JP3547007B2 - 光増幅器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号を増幅する広帯域な光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｅｒ添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、通信用光ファイバの伝送損失が最小となる１．５５μｍ帯での光増幅が可能であり、偏波依存性がなく、通信用光ファイバと低損失で接続できる等の特徴をもっている。そのため、１．５５μｍ帯光通信システムにおける光増幅器として開発がすすめられており、例えば、ディジタル信号を伝送する幹線伝送系やアナログ信号を伝送する光ＣＡＴＶ等に幅広く適用されている。
【０００３】
近年、１．５５μｍ帯光通信システムでは、さらに通信容量の増加を目指し、信号波長の異なる複数の信号光からなる波長多重（ＷＤＭ）信号の伝送が試みられている。このため、光ファイバ増幅器には、広い増幅帯域を有するとともに、ＷＤＭ信号における波長の異なる各信号光を利得偏差なく増幅する特性が要求されている。
【０００４】
この要求に応える従来技術として、
（１）Ａｌを共添加したＥｒ添加石英系ファイバを増幅媒体に用いる、
（２）光増幅器の後段に波長等化器を付加する、
（３）Ｅｒ添加フッ化物系ファイバを増幅媒体に用いる
（４）利得スペクトルの異なる２つのＥｒ添加光ファイバをカスケード接続するなどの方法が提案されてきた。
【０００５】
（１）では、１．５４〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利得偏差を０．２以下にできることが報告されている（Ｓ．Ｙｏｓｈｉｄａ，ｅｔ ａｌ．，”Ｇａｉｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ ＦＤＦＡ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ Ａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ ｒｅｐｅａｔｅｒｅｄ ＷＤＭ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．３１，ｐｐ．１７６５−１７６７，１９９５）。（２）および（３）では、１．５３２〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利得偏差を１．５ｄＢ以下にできることが報告されている（Ｒ．Ｋａｓｈｙａｐ．ｅｔ ａｌ．，”Ｗｉｄｅｂａｎｄ ｇａｉｎ ｆｌａｔｔｅｎｅｄ ｅｒｂｉｕｍ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｕｓｉｎｇ ａ ｐｈｏｔｏｓｃｎｓｉｔｉｖｅ ｆｉｂｅｒ ｂｌａｚｅｄ ｇｒａｔｉｎｇ”， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．２９．ｐｐ．１５４−１５６，１９９３ および Ｍ．Ｙａｍａｄａ，ｅｔ ａｌ．，”Ｆｌｕｏｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｗｉｔｈ ｉｎｈｅｒｅｎｔｌｙ ｆｌａｔ ｇａｉｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ”，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．８，ｐｐ，８８２−８８４，１９９６） 。さらに、（４）では、Ａｌ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバとＰ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバをカスケード接続することにより、１．５４〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利得偏差を１．３ｄＢ以下（Ｔ．ｋａｓｈｉｗａｄａ ｅｔ ａｌ．，”Ｇａｉｎ ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ ｆｏｒ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ”，ＯＦＣ’９５，ｐａｐｅｒ ＴｕＰｌ，１９９５）に、Ａｌ共添加Ｅｒ石英系ファイバとＰ共添加Ｅｒ石英系ファイバをカスケード接続することにより、１．５４〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利益偏差を１．３ｄＢ 以下（Ｔ．ｋａｓｈｉｗａｄａ ｅｔ ａｌ．，”Ａ ｌｏｗ−ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｇａｉｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ａ ｓｉｌｉｃａ−ｂａｓｅｄ ａｎｄ ａ ｆｌｕｏｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ Ｅｒ３＋−ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｉｎ ａ ｃａｓｃａｄｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ”，ＯＦＣ’９５，ｐａｐｅｒ ＴｕＰｌ，１９９５）に、また、Ａｌ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバとＰ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバをカスケード接続することにより、１．５３〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利益偏差を１．１ｄＢ以下（Ｍ．ｙａｍａｄａ ｅｔ ａｌ．，”Ｇａｉｎ ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ ｆｏｒ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ”，ＩＥＥＥ ＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．８，ｐｐ．６２０−６２２，１９９６） にできることが報告されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
現在、（２）、（３）および（４）の光ファイバ増幅器を用いた１Ｔｂｉｔ／Ｓ、２．６Ｔｂｉｔ／ｓ等のＷＤＭ伝送実験が報告されている。しかし、上記の方法を用いても、平坦な増幅特性を示す帯域は図１に示すように、約１５３０ｎｍから１５６０ｎｍに限られており（山田 他、電子情報通信学会技術報告、ＬＱＥ９６−２７， ｐｐ．４３−４８）ＷＤＭ伝送で使用する通信帯域をより一層広げるためには、光ファイバ増幅器の帯域特性改善（広帯域化および利得平坦化）が不可欠である。
【０００７】
一方、Ｅｒ添加石英系ファイバは、１．５３〜１．５６μｍ（１．５５μｍ帯）の増幅帯域の他に、１．５７〜１．６１μｍ（１．５８μｍ帯）の増幅帯域を有することが報告されている。Ｊ．Ｆ． Ｍａｓｓｉｃｏｔｔ ｅｔ ａｌ．，”Ｈｉｇｈ ｇａｉｎ，ｂｒｏａｄｂａｎｄ，１．６μｍ Ｅｒ３＋ ｄｏｐｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．２６，ｐｐ．１６４５−１６４６，１９９０および、Ｊ．Ｆ． Ｍａｓｓｉｃｏｔｔ ｅｔ ａｌ．，”Ｌｏｗ ｎｏｉｓｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｒ３＋ ｄｏｐｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｒｏｕｎｄ １．６μｍ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．２８，ｐｐ．１９２４−１９２５，１９９２） 。図２は、この報告（Ｊ．Ｆ．Ｍａｓｓｉｃｏｔｔ ｅｔ ａｌ．，”Ｈｉｇｈ ｇａｉｎ，ｂｒｏａｄｂａｎｄ，１．６ｍ Ｅｒ３＋−ｄｏｐｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．２６，ｐｐ．１６４５−１６４６，１９９０） にある１．５８μｍ帯増幅帯域を示す。図２において実験はファイバ長Ｌ＝２００ｍ、破線はＬ＝１７５ｍ、一点鎖線はＬ＝１５０ｍの場合の信号利得曲線を示す。
【０００８】
上記論文で紹介されている従来の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器では、次のような問題点がある。
１） 従来のＥｒ添加光ファイバ増幅器の励起光源として使用される０．９８μｍ帯（Ｅｒ添加石英系ファイバのＥｒの ４Ｉ１１／２準位励起）、０．９７μｍ帯（Ｅｒ添加フッ化物系ファイバのＥｒの ４Ｉ１１／２準位励起）、または１．４８μｍ帯（各ファイバのＥｒの ４Ｉ１３／２準位励起）のものと異なり、高出力の１．５５μｍ帯の励起光源が必要となり、高価なものとなる。
２） １．５８μｍ帯の増幅帯域を実現するためのＥｒ添加光ファイバのファイバ長その他に関する明確な設計法が明らかになっていない。
３） １．５８μｍ帯におけるＷＤＭ信号の各信号波長の利得を均一にする（利得偏差を小さくする）ことができない。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、平坦で広帯域な増幅特性を有する光増幅器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．３×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．６×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９７μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００１９】
第４の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．２×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２０】
第５の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００５×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２１】
第６の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２２】
第７の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００８×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加多成分酸化物ガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２３】
第８の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１５×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加多成分酸化物ガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２４】
第９の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２５】
第１０の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０２×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２６】
第１１の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００８×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２７】
第１２の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１５×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２８】
第１３の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．３×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２９】
第１４の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９７μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００３０】
第１５の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００５×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００３１】
第１６の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００８×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００３２】
第１７の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００３３】
第１８の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００８×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００３４】
第１９の発明は、前記第１の発明，第２の発明，第５〜１３の発明，第１５〜１８の発明の所定の強度の励起光は、１．５７０〜１．６００μｍの波長域にある異なる複数の信号光における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下とする励起光であることを特徴とする。
【００３５】
第２０の発明は、前記第３の発明，第４の発明，第１４の発明の所定の強度の励起光は、１．５６５〜１．６００μｍの波長域にある異なる複数の信号光における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下とする励起光であることを特徴とする。
【００３６】
第２１の発明は、前記光増幅部の少なくとも一つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にツリウム（Ｔｍ）を添加したツリウム添加ファイバと、該ツリウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と信号光とを前記ツリウム添加ファイバに入射する光学手段とを含むことを特徴とする。
第２２の発明は、前記光増幅部の少なくとも一つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にプラセオジム（Ｐｒ）を添加したプラセオジム添加ファイバと、該プラセオジム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と信号光とを前記プラセオジム添加ファイバに入射する光学手段とを含むことを特徴とする。
第２３の発明は、前記光増幅部の少なくとも一つは、ラマンファイバ増幅器であることを特徴とする。
第２４の発明は、前記ラマン増幅器は、１．５１μ m 帯で増幅作用を有することを特徴とする。
第２５の発明は、前記複数の光増幅部と合波部の入力ポートとの間に、各光増幅部から出力される信号光強度を調整する光可変減衰器を挿入したことを特徴とする。
第２６の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器における前記光増幅部の光増幅方法であって、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバを励起する励起光を、励起光源から供給する過程と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する過程とを備え、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、前記励起光源の波長において得られる信号利得が所定の実用基準値以上の信号利得となる長さであり、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９７μｍ帯励起光源、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源またはＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源のいずれかであり、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給することを特徴とする。
第２７の発明は、前記所定の励起光の強度を、１．５８μｍ帯の波長域にある異なる複数の信号光における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下となるように調整することを特徴とする。
第２８の発明は、前記１．５８μｍ帯の波長域は、１．５７ 0 〜１．６００μｍの波長域であることを特徴とする。
第２９の発明は、前記１．５８μｍ帯の波長域は、１．５６５〜１．６００μｍの波長域であることを特徴とする。
第３０の発明は、前記光増幅部の少なくとも一つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にツリウム（Ｔｍ）を添加したツリウム添加ファイバと、該ツリウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と信号光とを前記ツリウム添加ファイバに入射する光学手段とを含むＴｍ添加光ファイバ増幅器であることを特徴とする。
第３１の発明は、前記光増幅部の少なくとも一つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にプラセオジム（Ｐｒ）を添加したプラセオジム添加ファイバと、該プラセオジム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と信号光とを前記プラセオジム添加ファイバに入射する光学手段とを含むＰｒ添加光ファイバ増幅器であることを特徴とする。
第３２の発明は、前記光増幅部の少なくとも一つは、ラマンファイバ増幅器であることを特徴とする。
第３３の発明は、前記ラマンファイバ増幅器は、１．５１μｍ帯で増幅作用を有することを特徴とする。
第３４の発明は、前記複数の光増幅部と前記合波部の入力ポートとの間に挿入された光可変減衰器により、各光増幅部から出力される信号光強度を調整することを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の増幅器は、信号光を複数の波長帯域に分波し、分波された各波長帯域の信号光を複数の光増幅部でそれぞれ増幅し、各光増幅部から出力される各信号光を合波して出力する構成にすると、複数の光増幅部は、それぞれ所定の増幅波長帯域を有しており、全体で増幅波長帯域の拡大を図ることができる。
【００３８】
例えば、増幅波長帯域λａ〜λｂの第１の光増幅部と、増幅波長帯域λｃ〜λｄの第２の光増幅部を備えるとする（λａ＜λｂ＜λｃ＜λｄ）。波長λａ〜λｄの信号光は、分波部で波長λａ〜λｂの信号光と波長λｃ〜λｄの信号光に分波される。波長λａ〜λｂの信号光は第１の光増幅部で増幅され、波長λｃ〜λｄの信号光は第２の光増幅部で増幅され、増幅後の信号光強度を等しくするための光可変減衰器を通過させ、各信号光を合波部で合波する。これにより、広い波長帯域の信号光を一括して均一に増幅することができ、平坦で広帯域な増幅特性を有する光増幅器を実現できる。
【００３９】
例えば、、第一の増幅部として、１．５３〜１．５６μｍの増幅波長域で利得平坦で動作する光ファイバ増幅器と第二の増幅部として、後述する１．５６５〜１．５６μｍあるいは１．５７〜１．６０μｍの増幅波長域で利得平坦で動作する光ファイバ増幅器を組み合わせることにより１．５３〜１．６０μｍ帯に利得帯域特性を有する光増幅器が実現できる。なお、光増幅部は３つ以上あっても同様であり、例えば、第一の増幅部として、１．４３〜１．４９μｍの増幅波長域で利得平坦で動作するＴｍ３＋添加光ファイバ増幅器と第二の増幅部として、１．４９〜１．５２μｍで利得平坦で動作するラマンファイバ増幅器と第三の増幅部として、１．５３〜１．５６μｍの増幅波長域で利得平坦で動作する光ファイバ増幅器と第四の増幅部として、前記した１．５６５〜１．５６μｍあるいは１．５７〜１．５６μｍの増幅波長域で利得平坦で動作する光ファイバ増幅器を組み合わせることにより１．４３〜１．６０μｍ帯に利得平坦特性を有する光増幅器が実現できる。
【００４０】
最初に、本発明の増幅部に適用可能な光ファイバ増幅器の具体的な構成について説明する。図３〜図５は、本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器の基本構成を示す。
【００４１】
図３は前方励起系、図４は後方励起系、図５は双方向励起系の各構成を示す。増幅媒体であるＥｒ添加光ファイバ１は、例えば、Ｅｒ添加石英系ファイバ、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、または、Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバを用いる。励起光源２Ａ，２Ｂは、Ｅｒ添加光ファイバ１へ入射する０．９８μｍ帯または１．４８μｍ帯（Ｅｒ添加石英系ファイバ、Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバまたはＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバ、０．９７μｍ帯または１．４８μｍ帯（Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ）の励起光を発生する。合波器３Ａ，３Ｂは信号光と励起光を合波してＥｒ添加光ファイバ１に入射する。光アイソレータ４Ａ，４Ｂは、光ファイバ増幅器の発振を抑えるために配置される。
【００４２】
本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器の特徴は、Ｅｒ添加光ファイバ１のファイバ長とＥｒ添加濃度の積を規定するところにある。以下、ファイバ長について説明する。
【００４３】
図６は、Ｅｒ添加石英系ファイバの励起光強度に対する増幅帯域の変化の一例を示す。Ｅｒ添加石英系ファイバのファイバ長は２０ｍ、比屈折率差は１．８％、カットオフ波長は１．１３μｍ、Ａｌ添加濃度は４００００ｗｔ．ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度は１０００ｗｔ．ｐｐｍ、励起波長は１．４８μｍ帯、励起系は図３に示す前方励起系を用いた。なお、Ｅｒ添加石英系ファイバのファイバ長２０ｍは、通常の１．５５μｍ帯光ファイバ増幅器に用いられる長さである。
【００４４】
図６に示すように、励起光強度が３〜４ｍＷ程度のときに１．５７〜１．６０μｍの波長域で利得が平坦になることが分かる。しかし、これらのファイバ長では、１．５７〜１．６０μｍの波長域で実用的な信号利得（１５ｄＢ以上）が得られない。すなわち、通常の１．５５μｍ帯光ファイバ増幅器に用いられるファイバ長では、実用的な１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器を構成することができない。
【００４５】
図７は、図３〜図５の測定で用いた構成において、ファイバ長に対する増幅帯域の変化の一例を示す。なお、励起光強度は１．５８μｍ帯の波長域で利得が平坦になる値に設定した。図７に示すように、ファイバ長を長くすることにより、１．５８μｍ帯の信号利得が増加することがわかる。すなわち、実用的な１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器を実現するためには、Ｅｒ添加光ファイバ長が重要なパラメータになることがわかる。
【００４６】
ところで、Ｅｒ添加光ファイバのファイバ長は、Ｅｒ添加光ファイバのＥｒ添加濃度に大きく依存する。このため、Ｅｒ添加光ファイバの等価的なファイバ長を示すパラメータとして、Ｅｒ添加光ファイバのファイバ長（ｍ）とＥｒ添加濃度（ｗｔ．ｐｐｍ）の積を用いる。
【００４７】
図８，図９は、Ｅｒ添加石英系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図８は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図９は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００４８】
図１０，図１１は、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１０は０．９７μｍ帯の励起光を用いた場合、図１１は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００４９】
図１２、図１３はＥｒ添加テルライトガラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１２は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１３は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００５０】
図１４、図１５はＥｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１４は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１５は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００５１】
図１６、図１７はＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１６は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１７は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００５２】
図１７，図１８はＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１７は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１８は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００５３】
図１９，図２０はＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１９は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図２０は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００５４】
実用的な１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器では、通常１５ｄＢ以上の信号利得が要求される。この信号利得を実現するには、各図に示す直線と信号利得１５ｄＢの直線との交点によって求められる〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の値が、それ以上であればよい。すなわち、１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器において、信号利得１５ｄＢ以上を得るための〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕は、
Ｅｒ添加石英系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合
… ０．３×１０５ 以上
Ｅｒ添加石英系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合
… ０．６×１０５ 以上
Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、０．９７μｍ帯励起の場合
… ０．１×１０５ 以上
Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合
… ０．２×１０５ 以上
Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合
… ０．００５×１０５ 以上
Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合
… ０．０１×１０５ 以上
Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合
… ０．００８×１０５ 以上
Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合
… ０．０１５×１０５ 以上
Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合
… ０．０１×１０５ 以上
Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合
… ０．０２×１０５ 以上
Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合
… ０．００８×１０５ 以上
Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合
… ０．０１５×１０５ 以上
となる。これらの関係は、本発明によって初めて明確にされたものである。
【００５５】
なお、信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係は、ファイバパラメータ（比屈折率差、カットオフ波長）、Ａｌ添加濃度（Ｅｒ添加石英系ファイバのみ）、コア／クラッド構造形成のためのドーパント（Ｅｒ添加石英系ファイバのみ）、ガラス組成（Ｅｒ添加フッ化物系ファイバのみ）、励起方法（前方励起、後方励起、双方向励起）等により若干変動する。したがって、励起方法やファイバパラメータ等によっては、信号利得１５ｄＢ以上を達成する〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の最小値を上記の値以上に設定する必要がある。
【００５６】
また、図５に示す基本増幅系を用い、励起光源２Ａとして０．９８または０．９７μｍ帯の励起光を発生する励起光源、励起光源２Ｂとして１．４８μｍ帯の励起光を発生する励起光源を用いる場合、または、励起光源２Ａとして１．４８μｍ帯の励起光を発生する励起光源、励起光源２Ｂとして０．９８または０．９７μｍ帯の励起光を発生する励起光源を用いる場合では、０．９８μｍ帯あるいは０．９７μｍ帯励起光源が主の励起光源となり、１．４８μｍ帯励起光源が副励起光源となる場合があるため、Ｅｒ添加石英系ファイバ、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバにおける１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器における信号利得１５ｄＢ以上を得るための〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕は、各々のファイバにおける０．９８μｍあるいは０．９７μｍ帯励起の条件に準ずる。
【００５７】
図２０は、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ信号の各信号波長に対する信号利得を示す。各信号波長は、１．５７０、１．５７４、１．５７８、１．５８２、１．５８６、１．５９４、１．６００μｍである。ファイバ長は２００ｍ、比屈折率差は１．８％、カットオフ波長は１．１３μｍ、Ａｌ添加濃度は４００００ｗｔ．ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度は１０００ｗｔ．ｐｐｍ、励起波長は１．４８μｍ帯、励起系は図５に示す双方向励起系を用いた。〔ファイバ長（ｍ）×Ｅｒ添加濃度（ｗｔ．ｐｐｍ）〕の値は２×１０５ である。
【００５８】
図２１は、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバを用いて構成した１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ信号の各信号波長に対する信号利得を示す。各信号波長は、１．５６５、１．５７０、１．５７５、１．５８０、１．５８５、１．５９０、１．５９５、１．６００μｍである。ファイバ長は４０ｍ、比屈折率差が２．５％、カットオフ波長は１．０μｍ、Ｅｒ添加濃度は１０００ｗｔ．ｐｐｍ、励起波長は１．４８μｍ帯、励起系は図５に示す双方向励起系を用いた。〔ファイバ長（ｍ）×Ｅｒ添加濃度（ｗｔ．ｐｐｍ）〕の値は０．４×１０５である。
【００５９】
図２０，図２１に示すように、ＷＤＭ信号の利得偏差（ＷＤＭ信号の各信号利得における最大信号利得と最小信号利得の差）は、励起光強度を調整することにより小さくできることが分かる。また、いくつかのＷＤＭ信号の増幅実験により、ＷＤＭ信号における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差Ｘ（ｄＢ）と、ＷＤＭ信号の利得偏差Ｙ（ｄＢ）との間には、
Ｙ≒Ｘ＋１ …（１）
の関係があることが分かった。この関係は、Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバにおいても同様に成り立つ。
【００６０】
また、上記関係式（１）により、Ｅｒ添加石英系ファイバまたはＥｒ添加フッ化物系ファイバを用いた光ファイバ増幅器において、ＷＤＭ信号の利得偏差Ｙが２ｄＢ以内になるようにするには、ＷＤＭ信号における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差Ｘが１ｄＢ以内になるように励起光強度を調整すればよいことが分かる。すなわち、１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器において、ＷＤＭ信号における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下で使用すれば、利得偏差が２ｄＢ以下となる実用的な１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器を実現することができる。なお、本使用方法は、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた光ファイバ増幅器では１．５７〜１．６０μｍの波長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバを用いた光ファイバ増幅器では１．５６５〜１．６００μｍの波長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバでは１．５７〜１．６０μｍの波長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバでは１．５６５〜１．６０μｍの波長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバでは１．５７〜１．６０μｍの波長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバでは１．５７〜１．６０μｍの波長域のＷＤＭ信号に対して適用できる。
【００６１】
次に、上述した光ファイバ増幅器を組み合わせることにより、平坦で広帯域な増幅特性を有する光増幅器を実現する具体的な構成について説明する。図２２は、本発明の光増幅器の一つの実施形態を示す。
【００６２】
図において、本実施形態の光増幅器は、信号光を２つの波長帯域に分波する分波部１１と、分波部１１から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する２つの光増幅部１０Ａ，１０Ｂと、各光増幅部から出力される信号光強度を調整する光可変減衰器（例えば、バルク型減衰量可変光アッテネータ）１２Ａ，１２Ｂと、各光可変増幅器から出力される信号光を合波する合波部１３とにより構成される。
【００６３】
図２３は、光増幅部１０Ａ，１０Ｂの構成例を示す。
図において、Ｅｒ添加光ファイバ１４は増幅媒体として用いられる。励起光源１５Ａ，１５Ｂは、Ｅｒ添加ファイバ５を励起する励起光を発生する。合波器１６Ａ，１６Ｂは、信号光と励起光を合波してＥｒ添加光ファイバ１４に入射する。光アイソレータ１７Ａ，１７Ｂは、光増幅部の発振を抑えるために配置される。なお、ここでは双方向励起の構成例を示すが、Ｅｒ添加光ファイバ１４の一方のみから励起光を入射する前方励起または後方励起の構成をとってもよい。
【００６４】
図２４は、分波部１１および合波部１３の構成例を示す。
図２３において、分波部１１および合波部１３は、信号光を２つの波長帯域に分波し、また２つの波長帯域の信号光を合波するために、それぞれ３つのアレイ導波路回折格子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅ，１８Ｆにより構成される。ここでは、信号光は１６波多重とする。アレイ導波路回折格子１８Ａで一旦１６波に分波され、さらにアレイ導波路回折格子１８Ｂ，１８Ｃで８波ずつの群に合波されて光増幅部１０Ａ，１０Ｂに導かれる。また、光導波部１０Ａ，１０Ｂから出力された各信号光は、アレイ導波路回折格子１８Ｄ，１８Ｅでそれぞれ一旦８波に分波され、合計１６波の信号光がアレイ導波路回折格子１８Ｆで合波されて出力される。また、分波部１１および合波部１３としては、図２５に示す誘電体多層膜を用いたバルク型の合分波器、ファイバカップラー等が適用できる。
【００６５】
図２６は、本発明の光増幅器の増幅特性を測定する評価系の構成の一例を示す。 図２６において、波長可変光源２０Ａ〜２０Ｐから出力される信号光は合波器２１で合波され、信号光強度を調整する光アッテネータ２２を介して本発明の光増幅器２３に入力される。光増幅器２３で増幅された信号光は、光スペクトラムアナライザ２４で観測される。本図では、各々異なる１６波の信号を合波する評価系を示したが、波長可変光源を追加することにより、波長数は幾らでも増加可能である。
【００６６】
図２７は、本発明の光増幅器の別の実施形態を示す。
図２７において、本実施形態の光増幅器は、信号光を８つの波長帯域に分波する分波部３１と、分波部３１から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する８つの光増幅部３０Ａ〜３０Ｈと、励起光を発生する励起光源３２Ａ，３２Ｂと、各励起光源から出力される励起光を分岐して各光増幅部に入力させる分岐器３３Ａ，３３Ｂと、各光増幅部から出力される信号光強度を調整する光可変減衰器３４Ａ〜３４Ｈと、各光可変減衰器から出力される信号光を合波する合波部３５と、入力端および出力端に配置される光アイソレータ３６Ａ，３６Ｂにより構成される。
【００６７】
以下、本発明の実施例として、ＷＤＭ信号の平均利得および利得偏差が実用レベルにある具体例を示す。ただし、これは例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００６８】
（実施例１〜２１）
信号光は、波長１．５６５〜１．６００μｍの範囲で４〜８波のＷＤＭ信号を用いた。励起光源には、発振波長が０．９８μｍ、０．９７μｍ、１．４８μｍの半導体レーザモジュールを用い、図３〜図５に示す各励起系を用いた。ＷＤＭ信号と励起光を合波する合波器には、励起光波長が０．９８μｍ、０．９７μｍの場合にはファイバ型カプラを用い、１．４８μｍの場合には誘電体多層膜により構成されたバルク型カプラを用いた。光アイソレータには、逆方向挿入損が６０ｄＢのものを用いた。また、Ｅｒ添加光ファイバは、次のものを用いた。
【００６９】
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
【表３】
【００７２】
【表４】
表１〜表４に示すように、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた光ファイバ増幅器では、１．５７〜１．６０μｍの波長域にあるＷＤＭ信号について、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバを用いた光ファイバ増幅器では、１．５６５〜１．６０μｍの波長域にあるＷＤＭ信号について、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラスファイバ（Ｅｒ添加アルミノ珪酸塩ガラスファイバ、Ｅｒ添加リン酸塩ガラスファイバ）では、１．５７〜１．６０μｍの波長域にあるＷＤＭ信号について、Ｅｒ添加フツリン酸ガラスファイバでは、１．５７〜１．６０μｍの波長域にあるＷＤＭ信号について、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラスファイバでは、１．５７〜１．６０μｍの波長域にあるＷＤＭ信号について、Ｅｒ添加テルライトガラスファイバでは、１．５６５〜１．６０μｍの波長域にあるＷＤＭ信号について、信号利得が１５ｄＢ以上でかつ利得偏差が２ｄＢ以内の実用レベルを実現することができる。すなわち、本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器では、その波長域のＷＤＭ信号を平坦に増幅することができる。
【００７３】
以上の実施例では、励起光源として半導体レーザを用いた例を示したが、チタンサファイヤレーザ、Ｆ−センタレーザの個体レーザ、Ｙｂ添加ファイバレーザ、Ｔｍ添加ファイバレーザを使用しても同様の効果が得られた。また、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバのガラス組成として、他のＺｒ系、Ｉｎ系、ＧａＦ３ ／ＩｎＦ３ 系フッ化物ガラスを用いてもよい。
【００７４】
（実施例２２）
図２２の光増幅部１０Ａを構成する各部の具体例を示す。Ｅｒ添加光ファイバ５には、Ｅｒ添加フッ化物ガラスファイバを用いる。そのガラス組成はＺｒ系フッ化物ガラス（ＺｒＦ４ −ＢａＦ２ −ＬａＦ３ −ＹＦ３ −ＡｌＦ３ −ＬｉＦ−ＮａＦ）であり、特性はファイバ長５ｍ、比屈折率差２．５％、カットオフ波長１．０μｍ、Ｅｒ添加濃度１０００ｗｔ．ｐｐｍとする。励起光源１５Ａ，１５Ｂには、１４８０ｎｍ帯半導体レーザを用いる。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカップラを用いる。光アイソレータ１７Ａ，１７Ｂには、偏波無依存型の１５５０ｎｍ帯光アイソレータを用いる。
【００７５】
図２２の光増幅器１０Ｂを構成する各部の具体例を示す。Ｅｒ添加光ファイバ５には、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いる。その特性はファイバ長２００ｍ、比屈折率差１％、カットオフ波長１．１μｍ、Ａｌ添加濃度４．２ｗｔ．ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度１３１０ｗｔ．ｐｐｍとする。励起光源１５Ａ，１５Ｂには、１４８０ｎｍ帯半導体レーザを用いる。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカップラを用いる。光アイソレータ１７Ａ，１７Ｂには、偏波無依存型の１５８０ｎｍ帯光アイソレータを用いる。
【００７６】
図２８は、図２６の評価系で測定された実施例２２の光増幅器の増幅特性を示す。ただし、波長可変光源２０Ａ〜２０Ｐの信号波長は、それぞれ、１５３２、１５３６、１５４０、１５４４、１５４８、１５５２、１５５６、１５６０、１５７２、１５７６、１５８０、１５８４、１５８８、１５９２、１５９６、１６６０ｎｍである。また、信号光入力強度は、各チャネル当たり−２５ｄＢｍとした。ここに示すように、１５３２〜１５６０ｎｍおよび１５７２〜１６００ｎｍに配置したＷＤＭ信号は、平均利得２５ｄＢ（増幅前の信号光強度−２５ｄＢｍ／ｃｈに対して、増幅後の信号光強度が平均−０ｄＢｍ／ｃｈ）、利得偏差１．５ｄＢ以内で光増幅できた。
【００７７】
このように、本発明の光増幅器を用いることにより広い波長帯域に渡って平坦な増幅特性が得られ、その増幅波長帯域を従来の１５３０〜１５６０ｎｍ（３０ｎｍ）から、１５３０〜１５６０ｎｍおよび１５７０〜１６００ｎｍ（合計６０ｎｍ）に２倍に拡大できることが分かった。すなわち、本発明の光増幅器をＷＤＭシステムに適用した場合には、伝送容量を従来のシステムの２倍にすることができる。
【００７８】
（実施例２３）
本実施形態の光増幅器の基本構成は、図２２および図２３に示す実施例２２と同様である。ただし、本実施例では、図２２の光増幅部１０Ｂを構成するＥｒ添加光ファイバ１４として、Ｅｒ添加多成分酸化物系ファイバを用いる。その特性は、ファイバ長３ｍ、比屈折率差０．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１００００ｗｔ．ｐｐｍとする。また、分波部２および合波部４は、誘電体多層膜を用いたバルク型合分波器を用いる。誘電体多層膜を用いたバルク型合分波器は、例えば１６波のＷＤＭ信号を８波ずつの２群に一挙に分波し、８波ずつの２群のＷＤＭ信号を１６波に一挙に合波することができる。その他の具体的構成は、実施例２２と同様である。
【００７９】
図２９は、図２６の評価系で測定された実施例２３の光増幅器の増幅特性を示す。ただし、信号光入力強度は、各チャネル当たり−２０ｄＢｍとした。ここに示すように、１５３２〜１５６０ｎｍおよび１５７２〜１６００ｎｍに配置したＷＤＭ信号は、平均利得２０ｄＢ（増幅前の信号光強度−２０ｄＢｍ／ｃｈに対して、増幅後の信号光強度が平均−０ｄＢｍ／ｃｈ）、利得偏差１．５ｄＢ以内で光増幅できた。
【００８０】
このように、本発明の光増幅器を用いることにより広い波長帯域に渡って平均な増幅特性が得られ、その増幅波長帯域を従来の１５３０〜１５６０ｎｍ（３０ｎｍ）から、１５３０〜１５６０ｎｍおよび１５７０〜１６００ｎｍ（合計６０ｎｍ）に２倍に拡大できることが分かった。
【００８１】
（実施例２４）
本実施例の光増幅器の基本構成は、実施例２２または実施例２３と同様である。ここでは、図２２の光増幅部１０Ａ，１０Ｂを構成するＥｒ添加光ファイバ５の特性を変えたものを示す。
【００８２】
表５には、光増幅部１０Ａを構成するＥｒ添加光ファイバ５を５種類（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）示す。表６には、光増幅部１０Ｂを構成するＥｒ添加光ファイバ５を８種類（Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ）示す。
【００８３】
【表５】
【００８４】
【表６】
表７〜表９は、光増幅部１０Ａと光増幅部１０Ｂの組み合わせによる光増幅器の増幅特性を示す。ここに示すように、すべての組み合わせ（４０通り）において、従来の光ファイバ増幅器の増幅波長帯域を２倍以上に拡大できることが分かった。なお、ここでは光増幅部１０Ａ，１０Ｂの励起波長を１４８０ｎｍとしたが、すべてまたは一部を９８０ｎｍとしても同様の増幅特性が得られた。
【００８５】
【表７】
【００８６】
【表８】
【００８７】
【表９】
【００８８】
【表１０】
【００８９】
【表１１】
（実施例２５）
本実施例の光増幅器の基本構成は、実施例２２または実施例２３と同様である。ただし、本実施例では３つの光増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを有する構成とし、光増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを構成するＥｒ添加光ファイバ１４の特性を変えたものを示す。
【００９０】
表１２には、光増幅部１０Ａを構成するＥｒ添加光ファイバ５を１種類（Ｎ）示す。表１３には、光増幅部１０Ｂを構成するＥｒ添加光ファイバ５を２種類（Ｏ，Ｐ）示す。光増幅１０Ｃを構成するＥｒ添加光ファイバ５は、表６に示す８種類（Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ）を用いる。
【００９１】
【表１２】
【００９２】
【表１３】
表１４〜表１５は、光増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの組み合わせによる光増幅器の増幅特性を示す。ここに示すように、すべての組み合わせ（１６通り）において、従来の光ファイバ増幅器の増幅波長帯域を大幅に改善できることが分かった。なお。ここでは光増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの励起波長を１４８０ｎｍとしたが、すべてまたは一部を９８０ｎｍとしても同様の増幅特性が得られた。
【００９３】
【表１４】
【００９４】
【表１５】
（実施例２６）
図３０（ａ）〜（ｈ）は、図２７の光増幅部３０Ａ〜３０Ｈの具体的構成例を４０Ａ〜４０Ｈとして示す。
【００９５】
図において、増幅媒体としてのＥｒ添加光ファイバ１４には、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いる。その特性は、ファイバ長２０ｍ（光増幅部４０Ａ〜４０Ｄ）および２００ｍ（光増幅部４０Ｅ〜４０Ｆ）、比屈折率差１％、カットオフ波長１．１μｍ、Ａｌ添加濃度４．２ｗｔ．％、Ｅｒ添加濃度１３１０ｗｔ．ｐｐｍとする。合波器１６Ａ，１６Ｂは、バルク型ＷＤＭカップラを用い、信号光と励起光を合波してＥｒ添加光ファイバ１４に入射する。なお、ここでは双方向励起の構成例を示すが、Ｅｒ添加光ファイバ１４の一方のみから励起光を入射する前方励起または後方励起の構成をとってもよい。
【００９６】
増幅部以外の構成は図２７と同様である。ただし、本実施例においては、励起光源３２Ａ，３２Ｂには、１４８０ｎｍ帯半導体レーザを用いる。励起光を分岐する分岐器３３Ａ，３３Ｂには、プレーナ導波路型１×８光分岐回路を用いる。分岐部３１および合波部３５には、アレイ導波路回折格子を用いる。光可変減衰器３４Ａ〜３４Ｂには、バルク型減衰量可変光アッテネータを用いる。光アイソレータ３６Ａ，３６Ｂには、１５５０ｎｍおよびおよび１５８０ｎｍ帯で６０ｄＢ程度の逆方向挿入損が得られる偏波無依存型ものを用いる。
【００９７】
図３１は、図２６の評価系で測定された第５の実施形態の光増幅器の増幅特性を示す。ただし、信号光入力強度は、各チャネル当たり−３０ｄＢｍとした。ここに示すように、１５３２〜１５６０ｎｍおよび１５７２〜１６００ｎｍに配置したＷＤＭ信号は、平均利得３０ｄＢ（増幅前の信号光強度−３０ｄＢｍ／ｃｈに対して、増幅後の信号光強度が平均−０ｄＢｍ／ｃｈ）、ほぼ等しい利得（利得偏差０ｄＢ）で光増幅できた。
【００９８】
このように、本発明の光増幅器を用いることにより広い波長帯域に渡って平坦な増幅特性が得られ、その増幅波長帯域を従来の１５３０〜１５６０ｎｍ（３０ｎｍ）から、１５３０〜１５６０ｎｍおよび１５７０〜１６００ｎｎｍ（合計６０ｎｍ）に２倍に拡大できることが分かった。なお、ここでは光増幅部４０Ａ〜４０Ｈの励起波長を１４８０ｎｍとしたが、すべてまたは一部を９８０ｎｍとしても同様の増幅特性が得られた。
【００９９】
（実施例２７）
本実施例の光増幅器の基本構成は、図２２に示す実施例２２，２３と同様に、２つの増幅帯を並列増幅する構成である。ただし、本実施例では図２２の増幅部１０Ａとしては、図３２に示す光イコライザ３７を付加した光ファイバ増幅器を使用した。Ｅｒ添加ファイバとして、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長２５ｍ、比屈折率差１．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１３００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには０．９８μｍ帯半導体レーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカプラを用いた。光イコライザ３７としては、長周期ファイバグレーティングを用いた。なお、光イコライザ３７の透過特性は、図３２の光ファイバ増幅器の特性が、１．５３〜１．５６μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は３８ｄＢである。また、図２２の増幅部１０Ｂとしては、図２３に示す構成の光ファイバ増幅器を使用した。Ｅｒ添加ファイバとして、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長２００ｍ、比屈折率差１．７％、カットカフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１３００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには１．４８μｍ帯半導体レーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカプラを用いた。本光ファイバ増幅器は１．５７〜１．６０μｍに利得平坦特性を有する。利得平坦域の信号利得は３０ｄＢである。分波部１１および合波部１３は、バルク型合分波器を用いた。さらに、本実施例の光増幅器では、光可変減衰器１２Ａ，１２Ｂの損失量を調整して、光ファイバ増幅器１０Ａの１．５３〜１．５６μｍ帯に利得平坦利得を２８ｄＢ、光ファイバ増幅器１０Ｂの１．５７〜１．６０μｍ帯に利得平坦利得を２８ｄＢに調整した。
【０１００】
本実施例２７の光増幅器の増幅特性は、図２６の評価系で測定した。波長可変光源２０Ａ〜２０Ｐの信号波長は、それぞれ、１５３２、１５３６、１５４０、１５４４、１５４８、１５５２、１５５６、１５６０、１５７２、１５７６、１５８０、１５８４、１５９２、１５９６、１６６０ｎｍである。信号入射強度は、各チャンネル当たり−３５ｄＢｍとした。本測定により、１５３２〜１５６０ｎｍおよび１５７２〜１６００ｎｍに配置したＷＤＭ信号を平均利得２８ｄＢ、利得偏差１．５ｄＢ以内で増幅できた。
【０１０１】
（実施例２８）
本実施例の光増幅器の基本構成は、図２２に示す実施例２２，２３と同様である。ただし、本実施例では、４つの増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを有する構成である。増幅部１０Ａとしては、図３２に示す光イコライザ３７を付加した光ファイバ増幅器を使用した。Ｅｒ添加ファイバとして、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長２５ｍ、比屈折率差１．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１３００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには０．９８μｍ帯半導体レーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカプラを用いた。光イコライザ３７としては、長周期ファイバグレーティングを用いた。なお、光イコライザ３７の透過特性は、図３２の光ファイバ増幅器の特性が、１．５３〜１．５６μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は３８ｄＢである。増幅部１０Ｂとしては、図２３に示す構成の光ファイバ増幅器を使用した。Ｅｒ添加ファイバとして、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長２００ｍ、比屈折率差１．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１３００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには１．４８μｍ帯半導体レーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカプラを用いた。本光ファイバ増幅器は１．５７〜１．６０μｍに利得平坦特性を有する。利得平坦域の信号利得は３０ｄＢである。増幅部１０Ｃとしては、図３３に示す光イコライザ４０を付加したＴｍ３＋添加光ファイバ増幅器を使用した。Ｔｍ添加ファイバとして、Ｔｍ添加フッ化物系ファイバ３９を用いた。ファイバ長２０ｍ、比屈折率差２．５％、カットオフ波長１．０μｍ、Ｔｍ添加濃度１０００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには１．０４７μｍ帯発振のＮｄ−ＹＬＦレーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、ファイバカプラを用いた。光イコライザ４０としては、ファブリペローエタロンを用いて構成したものを使用した。なお、光イコライザ４０の透過特性は、図３３の光ファイバ増幅器の特性が、１．４３〜１．４９μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は２８ｄＢである。増幅部１０Ｄとしては、図３４に示す光イコライザ４０を付加したラマンファイバ増幅器を使用した。ラマン増幅用のファイバとして、石英系ファイバ４１を用いた。ファイバ長６０ｋｍ、比屈折率差０．７％、カットオフ波長０．９μｍである。励起光源３８には１．４３μｍ帯発振のラマンレーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、ファイバカプラを用いた。光イコライザ４２としては、ファブリペローエタロンを用いて構成したものを使用した。なお、光イコライザ４２の透過特性は、図３４のラマンファイバ増幅器の特性が、１．４９〜１．５２μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は１８ｄＢである。分波部１１および合波部１３は、図３４に示すバルク型合分波器を用いた。ファイバ４６は信号域１．５６〜１．６０の信号光を、ファイバ４７は信号域１．５３〜１．５６の信号光を、ファイバ４８は信号域１．４９〜１．５２の信号光を、ファイバ４９は信号域１．４３〜１．４９の信号光を入出力するポートであり、ファイバ５０に合波した信号比光あるいは分波する信号光用のポートである。また、４５は１．４９μｍ以上の信号光を透過し、１．４８μｍ帯以下の信号光を反射する誘電体多層膜、４４は１．５２μｍ以上の信号光を透過し、１．５２μｍ帯以下の信号光を反射する誘電体多層膜、４３は１．５６μｍ以上の信号光を透過し、１．５６μｍ帯以下の信号光を反射する誘電体多層膜である。さらに、本実施例の光増幅器では、光可変減衰器１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの損失量を調整して、増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの利得平坦利得を１８ｄＢに調整した。
【０１０２】
本実施例２８の光増幅器の増幅特性は、図２６の評価系の信号数を２６波に増加して測定した。信号波長は、１４３０、１４４０、１４５０、１４６０、１４７０、１４８０、１４９０、１５００、１５１０、１５２０、１５３２、１５３６、１５４０、１５４４、１５４８、１５５２、１５５６、１５６０、１５７２、１５７６、１５８０、１５８４、１５８８、１５９２、１５９６、１６６０ｎｍである。信号入射強度は、各チャンネル当たり−３５ｄＢｍとした。本測定により、ＷＤＭ信号を平均利得１８ｄＢ、利得偏差１．５ｄＢ以内で増幅できた。
【０１０３】
（実施例２９）
本実施例の光増幅器の基本構成は、図２２に示す実施例２２，２３と同様である。ただし、本実施例では、図３５に示すように、４つの増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを有する構成である。増幅部１０Ａとしては、図３２に示す光イコライザ３７を付加した光ファイバ増幅器を使用した。Ｅｒ添加ファイバとして、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長２５ｍ、比屈折率差１．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１３００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには０．９８μｍ帯半導体レーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカプラを用いた。光イコライザ３７としては、長周期ファイバグレーティングを用いた。なお、光イコライザ３７の透過特性は、図３２の光ファイバ増幅器の特性が、１．５３〜１．５６μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は３８ｄＢである。増幅部１０Ｂとしては、図２３に示す構成の光ファイバ増幅器を示した。Ｅｒ添加ファイバとして、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長２００ｍ、比屈折率差１．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１３００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには１．４８μｍ帯半導体レーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカプラを用いた。本光ファイバ増幅器は１．５７〜１．６０μｍに利得平坦特性を有する。利得平坦域の信号利得は３０ｄＢである。増幅部１０Ｃとしては、図３３に示す光イコライザ４０を付加したＰｒ３＋添加光ファイバ増幅器を使用した。Ｐｒ添加ファイバとして、Ｐｒ添加フッ化物系ファイバ３９を用いた。ファイバ長２０ｍ、比屈折率差２．５％、カットオフ波長１．０μｍ、Ｐｒ添加濃度１０００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには１．０４７μｍ帯発振のＮｄ−ＹＬＦレーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、ファイバカプラを用いた。光イコライザ４０としては、ファブリペローエタロンを用いて構成したものを使用した。なお、光イコライザ４０の透過特性は、図３３の光ファイバ増幅器の特性が１．２８〜１．３２μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は２８ｄＢである。増幅部１０Ｄとしては、図３４に示す光イコライザ４０を付加したラマンファイバ増幅器を使用した。ラマン増幅用のファイバとして、石英系ファイバ４１を用いた。ファイバ長６０ｋｍ、比屈折率差０．７％、カットオフ波長０．９μｍである。励起光源３８には１．４３μｍ帯発振のラマンレーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、ファイバカプラを用いた。光イコライザ４２としては、ファブリペローエタロンを用いて構成したものを使用した。なお、光イコライザ４２の透過特性は、図３４のラマンファイバ増幅器の特性が、１．４９〜１．５２μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は１８ｄＢである。分波部１１および合波部１３は、図３４に示すバルク型合分波器を用いた。ファイバ４６は信号域１．５６〜１．６０の信号光を、ファイバ４７は信号域１．５３〜１．５６の信号光を、ファイバ４８は信号域１．４９〜１．５２の信号光を、ファイバ４９は信号域１．２８〜１．３２の信号光を入出力するポートであり、ファイバ５０に合波した信号光あるいは分波する信号光用のポートである。また、４５は１．４９μｍ以上の信号光を透過し、１．４８μｍ帯以下の信号光を反射する誘電体多層膜、４４は１．５２μｍ以上の信号光を透過し、１．５２μｍ帯以下の信号光を反射する誘電体多層膜、４３は１．５６μｍ以上の信号光を透過し、１．５６μｍ帯以下の信号光を反射する誘電体多層膜である。さらに、本実施例の光増幅器では、光可変減衰器１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの損失量を調整して、増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの利得平坦利得を１８ｄＢに調整した。
【０１０４】
本実施例２８の光増幅器の増幅特性は、図２６の評価系の信号数を２５波に増加して測定した。信号波長は、１２８０、１２９０、１３００、１３１０、１３２０、１４９０、１５００、１５１０、１５２０、１５３２、１５３６、１５４０、１５４４、１５４８、１５５２、１５５６、１５６０、１５７２、１５７６、１５８０、１５８４、１５８８、１５９２、１５９６、１６６０ｎｍである。信号入射強度は、各チャンネル当たり−３５ｄＢｍとした。本測定により、ＷＤＭ信号を平均利得１８ｄＢ、利得偏差１．５ｄＢ以内で増幅できた。
【０１０５】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを備えたので、光増幅器の広帯域化および利得平坦化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光増幅器の増幅特性を示すグラフである。
【図２】Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた従来の光ファイバ増幅器における１．５８μｍ帯の増幅帯域を示すグラフである。
【図３】本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器の基本構成（前方励起系）を示すブロック図である。
【図４】本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器の基本構成（後方励起系）を示すブロック図である。
【図５】本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器の基本構成（双方向励起系）を示すブロック図である。
【図６】Ｅｒ添加石英系ファイバの励起光強度に対する増幅帯域の変化の一例を示すグラフである。
【図７】Ｅｒ添加石英系ファイバのファイバ長に対する増幅帯域の変化の一例を示すグラフである。
【図８】Ｅｒ添加石英系ファイバを０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図９】Ｅｒ添加石英系ファイバを１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１０】Ｅｒ添加フッ化物ファイバを０．９７μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１１】Ｅｒ添加フッ化物ファイバを１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１２】Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバを０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１３】Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバを１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１４】Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバを０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１５】Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバを１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１６】Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバを０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１７】Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバを１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１８】Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバを０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１９】Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバを１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図２０】Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ信号の各信号波長に対する信号利得を示すグラフである。
【図２１】Ｅｒ添加フッ化物ファイバを用いた１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ信号の各信号波長に対する信号利得を示すグラフである。
【図２２】本発明の一実施形態による光増幅器を示すブロックである。
【図２３】図１０の光増幅器の光増幅部１０Ａ，１０Ｂの構成例を示すブロック図である。
【図２４】図１０の光増幅器の分波部および合成部の構成例を示すブロック図である。
【図２５】図１０の光増幅器の分波部および合波部として使用されるバルク型合分波器の構成を示すブロック図である。
【図２６】本発明の光増幅器の増幅特性を測定する評価系の構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明の一実施形態による光増幅器を示すブロック図である。
【図２８】本発明の実施例２２による光増幅器の増幅特性を示すグラフである。
【図２９】本発明の実施例２３による光増幅器を示すグラフである。
【図３０】図２７の光増幅器の光増幅部の具体的構成例を示すブロック図であり、（ａ）〜（ｈ）はそれぞれ光増幅部３０Ａ〜３０Ｈに対応する。
【図３１】本発明の一実施形態による光増幅器を示すグラフである。
【図３２】図１０の光増幅部として使用される光イコライザを付加した光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図３３】図１０の光増幅部として使用される光イコライザを付加したＴｍ３＋添加あるいはＰｒ３＋添加光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図３４】図１０の光増幅部として使用される光イコライザを付加したラマンファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図３５】図１０の４つの光増幅器の分波部および合成部として使用されるバルク型合分波器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ Ｅｒ添加光ファイバ
２Ａ，２Ｂ 励起光源
３Ａ，３Ｂ 合波器
４Ａ，４Ｂ 光アイソレータ
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 光増幅部
１１ 分波部
１２Ａ，１２Ｂ （バルク型減衰量可変）光アッテネータ
１３ 合波部
１４ Ｅｒ添加光ファイバ
１５Ａ，１５Ｂ 励起光源
１６Ａ，１６Ｂ 合波器
１７Ａ，１７Ｂ 光アイソレータ
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅ，１８Ｆ アレイ導波路回折格子
２０Ａ，２０Ｂ 波長可変光源
２１ 合波器
２２ 光アッテネータ
２３ 光増幅器
３０Ａ〜３０Ｈ 光増幅部
３１ 分波部
３２Ａ，３２Ｂ 励起光源
３３Ａ，３３Ｂ 分岐器
３４Ａ〜３４Ｈ 光可変減衰器
３５ 合波部
３６Ａ，３６Ｂ 光アイソレータ
４０Ａ〜４０Ｈ 光増幅部
【発明の属する技術分野】
本発明は、光信号を増幅する広帯域な光増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｅｒ添加光ファイバ増幅器（ＥＤＦＡ）は、通信用光ファイバの伝送損失が最小となる１．５５μｍ帯での光増幅が可能であり、偏波依存性がなく、通信用光ファイバと低損失で接続できる等の特徴をもっている。そのため、１．５５μｍ帯光通信システムにおける光増幅器として開発がすすめられており、例えば、ディジタル信号を伝送する幹線伝送系やアナログ信号を伝送する光ＣＡＴＶ等に幅広く適用されている。
【０００３】
近年、１．５５μｍ帯光通信システムでは、さらに通信容量の増加を目指し、信号波長の異なる複数の信号光からなる波長多重（ＷＤＭ）信号の伝送が試みられている。このため、光ファイバ増幅器には、広い増幅帯域を有するとともに、ＷＤＭ信号における波長の異なる各信号光を利得偏差なく増幅する特性が要求されている。
【０００４】
この要求に応える従来技術として、
（１）Ａｌを共添加したＥｒ添加石英系ファイバを増幅媒体に用いる、
（２）光増幅器の後段に波長等化器を付加する、
（３）Ｅｒ添加フッ化物系ファイバを増幅媒体に用いる
（４）利得スペクトルの異なる２つのＥｒ添加光ファイバをカスケード接続するなどの方法が提案されてきた。
【０００５】
（１）では、１．５４〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利得偏差を０．２以下にできることが報告されている（Ｓ．Ｙｏｓｈｉｄａ，ｅｔ ａｌ．，”Ｇａｉｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ ＦＤＦＡ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ Ａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ ｒｅｐｅａｔｅｒｅｄ ＷＤＭ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．３１，ｐｐ．１７６５−１７６７，１９９５）。（２）および（３）では、１．５３２〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利得偏差を１．５ｄＢ以下にできることが報告されている（Ｒ．Ｋａｓｈｙａｐ．ｅｔ ａｌ．，”Ｗｉｄｅｂａｎｄ ｇａｉｎ ｆｌａｔｔｅｎｅｄ ｅｒｂｉｕｍ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｕｓｉｎｇ ａ ｐｈｏｔｏｓｃｎｓｉｔｉｖｅ ｆｉｂｅｒ ｂｌａｚｅｄ ｇｒａｔｉｎｇ”， Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．２９．ｐｐ．１５４−１５６，１９９３ および Ｍ．Ｙａｍａｄａ，ｅｔ ａｌ．，”Ｆｌｕｏｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ ｅｒｂｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｗｉｔｈ ｉｎｈｅｒｅｎｔｌｙ ｆｌａｔ ｇａｉｎ ｓｐｅｃｔｒｕｍ”，ＩＥＥＥ Ｐｈｏｔｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．８，ｐｐ，８８２−８８４，１９９６） 。さらに、（４）では、Ａｌ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバとＰ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバをカスケード接続することにより、１．５４〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利得偏差を１．３ｄＢ以下（Ｔ．ｋａｓｈｉｗａｄａ ｅｔ ａｌ．，”Ｇａｉｎ ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ ｆｏｒ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ”，ＯＦＣ’９５，ｐａｐｅｒ ＴｕＰｌ，１９９５）に、Ａｌ共添加Ｅｒ石英系ファイバとＰ共添加Ｅｒ石英系ファイバをカスケード接続することにより、１．５４〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利益偏差を１．３ｄＢ 以下（Ｔ．ｋａｓｈｉｗａｄａ ｅｔ ａｌ．，”Ａ ｌｏｗ−ｎｏｉｓｅ ａｎｄ ｇａｉｎ−ｆｌａｔｔｅｎｅｄ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ａ ｓｉｌｉｃａ−ｂａｓｅｄ ａｎｄ ａ ｆｌｕｏｒｉｄｅ−ｂａｓｅｄ Ｅｒ３＋−ｄｏｐｅｄ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｉｎ ａ ｃａｓｃａｄｅ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ”，ＯＦＣ’９５，ｐａｐｅｒ ＴｕＰｌ，１９９５）に、また、Ａｌ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバとＰ共添加Ｅｒ添加石英系ファイバをカスケード接続することにより、１．５３〜１．５６μｍのＷＤＭ信号の利益偏差を１．１ｄＢ以下（Ｍ．ｙａｍａｄａ ｅｔ ａｌ．，”Ｇａｉｎ ｆｌａｔｔｅｎｉｎｇ ｆｏｒ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ”，ＩＥＥＥ ＰｈｏｔｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．８，ｐｐ．６２０−６２２，１９９６） にできることが報告されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
現在、（２）、（３）および（４）の光ファイバ増幅器を用いた１Ｔｂｉｔ／Ｓ、２．６Ｔｂｉｔ／ｓ等のＷＤＭ伝送実験が報告されている。しかし、上記の方法を用いても、平坦な増幅特性を示す帯域は図１に示すように、約１５３０ｎｍから１５６０ｎｍに限られており（山田 他、電子情報通信学会技術報告、ＬＱＥ９６−２７， ｐｐ．４３−４８）ＷＤＭ伝送で使用する通信帯域をより一層広げるためには、光ファイバ増幅器の帯域特性改善（広帯域化および利得平坦化）が不可欠である。
【０００７】
一方、Ｅｒ添加石英系ファイバは、１．５３〜１．５６μｍ（１．５５μｍ帯）の増幅帯域の他に、１．５７〜１．６１μｍ（１．５８μｍ帯）の増幅帯域を有することが報告されている。Ｊ．Ｆ． Ｍａｓｓｉｃｏｔｔ ｅｔ ａｌ．，”Ｈｉｇｈ ｇａｉｎ，ｂｒｏａｄｂａｎｄ，１．６μｍ Ｅｒ３＋ ｄｏｐｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．２６，ｐｐ．１６４５−１６４６，１９９０および、Ｊ．Ｆ． Ｍａｓｓｉｃｏｔｔ ｅｔ ａｌ．，”Ｌｏｗ ｎｏｉｓｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｒ３＋ ｄｏｐｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ ａｒｏｕｎｄ １．６μｍ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．２８，ｐｐ．１９２４−１９２５，１９９２） 。図２は、この報告（Ｊ．Ｆ．Ｍａｓｓｉｃｏｔｔ ｅｔ ａｌ．，”Ｈｉｇｈ ｇａｉｎ，ｂｒｏａｄｂａｎｄ，１．６ｍ Ｅｒ３＋−ｄｏｐｅｄ ｓｉｌｉｃａ ｆｉｂｅｒ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．２６，ｐｐ．１６４５−１６４６，１９９０） にある１．５８μｍ帯増幅帯域を示す。図２において実験はファイバ長Ｌ＝２００ｍ、破線はＬ＝１７５ｍ、一点鎖線はＬ＝１５０ｍの場合の信号利得曲線を示す。
【０００８】
上記論文で紹介されている従来の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器では、次のような問題点がある。
１） 従来のＥｒ添加光ファイバ増幅器の励起光源として使用される０．９８μｍ帯（Ｅｒ添加石英系ファイバのＥｒの ４Ｉ１１／２準位励起）、０．９７μｍ帯（Ｅｒ添加フッ化物系ファイバのＥｒの ４Ｉ１１／２準位励起）、または１．４８μｍ帯（各ファイバのＥｒの ４Ｉ１３／２準位励起）のものと異なり、高出力の１．５５μｍ帯の励起光源が必要となり、高価なものとなる。
２） １．５８μｍ帯の増幅帯域を実現するためのＥｒ添加光ファイバのファイバ長その他に関する明確な設計法が明らかになっていない。
３） １．５８μｍ帯におけるＷＤＭ信号の各信号波長の利得を均一にする（利得偏差を小さくする）ことができない。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、平坦で広帯域な増幅特性を有する光増幅器を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．３×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００１１】
第２の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．６×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００１２】
第３の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９７μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００１９】
第４の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．２×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２０】
第５の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００５×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２１】
第６の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２２】
第７の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００８×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加多成分酸化物ガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２３】
第８の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１５×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加多成分酸化物ガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２４】
第９の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２５】
第１０の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０２×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２６】
第１１の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００８×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２７】
第１２の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１５×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２８】
第１３の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．３×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００２９】
第１４の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９７μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００３０】
第１５の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００５×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００３１】
第１６の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００８×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００３２】
第１７の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００３３】
第１８の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００８×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする。
【００３４】
第１９の発明は、前記第１の発明，第２の発明，第５〜１３の発明，第１５〜１８の発明の所定の強度の励起光は、１．５７０〜１．６００μｍの波長域にある異なる複数の信号光における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下とする励起光であることを特徴とする。
【００３５】
第２０の発明は、前記第３の発明，第４の発明，第１４の発明の所定の強度の励起光は、１．５６５〜１．６００μｍの波長域にある異なる複数の信号光における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下とする励起光であることを特徴とする。
【００３６】
第２１の発明は、前記光増幅部の少なくとも一つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にツリウム（Ｔｍ）を添加したツリウム添加ファイバと、該ツリウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と信号光とを前記ツリウム添加ファイバに入射する光学手段とを含むことを特徴とする。
第２２の発明は、前記光増幅部の少なくとも一つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にプラセオジム（Ｐｒ）を添加したプラセオジム添加ファイバと、該プラセオジム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と信号光とを前記プラセオジム添加ファイバに入射する光学手段とを含むことを特徴とする。
第２３の発明は、前記光増幅部の少なくとも一つは、ラマンファイバ増幅器であることを特徴とする。
第２４の発明は、前記ラマン増幅器は、１．５１μ m 帯で増幅作用を有することを特徴とする。
第２５の発明は、前記複数の光増幅部と合波部の入力ポートとの間に、各光増幅部から出力される信号光強度を調整する光可変減衰器を挿入したことを特徴とする。
第２６の発明は、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器における前記光増幅部の光増幅方法であって、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバを励起する励起光を、励起光源から供給する過程と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する過程とを備え、前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、前記励起光源の波長において得られる信号利得が所定の実用基準値以上の信号利得となる長さであり、前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９７μｍ帯励起光源、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源またはＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源のいずれかであり、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給することを特徴とする。
第２７の発明は、前記所定の励起光の強度を、１．５８μｍ帯の波長域にある異なる複数の信号光における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下となるように調整することを特徴とする。
第２８の発明は、前記１．５８μｍ帯の波長域は、１．５７ 0 〜１．６００μｍの波長域であることを特徴とする。
第２９の発明は、前記１．５８μｍ帯の波長域は、１．５６５〜１．６００μｍの波長域であることを特徴とする。
第３０の発明は、前記光増幅部の少なくとも一つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にツリウム（Ｔｍ）を添加したツリウム添加ファイバと、該ツリウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と信号光とを前記ツリウム添加ファイバに入射する光学手段とを含むＴｍ添加光ファイバ増幅器であることを特徴とする。
第３１の発明は、前記光増幅部の少なくとも一つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にプラセオジム（Ｐｒ）を添加したプラセオジム添加ファイバと、該プラセオジム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と信号光とを前記プラセオジム添加ファイバに入射する光学手段とを含むＰｒ添加光ファイバ増幅器であることを特徴とする。
第３２の発明は、前記光増幅部の少なくとも一つは、ラマンファイバ増幅器であることを特徴とする。
第３３の発明は、前記ラマンファイバ増幅器は、１．５１μｍ帯で増幅作用を有することを特徴とする。
第３４の発明は、前記複数の光増幅部と前記合波部の入力ポートとの間に挿入された光可変減衰器により、各光増幅部から出力される信号光強度を調整することを特徴とする。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の増幅器は、信号光を複数の波長帯域に分波し、分波された各波長帯域の信号光を複数の光増幅部でそれぞれ増幅し、各光増幅部から出力される各信号光を合波して出力する構成にすると、複数の光増幅部は、それぞれ所定の増幅波長帯域を有しており、全体で増幅波長帯域の拡大を図ることができる。
【００３８】
例えば、増幅波長帯域λａ〜λｂの第１の光増幅部と、増幅波長帯域λｃ〜λｄの第２の光増幅部を備えるとする（λａ＜λｂ＜λｃ＜λｄ）。波長λａ〜λｄの信号光は、分波部で波長λａ〜λｂの信号光と波長λｃ〜λｄの信号光に分波される。波長λａ〜λｂの信号光は第１の光増幅部で増幅され、波長λｃ〜λｄの信号光は第２の光増幅部で増幅され、増幅後の信号光強度を等しくするための光可変減衰器を通過させ、各信号光を合波部で合波する。これにより、広い波長帯域の信号光を一括して均一に増幅することができ、平坦で広帯域な増幅特性を有する光増幅器を実現できる。
【００３９】
例えば、、第一の増幅部として、１．５３〜１．５６μｍの増幅波長域で利得平坦で動作する光ファイバ増幅器と第二の増幅部として、後述する１．５６５〜１．５６μｍあるいは１．５７〜１．６０μｍの増幅波長域で利得平坦で動作する光ファイバ増幅器を組み合わせることにより１．５３〜１．６０μｍ帯に利得帯域特性を有する光増幅器が実現できる。なお、光増幅部は３つ以上あっても同様であり、例えば、第一の増幅部として、１．４３〜１．４９μｍの増幅波長域で利得平坦で動作するＴｍ３＋添加光ファイバ増幅器と第二の増幅部として、１．４９〜１．５２μｍで利得平坦で動作するラマンファイバ増幅器と第三の増幅部として、１．５３〜１．５６μｍの増幅波長域で利得平坦で動作する光ファイバ増幅器と第四の増幅部として、前記した１．５６５〜１．５６μｍあるいは１．５７〜１．５６μｍの増幅波長域で利得平坦で動作する光ファイバ増幅器を組み合わせることにより１．４３〜１．６０μｍ帯に利得平坦特性を有する光増幅器が実現できる。
【００４０】
最初に、本発明の増幅部に適用可能な光ファイバ増幅器の具体的な構成について説明する。図３〜図５は、本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器の基本構成を示す。
【００４１】
図３は前方励起系、図４は後方励起系、図５は双方向励起系の各構成を示す。増幅媒体であるＥｒ添加光ファイバ１は、例えば、Ｅｒ添加石英系ファイバ、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、または、Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバを用いる。励起光源２Ａ，２Ｂは、Ｅｒ添加光ファイバ１へ入射する０．９８μｍ帯または１．４８μｍ帯（Ｅｒ添加石英系ファイバ、Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバまたはＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバ、０．９７μｍ帯または１．４８μｍ帯（Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ）の励起光を発生する。合波器３Ａ，３Ｂは信号光と励起光を合波してＥｒ添加光ファイバ１に入射する。光アイソレータ４Ａ，４Ｂは、光ファイバ増幅器の発振を抑えるために配置される。
【００４２】
本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器の特徴は、Ｅｒ添加光ファイバ１のファイバ長とＥｒ添加濃度の積を規定するところにある。以下、ファイバ長について説明する。
【００４３】
図６は、Ｅｒ添加石英系ファイバの励起光強度に対する増幅帯域の変化の一例を示す。Ｅｒ添加石英系ファイバのファイバ長は２０ｍ、比屈折率差は１．８％、カットオフ波長は１．１３μｍ、Ａｌ添加濃度は４００００ｗｔ．ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度は１０００ｗｔ．ｐｐｍ、励起波長は１．４８μｍ帯、励起系は図３に示す前方励起系を用いた。なお、Ｅｒ添加石英系ファイバのファイバ長２０ｍは、通常の１．５５μｍ帯光ファイバ増幅器に用いられる長さである。
【００４４】
図６に示すように、励起光強度が３〜４ｍＷ程度のときに１．５７〜１．６０μｍの波長域で利得が平坦になることが分かる。しかし、これらのファイバ長では、１．５７〜１．６０μｍの波長域で実用的な信号利得（１５ｄＢ以上）が得られない。すなわち、通常の１．５５μｍ帯光ファイバ増幅器に用いられるファイバ長では、実用的な１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器を構成することができない。
【００４５】
図７は、図３〜図５の測定で用いた構成において、ファイバ長に対する増幅帯域の変化の一例を示す。なお、励起光強度は１．５８μｍ帯の波長域で利得が平坦になる値に設定した。図７に示すように、ファイバ長を長くすることにより、１．５８μｍ帯の信号利得が増加することがわかる。すなわち、実用的な１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器を実現するためには、Ｅｒ添加光ファイバ長が重要なパラメータになることがわかる。
【００４６】
ところで、Ｅｒ添加光ファイバのファイバ長は、Ｅｒ添加光ファイバのＥｒ添加濃度に大きく依存する。このため、Ｅｒ添加光ファイバの等価的なファイバ長を示すパラメータとして、Ｅｒ添加光ファイバのファイバ長（ｍ）とＥｒ添加濃度（ｗｔ．ｐｐｍ）の積を用いる。
【００４７】
図８，図９は、Ｅｒ添加石英系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図８は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図９は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００４８】
図１０，図１１は、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１０は０．９７μｍ帯の励起光を用いた場合、図１１は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００４９】
図１２、図１３はＥｒ添加テルライトガラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１２は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１３は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００５０】
図１４、図１５はＥｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１４は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１５は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００５１】
図１６、図１７はＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１６は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１７は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００５２】
図１７，図１８はＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１７は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図１８は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００５３】
図１９，図２０はＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバで１．５８μｍ帯が利得平坦時の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示す。図１９は０．９８μｍ帯の励起光を用いた場合、図２０は１．４８μｍ帯の励起光を用いた場合である。
【００５４】
実用的な１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器では、通常１５ｄＢ以上の信号利得が要求される。この信号利得を実現するには、各図に示す直線と信号利得１５ｄＢの直線との交点によって求められる〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の値が、それ以上であればよい。すなわち、１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器において、信号利得１５ｄＢ以上を得るための〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕は、
Ｅｒ添加石英系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合
… ０．３×１０５ 以上
Ｅｒ添加石英系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合
… ０．６×１０５ 以上
Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、０．９７μｍ帯励起の場合
… ０．１×１０５ 以上
Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合
… ０．２×１０５ 以上
Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合
… ０．００５×１０５ 以上
Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合
… ０．０１×１０５ 以上
Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合
… ０．００８×１０５ 以上
Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合
… ０．０１５×１０５ 以上
Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合
… ０．０１×１０５ 以上
Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合
… ０．０２×１０５ 以上
Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバ、０．９８μｍ帯励起の場合
… ０．００８×１０５ 以上
Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバ、１．４８μｍ帯励起の場合
… ０．０１５×１０５ 以上
となる。これらの関係は、本発明によって初めて明確にされたものである。
【００５５】
なお、信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係は、ファイバパラメータ（比屈折率差、カットオフ波長）、Ａｌ添加濃度（Ｅｒ添加石英系ファイバのみ）、コア／クラッド構造形成のためのドーパント（Ｅｒ添加石英系ファイバのみ）、ガラス組成（Ｅｒ添加フッ化物系ファイバのみ）、励起方法（前方励起、後方励起、双方向励起）等により若干変動する。したがって、励起方法やファイバパラメータ等によっては、信号利得１５ｄＢ以上を達成する〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の最小値を上記の値以上に設定する必要がある。
【００５６】
また、図５に示す基本増幅系を用い、励起光源２Ａとして０．９８または０．９７μｍ帯の励起光を発生する励起光源、励起光源２Ｂとして１．４８μｍ帯の励起光を発生する励起光源を用いる場合、または、励起光源２Ａとして１．４８μｍ帯の励起光を発生する励起光源、励起光源２Ｂとして０．９８または０．９７μｍ帯の励起光を発生する励起光源を用いる場合では、０．９８μｍ帯あるいは０．９７μｍ帯励起光源が主の励起光源となり、１．４８μｍ帯励起光源が副励起光源となる場合があるため、Ｅｒ添加石英系ファイバ、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバ、Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバにおける１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器における信号利得１５ｄＢ以上を得るための〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕は、各々のファイバにおける０．９８μｍあるいは０．９７μｍ帯励起の条件に準ずる。
【００５７】
図２０は、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ信号の各信号波長に対する信号利得を示す。各信号波長は、１．５７０、１．５７４、１．５７８、１．５８２、１．５８６、１．５９４、１．６００μｍである。ファイバ長は２００ｍ、比屈折率差は１．８％、カットオフ波長は１．１３μｍ、Ａｌ添加濃度は４００００ｗｔ．ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度は１０００ｗｔ．ｐｐｍ、励起波長は１．４８μｍ帯、励起系は図５に示す双方向励起系を用いた。〔ファイバ長（ｍ）×Ｅｒ添加濃度（ｗｔ．ｐｐｍ）〕の値は２×１０５ である。
【００５８】
図２１は、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバを用いて構成した１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ信号の各信号波長に対する信号利得を示す。各信号波長は、１．５６５、１．５７０、１．５７５、１．５８０、１．５８５、１．５９０、１．５９５、１．６００μｍである。ファイバ長は４０ｍ、比屈折率差が２．５％、カットオフ波長は１．０μｍ、Ｅｒ添加濃度は１０００ｗｔ．ｐｐｍ、励起波長は１．４８μｍ帯、励起系は図５に示す双方向励起系を用いた。〔ファイバ長（ｍ）×Ｅｒ添加濃度（ｗｔ．ｐｐｍ）〕の値は０．４×１０５である。
【００５９】
図２０，図２１に示すように、ＷＤＭ信号の利得偏差（ＷＤＭ信号の各信号利得における最大信号利得と最小信号利得の差）は、励起光強度を調整することにより小さくできることが分かる。また、いくつかのＷＤＭ信号の増幅実験により、ＷＤＭ信号における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差Ｘ（ｄＢ）と、ＷＤＭ信号の利得偏差Ｙ（ｄＢ）との間には、
Ｙ≒Ｘ＋１ …（１）
の関係があることが分かった。この関係は、Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバ、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバ、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバ、Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバにおいても同様に成り立つ。
【００６０】
また、上記関係式（１）により、Ｅｒ添加石英系ファイバまたはＥｒ添加フッ化物系ファイバを用いた光ファイバ増幅器において、ＷＤＭ信号の利得偏差Ｙが２ｄＢ以内になるようにするには、ＷＤＭ信号における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差Ｘが１ｄＢ以内になるように励起光強度を調整すればよいことが分かる。すなわち、１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器において、ＷＤＭ信号における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下で使用すれば、利得偏差が２ｄＢ以下となる実用的な１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器を実現することができる。なお、本使用方法は、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた光ファイバ増幅器では１．５７〜１．６０μｍの波長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバを用いた光ファイバ増幅器では１．５６５〜１．６００μｍの波長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバでは１．５７〜１．６０μｍの波長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバでは１．５６５〜１．６０μｍの波長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバでは１．５７〜１．６０μｍの波長域のＷＤＭ信号に対して適用でき、Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバでは１．５７〜１．６０μｍの波長域のＷＤＭ信号に対して適用できる。
【００６１】
次に、上述した光ファイバ増幅器を組み合わせることにより、平坦で広帯域な増幅特性を有する光増幅器を実現する具体的な構成について説明する。図２２は、本発明の光増幅器の一つの実施形態を示す。
【００６２】
図において、本実施形態の光増幅器は、信号光を２つの波長帯域に分波する分波部１１と、分波部１１から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する２つの光増幅部１０Ａ，１０Ｂと、各光増幅部から出力される信号光強度を調整する光可変減衰器（例えば、バルク型減衰量可変光アッテネータ）１２Ａ，１２Ｂと、各光可変増幅器から出力される信号光を合波する合波部１３とにより構成される。
【００６３】
図２３は、光増幅部１０Ａ，１０Ｂの構成例を示す。
図において、Ｅｒ添加光ファイバ１４は増幅媒体として用いられる。励起光源１５Ａ，１５Ｂは、Ｅｒ添加ファイバ５を励起する励起光を発生する。合波器１６Ａ，１６Ｂは、信号光と励起光を合波してＥｒ添加光ファイバ１４に入射する。光アイソレータ１７Ａ，１７Ｂは、光増幅部の発振を抑えるために配置される。なお、ここでは双方向励起の構成例を示すが、Ｅｒ添加光ファイバ１４の一方のみから励起光を入射する前方励起または後方励起の構成をとってもよい。
【００６４】
図２４は、分波部１１および合波部１３の構成例を示す。
図２３において、分波部１１および合波部１３は、信号光を２つの波長帯域に分波し、また２つの波長帯域の信号光を合波するために、それぞれ３つのアレイ導波路回折格子１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅ，１８Ｆにより構成される。ここでは、信号光は１６波多重とする。アレイ導波路回折格子１８Ａで一旦１６波に分波され、さらにアレイ導波路回折格子１８Ｂ，１８Ｃで８波ずつの群に合波されて光増幅部１０Ａ，１０Ｂに導かれる。また、光導波部１０Ａ，１０Ｂから出力された各信号光は、アレイ導波路回折格子１８Ｄ，１８Ｅでそれぞれ一旦８波に分波され、合計１６波の信号光がアレイ導波路回折格子１８Ｆで合波されて出力される。また、分波部１１および合波部１３としては、図２５に示す誘電体多層膜を用いたバルク型の合分波器、ファイバカップラー等が適用できる。
【００６５】
図２６は、本発明の光増幅器の増幅特性を測定する評価系の構成の一例を示す。 図２６において、波長可変光源２０Ａ〜２０Ｐから出力される信号光は合波器２１で合波され、信号光強度を調整する光アッテネータ２２を介して本発明の光増幅器２３に入力される。光増幅器２３で増幅された信号光は、光スペクトラムアナライザ２４で観測される。本図では、各々異なる１６波の信号を合波する評価系を示したが、波長可変光源を追加することにより、波長数は幾らでも増加可能である。
【００６６】
図２７は、本発明の光増幅器の別の実施形態を示す。
図２７において、本実施形態の光増幅器は、信号光を８つの波長帯域に分波する分波部３１と、分波部３１から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する８つの光増幅部３０Ａ〜３０Ｈと、励起光を発生する励起光源３２Ａ，３２Ｂと、各励起光源から出力される励起光を分岐して各光増幅部に入力させる分岐器３３Ａ，３３Ｂと、各光増幅部から出力される信号光強度を調整する光可変減衰器３４Ａ〜３４Ｈと、各光可変減衰器から出力される信号光を合波する合波部３５と、入力端および出力端に配置される光アイソレータ３６Ａ，３６Ｂにより構成される。
【００６７】
以下、本発明の実施例として、ＷＤＭ信号の平均利得および利得偏差が実用レベルにある具体例を示す。ただし、これは例示であり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００６８】
（実施例１〜２１）
信号光は、波長１．５６５〜１．６００μｍの範囲で４〜８波のＷＤＭ信号を用いた。励起光源には、発振波長が０．９８μｍ、０．９７μｍ、１．４８μｍの半導体レーザモジュールを用い、図３〜図５に示す各励起系を用いた。ＷＤＭ信号と励起光を合波する合波器には、励起光波長が０．９８μｍ、０．９７μｍの場合にはファイバ型カプラを用い、１．４８μｍの場合には誘電体多層膜により構成されたバルク型カプラを用いた。光アイソレータには、逆方向挿入損が６０ｄＢのものを用いた。また、Ｅｒ添加光ファイバは、次のものを用いた。
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【００７３】
以上の実施例では、励起光源として半導体レーザを用いた例を示したが、チタンサファイヤレーザ、Ｆ−センタレーザの個体レーザ、Ｙｂ添加ファイバレーザ、Ｔｍ添加ファイバレーザを使用しても同様の効果が得られた。また、Ｅｒ添加フッ化物系ファイバのガラス組成として、他のＺｒ系、Ｉｎ系、ＧａＦ３ ／ＩｎＦ３ 系フッ化物ガラスを用いてもよい。
【００７４】
（実施例２２）
図２２の光増幅部１０Ａを構成する各部の具体例を示す。Ｅｒ添加光ファイバ５には、Ｅｒ添加フッ化物ガラスファイバを用いる。そのガラス組成はＺｒ系フッ化物ガラス（ＺｒＦ４ −ＢａＦ２ −ＬａＦ３ −ＹＦ３ −ＡｌＦ３ −ＬｉＦ−ＮａＦ）であり、特性はファイバ長５ｍ、比屈折率差２．５％、カットオフ波長１．０μｍ、Ｅｒ添加濃度１０００ｗｔ．ｐｐｍとする。励起光源１５Ａ，１５Ｂには、１４８０ｎｍ帯半導体レーザを用いる。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカップラを用いる。光アイソレータ１７Ａ，１７Ｂには、偏波無依存型の１５５０ｎｍ帯光アイソレータを用いる。
【００７５】
図２２の光増幅器１０Ｂを構成する各部の具体例を示す。Ｅｒ添加光ファイバ５には、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いる。その特性はファイバ長２００ｍ、比屈折率差１％、カットオフ波長１．１μｍ、Ａｌ添加濃度４．２ｗｔ．ｐｐｍ、Ｅｒ添加濃度１３１０ｗｔ．ｐｐｍとする。励起光源１５Ａ，１５Ｂには、１４８０ｎｍ帯半導体レーザを用いる。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカップラを用いる。光アイソレータ１７Ａ，１７Ｂには、偏波無依存型の１５８０ｎｍ帯光アイソレータを用いる。
【００７６】
図２８は、図２６の評価系で測定された実施例２２の光増幅器の増幅特性を示す。ただし、波長可変光源２０Ａ〜２０Ｐの信号波長は、それぞれ、１５３２、１５３６、１５４０、１５４４、１５４８、１５５２、１５５６、１５６０、１５７２、１５７６、１５８０、１５８４、１５８８、１５９２、１５９６、１６６０ｎｍである。また、信号光入力強度は、各チャネル当たり−２５ｄＢｍとした。ここに示すように、１５３２〜１５６０ｎｍおよび１５７２〜１６００ｎｍに配置したＷＤＭ信号は、平均利得２５ｄＢ（増幅前の信号光強度−２５ｄＢｍ／ｃｈに対して、増幅後の信号光強度が平均−０ｄＢｍ／ｃｈ）、利得偏差１．５ｄＢ以内で光増幅できた。
【００７７】
このように、本発明の光増幅器を用いることにより広い波長帯域に渡って平坦な増幅特性が得られ、その増幅波長帯域を従来の１５３０〜１５６０ｎｍ（３０ｎｍ）から、１５３０〜１５６０ｎｍおよび１５７０〜１６００ｎｍ（合計６０ｎｍ）に２倍に拡大できることが分かった。すなわち、本発明の光増幅器をＷＤＭシステムに適用した場合には、伝送容量を従来のシステムの２倍にすることができる。
【００７８】
（実施例２３）
本実施形態の光増幅器の基本構成は、図２２および図２３に示す実施例２２と同様である。ただし、本実施例では、図２２の光増幅部１０Ｂを構成するＥｒ添加光ファイバ１４として、Ｅｒ添加多成分酸化物系ファイバを用いる。その特性は、ファイバ長３ｍ、比屈折率差０．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１００００ｗｔ．ｐｐｍとする。また、分波部２および合波部４は、誘電体多層膜を用いたバルク型合分波器を用いる。誘電体多層膜を用いたバルク型合分波器は、例えば１６波のＷＤＭ信号を８波ずつの２群に一挙に分波し、８波ずつの２群のＷＤＭ信号を１６波に一挙に合波することができる。その他の具体的構成は、実施例２２と同様である。
【００７９】
図２９は、図２６の評価系で測定された実施例２３の光増幅器の増幅特性を示す。ただし、信号光入力強度は、各チャネル当たり−２０ｄＢｍとした。ここに示すように、１５３２〜１５６０ｎｍおよび１５７２〜１６００ｎｍに配置したＷＤＭ信号は、平均利得２０ｄＢ（増幅前の信号光強度−２０ｄＢｍ／ｃｈに対して、増幅後の信号光強度が平均−０ｄＢｍ／ｃｈ）、利得偏差１．５ｄＢ以内で光増幅できた。
【００８０】
このように、本発明の光増幅器を用いることにより広い波長帯域に渡って平均な増幅特性が得られ、その増幅波長帯域を従来の１５３０〜１５６０ｎｍ（３０ｎｍ）から、１５３０〜１５６０ｎｍおよび１５７０〜１６００ｎｍ（合計６０ｎｍ）に２倍に拡大できることが分かった。
【００８１】
（実施例２４）
本実施例の光増幅器の基本構成は、実施例２２または実施例２３と同様である。ここでは、図２２の光増幅部１０Ａ，１０Ｂを構成するＥｒ添加光ファイバ５の特性を変えたものを示す。
【００８２】
表５には、光増幅部１０Ａを構成するＥｒ添加光ファイバ５を５種類（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）示す。表６には、光増幅部１０Ｂを構成するＥｒ添加光ファイバ５を８種類（Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ）示す。
【００８３】
【表５】
【表６】
【００８５】
【表７】
【表８】
【表９】
【表１０】
【表１１】
本実施例の光増幅器の基本構成は、実施例２２または実施例２３と同様である。ただし、本実施例では３つの光増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを有する構成とし、光増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを構成するＥｒ添加光ファイバ１４の特性を変えたものを示す。
【００９０】
表１２には、光増幅部１０Ａを構成するＥｒ添加光ファイバ５を１種類（Ｎ）示す。表１３には、光増幅部１０Ｂを構成するＥｒ添加光ファイバ５を２種類（Ｏ，Ｐ）示す。光増幅１０Ｃを構成するＥｒ添加光ファイバ５は、表６に示す８種類（Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ）を用いる。
【００９１】
【表１２】
【表１３】
【００９３】
【表１４】
【表１５】
図３０（ａ）〜（ｈ）は、図２７の光増幅部３０Ａ〜３０Ｈの具体的構成例を４０Ａ〜４０Ｈとして示す。
【００９５】
図において、増幅媒体としてのＥｒ添加光ファイバ１４には、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いる。その特性は、ファイバ長２０ｍ（光増幅部４０Ａ〜４０Ｄ）および２００ｍ（光増幅部４０Ｅ〜４０Ｆ）、比屈折率差１％、カットオフ波長１．１μｍ、Ａｌ添加濃度４．２ｗｔ．％、Ｅｒ添加濃度１３１０ｗｔ．ｐｐｍとする。合波器１６Ａ，１６Ｂは、バルク型ＷＤＭカップラを用い、信号光と励起光を合波してＥｒ添加光ファイバ１４に入射する。なお、ここでは双方向励起の構成例を示すが、Ｅｒ添加光ファイバ１４の一方のみから励起光を入射する前方励起または後方励起の構成をとってもよい。
【００９６】
増幅部以外の構成は図２７と同様である。ただし、本実施例においては、励起光源３２Ａ，３２Ｂには、１４８０ｎｍ帯半導体レーザを用いる。励起光を分岐する分岐器３３Ａ，３３Ｂには、プレーナ導波路型１×８光分岐回路を用いる。分岐部３１および合波部３５には、アレイ導波路回折格子を用いる。光可変減衰器３４Ａ〜３４Ｂには、バルク型減衰量可変光アッテネータを用いる。光アイソレータ３６Ａ，３６Ｂには、１５５０ｎｍおよびおよび１５８０ｎｍ帯で６０ｄＢ程度の逆方向挿入損が得られる偏波無依存型ものを用いる。
【００９７】
図３１は、図２６の評価系で測定された第５の実施形態の光増幅器の増幅特性を示す。ただし、信号光入力強度は、各チャネル当たり−３０ｄＢｍとした。ここに示すように、１５３２〜１５６０ｎｍおよび１５７２〜１６００ｎｍに配置したＷＤＭ信号は、平均利得３０ｄＢ（増幅前の信号光強度−３０ｄＢｍ／ｃｈに対して、増幅後の信号光強度が平均−０ｄＢｍ／ｃｈ）、ほぼ等しい利得（利得偏差０ｄＢ）で光増幅できた。
【００９８】
このように、本発明の光増幅器を用いることにより広い波長帯域に渡って平坦な増幅特性が得られ、その増幅波長帯域を従来の１５３０〜１５６０ｎｍ（３０ｎｍ）から、１５３０〜１５６０ｎｍおよび１５７０〜１６００ｎｎｍ（合計６０ｎｍ）に２倍に拡大できることが分かった。なお、ここでは光増幅部４０Ａ〜４０Ｈの励起波長を１４８０ｎｍとしたが、すべてまたは一部を９８０ｎｍとしても同様の増幅特性が得られた。
【００９９】
（実施例２７）
本実施例の光増幅器の基本構成は、図２２に示す実施例２２，２３と同様に、２つの増幅帯を並列増幅する構成である。ただし、本実施例では図２２の増幅部１０Ａとしては、図３２に示す光イコライザ３７を付加した光ファイバ増幅器を使用した。Ｅｒ添加ファイバとして、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長２５ｍ、比屈折率差１．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１３００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには０．９８μｍ帯半導体レーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカプラを用いた。光イコライザ３７としては、長周期ファイバグレーティングを用いた。なお、光イコライザ３７の透過特性は、図３２の光ファイバ増幅器の特性が、１．５３〜１．５６μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は３８ｄＢである。また、図２２の増幅部１０Ｂとしては、図２３に示す構成の光ファイバ増幅器を使用した。Ｅｒ添加ファイバとして、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長２００ｍ、比屈折率差１．７％、カットカフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１３００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには１．４８μｍ帯半導体レーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカプラを用いた。本光ファイバ増幅器は１．５７〜１．６０μｍに利得平坦特性を有する。利得平坦域の信号利得は３０ｄＢである。分波部１１および合波部１３は、バルク型合分波器を用いた。さらに、本実施例の光増幅器では、光可変減衰器１２Ａ，１２Ｂの損失量を調整して、光ファイバ増幅器１０Ａの１．５３〜１．５６μｍ帯に利得平坦利得を２８ｄＢ、光ファイバ増幅器１０Ｂの１．５７〜１．６０μｍ帯に利得平坦利得を２８ｄＢに調整した。
【０１００】
本実施例２７の光増幅器の増幅特性は、図２６の評価系で測定した。波長可変光源２０Ａ〜２０Ｐの信号波長は、それぞれ、１５３２、１５３６、１５４０、１５４４、１５４８、１５５２、１５５６、１５６０、１５７２、１５７６、１５８０、１５８４、１５９２、１５９６、１６６０ｎｍである。信号入射強度は、各チャンネル当たり−３５ｄＢｍとした。本測定により、１５３２〜１５６０ｎｍおよび１５７２〜１６００ｎｍに配置したＷＤＭ信号を平均利得２８ｄＢ、利得偏差１．５ｄＢ以内で増幅できた。
【０１０１】
（実施例２８）
本実施例の光増幅器の基本構成は、図２２に示す実施例２２，２３と同様である。ただし、本実施例では、４つの増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを有する構成である。増幅部１０Ａとしては、図３２に示す光イコライザ３７を付加した光ファイバ増幅器を使用した。Ｅｒ添加ファイバとして、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長２５ｍ、比屈折率差１．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１３００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには０．９８μｍ帯半導体レーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカプラを用いた。光イコライザ３７としては、長周期ファイバグレーティングを用いた。なお、光イコライザ３７の透過特性は、図３２の光ファイバ増幅器の特性が、１．５３〜１．５６μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は３８ｄＢである。増幅部１０Ｂとしては、図２３に示す構成の光ファイバ増幅器を使用した。Ｅｒ添加ファイバとして、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長２００ｍ、比屈折率差１．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１３００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには１．４８μｍ帯半導体レーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカプラを用いた。本光ファイバ増幅器は１．５７〜１．６０μｍに利得平坦特性を有する。利得平坦域の信号利得は３０ｄＢである。増幅部１０Ｃとしては、図３３に示す光イコライザ４０を付加したＴｍ３＋添加光ファイバ増幅器を使用した。Ｔｍ添加ファイバとして、Ｔｍ添加フッ化物系ファイバ３９を用いた。ファイバ長２０ｍ、比屈折率差２．５％、カットオフ波長１．０μｍ、Ｔｍ添加濃度１０００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには１．０４７μｍ帯発振のＮｄ−ＹＬＦレーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、ファイバカプラを用いた。光イコライザ４０としては、ファブリペローエタロンを用いて構成したものを使用した。なお、光イコライザ４０の透過特性は、図３３の光ファイバ増幅器の特性が、１．４３〜１．４９μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は２８ｄＢである。増幅部１０Ｄとしては、図３４に示す光イコライザ４０を付加したラマンファイバ増幅器を使用した。ラマン増幅用のファイバとして、石英系ファイバ４１を用いた。ファイバ長６０ｋｍ、比屈折率差０．７％、カットオフ波長０．９μｍである。励起光源３８には１．４３μｍ帯発振のラマンレーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、ファイバカプラを用いた。光イコライザ４２としては、ファブリペローエタロンを用いて構成したものを使用した。なお、光イコライザ４２の透過特性は、図３４のラマンファイバ増幅器の特性が、１．４９〜１．５２μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は１８ｄＢである。分波部１１および合波部１３は、図３４に示すバルク型合分波器を用いた。ファイバ４６は信号域１．５６〜１．６０の信号光を、ファイバ４７は信号域１．５３〜１．５６の信号光を、ファイバ４８は信号域１．４９〜１．５２の信号光を、ファイバ４９は信号域１．４３〜１．４９の信号光を入出力するポートであり、ファイバ５０に合波した信号比光あるいは分波する信号光用のポートである。また、４５は１．４９μｍ以上の信号光を透過し、１．４８μｍ帯以下の信号光を反射する誘電体多層膜、４４は１．５２μｍ以上の信号光を透過し、１．５２μｍ帯以下の信号光を反射する誘電体多層膜、４３は１．５６μｍ以上の信号光を透過し、１．５６μｍ帯以下の信号光を反射する誘電体多層膜である。さらに、本実施例の光増幅器では、光可変減衰器１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの損失量を調整して、増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの利得平坦利得を１８ｄＢに調整した。
【０１０２】
本実施例２８の光増幅器の増幅特性は、図２６の評価系の信号数を２６波に増加して測定した。信号波長は、１４３０、１４４０、１４５０、１４６０、１４７０、１４８０、１４９０、１５００、１５１０、１５２０、１５３２、１５３６、１５４０、１５４４、１５４８、１５５２、１５５６、１５６０、１５７２、１５７６、１５８０、１５８４、１５８８、１５９２、１５９６、１６６０ｎｍである。信号入射強度は、各チャンネル当たり−３５ｄＢｍとした。本測定により、ＷＤＭ信号を平均利得１８ｄＢ、利得偏差１．５ｄＢ以内で増幅できた。
【０１０３】
（実施例２９）
本実施例の光増幅器の基本構成は、図２２に示す実施例２２，２３と同様である。ただし、本実施例では、図３５に示すように、４つの増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄを有する構成である。増幅部１０Ａとしては、図３２に示す光イコライザ３７を付加した光ファイバ増幅器を使用した。Ｅｒ添加ファイバとして、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長２５ｍ、比屈折率差１．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１３００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには０．９８μｍ帯半導体レーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカプラを用いた。光イコライザ３７としては、長周期ファイバグレーティングを用いた。なお、光イコライザ３７の透過特性は、図３２の光ファイバ増幅器の特性が、１．５３〜１．５６μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は３８ｄＢである。増幅部１０Ｂとしては、図２３に示す構成の光ファイバ増幅器を示した。Ｅｒ添加ファイバとして、Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた。ファイバ長２００ｍ、比屈折率差１．７％、カットオフ波長１．１μｍ、Ｅｒ添加濃度１３００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには１．４８μｍ帯半導体レーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、バルク型ＷＤＭカプラを用いた。本光ファイバ増幅器は１．５７〜１．６０μｍに利得平坦特性を有する。利得平坦域の信号利得は３０ｄＢである。増幅部１０Ｃとしては、図３３に示す光イコライザ４０を付加したＰｒ３＋添加光ファイバ増幅器を使用した。Ｐｒ添加ファイバとして、Ｐｒ添加フッ化物系ファイバ３９を用いた。ファイバ長２０ｍ、比屈折率差２．５％、カットオフ波長１．０μｍ、Ｐｒ添加濃度１０００ｐｐｍである。励起光源１５Ａ，１５Ｂには１．０４７μｍ帯発振のＮｄ−ＹＬＦレーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、ファイバカプラを用いた。光イコライザ４０としては、ファブリペローエタロンを用いて構成したものを使用した。なお、光イコライザ４０の透過特性は、図３３の光ファイバ増幅器の特性が１．２８〜１．３２μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は２８ｄＢである。増幅部１０Ｄとしては、図３４に示す光イコライザ４０を付加したラマンファイバ増幅器を使用した。ラマン増幅用のファイバとして、石英系ファイバ４１を用いた。ファイバ長６０ｋｍ、比屈折率差０．７％、カットオフ波長０．９μｍである。励起光源３８には１．４３μｍ帯発振のラマンレーザを用いた。合波器１６Ａ，１６Ｂには、ファイバカプラを用いた。光イコライザ４２としては、ファブリペローエタロンを用いて構成したものを使用した。なお、光イコライザ４２の透過特性は、図３４のラマンファイバ増幅器の特性が、１．４９〜１．５２μｍ帯に利得平坦特性を有するように作製したものを用いた。本光ファイバ増幅器の利得平坦域の信号利得は１８ｄＢである。分波部１１および合波部１３は、図３４に示すバルク型合分波器を用いた。ファイバ４６は信号域１．５６〜１．６０の信号光を、ファイバ４７は信号域１．５３〜１．５６の信号光を、ファイバ４８は信号域１．４９〜１．５２の信号光を、ファイバ４９は信号域１．２８〜１．３２の信号光を入出力するポートであり、ファイバ５０に合波した信号光あるいは分波する信号光用のポートである。また、４５は１．４９μｍ以上の信号光を透過し、１．４８μｍ帯以下の信号光を反射する誘電体多層膜、４４は１．５２μｍ以上の信号光を透過し、１．５２μｍ帯以下の信号光を反射する誘電体多層膜、４３は１．５６μｍ以上の信号光を透過し、１．５６μｍ帯以下の信号光を反射する誘電体多層膜である。さらに、本実施例の光増幅器では、光可変減衰器１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄの損失量を調整して、増幅部１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの利得平坦利得を１８ｄＢに調整した。
【０１０４】
本実施例２８の光増幅器の増幅特性は、図２６の評価系の信号数を２５波に増加して測定した。信号波長は、１２８０、１２９０、１３００、１３１０、１３２０、１４９０、１５００、１５１０、１５２０、１５３２、１５３６、１５４０、１５４４、１５４８、１５５２、１５５６、１５６０、１５７２、１５７６、１５８０、１５８４、１５８８、１５９２、１５９６、１６６０ｎｍである。信号入射強度は、各チャンネル当たり−３５ｄＢｍとした。本測定により、ＷＤＭ信号を平均利得１８ｄＢ、利得偏差１．５ｄＢ以内で増幅できた。
【０１０５】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを備えたので、光増幅器の広帯域化および利得平坦化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の光増幅器の増幅特性を示すグラフである。
【図２】Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた従来の光ファイバ増幅器における１．５８μｍ帯の増幅帯域を示すグラフである。
【図３】本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器の基本構成（前方励起系）を示すブロック図である。
【図４】本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器の基本構成（後方励起系）を示すブロック図である。
【図５】本発明の１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器の基本構成（双方向励起系）を示すブロック図である。
【図６】Ｅｒ添加石英系ファイバの励起光強度に対する増幅帯域の変化の一例を示すグラフである。
【図７】Ｅｒ添加石英系ファイバのファイバ長に対する増幅帯域の変化の一例を示すグラフである。
【図８】Ｅｒ添加石英系ファイバを０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図９】Ｅｒ添加石英系ファイバを１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１０】Ｅｒ添加フッ化物ファイバを０．９７μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１１】Ｅｒ添加フッ化物ファイバを１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１２】Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバを０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１３】Ｅｒ添加テルライトガラス系ファイバを１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１４】Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバを０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１５】Ｅｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバを１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１６】Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバを０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１７】Ｅｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバを１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１８】Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバを０．９８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図１９】Ｅｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバを１．４８μｍ帯励起した場合の信号利得と〔ファイバ長×Ｅｒ添加濃度〕の関係を示すグラフである。
【図２０】Ｅｒ添加石英系ファイバを用いた１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ信号の各信号波長に対する信号利得を示すグラフである。
【図２１】Ｅｒ添加フッ化物ファイバを用いた１．５８μｍ帯光ファイバ増幅器における８波ＷＤＭ信号の各信号波長に対する信号利得を示すグラフである。
【図２２】本発明の一実施形態による光増幅器を示すブロックである。
【図２３】図１０の光増幅器の光増幅部１０Ａ，１０Ｂの構成例を示すブロック図である。
【図２４】図１０の光増幅器の分波部および合成部の構成例を示すブロック図である。
【図２５】図１０の光増幅器の分波部および合波部として使用されるバルク型合分波器の構成を示すブロック図である。
【図２６】本発明の光増幅器の増幅特性を測定する評価系の構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明の一実施形態による光増幅器を示すブロック図である。
【図２８】本発明の実施例２２による光増幅器の増幅特性を示すグラフである。
【図２９】本発明の実施例２３による光増幅器を示すグラフである。
【図３０】図２７の光増幅器の光増幅部の具体的構成例を示すブロック図であり、（ａ）〜（ｈ）はそれぞれ光増幅部３０Ａ〜３０Ｈに対応する。
【図３１】本発明の一実施形態による光増幅器を示すグラフである。
【図３２】図１０の光増幅部として使用される光イコライザを付加した光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図３３】図１０の光増幅部として使用される光イコライザを付加したＴｍ３＋添加あるいはＰｒ３＋添加光ファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図３４】図１０の光増幅部として使用される光イコライザを付加したラマンファイバ増幅器の構成例を示すブロック図である。
【図３５】図１０の４つの光増幅器の分波部および合成部として使用されるバルク型合分波器の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ Ｅｒ添加光ファイバ
２Ａ，２Ｂ 励起光源
３Ａ，３Ｂ 合波器
４Ａ，４Ｂ 光アイソレータ
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 光増幅部
１１ 分波部
１２Ａ，１２Ｂ （バルク型減衰量可変）光アッテネータ
１３ 合波部
１４ Ｅｒ添加光ファイバ
１５Ａ，１５Ｂ 励起光源
１６Ａ，１６Ｂ 合波器
１７Ａ，１７Ｂ 光アイソレータ
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｅ，１８Ｆ アレイ導波路回折格子
２０Ａ，２０Ｂ 波長可変光源
２１ 合波器
２２ 光アッテネータ
２３ 光増幅器
３０Ａ〜３０Ｈ 光増幅部
３１ 分波部
３２Ａ，３２Ｂ 励起光源
３３Ａ，３３Ｂ 分岐器
３４Ａ〜３４Ｈ 光可変減衰器
３５ 合波部
３６Ａ，３６Ｂ 光アイソレータ
４０Ａ〜４０Ｈ 光増幅部
Claims (34)
- 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．３×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．６×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９７μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．２×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００５×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００８×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加多成分酸化物ガラス系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力され る各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１５×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加多成分酸化物ガラス系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０２×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ ）との積である等価的ファイバ長が、０．００８×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１５×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．３×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加石英系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９７μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フッ化物系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力さ れる各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００５×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加テルライトガラス系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００８×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加酸化物多成分ガラス系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．０１×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加カルコゲナイドガラス系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器であって、
前記光増幅部の少なくとも１つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバと、該エルビウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウ ム添加ファイバに入射する光学手段と、光アイソレータとを含み、
前記励起光源は、Ｅｒの 4 Ｉ 11/2 準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源とＥｒの 4 Ｉ 13/2 準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源の両者であり、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、０．００８×１０ 5 （ｍ・重量ｐｐｍ）以上であるＥｒ添加フツリン酸ガラス系ファイバであり、
前記励起光源は、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような、前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給する励起光源であることを特徴とする光増幅器。 - 前記所定の強度の励起光は、１．５７０〜１．６００μｍの波長域にある異なる複数の信号光における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下とする励起光であることを特徴とする請求項１，２，５〜１３，１５〜１８記載の光増幅器。
- 前記所定の強度の励起光は、１．５６５〜１．６００μｍの波長域にある異なる複数の信号光における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下とする励起光であることを特徴とする請求項３，４，１４記載の光増幅器。
- 前記光増幅部の少なくとも一つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にツリウム（Ｔｍ）を添加したツリウム添加ファイバと、該ツリウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と信号光とを前記ツリウム添加ファイバに入射する光学手段とを含むことを特徴とする請求項１〜２０記載の光増幅器。
- 前記光増幅部の少なくとも一つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にプラセオジム（Ｐｒ）を添加したプラセオジム添加ファイバと、該プラセオジム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と信号光とを前記プラセオジム添加ファイバに入射する光学手段とを含むことを特徴とする請求項１〜２０記載の光増幅器。
- 前記光増幅部の少なくとも一つは、ラマンファイバ増幅器であることを特徴とする請求項１〜２０記載の光増幅器。
- 前記ラマン増幅器は、１．５１μm帯で増幅作用を有することを特徴とする請求項２３記載の光増幅器。
- 前記複数の光増幅部と合波部の入力ポートとの間に、各光増幅部から出力される信号光強度を調整する光可変減衰器を挿入したことを特徴とする請求項１〜２４のいずれかに記載の光増幅器。
- 信号光を複数の波長帯域に分波する分波部と、該分波部から出力される各波長帯域の信号光をそれぞれ増幅する複数の光増幅部と、該複数の光増幅部から出力される各信号光を合波する合波部とを有する光増幅器における前記光増幅部の光増幅方法であって、
コア部またはクラッド部の少なくとも一方にエルビウムを添加したエルビウム添加ファイバを励起する励起光を、励起光源から供給する過程と、
該励起光源からの励起光と１．５８μｍ帯の波長域にある信号光とを前記エルビウム添加ファイバに入射する過程とを備え、
前記エルビウム添加ファイバは、ファイバ長（ｍ）とエルビウム添加濃度（重量ｐｐｍ）との積である等価的ファイバ長が、前記励起光源の波長において得られる信号利得が所定の実用基準値以上の信号利得となる長さであり、
前記励起光源は、Ｅｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．９７μｍ帯励起光源、Ｅｒの4Ｉ11/2準位を励起する０．９８μｍ帯励起光源またはＥｒの4Ｉ13/2準位を励起する１．４８μｍ帯励起光源のいずれかであり、１．５８μｍ帯の波長多重信号が利得平坦となるような前記等価的ファイバ長に対応した所定の強度の励起光を供給することを特徴とする光増幅方法。 - 前記所定の励起光の強度を、１．５８μｍ帯の波長域にある異なる複数の信号光における最大波長の信号利得と最小波長の信号利得の差を１ｄＢ以下となるように調整することを特徴とする請求項２６記載の光増幅方法。
- 前記１．５８μｍ帯の波長域は、１．５７0〜１．６００μｍの波長域であることを特徴とする請求項２７記載の光増幅方法。
- 前記１．５８μｍ帯の波長域は、１．５６５〜１．６００μｍの波長域であることを特徴とする請求項２７記載の光増幅方法。
- 前記光増幅部の少なくとも一つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にツリウム（Ｔｍ）を添加したツリウム添加ファイバと、該ツリウム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と信号光とを前記ツリウム添加ファイバに入射する光学手段とを含むＴｍ添加光ファイバ増幅器であることを特徴とする請求項２６記載の光増幅方法。
- 前記光増幅部の少なくとも一つは、コア部またはクラッド部の少なくとも一方にプラセオジム（Ｐｒ）を添加したプラセオジム添加ファイバと、該プラセオジム添加ファイバを励起する励起光源と、該励起光源からの励起光と信号光とを前記プラセオジム添加ファイバに入射する光学手段とを含むＰｒ添加光ファイバ増幅器であることを特徴とする請求項２６記載の光増幅方法。
- 前記光増幅部の少なくとも一つは、ラマンファイバ増幅器であることを特徴とする請求項２６記載の光増幅方法。
- 前記ラマンファイバ増幅器は、１．５１μｍ帯で増幅作用を有することを特徴とする請求項３２記載の光増幅方法。
- 前記複数の光増幅部と前記合波部の入力ポートとの間に挿入された光可変減衰器により、各光増幅部から出力される信号光強度を調整することを特徴とする請求項２６〜３３のいずれかに記載の光増幅方法。
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