JP3324675B2 - 光増幅器および光増幅方法 - Google Patents
光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、高出力で低騒音な
特性を有する光増幅器および該光増幅器を用いた光増幅
方法に関するものである。
特性を有する光増幅器および該光増幅器を用いた光増幅
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】１．３μｍ帯を利用する光通信システム
は、短・中距離用の光通信システムとして広く使用され
ている。この１．３μｍ帯で使用できる光ファイバ増幅
器として、Ｐｒ（プラセオジム）添加光ファイバ増幅器
（ＰＤＦＡ）の研究開発が進められている。この光増幅
器は、図１に示すように、Ｐｒの 1Ｇ4 → 3Ｈ5 遷移に
よる誘導放出を利用したものであり、１．３０μｍを中
心として１．２７μｍから１．３３μｍの波長域で利得
が得られる。
は、短・中距離用の光通信システムとして広く使用され
ている。この１．３μｍ帯で使用できる光ファイバ増幅
器として、Ｐｒ（プラセオジム）添加光ファイバ増幅器
（ＰＤＦＡ）の研究開発が進められている。この光増幅
器は、図１に示すように、Ｐｒの 1Ｇ4 → 3Ｈ5 遷移に
よる誘導放出を利用したものであり、１．３０μｍを中
心として１．２７μｍから１．３３μｍの波長域で利得
が得られる。
【０００３】光ファイバ増幅器の望ましい特性は、でき
るだけ広い波長域で高出力（高利得）でかつ雑音指数が
低いことである。ＰＤＦＡの場合、 3Ｈ4 → 3Ｆ4 遷移
による基底状態吸収（Ｇｒｏｕｎｄ Ｓｔａｔｅ Ａｂ
ｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＧＳＡ）があり、その影響が１．３
０μｍより長波長で顕著になる。従って、１．３０μｍ
より長波長では、利得が急激に下がるとともに、雑音指
数も増加する。例えば、１．３０μｍと１．３２μｍで
の増幅特性を比較すると、１．３２μｍでは１．３０μ
ｍよりも利得は約５ｄＢ低下し、雑音指数は２ｄＢ増加
する。従って、Ｎｄ（ネオジム）：ＹＡＧレーザを光源
として１．３２μｍで動作する光システムにＰＤＦＡを
応用する場合には、１．３０μｍで動作するシステムよ
りも特性が下がらざるを得ないという問題があり、１．
３μｍ光システムでのＰＤＦＡの適用範囲が制限される
のが現状である。
るだけ広い波長域で高出力（高利得）でかつ雑音指数が
低いことである。ＰＤＦＡの場合、 3Ｈ4 → 3Ｆ4 遷移
による基底状態吸収（Ｇｒｏｕｎｄ Ｓｔａｔｅ Ａｂ
ｓｏｒｐｔｉｏｎ：ＧＳＡ）があり、その影響が１．３
０μｍより長波長で顕著になる。従って、１．３０μｍ
より長波長では、利得が急激に下がるとともに、雑音指
数も増加する。例えば、１．３０μｍと１．３２μｍで
の増幅特性を比較すると、１．３２μｍでは１．３０μ
ｍよりも利得は約５ｄＢ低下し、雑音指数は２ｄＢ増加
する。従って、Ｎｄ（ネオジム）：ＹＡＧレーザを光源
として１．３２μｍで動作する光システムにＰＤＦＡを
応用する場合には、１．３０μｍで動作するシステムよ
りも特性が下がらざるを得ないという問題があり、１．
３μｍ光システムでのＰＤＦＡの適用範囲が制限される
のが現状である。
【０００４】従って、１．３０μｍより長波長域でも増
幅特性の劣化の少ない、適用波長範囲の広いＰＤＦＡの
開発が望まれているのが、現状である。
幅特性の劣化の少ない、適用波長範囲の広いＰＤＦＡの
開発が望まれているのが、現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、狭い
波長域でしか高出力かつ低雑音の特性を実現できなかっ
たＰＤＦＡの欠点を解決して、広い波長帯域で高出力か
つ低騒音な特性を実現できるＰＤＦＡを提供することに
ある。
波長域でしか高出力かつ低雑音の特性を実現できなかっ
たＰＤＦＡの欠点を解決して、広い波長帯域で高出力か
つ低騒音な特性を実現できるＰＤＦＡを提供することに
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｐｒの増幅始
準位である 1Ｇ4 準位を励起するために、光増幅媒体に
複数の励起光を入射することを最も主要な特徴とする。
準位である 1Ｇ4 準位を励起するために、光増幅媒体に
複数の励起光を入射することを最も主要な特徴とする。
【０００７】従来のＰＤＦＡでは、 1Ｇ4 準位を励起す
るために、 3Ｈ4 → 1Ｇ4 遷移エネルギーに対応する波
長を有する励起光（例えば、１．０２μｍ）を１種類入
射するだけであった。しかし、この励起法では、 1Ｇ4
準位の寿命が０．１ｍｓｅｃ程度と短いため、実現可能
なレベルの励起光強度を入射したのでは、基底準位であ
る 3Ｈ4 準位のイオン密度を零近くにすることが難し
い。従って、１．３μｍ、特に１．３０μｍより長波長
の利得を低下させ、かつ雑音指数を増大させる 3Ｈ4 →
3Ｆ4 基底状態吸収をなくすることはできない。
るために、 3Ｈ4 → 1Ｇ4 遷移エネルギーに対応する波
長を有する励起光（例えば、１．０２μｍ）を１種類入
射するだけであった。しかし、この励起法では、 1Ｇ4
準位の寿命が０．１ｍｓｅｃ程度と短いため、実現可能
なレベルの励起光強度を入射したのでは、基底準位であ
る 3Ｈ4 準位のイオン密度を零近くにすることが難し
い。従って、１．３μｍ、特に１．３０μｍより長波長
の利得を低下させ、かつ雑音指数を増大させる 3Ｈ4 →
3Ｆ4 基底状態吸収をなくすることはできない。
【０００８】本発明では、図１に示すように 、 3Ｈ4
→ 1Ｄ2 遷移を起こさせる第２の励起光により、 1Ｇ4
準位よりも３倍以上寿命を有する 1Ｄ2 順位にもイオン
を励起（ＥＳＡ；Exited State Absorption ）して、 3
Ｈ4 基底順位のイオン密度を効率良く下げ、かつ、 1Ｄ
2 → 1Ｇ4 遷移を起させる第３の励起光を入射すること
により、 1Ｇ4 順位の励起イオン密度を上げ、これらに
よって利得の増大および雑音指数の低減を図る。
→ 1Ｄ2 遷移を起こさせる第２の励起光により、 1Ｇ4
準位よりも３倍以上寿命を有する 1Ｄ2 順位にもイオン
を励起（ＥＳＡ；Exited State Absorption ）して、 3
Ｈ4 基底順位のイオン密度を効率良く下げ、かつ、 1Ｄ
2 → 1Ｇ4 遷移を起させる第３の励起光を入射すること
により、 1Ｇ4 順位の励起イオン密度を上げ、これらに
よって利得の増大および雑音指数の低減を図る。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態は光増
幅器に関するものであり、プラセオジム（Ｐｒ）が添加
された光増幅媒体およびプラセオジムの ３Ｈ４ − １
Ｇ４ 遷移エネルギーに対応する波長を有する第１の励
起光源を少なくとも含む光増幅器において、プラセオジ
ムの ３Ｈ４ − １Ｄ２ 遷移エネルギーに対応する波長
を有する第２の励起光源と、プラセオジムの １Ｄ２ −
１Ｇ４ 遷移エネルギーに対応する波長を有する第３の
励起光源とを備えたことを特徴とする。
幅器に関するものであり、プラセオジム（Ｐｒ）が添加
された光増幅媒体およびプラセオジムの ３Ｈ４ − １
Ｇ４ 遷移エネルギーに対応する波長を有する第１の励
起光源を少なくとも含む光増幅器において、プラセオジ
ムの ３Ｈ４ − １Ｄ２ 遷移エネルギーに対応する波長
を有する第２の励起光源と、プラセオジムの １Ｄ２ −
１Ｇ４ 遷移エネルギーに対応する波長を有する第３の
励起光源とを備えたことを特徴とする。
【００１０】本発明の第２の実施の形態は、前記第１の
実施の形態において、前記光増幅媒体が、プラセオジム
（Ｐｒ）が添加されたコア部の周囲に、該コア部より屈
折率が小さい外周部を設け、該外周部の周囲に該外周部
より屈折率の小さいクラッド部を設けた光増幅媒体であ
ることを特徴とする。
実施の形態において、前記光増幅媒体が、プラセオジム
（Ｐｒ）が添加されたコア部の周囲に、該コア部より屈
折率が小さい外周部を設け、該外周部の周囲に該外周部
より屈折率の小さいクラッド部を設けた光増幅媒体であ
ることを特徴とする。
【００１１】本発明の第３の実施の形態は、前記第１ま
たは第２の実施の形態において、前記光増幅媒体の第２
の端部に、該光増幅媒体中に入射しようとする信号光を
反射するとともに、前記第２の励起光源からの第２の励
起光または第３の励起光源からの第３の励起光を透過す
る光素子が結合され、前記光増幅媒体の第１の端部に光
カプラを介して光サーキュレータが結合されていること
を特徴とする。
たは第２の実施の形態において、前記光増幅媒体の第２
の端部に、該光増幅媒体中に入射しようとする信号光を
反射するとともに、前記第２の励起光源からの第２の励
起光または第３の励起光源からの第３の励起光を透過す
る光素子が結合され、前記光増幅媒体の第１の端部に光
カプラを介して光サーキュレータが結合されていること
を特徴とする。
【００１２】
【００１３】本発明の第４の実施の形態は、プラセオジ
ム（Ｐｒ）が添加された光増幅媒体およびプラセオジム
の ３Ｈ４ − １Ｇ４ 遷移エネルギーに対応する波長を
有する第１の励起光源と、その他の励起光源として、プ
ラセオジムの ３Ｈ４ − １Ｄ２ 遷移エネルギーに対応
する波長を有する第２の励起光源と、プラセオジムの
１Ｄ２ − １Ｇ４ 遷移エネルギーに対応する波長を有
する第３の励起光源とを備えた光増幅器を用いた光増幅
方法であって、前記光増幅媒体の第１の端部から該光増
幅媒体中に信号光と前記第１の励起光源からの第１の励
起光と前記第２の励起光源からの第２の励起光とを入射
し、前記光増幅媒体の第２の端部から該光増幅媒体中に
前記第３の励起光源からの第３の励起光を入射して、前
記信号光の増幅を行うことを特徴とする。
ム（Ｐｒ）が添加された光増幅媒体およびプラセオジム
の ３Ｈ４ − １Ｇ４ 遷移エネルギーに対応する波長を
有する第１の励起光源と、その他の励起光源として、プ
ラセオジムの ３Ｈ４ − １Ｄ２ 遷移エネルギーに対応
する波長を有する第２の励起光源と、プラセオジムの
１Ｄ２ − １Ｇ４ 遷移エネルギーに対応する波長を有
する第３の励起光源とを備えた光増幅器を用いた光増幅
方法であって、前記光増幅媒体の第１の端部から該光増
幅媒体中に信号光と前記第１の励起光源からの第１の励
起光と前記第２の励起光源からの第２の励起光とを入射
し、前記光増幅媒体の第２の端部から該光増幅媒体中に
前記第３の励起光源からの第３の励起光を入射して、前
記信号光の増幅を行うことを特徴とする。
【００１４】本発明の第５の実施の形態は、プラセオジ
ム（Ｐｒ）が添加された光増幅媒体およびプラセオジム
の ３Ｈ４ − １Ｇ４ 遷移エネルギーに対応する波長を
有する第１の励起光源と、その他の励起光源として、プ
ラセオジムの ３Ｈ４ − １Ｄ２ 遷移エネルギーに対応
する波長を有する第２の励起光源と、プラセオジムの
１Ｄ２ − １Ｇ４ 遷移エネルギーに対応する波長を有
する第３の励起光源とを備えた光増幅器を用いた光増幅
方法であって、前記光増幅媒体の第１の端部から該光増
幅媒体中に信号光と前記第１の励起光源からの第１の励
起光と第３の励起光源からの第３の励起光とを入射し、
前記光増幅媒体の第２の端部から該光増幅媒体中に前記
第２の励起光源からの第２の励起光を入射して、前記信
号光の増幅を行うことを特徴とする。
ム（Ｐｒ）が添加された光増幅媒体およびプラセオジム
の ３Ｈ４ − １Ｇ４ 遷移エネルギーに対応する波長を
有する第１の励起光源と、その他の励起光源として、プ
ラセオジムの ３Ｈ４ − １Ｄ２ 遷移エネルギーに対応
する波長を有する第２の励起光源と、プラセオジムの
１Ｄ２ − １Ｇ４ 遷移エネルギーに対応する波長を有
する第３の励起光源とを備えた光増幅器を用いた光増幅
方法であって、前記光増幅媒体の第１の端部から該光増
幅媒体中に信号光と前記第１の励起光源からの第１の励
起光と第３の励起光源からの第３の励起光とを入射し、
前記光増幅媒体の第２の端部から該光増幅媒体中に前記
第２の励起光源からの第２の励起光を入射して、前記信
号光の増幅を行うことを特徴とする。
【００１５】本発明の第６の実施の形態は、前記第４ま
たは第５の実施の形態において、前記光増幅媒体とし
て、プラセオジム（Ｐｒ）が添加されたコア部の周囲に
該コア部より屈折率が小さい外周部が設けられるととも
に、該外周部の周囲に該外周部より屈折率の小さいクラ
ッド部が設けられた光増幅媒体を用いることを特徴とす
る。
たは第５の実施の形態において、前記光増幅媒体とし
て、プラセオジム（Ｐｒ）が添加されたコア部の周囲に
該コア部より屈折率が小さい外周部が設けられるととも
に、該外周部の周囲に該外周部より屈折率の小さいクラ
ッド部が設けられた光増幅媒体を用いることを特徴とす
る。
【００１６】本発明の第７の実施の形態は、前記第４な
いし第６の実施の形態において、前記光増幅媒体の第２
の端部に、該光増幅媒体中に入射しようとする信号光を
反射するとともに、前記第２の励起光源からの第２の励
起光または第３の励起光源からの第３の励起光を透過す
る光素子を結合するとともに、前記光増幅媒体の第１の
端部に光カプラを介して光サーキュレータを結合するこ
とを特徴とする。
いし第６の実施の形態において、前記光増幅媒体の第２
の端部に、該光増幅媒体中に入射しようとする信号光を
反射するとともに、前記第２の励起光源からの第２の励
起光または第３の励起光源からの第３の励起光を透過す
る光素子を結合するとともに、前記光増幅媒体の第１の
端部に光カプラを介して光サーキュレータを結合するこ
とを特徴とする。
【００１７】本発明の第８の実施の形態は、前記第６の
実施の形態において、前記第２の励起光および第１の励
起光と信号光とを、前記コア部に入射させ、前記第３の
励起光を、主に前記外周部に入射させることを特徴とす
る。
実施の形態において、前記第２の励起光および第１の励
起光と信号光とを、前記コア部に入射させ、前記第３の
励起光を、主に前記外周部に入射させることを特徴とす
る。
【００１８】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明は、これらの実施例、特に実施例中の数値によっ
て、限定されるものではない。
発明は、これらの実施例、特に実施例中の数値によっ
て、限定されるものではない。
【００１９】（実施例１）図２は、本発明にかかる光増
幅器の実施例の構成図であり、図中、１は光サーキュレ
ータ、２１，２２は光カプラ、３１は増幅用光ファイバ
（光増幅媒体）、４はダイクロイックミラー、５はレン
ズ、６３は第３の励起用光源であり、前記光サーキュレ
ータ１には信号光が入射され、入射された信号光は光導
波路２０を介して光カプラ２１に送られる。また、前記
光カプラ２１にはさらに光カプラ２２が接続されてお
り、この光カプラ２２には光導波路を介して第１の励起
光源（半導体レーザ）６１と第２の励起光源（ダイレー
ザ）６２が接続されている。
幅器の実施例の構成図であり、図中、１は光サーキュレ
ータ、２１，２２は光カプラ、３１は増幅用光ファイバ
（光増幅媒体）、４はダイクロイックミラー、５はレン
ズ、６３は第３の励起用光源であり、前記光サーキュレ
ータ１には信号光が入射され、入射された信号光は光導
波路２０を介して光カプラ２１に送られる。また、前記
光カプラ２１にはさらに光カプラ２２が接続されてお
り、この光カプラ２２には光導波路を介して第１の励起
光源（半導体レーザ）６１と第２の励起光源（ダイレー
ザ）６２が接続されている。
【００２０】このような構成の光増幅器によって信号光
の増幅を行うには、１．３２μｍの信号光を光サーキュ
レータ１のひとつのポートより入射させる。光カプラ２
１および２２により、１．０２μｍの第１の励起光（半
導体レーザ光）と０．５９μｍの第２の励起光（ダイレ
ーザ光）と、前記信号光とを合波させ、増幅用光ファイ
バ３１に入射させる。増幅用光ファイバ３１の他端に
は、ダイクロイックミラー４が結合されており、少なく
とも１．３２μｍの信号光は反射させて、増幅用光ファ
イバ３１に再入射させるようにする。また、このダイク
ロイックミラー４には、１．４８μｍので高い光透過率
を持たせ、第３の励起光源（半導体レーザ光）６３より
１．４８μｍの第３の励起光をレンズ５を介して増幅用
光ファイバ３１に入射させる。
の増幅を行うには、１．３２μｍの信号光を光サーキュ
レータ１のひとつのポートより入射させる。光カプラ２
１および２２により、１．０２μｍの第１の励起光（半
導体レーザ光）と０．５９μｍの第２の励起光（ダイレ
ーザ光）と、前記信号光とを合波させ、増幅用光ファイ
バ３１に入射させる。増幅用光ファイバ３１の他端に
は、ダイクロイックミラー４が結合されており、少なく
とも１．３２μｍの信号光は反射させて、増幅用光ファ
イバ３１に再入射させるようにする。また、このダイク
ロイックミラー４には、１．４８μｍので高い光透過率
を持たせ、第３の励起光源（半導体レーザ光）６３より
１．４８μｍの第３の励起光をレンズ５を介して増幅用
光ファイバ３１に入射させる。
【００２１】本実施例では、増幅用光ファイバ３１とし
て、コア部にＰｒ（プラセオジム）が５００ｐｐｍ添加
されたＺｒＦ4 系のフッ素化物光ファイバ（１５ｍ）を
用いた。この光ファイバの構造を図３に示した。プラセ
オジムを添加したコア部７の周囲に、クラッド部９とは
屈折率の異なる外周部８を設けた。本実施例では、コア
部７と外周部８との比屈折率差を２．５％とし、外周部
８とクラッド部９との比屈折率差を１．２％とした。
０．５９μｍの第２の励起光および１．０２μｍの第１
の励起光と、１．３２μｍの信号光とを、コア部７に入
射させ、１．４８μｍの第３の励起光は、主に外周部８
に入射させた。このようなファイバ構造および励起光の
入射条件を採用し、１．４８μｍの第３の励起光をコア
部７の側面から入射させることにより、増幅用光ファイ
バ３の長手方向全体に亘ってほぼ均一に励起できるよう
にした。すなわち、１．４８μｍの第３の励起光をコア
部７に入射させたのでは、その波長での吸収係数が極め
て大きいため、入射部に近い部分でしか作用しない。し
かし、本実施例のように入射させることにより、増幅用
ファイバ全体に作用させることができる。
て、コア部にＰｒ（プラセオジム）が５００ｐｐｍ添加
されたＺｒＦ4 系のフッ素化物光ファイバ（１５ｍ）を
用いた。この光ファイバの構造を図３に示した。プラセ
オジムを添加したコア部７の周囲に、クラッド部９とは
屈折率の異なる外周部８を設けた。本実施例では、コア
部７と外周部８との比屈折率差を２．５％とし、外周部
８とクラッド部９との比屈折率差を１．２％とした。
０．５９μｍの第２の励起光および１．０２μｍの第１
の励起光と、１．３２μｍの信号光とを、コア部７に入
射させ、１．４８μｍの第３の励起光は、主に外周部８
に入射させた。このようなファイバ構造および励起光の
入射条件を採用し、１．４８μｍの第３の励起光をコア
部７の側面から入射させることにより、増幅用光ファイ
バ３の長手方向全体に亘ってほぼ均一に励起できるよう
にした。すなわち、１．４８μｍの第３の励起光をコア
部７に入射させたのでは、その波長での吸収係数が極め
て大きいため、入射部に近い部分でしか作用しない。し
かし、本実施例のように入射させることにより、増幅用
ファイバ全体に作用させることができる。
【００２２】１．０２μｍの第１の励起光を３００ｍ
Ｗ、０．５９μｍの第２の励起光を１００ｍＷ、１．４
８μｍの第３の励起光を５０ｍＷ入射させ、入力信号光
強度が１ｍＷのときに、０．５９μｍの第２の励起光お
よび１．４８μｍの第３の励起光を入射させない場合に
比べ、利得が４ｄＢ増加し、雑音指数が１．５ｄＢ低下
させることができた。
Ｗ、０．５９μｍの第２の励起光を１００ｍＷ、１．４
８μｍの第３の励起光を５０ｍＷ入射させ、入力信号光
強度が１ｍＷのときに、０．５９μｍの第２の励起光お
よび１．４８μｍの第３の励起光を入射させない場合に
比べ、利得が４ｄＢ増加し、雑音指数が１．５ｄＢ低下
させることができた。
【００２３】本実施例では、外周部８を円形とし、か
つ、コア部７に対して同心円状としたが、コア部７は、
外周部８の中心から外れても良いし、円形以外の形状、
例えば、楕円形や矩形であっても良い。
つ、コア部７に対して同心円状としたが、コア部７は、
外周部８の中心から外れても良いし、円形以外の形状、
例えば、楕円形や矩形であっても良い。
【００２４】また、外部の比屈折率差は、本実施例に限
定されるものではなく、例えば、７と８との間の比屈折
率差を無くしても良い。
定されるものではなく、例えば、７と８との間の比屈折
率差を無くしても良い。
【００２５】（実施例２）図４は、第２の実施例の構成
図である。本実施例では、１．３３μｍの信号光と、第
１の励起光源（Ｎｄ：ＹＬＦレーザ）６１からの１．０
４７μｍの第１の励起光、および第３の励起光源６３か
らの１．４８μｍの第３の励起光とを、光カプラ２１，
２２を介して、左から増幅用光ファイバ３２に入射させ
るとともに、第２の光源６２からの０．５９μｍの第２
の励起光を光カプラ２３を介して、右から増幅用光ファ
イバ３２に入射させた。なお、図中１０は光カプラ２３
の他端に結合させた光アイソレータである。
図である。本実施例では、１．３３μｍの信号光と、第
１の励起光源（Ｎｄ：ＹＬＦレーザ）６１からの１．０
４７μｍの第１の励起光、および第３の励起光源６３か
らの１．４８μｍの第３の励起光とを、光カプラ２１，
２２を介して、左から増幅用光ファイバ３２に入射させ
るとともに、第２の光源６２からの０．５９μｍの第２
の励起光を光カプラ２３を介して、右から増幅用光ファ
イバ３２に入射させた。なお、図中１０は光カプラ２３
の他端に結合させた光アイソレータである。
【００２６】増幅用光ファイバ３２としては、コア・ク
ラッド間の比屈折率差が３．７％で、Ｐｒ添加量が５０
０ｐｐｍで、カットオフ波長が０．９μｍで、長さが１
５ｍのＺｒＦ4 系フッ化物光ファイバを用いた。
ラッド間の比屈折率差が３．７％で、Ｐｒ添加量が５０
０ｐｐｍで、カットオフ波長が０．９μｍで、長さが１
５ｍのＺｒＦ4 系フッ化物光ファイバを用いた。
【００２７】１．０４μｍの第１の励起光を５００ｍ
Ｗ、０．５９μｍの第２の励起光を１００ｍＷ、１．４
８μｍの第３の励起光を１００ｍＷ、それぞれ入射さ
せ、入力信号光強度が１ｍＷのときに、０．５９μｍの
第２の励起光および１．４８μｍの第３の励起光を入射
させない場合に比べ、利得が３ｄＢ増加し、雑音指数が
１．５ｄＢ低下させることができた。
Ｗ、０．５９μｍの第２の励起光を１００ｍＷ、１．４
８μｍの第３の励起光を１００ｍＷ、それぞれ入射さ
せ、入力信号光強度が１ｍＷのときに、０．５９μｍの
第２の励起光および１．４８μｍの第３の励起光を入射
させない場合に比べ、利得が３ｄＢ増加し、雑音指数が
１．５ｄＢ低下させることができた。
【００２８】以上の実施例では、 1Ｇ4 準位の第１の励
起光として、１．０２μｍと１．０４７μｍの波長光を
用い、 1Ｄ2 準位の第２の励起光として、０．５９μｍ
の波長光を用い、 1Ｄ2 → 1Ｇ4 遷移による 1Ｇ4 準位
の第３の励起光として、１．４８μｍの波長光を用いた
が、これらに限定されるわけではない。当然、それぞれ
の遷移はエネルギー幅を持っており、励起波長光として
はそのエネルギー幅に含まれるものが使用できることは
言うまでもない。
起光として、１．０２μｍと１．０４７μｍの波長光を
用い、 1Ｄ2 準位の第２の励起光として、０．５９μｍ
の波長光を用い、 1Ｄ2 → 1Ｇ4 遷移による 1Ｇ4 準位
の第３の励起光として、１．４８μｍの波長光を用いた
が、これらに限定されるわけではない。当然、それぞれ
の遷移はエネルギー幅を持っており、励起波長光として
はそのエネルギー幅に含まれるものが使用できることは
言うまでもない。
【００２９】（実施例３）図５は、本発明にかかる光増
幅器の第３の実施例の構成を示すもので、図２の構成と
は励起光源の取付位置が異なるだけで、他の構成は同一
である。
幅器の第３の実施例の構成を示すもので、図２の構成と
は励起光源の取付位置が異なるだけで、他の構成は同一
である。
【００３０】この光増幅器により信号光の増幅を行うに
は、１．３２μｍの信号光を光サーキュレータ１のひと
つのポートより入射させ、光カプラ２１および２２によ
り、第３の励起光源（半導体レーザ）６３からの１．４
８μｍの第３の励起光と、第１の励起光源（半導体レー
ザ）６１からの１．０２μｍの第１の励起光と、前記信
号光とを合波させ、増幅用光ファイバ３１に入射させ
る。増幅用光ファイバ３１の他端にはダイクロイックミ
ラー４を結合させ、信号光と励起光とを反射させて、増
幅用光ファイバ３に再入射させるようにする。また、こ
のダイクロイックミラー４には、０．５９μｍで高い光
透過率を持たせ、励起光源（半導体レーザ）６２より、
０．５９μｍの第２の励起光をレンズ５を介して増幅用
ファイバ３１に入射させた。
は、１．３２μｍの信号光を光サーキュレータ１のひと
つのポートより入射させ、光カプラ２１および２２によ
り、第３の励起光源（半導体レーザ）６３からの１．４
８μｍの第３の励起光と、第１の励起光源（半導体レー
ザ）６１からの１．０２μｍの第１の励起光と、前記信
号光とを合波させ、増幅用光ファイバ３１に入射させ
る。増幅用光ファイバ３１の他端にはダイクロイックミ
ラー４を結合させ、信号光と励起光とを反射させて、増
幅用光ファイバ３に再入射させるようにする。また、こ
のダイクロイックミラー４には、０．５９μｍで高い光
透過率を持たせ、励起光源（半導体レーザ）６２より、
０．５９μｍの第２の励起光をレンズ５を介して増幅用
ファイバ３１に入射させた。
【００３１】それぞれの励起光の強度は、実施例１と同
一とした。その結果、実施例１と同様に１．３２μｍに
おける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。
一とした。その結果、実施例１と同様に１．３２μｍに
おける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。
【００３２】実施例１および本実施例では、信号光を反
射する光素子としてダイクロイックミラー４を用いた
が、ファイバグレーティングなどで代用できることは言
うまでもない。
射する光素子としてダイクロイックミラー４を用いた
が、ファイバグレーティングなどで代用できることは言
うまでもない。
【００３３】（実施例４）実施例２の構成、すなわち図
４の構成の光増幅器を用いて、かつ１．４８μｍの第３
の励起光の入射を止めて、増幅実験を行った。
４の構成の光増幅器を用いて、かつ１．４８μｍの第３
の励起光の入射を止めて、増幅実験を行った。
【００３４】１．０４７μｍの第１の励起光を５００ｍ
Ｗ、０．５９μｍの第２の励起光を１００ｍＷ、それぞ
れ入射させた。入力信号強度が１ｍＷ（波長１．３２μ
ｍ）のときに、０．５９μｍの第２の励起光を入射させ
ない場合と比べ、利得が２ｄＢ増加し、雑音指数を１ｄ
Ｂ低下させることができた。
Ｗ、０．５９μｍの第２の励起光を１００ｍＷ、それぞ
れ入射させた。入力信号強度が１ｍＷ（波長１．３２μ
ｍ）のときに、０．５９μｍの第２の励起光を入射させ
ない場合と比べ、利得が２ｄＢ増加し、雑音指数を１ｄ
Ｂ低下させることができた。
【００３５】（実施例５）図２の構成の光増幅器におい
て、光カプラ２１，２２により、０．５９μｍの第２の
励起光と、１．０２μｍの第１の励起光と、信号光とを
合波させ、増幅用光ファイバ３１に入射させた。ダイク
ロイックミラー４に１．４８μｍで高い光透過率を持た
せ、かつ０．５９μｍの第２の励起光と信号光とを反射
させて、増幅用光ファイバ３１に再入射させた。そし
て、第３の励起光源６３より１．４８μｍの第３の励起
光をレンズ５を介して増幅用光ファイバ３１に入射させ
た。
て、光カプラ２１，２２により、０．５９μｍの第２の
励起光と、１．０２μｍの第１の励起光と、信号光とを
合波させ、増幅用光ファイバ３１に入射させた。ダイク
ロイックミラー４に１．４８μｍで高い光透過率を持た
せ、かつ０．５９μｍの第２の励起光と信号光とを反射
させて、増幅用光ファイバ３１に再入射させた。そし
て、第３の励起光源６３より１．４８μｍの第３の励起
光をレンズ５を介して増幅用光ファイバ３１に入射させ
た。
【００３６】その結果、１．３２μｍにおける利得の増
大および雑音指数の低下を確認することができた。
大および雑音指数の低下を確認することができた。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
広い波長帯で高出力、低雑音の特性を持つＰｒ添加ファ
イバ増幅器を提供することができ、これを光通信システ
ムに応用すれば、光通信システムの高機能化を図ること
ができ、その結果通信サービスの多様化と経済化を進め
ることができるという利点がある。
広い波長帯で高出力、低雑音の特性を持つＰｒ添加ファ
イバ増幅器を提供することができ、これを光通信システ
ムに応用すれば、光通信システムの高機能化を図ること
ができ、その結果通信サービスの多様化と経済化を進め
ることができるという利点がある。
【図１】プラセオジムのエネルギーダイヤグラムを示す
図である。
図である。
【図２】本発明にかかる光増幅器の第１の実施例の構成
図である。
図である。
【図３】本発明の第１の実施例を使用した増幅用光ファ
イバの断面構成図である。
イバの断面構成図である。
【図４】本発明にかかる光増幅器の第２の実施例の構成
図である。
図である。
【図５】本発明にかかる光増幅器の第３の実施例の構成
図である。
図である。
１ 光サーキュレータ ４ ダイクロイックミラー ５ レンズ ７ コア部 ８ 外周部 ９ クラッド部 １０ 光アイソレータ ２１，２２，２３ 光カプラ ３１，３２ 増幅用光ファイバ（光増幅媒体） ６１ 第１の励起光源 ６２ 第２の励起光源 ６３ 第３の励起光源
───────────────────────────────────────────────────── 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６−334246（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−251796（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 3/00 - 3/30
Claims (8)
- 【請求項１】 プラセオジムが添加された光増幅媒体お
よびプラセオジムの３Ｈ４ − １Ｇ４ 遷移エネルギー
に対応する波長を有する第１の励起光源を少なくとも含
む光増幅器において、 プラセオジムの ３Ｈ４ − １Ｄ２ 遷移エネルギーに対
応する波長を有する第２の励起光源と、プラセオジムの
１Ｄ２ − １Ｇ４ 遷移エネルギーに対応する波長を有
する第３の励起光源とを備えたことを特徴とする光増幅
器。 - 【請求項２】 前記光増幅媒体が、プラセオジムが添加
されたコア部の周囲に、該コアより屈折率が小さい外周
部を設け、該外周部の周囲に該外周部より屈折率の小さ
いクラッド部を設けた光増幅媒体であることを特徴とす
る請求項１に記載の光増幅器。 - 【請求項３】 前記光増幅媒体の第２の端部に、該光増
幅媒体中に入射しようとする信号光を反射するととも
に、前記第２の励起光源からの第２の励起光または第３
の励起光源からの第３の励起光を透過する光素子が結合
され、 前記光増幅媒体の第１の端部に光カプラを介して光サー
キュレータが結合されていることを特徴とする請求項１
または２に記載の光増幅器。 - 【請求項４】 プラセオジムが添加された光増幅媒体お
よびプラセオジムの３Ｈ４ − １Ｇ４ 遷移エネルギー
に対応する波長を有する第１の励起光源と、その他の励
起光源として、プラセオジムの ３Ｈ４ − １Ｄ２ 遷移
エネルギーに対応する波長を有する第２の励起光源と、
プラセオジムの １Ｄ２ − １Ｇ４ 遷移エネルギーに対
応する波長を有する第３の励起光源とを備えた光増幅器
を用いた光増幅方法であって、 前記光増幅媒体の第１の端部から該光増幅媒体中に信号
光と前記第１の励起光源からの第１の励起光と前記第２
の励起光源からの第２の励起光とを入射し、 前記光増幅媒体の第２の端部から該光増幅媒体中に前記
第３の励起光源からの第３の励起光を入射して、前記信
号光の増幅を行うことを特徴とする光増幅方法。 - 【請求項５】 プラセオジムが添加された光増幅媒体お
よびプラセオジムの３Ｈ４ − １Ｇ４ 遷移エネルギー
に対応する波長を有する第１の励起光源と、その他の励
起光源として、プラセオジムの ３Ｈ４ − １Ｄ２ 遷移
エネルギーに対応する波長を有する第２の励起光源と、
プラセオジムの １Ｄ２ − １Ｇ４ 遷移エネルギーに対
応する波長を有する第３の励起光源とを備えた光増幅器
を用いた光増幅方法であって、 前記光増幅媒体の第１の端部から該光増幅媒体中に信号
光と前記第１の励起光源からの第１の励起光と第３の励
起光源からの第３の励起光とを入射し、 前記光増幅媒体の第２の端部から該光増幅媒体中に前記
第２の励起光源からの第２の励起光を入射して、前記信
号光の増幅を行うことを特徴とする光増幅方法。 - 【請求項６】 前記光増幅媒体として、プラセオジムが
添加されたコア部の周囲に該コア部より屈折率が小さい
外周部が設けられるとともに、該外周部の周囲に該外周
部より屈折率の小さいクラッド部が設けられた光増幅媒
体を用いることを特徴とする請求項４または５に記載の
光増幅方法。 - 【請求項７】 前記光増幅媒体の第２の端部に、該光増
幅媒体中に入射しようとする信号光を反射するととも
に、前記第２の励起光源からの第２の励起光または第３
の励起光源からの第３の励起光を透過する光素子を結合
するとともに、前記光増幅媒体の第１の端部に光カプラ
を介して光サーキュレータを結合することを特徴とする
請求項４ないし６のいずれかに記載の光増幅方法。 - 【請求項８】 前記第２の励起光および第１の励起光と
信号光とを、前記コア部に入射させ、前記第３の励起光
を、主に前記外周部に入射させることを特徴とする請求
項６に記載の光増幅方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28506795A JP3324675B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 光増幅器および光増幅方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28506795A JP3324675B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 光増幅器および光増幅方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09129951A JPH09129951A (ja) | 1997-05-16 |
| JP3324675B2 true JP3324675B2 (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=17686733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28506795A Expired - Fee Related JP3324675B2 (ja) | 1995-11-01 | 1995-11-01 | 光増幅器および光増幅方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3324675B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR19990073994A (ko) * | 1998-03-05 | 1999-10-05 | 구자홍 | 광통신망 |
-
1995
- 1995-11-01 JP JP28506795A patent/JP3324675B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09129951A (ja) | 1997-05-16 |
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