JP3514203B2 - Optical fiber amplifier - Google Patents

Optical fiber amplifier

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JP3514203B2
JP3514203B2 JP2000042510A JP2000042510A JP3514203B2 JP 3514203 B2 JP3514203 B2 JP 3514203B2 JP 2000042510 A JP2000042510 A JP 2000042510A JP 2000042510 A JP2000042510 A JP 2000042510A JP 3514203 B2 JP3514203 B2 JP 3514203B2
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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、光ファイバの低損
失領域である1440〜1520nmに増幅帯域を有す
る光ファイバ増幅器及びそれを含む広帯域光ファイバ増
幅器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical fiber amplifier having an amplification band at 1440 to 1520 nm, which is a low loss region of an optical fiber, and a broadband optical fiber amplifier including the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】インターネットに代表される伝送容量増
大への要請は、光ファイバの低損失波長である1550
nmの単チャネル伝送から、エルビウム添加光ファイバ
増幅器(erbium-doped fiber amplifiers:EDFA)の
増幅帯域(1528〜1570nm)に複数のチャネル
を伝送する波長分割多重(wavelength division multip
lexing:WDM)伝送へと光伝送システムを変貌させ
た。さらに現在では、エルビウム添加光ファイバ増幅器
の増幅帯域の外への信号帯域の拡大が検討されている段
階である。
2. Description of the Related Art The demand for increasing the transmission capacity represented by the Internet is 1550, which is a low loss wavelength of an optical fiber.
nm single-channel transmission to transmit a plurality of channels to the amplification band (1528 to 1570 nm) of an erbium-doped fiber amplifier (EDFA).
The optical transmission system was transformed into lexing (WDM) transmission. Further, at present, it is in the stage of studying expansion of the signal band outside the amplification band of the erbium-doped optical fiber amplifier.

【0003】エルビウム添加光ファイバ増幅器の増幅帯
域外の波長帯域を増幅する光ファイバ増幅器としては、
エルビウム添加光ファイバ増幅器の利得帯域を長波長に
シフトした1560〜1650nm帯利得シフトエルビ
ウム添加光ファイバ増幅器、1528〜1610nmの
うち50nm以上の増幅が可能な超広帯域エルビウム添
加光ファイバ増幅器、1440〜1480nmを増幅可
能なツリウム添加光ファイバ増幅器(thulium-doped fi
ber amplifer:TDFA)などがこれまで開発されてき
た。
As an optical fiber amplifier for amplifying a wavelength band outside the amplification band of an erbium-doped optical fiber amplifier,
1560 to 1650 nm band gain-shifted erbium-doped optical fiber amplifier in which gain band of erbium-doped optical fiber amplifier is shifted to long wavelength, ultra-wideband erbium-doped optical fiber amplifier capable of amplifying 50 nm or more out of 1528 to 1610 nm, 1440 to 1480 nm Amplifiable thulium-doped fiber amplifier
ber amplifer (TDFA) has been developed so far.

【0004】これらを利用すれば、特に光ファイバの超
低損失領域である1450〜1650nmの波長帯域に
限っても、1440〜1480及び1528〜1620
nmの132nmが波長分割多重伝送に使用可能である
ということになる。これは、例えば100GHzのチャ
ネル間隔を有する波長分割多重伝送で実に、200チャ
ネル近くの信号が伝送出来ることになる。本発明は、1
400nmに利得帯域を有するTm添加光ファイバ増幅
器に関するものである。
By utilizing these, particularly in the wavelength band of 1450 to 1650 nm, which is the ultra-low loss region of the optical fiber, 1440 to 1480 and 1528 to 1620 are limited.
This means that 132 nm of 132 nm can be used for wavelength division multiplexing transmission. This means that signals of nearly 200 channels can be actually transmitted by wavelength division multiplexing transmission having a channel spacing of 100 GHz, for example. The present invention is 1
The present invention relates to a Tm-doped optical fiber amplifier having a gain band at 400 nm.

【0005】図14にはTmが有するエネルギー準位を
示す。1400nm帯の光増幅は、Tmの3434
の誘導放出に基づく。この準位は上準位の蛍光寿命が下
準位の蛍光寿命と比較して短いため、反転分布の形成が
一般に容易ではなく、高効率増幅が期待できない。反転
分布を効率よく形成するためには、980〜1080n
mの励起光を用いたアップコンバージョン励起などが行
われる(例えば、T. Komukai et al., " Upconversion
pumped Thulium-Doped Fluoride Fiber Amplifier and
Laser Operating at 1.47μm", IEEE Journal of Quant
umn Electronics Vol. 31, No. 11,(1995) 1880-1889)
FIG. 14 shows the energy level of Tm. Optical amplification of 1400nm band, 3 H 4 of Tm - based on stimulated emission between 3 F 4. Since the fluorescence lifetime of this level is shorter than that of the lower level, it is generally not easy to form a population inversion and high efficiency amplification cannot be expected. To efficiently form a population inversion, 980 to 1080n
Upconversion excitation using the excitation light of m is performed (for example, T. Komukai et al., "Upconversion
pumped Thulium-Doped Fluoride Fiber Amplifier and
Laser Operating at 1.47 μm ", IEEE Journal of Quant
umn Electronics Vol. 31, No. 11, (1995) 1880-1889)
.

【0006】この方法を用いれば、増幅の終準位である
34からの励起が行われるため、34の蛍光寿命は長い
にも関わらず、高い反転分布が達成でき、この方法を用
いれば、図15に示すように、1440nm〜1480
nmの波長範囲で、高利得が達成できる。これに加え
て、ツリウム添加光ファイバ増幅器の利得帯域を148
0nm〜1530nmに伸ばす方法が提案されている。
これは、980〜1080nmの励起光に加えて、10
80〜1250nm,1510〜2000nm,770
〜840nmのいずれかの波長の励起光を用いた2波長
励起とすることにより、利得を長波長にシフトさせる方
法である。
When this method is used, it is the final level of amplification.
Since excitation from 3 F 4 is performed, a high population inversion distribution can be achieved in spite of the long fluorescence lifetime of 3 F 4 , and using this method, as shown in FIG. 15, 1440 nm to 1480 nm.
High gain can be achieved in the wavelength range of nm. In addition to this, the gain band of the thulium-doped optical fiber amplifier is set to 148
A method of extending to 0 to 1530 nm has been proposed.
In addition to the excitation light of 980 to 1080 nm, this is 10
80-1250 nm, 1510-2000 nm, 770
This is a method of shifting the gain to a long wavelength by using dual wavelength pumping using pumping light of any wavelength of ˜840 nm.

【0007】一般に、3準位系の希度類添加光ファイバ
増幅器においては、反転分布が良くない状態でファイバ
を長く用いることにより、利得帯域を長波長域にシフト
できる(例えば、H. Ono et al., "1.58μm band Gain
Flattened Erbium-doped Fiber Amplifiers for WDM tr
ansmission Systems", IEEE Journal of Lightwave Tec
hnology, Vol. 17, (1999), pp.490-496) 。Tm3+3
434準位は、4準位系であるが、前述の通り、34
の蛍光寿命が34と比較して長いため、上記の波長の励
起光を用いて34に励起することで、疑似3準位系とみ
なすことができ、長波長域である1480〜1530n
mで利得を得ることが出来る。
In general, in a three-level rare-earth-doped optical fiber amplifier, the gain band can be shifted to a long wavelength region by using the fiber for a long time in a state where the population inversion is not good (for example, H. Ono et. al., "1.58 μm band Gain
Flattened Erbium-doped Fiber Amplifiers for WDM tr
ansmission Systems ", IEEE Journal of Lightwave Tec
hnology, Vol. 17, (1999), pp.490-496). 3 H of Tm 3+
The 4 to 3 F 4 level is a 4-level system, but as described above, 3 F 4
Has a longer fluorescence lifetime than 3 H 4 , it can be regarded as a pseudo three-level system by exciting to 3 F 4 by using the excitation light having the above wavelength, which is a long wavelength region of 1480 to 1530n
Gain can be obtained with m.

【0008】本発明は、上記に述べた方法とは別の方法
で実現され、この1480〜1530nmの長波長域に
利得を有する利得シフトツリウム添加光ファイバ増幅器
(GS−TDFA)と、この利得シフトツリウム添加光
ファイバ増幅器と従来のツリウム添加光ファイバ増幅器
とを接続することによる1400nm帯広帯域光ファイ
バ増幅器に関するものである。
The present invention is realized by a method different from the method described above, and has a gain shift thulium-doped optical fiber amplifier (GS-TDFA) having a gain in the long wavelength region of 1480 to 1530 nm, and this gain shift. The present invention relates to a 1400 nm band wide band optical fiber amplifier by connecting a thulium-doped optical fiber amplifier and a conventional thulium-doped optical fiber amplifier.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、利得を
長波長帯にシフトさせるためには、これまで提案されて
きた方法では、2波長の励起光源が必要となる。このた
め、構成法が従来のツリウム添加光ファイバ増幅器と比
較して複雑になることに加えて、励起光を合波するため
の光部品が増えることにより、励起効率もしくは雑音指
数(NF)が劣化するなどの欠点を生じる。また、入力
変動に対して出力を調整する際にも、2波長の励起光を
それぞれ制御しなくてはならなくなるため、制御法も複
雑になる。
As described above, in order to shift the gain to the long wavelength band, the method proposed so far requires a pumping light source of two wavelengths. For this reason, the construction method becomes complicated as compared with the conventional thulium-doped optical fiber amplifier, and the number of optical components for multiplexing the pumping light increases, so that the pumping efficiency or the noise figure (NF) deteriorates. There are drawbacks such as Also, when adjusting the output with respect to the input fluctuation, it is necessary to control the pumping lights of the two wavelengths, respectively, so that the control method becomes complicated.

【0010】本発明が解決しようとする課題は、一波長
励起で長波長に利得を有するツリウム添加光ファイバ増
幅器を実現することにある。また、この長波長の利得シ
フトツリウム添加光ファイバ増幅器と従来のツリウム添
加光ファイバ増幅器を組み合わせることによる、広帯域
1400nm帯ツリウム添加光ファイバ増幅器を実現す
ることにある。
The problem to be solved by the present invention is to realize a thulium-doped optical fiber amplifier having a long wavelength gain by pumping one wavelength. Another object is to realize a broadband 1400 nm band thulium-doped optical fiber amplifier by combining this long wavelength gain-shifted thulium-doped optical fiber amplifier with a conventional thulium-doped optical fiber amplifier.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】これらの課題を解決する
ために、本発明は希土類イオン・ツリウム(Tm3+)を
コア、クラッドのいずれかに添加した増幅用光ファイバ
と、光アイソレータ、励起光源、励起光/信号光合分波
カプラ、光フィルタなどを備える光ファイバ増幅器にお
いて、Tmの添加濃度を3000ppmwt以上とし、
つまり、Tm3+を高濃度に添加することにより、Tm3+
Tm3+間のクロス緩和を利用して、利得スペクトルのピ
ークを長波長にシフトさせることを特徴とする
In order to solve these problems, the present invention relates to an amplification optical fiber in which rare earth ion thulium (Tm 3+ ) is added to either the core or the clad, an optical isolator, and a pump. In an optical fiber amplifier equipped with a light source, pumping light / signal light multiplexing / demultiplexing coupler, optical filter, etc., the concentration of Tm added is 3000 ppmwt or more ,
That is, by adding Tm 3+ in a high concentration, Tm 3+
Using the cross relaxation between Tm 3+ , gain spectrum
The feature is that the peak is shifted to a long wavelength.

【0012】図1にはクロス緩和の概念図を示す。クロ
ス緩和は、34に励起されたTm3+と基底準位36にあ
るTm3+と相互作用して、2つのイオンが共に34準位
状態となる現象である。これより、1.0μm近傍の励
起光源を使用した場合にも、反転分布状態が悪い状態を
作り出すことができ、その結果利得を長波長にシフトさ
せることができる。このTm3+−Tm3+間のクロス緩和
は、34の蛍光寿命の短寿命化という現象として現れ
る。
FIG. 1 shows a conceptual diagram of cross relaxation. Cross relaxation interacts with Tm 3+ in Tm 3+ and the ground level 3 H 6 excited in 3 H 4, a phenomenon in which two ion are both 3 F 4 level state. As a result, even when a pumping light source with a wavelength of around 1.0 μm is used, a state with a poor population inversion state can be created, and as a result, the gain can be shifted to a long wavelength. Cross relaxation between the Tm 3+ -Tm 3+ appears as a phenomenon that the short lifetime of the fluorescence lifetime of 3 H 4.

【0013】図2には、3434の蛍光寿命のTm3+
添加濃度依存性を示す。Tm3+添加濃度を高くするにつ
れ、34の蛍光寿命は短くなることから、Tm3+−Tm3+
間クロス緩和が確かに起こっていることが分かる。Tm
3+添加濃度を上げることにより、反転分布が劣化し、利
得が長波長にシフトすることが期待できる。添加濃度と
しては、クロス緩和の影響が顕著に現れ、蛍光寿命が9
0%以下に減少するる3000ppm以上が有効であ
る。また、高濃度化の上限は、現状のガラス或いはファ
イバ作製技術から考えて数wt%、最大でも10wt%
と考えられる。
FIG. 2 shows the fluorescence lifetime Tm 3+ of 3 H 4 and 3 F 4.
Depends on the added concentration. Since the fluorescence lifetime of 3 H 4 becomes shorter as the concentration of Tm 3+ added becomes higher, Tm 3+ −Tm 3+
It can be seen that inter-cross relaxation has certainly occurred. Tm
It is expected that the population inversion will deteriorate and the gain will shift to longer wavelengths by increasing the 3+ addition concentration. As for the concentration of addition, the effect of cross relaxation is remarkable, and the fluorescence lifetime is 9
3000 ppm or more, which is reduced to 0% or less, is effective. In addition, the upper limit of high concentration is several wt% considering the current glass or fiber manufacturing technology, and the maximum is 10 wt%.
it is conceivable that.

【0014】た、1480〜1530nmにおいて、
高利得かつ平坦な利得スペクトルを実現するためには、
増幅用ファイバの両端から励起光を入力する双方向構成
とし、信号光と同一方向に入力される励起光(前方励起
光)のパワーを、信号光と逆方向に入力される励起光
(後方励起光)のパワーより大きくすることが有効であ
る。特に前方励起光と後方励起光のパワー比が100:
0〜65:35の範囲に設定したときに、1480〜1
530nmで利得スペクトルの偏差が小さくなる。な
お、増幅用ファイバの作製においてツリウム濃度の添加
精度は、せいぜい一桁程度である。このため、本明細書
においてはツリウムの濃度を一桁目のみで記述した。
[0014] Also, in 1480~1530nm,
To achieve high gain and flat gain spectrum,
It has a bidirectional structure in which pumping light is input from both ends of the amplification fiber, and the power of pumping light (forward pumping light) input in the same direction as the signal light is converted into pumping light (backward pumping) input in the opposite direction to the signal light. It is effective to make it larger than the power of light). In particular, the power ratio of the forward pump light and the backward pump light is 100:
When set in the range of 0 to 65:35, 1480 to 1
The deviation of the gain spectrum becomes small at 530 nm. In addition, in the production of the amplification fiber, the addition accuracy of the thulium concentration is at most about one digit. Therefore, in this specification, the thulium concentration is described only in the first digit.

【0015】このようにTm添加濃度が3000ppm
以上のツリウム添加光ファイバ増幅器では長波長域に高
利得特性を有する。本発明の請求項3〜7に記載の発明
は、この増幅器と、それとは異なる添加量の増幅用光フ
ァイバを含む光増幅部を直列、並列或いはその混成とす
る構成とすることを特徴とする。これにより、異なる増
幅帯域を合わせることが出来、広帯域増幅が可能とな
る。
Thus, the concentration of Tm added is 3000 ppm
The above thulium-doped optical fiber amplifier has high gain characteristics in the long wavelength region. The invention according to claims 3 to 7 of the present invention
Is the amplifier and a different amount of amplification optical fiber
The optical amplification unit including the fiber is connected in series, in parallel, or a mixture thereof.
It is characterized by having a configuration. This allows for a different increase
Wide bandwidth can be adjusted and wide band amplification is possible
It

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る光ファイバ増
幅器を図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。 〔実施例1〕本発明の第1の実施例に係る光ファイバ増
幅器を図3に示す。この光ファイバ増幅器は、コアに3
000ppmwt以上の希土類イオン・ツリウム(T
m)を添加した増幅用光ファイバ1、光アイソレータ
2、励起光と1400〜1520nmの信号光を合波す
る波長分割多重カプラ3、励起光源4、などを備えてい
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The optical fiber amplifier according to the present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. [Embodiment 1] FIG. 3 shows an optical fiber amplifier according to the first embodiment of the present invention. This optical fiber amplifier has 3 cores
Rare Earth Ion Thulium (T
An amplification optical fiber 1 to which m) is added, an optical isolator 2, a wavelength division multiplexing coupler 3 that multiplexes pump light with signal light of 1400 to 1520 nm, a pump light source 4, and the like.

【0017】増幅器の構成には、図3(a)に示すよう
に、信号光の進行方向と同一方向に励起光を入力する前
方励起構成、図3(b)に示すように、信号光の進行方
向と逆方向に励起光を入力する後方励起構成、図3
(c)に示すように、励起光2台を使用し、増幅用光フ
ァイバの両端から励起する双方向励起構成、図3(d)
に示すように、前方励起、後方励起、双方向励起構成を
混成して直列に接続するハイブリッド励起構成などがあ
る。
The amplifier is configured as a forward pump configuration in which pump light is input in the same direction as the traveling direction of the signal light, as shown in FIG. 3A, and as shown in FIG. A backward pumping configuration in which pumping light is input in a direction opposite to the traveling direction, FIG.
As shown in FIG. 3C, two pumping lights are used, and bidirectional pumping structure in which the pumping light is pumped from both ends of the amplification optical fiber, FIG.
As shown in, there is a hybrid pump configuration in which forward pump, backward pump, and bidirectional pump configurations are mixed and connected in series.

【0018】高効率な増幅を可能とするために、増幅用
光ファイバ1の材料(ホスト)ガラスには、通常の伝送
路用光ファイバ材料として用いられる石英ガラスより
も、多音子放出確率が低いガラスが用いられる。代表的
なガラスとしては、ふっ化物ガラス(代表的なガラスと
しては、ZrF4,BaF2,LaF3等を主成分としたZB
LANガラス、InF2,BaF2,PbF2を主成分とした
In−Pbガラスなど)や、GaS,AsSなどを主成分と
したカルコゲナイドガラス(硫化物ガラス)、TeO2
成分としテルライトガラス、などがある。
In order to enable highly efficient amplification, the material (host) glass of the amplification optical fiber 1 has a higher probability of emitting multiple sounds than silica glass, which is usually used as an optical fiber material for transmission lines. Low glass is used. A typical glass is a fluoride glass (a typical glass is ZB containing ZrF 4 , BaF 2 , LaF 3 or the like as a main component).
LAN glass, an In-Pb glass composed mainly of InF 2, BaF 2, PbF 2 ) and, GaS, chalcogenide glass (sulfide glass as a main component, etc. AsS), TeO 2 main component and tellurite glass, and so on.

【0019】図4には、Tmの添加濃度が2000pp
mの場合と6000ppmの場合の利得スペクトルのフ
ァイバ長依存性を示す。増幅器の構成を、図3(a)の
前方励起とした。ホストガラスにはZr系ふっ化物ガラ
ス(ZBLANガラス)を用いた。増幅用光ファイバの
比屈折率差を3.7%、コア直径を1〜8μmとした。
励起光源には、発振波長が1.047μmのNd:YL
Fレーザを用いた。励起光パワーを500mWとした。
In FIG. 4, the concentration of Tm added is 2000 pp.
The fiber length dependence of the gain spectrum in the case of m and the case of 6000 ppm is shown. The configuration of the amplifier is the forward pumping shown in FIG. Zr-based fluoride glass (ZBLAN glass) was used as the host glass. The relative refractive index difference of the amplification optical fiber was 3.7%, and the core diameter was 1 to 8 μm.
The excitation light source is Nd: YL with an oscillation wavelength of 1.047 μm.
An F laser was used. The excitation light power was 500 mW.

【0020】図4に示すように、ファイバ長を長くする
につれ、利得のピークは長波長に移動し、ピーク利得は
減少する。ピーク波長は、2000ppmの場合に、1
460〜1468nm,6000ppmの場合に146
0〜1510nmの範囲で移動する。特に添加濃度が6
000ppmの場合に、ファイバ長を長くするにつれ、
長波長域(1480〜1520nm)で利得の増加が観
測された。
As shown in FIG. 4, as the fiber length is lengthened, the gain peak shifts to longer wavelengths, and the peak gain decreases. The peak wavelength is 1 at 2000ppm.
146 when 460 to 1468 nm and 6000 ppm
It moves in the range of 0 to 1510 nm. Especially the addition concentration is 6
At 000 ppm, as the fiber length increases,
An increase in gain was observed in the long wavelength region (1480 to 1520 nm).

【0021】図5には、利得スペクトルのピークの移動
範囲の、添加濃度依存性を示す。Tm添加濃度が高いほ
ど、ピークを長波長にシフトさせることができる。特
に、ツリウム添加光ファイバ増幅器で大きな利得が得ら
れない1480nmより長波長にピークをシフトするこ
とが可能となるのは、Tmを3000ppm以上添加し
た場合であり、この添加濃度が、特に長波長帯で利得ス
ペクトルを有するツリウム添加光ファイバ増幅器を構成
する際に有効である。
FIG. 5 shows the additive concentration dependence of the moving range of the peak of the gain spectrum. The higher the concentration of Tm added, the more the peak can be shifted to a longer wavelength. In particular, it is possible to shift the peak to a wavelength longer than 1480 nm, at which a large gain cannot be obtained with a thulium-doped optical fiber amplifier, when Tm is added in an amount of 3000 ppm or more. It is effective in constructing a thulium-doped optical fiber amplifier having a gain spectrum.

【0022】〔実施例2〕本実施例においても、図3と
同じ構成の光ファイバ増幅器を用いる。この光ファイバ
増幅器は、コアに3000ppmwt以上の希土類イオ
ン・ツリウム(Tm)を添加した増幅用光ファイバ1、
光アイソレータ2、励起光と1400〜1520nmの
信号光を合波する波長分割多重カプラ3、励起光源4な
どを備えている。増幅器の構成には、前方励起構成、後
方励起構成、双方向励起構成、ハイブリッド励起構成な
どを用いる。
[Embodiment 2] Also in this embodiment, an optical fiber amplifier having the same configuration as in FIG. 3 is used. This optical fiber amplifier is an amplification optical fiber 1 in which 3000 ppmwt or more of rare earth ion thulium (Tm) is added to a core,
An optical isolator 2, a wavelength division multiplexing coupler 3 for multiplexing pumping light and signal light of 1400 to 1520 nm, a pumping light source 4, and the like are provided. A forward pump configuration, a backward pump configuration, a bidirectional pump configuration, a hybrid pump configuration, or the like is used for the amplifier configuration.

【0023】本実施例では、励起光の波長として、98
0〜1080nmの波長の光を用いる。この波長は、図
14のアップコンバージョン励起法における3434
の励起効率が非常によいため、特に信号光の進行方向と
同一方向に励起光を入力した場合(前方励起構成、双方
向励起構成、など)、良好な雑音指数の増幅が実現でき
る。またこの波長域には、いくつかの商用化されたコン
パクトで高出力な光源が存在する。例を挙げれば、半導
体LD,Ybをコアに添加した光ファイバレーザ、Nd添
加固体レーザ(Nd:YLFレーザ、Nd:YAGレー
ザ)などである。
In this embodiment, the wavelength of the excitation light is 98
Light having a wavelength of 0 to 1080 nm is used. This wavelength is 3 F 4 to 3 H 4 in the up-conversion excitation method of FIG.
Since the pumping efficiency is extremely high, particularly when the pumping light is input in the same direction as the traveling direction of the signal light (forward pumping configuration, bidirectional pumping configuration, etc.), good noise figure amplification can be realized. In this wavelength range, there are several commercially available compact, high-power light sources. Examples include semiconductor LDs, optical fiber lasers in which Yb is added to the core, Nd-doped solid-state lasers (Nd: YLF laser, Nd: YAG laser), and the like.

【0024】〔実施例3〕本実施例においては、図3
(c)の双方向励起構成の光ファイバ増幅器を用いる。
光ファイバ増幅器は、コアに3000ppmwt以上の
希土類イオン・ツリウム(Tm)を添加した増幅用光フ
ァイバ1、光アイソレータ2、励起光と1400〜15
20nmの信号光を合波する波長分割多重カプラ3、励
起光源4などを備えている。励起光の波長として、98
0〜1080nmの波長の光を用いる。
[Embodiment 3] In this embodiment, FIG.
The optical fiber amplifier of the bidirectional pumping configuration of (c) is used.
The optical fiber amplifier includes an amplification optical fiber 1 in which 3000 ppmwt or more of rare earth ion thulium (Tm) is added to the core, an optical isolator 2, pumping light 1400 to 15
A wavelength division multiplexing coupler 3 that multiplexes a signal light of 20 nm, a pumping light source 4, and the like are provided. As the wavelength of the excitation light, 98
Light having a wavelength of 0 to 1080 nm is used.

【0025】本実施例では、信号光の進行方向と同一方
向の励起光(前方励起光)のパワーを、反対方向の励起
光(後方励起光)と比較して、高く設定する。この増幅
器は、前方励起光と後方励起光のパワー比を変化させる
ことで、利得スペクトルを大きく変化させることが出来
るが、特に長波長域である1480〜1530nmに増
幅帯域を持つアンプを実現するためには、前方励起パワ
ーを高く設定する必要がある。
In this embodiment, the power of pumping light (forward pumping light) in the same direction as the traveling direction of the signal light is set higher than that of pumping light in the opposite direction (backward pumping light). This amplifier can greatly change the gain spectrum by changing the power ratio of the forward pumping light and the backward pumping light. In particular, in order to realize an amplifier having an amplification band in the long wavelength range of 1480 to 1530 nm. Therefore, it is necessary to set the forward pump power high.

【0026】入力パワーが変化して、利得スペクトルが
変化するような場合にも、前方励起光と後方励起光の比
を変化させれば、利得スペクトルを所望の状態に制御す
ることも可能である。このように、ツリウム添加光ファ
イバ増幅器は、添加濃度、ファイバ長、前方と後方の励
起光パワー比、などでスペクトルが変化する。これらの
パラメータを最適化させることにより、一波長励起した
場合にも、1480〜1530nmの波長域で高利得、
利得平坦な利得特性を実現できることが分かる。
Even if the input power changes and the gain spectrum changes, the gain spectrum can be controlled to a desired state by changing the ratio of the forward pumping light and the backward pumping light. . Thus, in the thulium-doped optical fiber amplifier, the spectrum changes depending on the doping concentration, fiber length, front-to-back pumping light power ratio, and the like. By optimizing these parameters, high gain in the wavelength range of 1480 to 1530 nm can be obtained even when one wavelength is excited.
It can be seen that a flat gain characteristic can be realized.

【0027】〔実施例4〕 本発明の第4の実施例に係る光ファイバ増幅器を図6に
示す。この増幅器は、2つの増幅部A,Bからなる2段
構成とし、増幅部AとBには異なるTm添加濃度の増幅
用ファイバ1,5が列に配されている。それぞれの増
幅用ファイバの両端から波長分割多重カプラ3を通じ
て、励起光源4からの励起光が入力されている。
[Embodiment 4] FIG. 6 shows an optical fiber amplifier according to a fourth embodiment of the present invention. The amplifier has two amplifying unit A, and a two-stage configuration and consisting of B, the amplifying unit A and the amplifying fiber 1,5 of different Tm doping concentration in B are arranged in series. The pumping light from the pumping light source 4 is input from both ends of each amplification fiber through the wavelength division multiplexing coupler 3.

【0028】本実施例中の各増幅部はそれそれ双方向励
起構成をとっているが、各段の構成は図3に示したよう
な前方励起、後方励起、ハイブリッド励起としてもよ
い。増幅用光ファイバ1と5の添加濃度が異なるため、
それぞれは異なる帯域にスペクトルを有し、その結果こ
のように直列接続した増幅器は、図7に示すような広帯
域の光増幅が可能となる。
Although each amplifying section in this embodiment has a bidirectional pumping structure, the structure of each stage may be forward pumping, backward pumping, or hybrid pumping as shown in FIG. Since the doping concentrations of the amplification optical fibers 1 and 5 are different,
Each has a spectrum in a different band, and as a result, the amplifiers connected in series as described above are capable of wideband optical amplification as shown in FIG.

【0029】Tmを高濃度添加して利得を長波長にシフ
トさせたツリウム添加光ファイバ増幅器では、短波長領
域(1480nmより短波長域)で雑音指数が劣化す
る。このため、濃度の異なる増幅用ファイバを直列接続
する増幅器では、特に短波長域における雑音指数劣化を
抑えるために、前段に添加濃度の低い増幅器を配するこ
とが有効である。
In the thulium-doped optical fiber amplifier in which the gain is shifted to a long wavelength by adding Tm in a high concentration, the noise figure deteriorates in the short wavelength region (wavelength region shorter than 1480 nm). Therefore, in an amplifier in which amplifying fibers having different concentrations are connected in series, it is effective to arrange an amplifier having a low doping concentration in the preceding stage in order to suppress noise figure deterioration particularly in the short wavelength region.

【0030】〔実施例5〕本発明の第5の実施例に係る
光ファイバ増幅器を図8に示す。増幅器は2つの増幅部
A,Bからなる2段構成とし、増幅部AとBには異なる
Tm添加濃度の増幅用ファイバ1,5が直列に配されて
いる。2つの増幅用光ファイバの間には、利得等化器6
がアイソレータにより挟まれて配されている。
[Embodiment 5] FIG. 8 shows an optical fiber amplifier according to a fifth embodiment of the present invention. The amplifier has a two-stage configuration including two amplifying units A and B, and amplifying fibers 1 and 5 having different Tm-doped concentrations are arranged in series in the amplifying units A and B, respectively. A gain equalizer 6 is provided between the two amplification optical fibers.
Are sandwiched by isolators.

【0031】それぞれの増幅用ファイバの両端から波長
分割多重カプラ3を通じて、励起光源4からの励起光が
入力されている。本実施例中の各増幅部はそれぞれ双方
向励起構成をとっているが、各段の構成は図3に示した
ような前方励起、後方励起、ハイブリッド励起としても
よい。
The pumping light from the pumping light source 4 is inputted from both ends of each amplification fiber through the wavelength division multiplexing coupler 3. Although each amplification section in the present embodiment has a bidirectional pumping configuration, the configuration of each stage may be forward pumping, backward pumping, or hybrid pumping as shown in FIG.

【0032】増幅用光ファイバ1と5の添加濃度が異な
るため、それぞれは異なる帯域にスペクトルを有し、そ
の和が直列接続した増幅器の利得スペクトルになる。増
幅用光ファイバ1と5の中間に利得等化器を挿入するこ
とにより、図9に示すような、1450〜1520nm
の非常に広い範囲で平坦な利得特性を有する光増幅が可
能となる。
Since the amplifying optical fibers 1 and 5 have different doping concentrations, each has a spectrum in a different band, and the sum is the gain spectrum of the amplifiers connected in series. By inserting a gain equalizer between the amplification optical fibers 1 and 5, as shown in FIG. 9, 1450 to 1520 nm is obtained.
It becomes possible to perform optical amplification with a flat gain characteristic in a very wide range.

【0033】〔実施例6〕本発明の第6の実施例に係る
光ファイバ増幅器を図10に示す。増幅器は光増幅部
C,Dが並列に配されている。光増幅部CとDは、異な
るTm添加濃度の増幅用ファイバ1,5を含む。各増幅
部C,D内では、増幅用ファイバの両端から波長分割多
重カプラ3を通じて、励起光源4からの励起光が入力さ
れている。それぞれの増幅用光ファイバを含む増幅部の
増幅帯域を合波する帯域合分波器7が配されている。
[Embodiment 6] FIG. 10 shows an optical fiber amplifier according to a sixth embodiment of the present invention. The amplifier has optical amplifiers C and D arranged in parallel. The optical amplification sections C and D include amplification fibers 1 and 5 having different Tm-doped concentrations. In each of the amplifiers C and D, the pumping light from the pumping light source 4 is input from both ends of the amplifying fiber through the wavelength division multiplexing coupler 3. A band multiplexer / demultiplexer 7 that multiplexes the amplification bands of the amplification units including the respective amplification optical fibers is arranged.

【0034】入力された波長分割多重信号は、まず帯域
合分波器7で分波されたあと、それぞれの帯域で個別に
増幅されたのち、帯域合分波器7で合波されて出力され
る。本実施例中の各増幅部はそれぞれ双方向励起構成を
とっているが、各段の構成は図3に示したような前方励
起、後方励起、ハイブリッド励起としてもよい。増幅用
光ファイバ1と5は、添加濃度が異なるため、それぞれ
の増幅部C,Dは異なる帯域にスペクトルを有する。そ
のため、全体の増幅器の増幅特性は、各増幅部の和とな
るような利得スペクトルになる。
The input wavelength division multiplexed signal is first demultiplexed by the band multiplexer / demultiplexer 7, amplified individually in each band, and then multiplexed by the band multiplexer / demultiplexer 7 and output. It Although each amplification section in the present embodiment has a bidirectional pumping configuration, the configuration of each stage may be forward pumping, backward pumping, or hybrid pumping as shown in FIG. Since the amplification optical fibers 1 and 5 have different doping concentrations, the amplification units C and D have spectra in different bands. Therefore, the amplification characteristic of the entire amplifier has a gain spectrum that is the sum of the amplification units.

【0035】この結果、図11に示すような、1450
〜1520nmの非常に広い範囲で利得特性を有する光
増幅が可能となる。この方法は、各増幅部の増幅特性を
独立に制御すればよいため、簡便であるという長所があ
る。しかしながら、(1)帯域合分波器7を各増幅部の
前後に配することから、信号入力側に設置した帯域合分
波器7の挿入損失分の雑音指数が増加したり、信号出力
側に設置した帯域合分波器7の挿入損失分の出力が低下
したりする、(2)帯域合分波器7の合分波する各帯域
にはギャップが存在し、この部分の波長域を使用するこ
とができない、などの欠点が生じる。
As a result, 1450 as shown in FIG.
Optical amplification having a gain characteristic in a very wide range of ˜1520 nm is possible. This method has an advantage that it is simple because the amplification characteristic of each amplification section may be controlled independently. However, (1) since the band multiplexer / demultiplexer 7 is arranged before and after each amplification unit, the noise figure of the insertion loss of the band multiplexer / demultiplexer 7 installed on the signal input side increases or the signal output side is increased. The output for the insertion loss of the band multiplexer / demultiplexer 7 installed in (2) has a gap in each band for multiplexing / demultiplexing of the band multiplexer / demultiplexer 7, and the wavelength range of this part is There are drawbacks such as the inability to use.

【0036】〔実施例7〕本発明の第7の実施例に係る
光ファイバ増幅器を図12に示す。増幅器は3つの増幅
部E,F,Gからなり、入力された信号は、前置光増幅
部Eで増幅された後、帯域合分波器7で2つの帯域に分
けられ、F,Gそれぞれの2つの光増幅部でそれぞれの
帯域を増幅した後、帯域合波器7で合波され出力され
る。
[Embodiment 7] FIG. 12 shows an optical fiber amplifier according to a seventh embodiment of the present invention. The amplifier is composed of three amplifying sections E, F and G. The input signal is amplified by the pre-optical amplifying section E, then divided into two bands by the band multiplexer / demultiplexer 7, and F and G respectively. After amplifying the respective bands by the two optical amplifying sections, the band combiner 7 combines and outputs.

【0037】それぞれの増幅部はアイソレータ1、信号
光/励起光合波用波長分割多重カプラ3を通じて、励起
光源4からの励起光が入力されている。増幅部FとGを
構成する増幅用光ファイバ1,5はそれぞれTmの添加
濃度が異なっている。各増幅部は図12のような双方向
励起の他、図3に示したような前方励起、後方励起、ハ
イブリッド励起などが使用できる。
The pumping light from the pumping light source 4 is input to each amplifier through the isolator 1 and the signal light / pumping light multiplexing wavelength division multiplexing coupler 3. The amplification optical fibers 1 and 5 forming the amplification units F and G have different Tm doping concentrations. For each amplifier, in addition to bidirectional pumping as shown in FIG. 12, forward pumping, backward pumping, hybrid pumping, etc. as shown in FIG. 3 can be used.

【0038】増幅用光ファイバ1と5は、添加濃度が異
なるため、増幅部F,Gは、それぞれは異なる帯域にス
ペクトルを有し、その和が並列接続した増幅器の利得ス
ペクトルになる。この結果、図13に示すような、14
50〜1520nmの非常に広い範囲で利得特性を有す
る光増幅が可能となる。
Since the amplifying optical fibers 1 and 5 have different doping concentrations, the amplifying sections F and G have spectra in different bands, and the sum is the gain spectrum of the amplifiers connected in parallel. As a result, as shown in FIG.
It is possible to perform optical amplification having a gain characteristic in a very wide range of 50 to 1520 nm.

【0039】この方法では、前段に配した増幅部Eによ
り両方の帯域が同時に増幅される。これにより帯域合波
器7の挿入損失により引き起こされる雑音指数の上昇を
抑えることが出来る。しかしながら、帯域合分波器7の
各帯域間に存在するギャップの波長域を使用することが
できない、という欠点が生じる。
In this method, both bands are simultaneously amplified by the amplifying section E arranged in the preceding stage. As a result, it is possible to suppress an increase in noise figure caused by the insertion loss of the band multiplexer 7. However, there is a drawback that the wavelength range of the gap existing between the bands of the band multiplexer / demultiplexer 7 cannot be used.

【0040】〔実施例8〕本実施例では特に、使用波長
が1480nm〜1510nmで利得スペクトルが平坦
になる場合について述べる。光ファイバ増幅器として、
実施例3と同じ図3(c)の双方向励起構成のものを用
いた場合、前方励起光と後方励起光のパワー比を最適化
させることで、利得スペクトルを変化させることができ
る。図16には、総励起光パワーを720mWとし、前
方と後方の励起光パワーを最適化させて1480nmと
1510nmの利得が同じとなるように調整した場合の
利得スペクトルを示す。図16に示すように、このよう
に前方と後方の励起光パワーを制御することで、148
0〜1510nmにおいて、利得偏差が比較的小さいW
DM伝送に適したアンプを実現することができる。
[Embodiment 8] In this embodiment, the case where the gain spectrum becomes flat at the used wavelength of 1480 nm to 1510 nm will be described. As an optical fiber amplifier,
When the bidirectional pumping configuration shown in FIG. 3C, which is the same as that of the third embodiment, is used, the gain spectrum can be changed by optimizing the power ratio of the forward pumping light and the backward pumping light. FIG. 16 shows a gain spectrum in the case where the total pumping light power is 720 mW, the front and rear pumping light powers are optimized, and the gains at 1480 nm and 1510 nm are adjusted to be the same. As shown in FIG. 16, by controlling the front and rear pumping light powers in this way, 148
W with a relatively small gain deviation in the range of 0 to 1510 nm
An amplifier suitable for DM transmission can be realized.

【0041】ツリウムのコアヘの添加濃度を2000〜
10000ppmと変化させて、このような利得スペク
トルが実現できる条件を測定した。図17には、各ツリ
ウム濃度に対しファイバ長を変化させ、1480nmと
1510nmの利得が一致するように前方と後方の励起
光パワーを最適化させて(総励起光量500mWは一
定)、図16のような利得スペクトルを実現した時の、
1480nm或いは1510nmにおける利得を示す。
ツリウムの添加濃度を増加させると、利得は6000p
pm添加の場合に最大となり、それ以上添加濃度を増加
させても利得は減少傾向に転じる。
The concentration of thulium added to the core is 2000-
The conditions under which such a gain spectrum can be realized were measured by changing the value to 10000 ppm. In FIG. 17, the fiber length is changed for each thulium concentration, and the pumping light powers in the front and the back are optimized so that the gains of 1480 nm and 1510 nm match (total pumping light amount 500 mW is constant), and When a gain spectrum like this is realized,
The gain is shown at 1480 nm or 1510 nm.
The gain increases to 6000p when the concentration of thulium added is increased.
It becomes maximum in the case of pm addition, and the gain tends to decrease even if the concentration of addition is further increased.

【0042】ツリウム添加濃度3000ppn以下で
は、前方と後方の励起光パワー比を変化させても148
0nmと1510nmの利得が一致する条件は見いだせ
なかった。このことから、1480〜1510nmの帯
域において、特に利得10dB以上を実現するために
は、添加濃度4000〜8000ppmとするのが有効
である。なおここで、利得10dB以上を有効とした理
由は、光ファイバ増幅器が適応される様々な伝送形態の
うち、要請利得が一番小さい海底伝送において、要請利
得が10dB程度であるからである。
When the concentration of thulium added is 3,000 ppn or less, it is 148 even when the front and rear pumping light power ratios are changed.
The condition that the gains of 0 nm and 1510 nm match could not be found. From this, in order to realize a gain of 10 dB or more in the band of 1480 to 1510 nm, it is effective to set the doping concentration to 4000 to 8000 ppm. Here, the reason why the gain of 10 dB or more is effective is that the required gain is about 10 dB in the submarine transmission with the smallest required gain among various transmission modes to which the optical fiber amplifier is applied.

【0043】上記同様の検討を総励起光パワー250m
Wと750mWの場合にも行い、最大利得とそのときの
前方励起光パワーと後方励起光パワーの最適な比を求め
た結果を図18に示す。図18に示すように、いずれの
総励起光パワーの場合にも利得は、添加濃度4000〜
8000ppmの場合に10dB以上となっている。ま
たこのときの励起光は、必ず前方の励起光パワーが後方
の励起光パワーに比較して高くなっている。前方と後方
の励起光パワーは、およそ100:0〜65:35の範
囲が最適な値となることが分かる。
The same examination as above was conducted with a total pumping light power of 250 m.
FIG. 18 shows the results of the maximum gain and the optimum ratio of the forward pumping light power and the backward pumping light power at that time, which were also obtained when W and 750 mW. As shown in FIG. 18, for any total pumping light power, the gain is
It is 10 dB or more in the case of 8000 ppm. Further, the pumping light at this time always has a front pumping light power higher than a rear pumping light power. It can be seen that the optimum values of the front and rear pumping light powers are in the range of about 100: 0 to 65:35.

【0044】[0044]

【発明の効果】以上、実施例に基づいて詳細に述べてき
たとおり、本願発明の光ファイバ増幅器は、これまで用
いられていなかった3000ppmwt以上の高濃度で
Tmを含有しているため、ツリウム添加光ファイバ増幅
器の増幅帯域を長波長側にシフトさせることが可能であ
る。さらに増幅帯域の異なるツリウム添加光ファイバ増
幅器の組み合わせによって広帯域ツリウム添加光ファイ
バ増幅器も実現できる。従って、本発明により、波長分
割多重伝送の発展に伴って要求される光増幅器の増幅帯
域拡大への要求に適合した新たな光ファイバ増幅器の提
供が可能になった。
As described above in detail with reference to the embodiments, the optical fiber amplifier of the present invention contains Tm at a high concentration of 3000 ppmwt or more, which has not been used so far, and therefore thulium is added. It is possible to shift the amplification band of the optical fiber amplifier to the long wavelength side. Furthermore, a broadband thulium-doped optical fiber amplifier can be realized by combining thulium-doped optical fiber amplifiers having different amplification bands. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a new optical fiber amplifier that meets the demand for expanding the amplification band of the optical amplifier, which is required with the development of wavelength division multiplexing transmission.

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

【図1】クロス緩和の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of cross relaxation.

【図2】3434準位の蛍光寿命のTm3+添加濃度依
存性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing the dependence of fluorescence lifetimes of 3 H 4 and 3 F 4 levels on Tm 3+ addition concentration.

【図3】本発明の請求項1,2,3,4の光ファイバ増
幅器の構成図であり、(a)前方励起、(b)後方励
起、(c)双方向励起、(d)ハイブリッド励起に関す
る。
FIG. 3 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to claims 1, 2, 3, and 4 of the present invention, wherein (a) forward pumping, (b) backward pumping, (c) bidirectional pumping, (d) hybrid pumping. Regarding

【図4】ツリウム添加光ファイバ増幅器の利得スペクト
ルのファイバ長依存性を示すグラフであり、図4(a)
はTm1000ppmwtについて、図4(b)Tm60
00ppmwtについてそれぞれ示す。
FIG. 4 is a graph showing the fiber length dependence of the gain spectrum of a thulium-doped optical fiber amplifier, and FIG.
Is about Tm of 1000 ppmwt, and FIG.
Each is shown for 00 ppmwt.

【図5】各Tm添加濃度において、ピークが移動する波
長範囲を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a wavelength range in which a peak moves at each Tm addition concentration.

【図6】本発明の実施例4の光ファイバ増幅器の構成図
である。
FIG. 6 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例4の光ファイバ増幅器の利得ス
ペクトルを示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a gain spectrum of the optical fiber amplifier according to the fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例5の光ファイバ増幅器の構成図
である。
FIG. 8 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例5の光ファイバ増幅器の利得ス
ペクトルを示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a gain spectrum of the optical fiber amplifier according to the fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例6の光ファイバ増幅器の構成
図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to a sixth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施例6の光ファイバ増幅器の利得
スペクトルを示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a gain spectrum of the optical fiber amplifier according to the sixth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例7の光ファイバ増幅器の構成
図である。
FIG. 12 is a configuration diagram of an optical fiber amplifier according to a seventh embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例7の光ファイバ増幅器の利得
スペクトルを示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a gain spectrum of the optical fiber amplifier according to the seventh embodiment of the present invention.

【図14】ツリウムイオンのエネルギー準位図を示すグ
ラフである。
FIG. 14 is a graph showing an energy level diagram of thulium ions.

【図15】Tm3+3434の蛍光スペクトル及び励
起準位吸収スペクトルを示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing a fluorescence spectrum and an excitation level absorption spectrum of 3 H 43 F 4 of Tm 3+ .

【図16】平坦化した利得スペクトルの例を示すグラフ
である。
FIG. 16 is a graph showing an example of a flattened gain spectrum.

【図17】平坦化された利得(1480nm:実線)と
その時の励起比(pump ratio:破線)を示すグラフであ
る。
FIG. 17 is a graph showing a flattened gain (1480 nm: solid line) and a pump ratio (pump ratio: broken line) at that time.

【図18】利得平坦化時の最大利得(白抜き)とその時
の励起比(塗りつぶし)とを示すグラフである。
FIG. 18 is a graph showing the maximum gain (white) and the excitation ratio (filled) at the time of gain flattening.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Tm添加濃度を3000ppmwt以上とした増幅
用光ファイバ 2 光アイソレータ 3 励起光/信号光の波長分割多重カプラ 4 励起光源 5 増幅用光ファイバ1とは濃度の異なる増幅用光ファ
イバ 6 利得等化器 7 帯域合分波器 8 増幅用光ファイバ A 直列接続型光ファイバ増幅器を構成する光増幅部 B 直列接続型光ファイバ増幅器を構成する光増幅部 C 並列接続型光ファイバ増幅器を構成する光増幅部 D 並列接続型光ファイバ増幅器を構成する光増幅部 E 光ファイバ増幅器を構成する光増幅部 F 光ファイバ増幅器を構成する光増幅部 G 光ファイバ増幅器を構成する光増幅部
1 Optical fiber for amplification with Tm concentration of 3000 ppmwt or more 2 Optical isolator 3 Wavelength division multiplexing coupler for pumping light / signal light 4 Pumping light source 5 Optical fiber for amplification 6 with different concentration from optical fiber for amplification 6 Gain equalizer 7 band multiplexer / demultiplexer 8 optical fiber for amplification A optical amplification section B constituting a serial connection type optical fiber amplifier B optical amplification section C constituting a series connection type optical fiber amplifier C optical amplification section constituting a parallel connection type optical fiber amplifier D Optical amplification unit constituting a parallel connection type optical fiber amplifier E Optical amplification unit F constituting an optical fiber amplifier F Optical amplification unit G constituting an optical fiber amplifier G Optical amplification unit constituting an optical fiber amplifier

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 誠 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−90055(JP,A) 特開 平7−142806(JP,A) 特開 平8−18129(JP,A) 特開 平11−233864(JP,A) 特開2000−332320(JP,A) 米国特許5388110(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01S 3/00 - 3/30 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Makoto Shimizu 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-6-90055 (JP, A) JP-A-7-142806 (JP, A) JP-A-8-18129 (JP, A) JP-A-11-233864 (JP, A) JP-A-2000-332320 (JP, A) US Patent 5388110 (US, A) (US Pat. 58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01S 3/00-3/30

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 希土類イオン・ツリウムを少なくともコ
ア又はクラッドのいずれかに添加した増幅用光ファイバ
と、光アイソレータ、励起光源、励起光/信号光合分波
カプラを少なくとも備える光ファイバ増幅器において、
前記コア又はクラッドの少なくとも一方において、前記
希土類イオン・ツリウムの添加濃度が3000ppmw
t以上であることにより利得スペクトルのピークを長波
長にシフトさせたことを特徴とする光ファイバ増幅器。
1. An optical fiber amplifier comprising at least an amplification optical fiber in which rare earth ion thulium is added to at least one of a core and a clad, and an optical isolator, a pumping light source, and a pumping light / signal light multiplexing / demultiplexing coupler.
In at least one of the core and the clad, the concentration of the rare earth ion / thulium added is 3000 ppmw.
Since it is t or more, the peak of the gain spectrum becomes a long wave.
An optical fiber amplifier characterized by shifting to a long length .
【請求項2】 希土類イオン・ツリウムを少なくともコ
ア又はクラッドのいずれかに添加した増幅用光ファイバ
と、光アイソレータ、励起光源、励起光/信号光合分波
カプラを少なくとも備え、1480〜1530nmの波
長範囲に増幅帯域を有する光ファイバ増幅器において、
前記コア又はクラッドの少なくとも一方において、前記
希土類イオン・ツリウムの添加濃度が3000ppmw
t以上であることにより利得スペクトルのピークを長波
長にシフトさせたことを特徴とする光ファイバ増幅器。
2. A wavelength band of 1480 to 1530 nm, which is provided with at least an amplifying optical fiber in which at least one of core and clad is doped with rare earth ion thulium, an optical isolator, a pumping light source, and a pumping light / signal light multiplexing / demultiplexing coupler.
In an optical fiber amplifier having an amplification band in the long range,
In at least one of the core or the clad, the
The concentration of rare earth ions and thulium added is 3000ppmw
Since it is t or more, the peak of the gain spectrum becomes a long wave.
An optical fiber amplifier characterized by shifting to a long length .
【請求項3】 前記希土類イオン・ツリウムの添加濃度
が3000ppmwt以上10wt%以下であることを
特徴とする請求項1又は2記載の光ファイバ増幅器。
3. The concentration of the rare earth ions and thulium added.
Is 3000ppmwt or more and 10wt% or less
The optical fiber amplifier according to claim 1 or 2, which is characterized.
【請求項4】 希土類イオン・ツリウムを少なくともコ
ア又はクラッドのいずれかに添加した増幅用光ファイバ
と、光アイソレータ、励起光源、励起光/信号光合増幅
用分波カプラを少なくとも備える光ファイバ増幅器を2
つ以上用いた、1450〜1520mの波長範囲に増幅
帯域を有する光ファイバ増幅器であり、前記各光ファイ
バ増幅器は前記他の少なくとも1つの光ファイバ増幅器
と直列又は2つの光合分波器を用いて並列に接続されて
おり、前記複数の光ファイバのうちの少なくとも1つが
請求項2に記載の前記光ファイバ増幅器であり、かつ、
前記複数の増幅用光ファイバの濃度が2種類以上である
ことを特徴とする光ファイバ増幅器。
4. A rare earth ion, thulium, at least
Amplifying optical fiber added to either
And optical isolator, pump light source, pump light / signal light combined amplification
Two optical fiber amplifiers equipped with at least demultiplexing coupler
Amplification in the wavelength range of 1450 to 1520 m, using one or more
An optical fiber amplifier having a band, each optical fiber amplifier
The amplifier is at least one other optical fiber amplifier
Connected in series or in parallel using two optical multiplexers / demultiplexers
And at least one of the plurality of optical fibers
The optical fiber amplifier according to claim 2, and
Concentrations of the plurality of amplification optical fibers are two or more
An optical fiber amplifier characterized by the above.
【請求項5】 少なくとも2つの前記光ファイバ増幅器
が直列に接続された部分を含み、直列に接続された前記
光ファイバ増幅器の間の少なくとも1カ所に利得等化器
を有することを特徴とする請求項4に記載の光ファイバ
増幅器。
5. At least two optical fiber amplifiers.
Includes a part connected in series, and said part connected in series
At least one gain equalizer between optical fiber amplifiers
The optical fiber according to claim 4, characterized in that
amplifier.
【請求項6】 信号入力側に帯域合分波器を用いて前記
光ファイバ増幅器を並列に接続した部分を少なくとも含
むことを特徴とする請求項4又は5記載の光ファイバ増
幅器。
6. A band multiplexer / demultiplexer is used on the signal input side to obtain the signal.
At least the part where the optical fiber amplifiers are connected in parallel is included.
The optical fiber addition according to claim 4 or 5,
Breadth.
【請求項7】 前記帯域合分波器の信号入力側に光増幅
器が直列に接続されたことを特徴とする請求項6記載の
光ファイバ増幅器。
7. Optical amplification on the signal input side of said band multiplexer / demultiplexer
7. The device according to claim 6, wherein the containers are connected in series.
Optical fiber amplifier.
【請求項8】 前記希土類イオン・ツリウムの添加濃度
が、4000ppmwt以上8000ppmwt以下で
あることを特徴とする請求項1又は2記載の光ファイバ
増幅器。
8. The additive concentration of the rare earth ion thulium.
Is 4000ppmwt or more and 8000ppmwt or less
The optical fiber according to claim 1 or 2, wherein
amplifier.
【請求項9】 前記増幅器を増幅用光ファイバの両端か
ら励起光を入射する双方向励起構成とし、信号と同一方
向に入力される励起光のパワーを、信号と反対方向に入
力される励起光と比較して高くすることを特徴とする請
求項1又は2記載の光ファイバ増幅器。
9. The amplifier is located at both ends of an optical fiber for amplification.
The same direction as the signal
Input pump light power in the opposite direction to the signal.
The contract is characterized in that it is higher than the excitation light applied.
The optical fiber amplifier according to claim 1 or 2.
【請求項10】 前方励起光のパワーと後方励起光のパ
ワーの比を100:0〜65:35の間とすることを特
徴とする請求項1又は2記載の光ファイバ増幅器。
10. The power of the forward pumping light and the power of the backward pumping light
Specially, the work ratio should be between 100: 0 and 65:35.
The optical fiber amplifier according to claim 1, which is a characteristic of the optical fiber amplifier.
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