2 (en) Optical fiber amplifier
JP3086033B2 (en) 1.3μm band optical amplifier
JPH0669571A (en) Optical fiber amplifier
JPH0818137A (en) High output optical amplifier
JP2851384B2 (en) Optical fiber amplifier
JP2842674B2 (en) Optical amplifier
JP3268708B2 (en) High power optical fiber amplifier
JP3175847B2 (en) Bidirectional pump light amplifier
JP2829101B2 (en) Optical amplifier
JPH06232490A (en) 1.3mum band amplifying optical fiber and optical fiber amplifier
JP2001127363A (en) Ase light source

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090412

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090412

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100412

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100412

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110412

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120412

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130412

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140412

Year of fee payment: 12

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term