JP3883443B2 - 光ファイバ増幅器 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ファイバ増幅器に関し、特に光ファイバを用いて通信を行う光ファイバ通信システムに適用して有用なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来技術に係る光ファイバ増幅器を図13(a)乃至図13(c)に示す。これらの図に示す光ファイバ増幅器は、何れもツリウム(Tm)添加光ファイバ増幅器(TDFA)とファイバラマン増幅器(略してラマン増幅器、FRA)を信号光の伝搬に関して直列接続した構成を有する。ただし、図13(a)に示す構成(参考文献[1] K.Fukuchi et al.,OFC, PD24, 2001)は、分布増幅型ラマン増幅器を、図13(c)に示す構成(参考文献[2] J.Masum-Thomas et al.,OFC, WDD9, 2001 )は、集中増幅型ラマン増幅器を用いている。また、図13(b)に示す構成(参考文献[3] J.Bromage et al.,OFC, PD4, 2001 )は、分布増幅型ラマン増幅器と集中増幅型ラマン増幅器を直列接続した構成を有する。
【0003】
TDFAの利得媒質はツリウム添加ファイバ(TDF)、またFRAの利得媒質はシリカファイバである。ただし、シリカファイバはFRAが分布増幅型の場合には、伝送線路である伝送ファイバであり、またFRAが集中増幅型の場合には、ボビン等に巻取って収容するなどしたファイバ(ラマンファイバ)である。図13において、励起光源の付帯記号は、TDFAおよび集中増幅型FRAに対するものをLで、分布増幅型FRAに関するものをDで表し、励起光源−L1、などのように表記している。
【0004】
さらに、従来技術に係る光ファイバ増幅器の他の構成(参考文献[1])を図14(a)及び図14(b)に示す。本構成は、図13(a)に示すものに類似しているが、集中増幅部分の構成が異なる。本構成の集中増幅部分は、TDFAとEDFAを並列配置した構成を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術では、次のような問題が生じている。図13(a)に示す第1構成に係る光ファイバ増幅器では、TDFの励起波長は、1420nmおよび1560nmである。このとき、TDFAの利得スペクトルは図15に示したようになっており、TDFAの利得は、1480から1510nmのS帯と呼ばれる波長域にある。この種の光ファイバ増幅器の利得スペクトルは、図15(a)に示したように、分布ラマン利得スペクトルとTDFA利得スペクトルから決まる。したがって、本構成では、利得波長域が制限されており狭いという欠点が生じている
【0006】
さらに、前記第1構成に係る光ファイバ増幅器の伝送ファイバの励起波長は1380nmおよび1400nmである。伝送ファイバなどのシリカファイバの損失スペクトルの例を図16に示す。これはシリカファイバが80kmの伝送ファイバのときの1例である。同図に示したように、当該シリカファイバは、1380乃至1390nm付近にシリカファイバ中のOH基に起因する損失スペクトルのピークが存在する。シリカファイバの損失スペクトルはシリカファイバの種類(伝送ファイバ、ラマンファイバなどの種類)によって若干異なり、特に前記OH基起因の損失スペクトルピーク値は、シリカファイバの種類により大きくかわる。しかしながら、多くの敷設済みの伝送ファイバ(1.3μm単一モードファイバや1.5μm分散シフトファイバ)では、前記損失スペクトルピーク値が大きく、それに影響されて、そのピーク波長近傍の損失値が増大している。そのピーク波長近傍域はおよそ1375〜1405nmである。したがって、第1の構成に係る光ファイバ増幅器において、励起光波長はピーク波長近傍域に設定されている。そのため、励起光の損失が大きく、励起効率が低下するという欠点が生じている。このことは、前記第4構成に係る光ファイバ増幅器でも同じである。
【0007】
前記第2構成に係る光ファイバ増幅器では、励起光波長が分布増幅型ラマン増幅器に関して1410nm、集中増幅型ラマン増幅器に関して1393nmおよび1427nmである。本構成における利得スペクトルを図15(b)に示した。同図を参照すれば、この場合、主に1481〜1510nmのS帯に利得が生じている。したがって、本構成では、利得波長域が制限されており狭いという欠点が生じている。また、前記励起光波長1410nmおよび1393nmは、前記損失ピーク波長近傍域に存在するため励起光の損失が大きく、励起効率が低下するという欠点が生じている。
【0009】
本発明は、上記従来技術に鑑み、利得波長域が狭範囲に制限されず、さらに励起光の損失も低減し、励起効率の向上も図り得る光ファイバ増幅器を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の構成は、次の通りである。
【0020】
の発明は、前段に設置した第1のラマンファイバと、後段に設置した第2のラマンファイバと、中間段に設置したツリウム添加ファイバと、前記第1のラマンファイバを励起する波長が1420nm〜1460nmの第1の励起光源と、前記第2のラマンファイバを励起する波長が1420nm〜1460nmの第2の励起光源と、前記ツリウム添加ファイバを励起する第3の励起光源を有することを特徴とする。本発明では、1520nm以上の波長域における前記損失をラマンファイバの利得が十分に補うため、雑音指数および信号光出力パワーの劣化を回避できる。
【0021】
の発明は、前記第の発明において、前記第1のラマンファイバを励起する、励起光波長が1340nm〜1500nmの第4の励起光源と、前記第2のラマンファイバを励起する、励起光波長が1340nm〜1500nmの第5の励起光源、の少なくとも1つを有することを特徴とする前段に設置した第1のラマンファイバと、後段に設置した第2のラマンファイバと、中間段に設置したツリウム添加ファイバと、前記第1のラマンファイバを励起する波長が1420nm〜1460nmの第1の励起光源と、前記第2のラマンファイバを励起する波長が1420nm〜1460nmの第2の励起光源と、前記ツリウム添加ファイバを励起する第3の励起光源を有することを特徴とする。本発明では、付加した短波長の励起光が、前記信号光の短波長域にラマン利得をもたらすので、2本のラマンファイバの利得を十分大きくできる(例えば7dB以上)という利点がある。
【0022】
の発明は、前記第の発明において、前記第4の励起光源から出射した励起光を、前記第1のラマンファイバに導くための信号光と励起光の合波器を、前記第1のラマンファイバの前段に設置したことを特徴とする。本発明では、付加した短波長の励起光が、前記信号光の短波長域にラマン利得をもたらすので、2本のラマンファイバの利得を十分大きくできる(例えば7dB以上)という利点がある。さらに前段のラマンファイバにおいて、短波長の励起光が、前方向(信号光と励起光がラマンファイバ中で同じ伝搬方向となる方向)からこのラマンファイバに入射する前方向励起構成となっているので、その逆の後方向励起の場合に比べ、より効果的に、雑音指数の低減を図ることができる。
【0023】
の発明は、前段に設置した分布ラマン増幅の利得媒質としての敷設伝送ファイバと、後段に設置した第2のラマンファイバと、中間段に設置したツリウム添加ファイバと、前記敷設伝送ファイバを励起する、波長が1420〜1460nmの第1の励起光源と、前記ラマンファイバを励起する、波長が1420〜1460nmの第2の励起光源と、前記ツリウム添加ファイバを励起する第3の励起光源を有することを特徴とする。本発明では、分布ラマン増幅の低雑音性から、当該光ファイバ増幅器の実効的な雑音指数を低減することができる。特に、その低減量は、分布ラマン利得の大きな波長域で大きく、ツリウム添加ファイバの損失に起因する雑音指数の劣化を顕著に除去できる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0025】
[第1の実施の形態]
図1(a)に示すように、本形態に係る光ファイバ増幅器は、分布ラマン増幅の利得媒質である敷設伝送ファイバ1と、ツリウム添加ファイバ2と、1波長(本例では1410nm)の励起光源3と、この励起光源3からの励起光を分波する分波器4と、信号光と前記分波器4から出力した励起光とを合波する合波器5、6とを有する。
【0026】
本形態に係る光ファイバ増幅器は、図13(a)に示す従来技術と類似しているが、次の点が主に異なる。すなわち、図13(a)に示す構成では、伝送ファイバの励起光波長とTDFの励起光波長が明らかに異なっている。特に、TDFは2波長で励起されており、長波長側の励起光波長(1560nm)は明らかに伝送ファイバの励起に用いることはできない。
【0027】
これに対し、本形態では、伝送ファイバ1の励起光波長と、ツリウム添加ファイバ2の励起光波長を同じにしている。ここで、図1(a)の構成は同じ励起光源3からの励起光を分波器4で2分して、伝送ファイバ1とツリウム添加ファイバ2を励起する構成を示している。この構成によれば、高価な励起光源3が1つですむため、光ファイバ増幅器の低価格化を実現し得るという利点がある。ただ、同じ波長の励起光源を2つ用いて、伝送ファイバ1とツリウム添加ファイバ2をそれぞれ別の励起光源で励起しても良い。このとき、2つの励起光源の波長は、ツリウム添加ファイバ2の1.4ミクロン励起の波長帯にあればよい。
【0028】
本形態によれば、伝送ファイバ1におけるラマン増幅の利得波長域とツリウム添加ファイバ2における誘導放出の利得波長域を一部あるいは全部一致させることができる。例えば、励起光波長を1390nm付近に設置することにより、いわゆるS帯(およそ1480−1510nm)に伝送ファイバ1のラマン利得とツリウム添加ファイバ2の誘導放出利得を発生させることができる。
【0029】
図2は上記第1の実施の形態における利得スペクトルの例を示している。このとき励起光波長は約1420nmとした。同図にはTDFA利得と分布ラマン利得、およびそれらの和である総合利得が示されている。ラマン利得スペクトルは励起光波長に依存して大きくシフトするが、TDFA利得スペクトルは励起光波長に余り依存しない。したがって、ラマン利得スペクトルとTDFA利得スペクトルの形状の逆特性を利用して、図に示したように総合利得帯域の拡大を行うことができる。
【0030】
[第2の実施の形態]
図1(b)に示すように、本形態に係る光ファイバ増幅器は、ツリウム添加ファイバ12と、集中ラマン増幅の利得媒質であるラマンファイバ11と、1波長の励起光源13と、この励起光源13からの励起光を分波する分波器14と、信号光と前記分波器14から出力した励起光とを合波する合波器15、16とを有する。
【0031】
本形態に係る光ファイバ増幅器は、図13(c)に示す従来技術と類似しているが、次の点が主に異なる。すなわち、図13(c)に示す構成では、ラマンファイバの励起光波長とTDFの励起光波長が明らかに異なっている。特に、TDFは1060nmで励起されており、その波長域の励起光を、ラマンファイバのラマン増幅用励起光源として用いることはできない。
【0032】
これに対し、本形態では、ツリウム添加ファイバ12の励起光波長と、ラマンファイバ11の励起光波長を同じにしている。ここで、図1(b)の構成は、図1(a)の構成と同様に、同じ励起光源13からの励起光を分波器14で2分して、ラマンファイバ11とツリウム添加ファイバ12を励起する構成を示している。
【0033】
本形態の利得スペクトルの特徴および利点は、前記第1の実施の形態と同様である。ただし、ラマンファイバ11は集中増幅の利得媒質であるから、ラマン利得には、ラマンファイバの非励起時の信号光損失を考慮する必要がある。
【0034】
[第3の実施の形態]
図3(a)に示すように、本形態に係る光ファイバ増幅器は、分布ラマン増幅の利得媒質である敷設伝送ファイバ21と、ツリウム添加ファイバ22と、1波長の励起光源23と、この励起光源23からの励起光を信号光と合波して前記ツリウム添加ファイバ22に入射させる合波器24と、前記ツリウム添加ファイバ22から出射した励起光を信号光と分波する分波器25と、この分波器25から出射した励起光を前記敷設伝送ファイバ21に入射させて信号光と合波する合波器26とを有する。
【0035】
本形態に係る光ファイバ増幅器は、第1の実施の形態と類似しているが、次の点が主に異なる。すなわち、第1の実施の形態では、一つの励起光源3からの励起光を分波器4で2分して、伝送ファイバ1及びツリウム添加ファイバ2に分配してこれらを励起している。
【0036】
これに対し、本形態では、一つの励起光源23からの励起光を、まず合波器24を用いてツリウム添加ファイバ22に導入し、そのツリウム添加ファイバ22を高い励起光パワーで励起する。そして、ツリウム添加ファイバ22で吸収されずに出射した励起光を、分波器25及び合波器26を用いて伝送ファイバ21に導入している。この結果、ツリウム添加ファイバ22の動作条件に依存するが、ツリウム添加ファイバ22では高い割合で励起光が突き抜け、励起光源23からの励起光のうち、かなりの割合の励起光を伝送ファイバ21に導入できる。したがって、本形態によれば、第1の実施の形態に比べツリウム添加ファイバ22を高い励起光パワーで励起できる等の利点がある。勿論、従来技術に対しては、第1の実施の形態と同様の利点を有する。
【0037】
[第4の実施の形態]
図3(b)に示すように、本形態に係る光ファイバ増幅器は、ツリウム添加ファイバ32と、集中ラマン増幅の利得媒質であるラマンファイバ31と、1波長の励起光源33と、この励起光源33からの励起光を信号光と合波して前記ラマンファイバ31に入射させる合波器34と、前記ラマンファイバ31から出射した励起光を信号光と分波する分波器35と、この分波器35から出射した励起光を前記ツリウム添加ファイバ32に入射させ、信号光と合波する合波器36とを有する。ここで、ツリウム添加ファイバ32から出射された信号光はサーキュレータ37を介して外部に出射される。一方、分波器35を透過した信号光はミラー38で反射され、再度分波器35を透過してラマンファイバ31に入射し、ここで再度増幅された後、合波器34を透過し、サーキュレータ37を介して外部に出射される。
【0038】
本形態に係る光ファイバ増幅器は、第2の実施の形態と類似しているが、次のの点が主に異なる。すなわち、第2の実施の形態では、一つの励起光源13からの励起光を分波器14で2分して、ツリウム添加ファイバ12及びラマンファイバ11に分配してこれらを励起している。
【0039】
これに対し、本形態では、一つの励起光源33からの励起光を、まず合波器34を用いてラマンファイバ31に導入し、そのラマンファイバ31を高い励起光パワーで励起する。そして、ラマンファイバ31で吸収されずに出射した励起光を、分波器35及び合波器36を用いてツリウム添加ファイバ32に導入している。この結果、ラマンファイバ31の種類や使用形態に依存するが、ラマンファイバ31の励起光損失の値は1〜3dBであるから、かなり高い割合の励起光がラマンファイバ31を突き抜ける。したがって、本形態によれば、第2の実施の形態に比べラマンファイバ31を高い励起光パワーで励起できる等の利点がある。勿論、従来技術に対しては、第2の実施の形態と同様の利点を有する。
【0040】
上記第4の実施の形態において、前記ラマンファイバ31とツリウム添加ファイバ32を入れ替えた構成でも同様のことが成り立つ。
【0041】
[第5の実施の形態]
図4(a)に示すように、本形態に係る光ファイバ増幅器は、分布ラマン増幅の利得媒質である伝送ファイバ41と、ツリウム添加ファイバ42と、前記伝送ファイバ41を励起する励起光波長が1375nm未満の励起光(本形態では1370nm)を出射する励起光源43と、同じく励起光波長が1405nmより大きい励起光(本形態では1410nm)を出射する励起光源44と、前記ツリウム添加ファイバ42を励起する励起光源45とを有する。ここで、励起光源43、44から出射される励起光は、合波器46を介して伝送ファイバ41に供給され、また励起光源45から出射される励起光は合波器47を介してツリウム添加ファイバ42に供給される。
【0042】
本形態に係る光ファイバ増幅器は、図13(a)に示す従来技術と類似しているが、次の点が主に異なる。すなわち、従来技術では、伝送ファイバを1380nm及び1400nmの2波長で励起しているが、本形態では1370nm及び1410nmの2波長で励起している。すなわち、ラマン増幅の励起光波長が異なる。
【0043】
図16に示すシリカファイバの損失スペクトル特性によれば、図13(a)に示す従来技術では、励起光波長はOH基の吸収ピーク波長近傍域である1375〜1405nmの間である。したがって、励起光に対する損失係数が大きく、ファイバ有効長が短くなるため、ラマン増幅の励起効率が小さかった。
【0044】
これに対し、本形態では、励起光波長を前記吸収ピーク波長近傍域1375〜1405nmの外側に設置しているため励起効率が高い。また、ラマン利得の広帯域性から、図13(a)に示す従来技術と本形態における利得スペクトルは大きな違いはない。したがって、本形態では、ラマン増幅の励起効率を向上できるという利点がある。
【0045】
上記第5の実施の形態において、前記ツリウム添加ファイバ42と集中ラマン増幅の利得媒質であるラマンファイバとを入れ替えた構成でも同様のことが成り立つ。
【0046】
[第6の実施の形態]
図4(b)に示すように、本形態に係る光ファイバ増幅器は、分布ラマン増幅の利得媒質である伝送ファイバ51と、集中ラマン増幅の利得媒質であるラマンファイバ52と、このラマンファイバ52を励起する励起光波長が1375nm未満の励起光(本形態では1370nm)を出射する励起光光源53と、同じく励起光波長が1405nmより大きい励起光(本形態では1410nm)を出射する励起光源54と、前記伝送ファイバ51を励起する励起光源55とを有する。ここで、励起光源53、54から出射される励起光は、合波器56を介してラマンファイバ52に供給され、また励起光源55から出射される励起光は合波器57を介して伝送ファイバ51に供給される。
【0047】
本形態に係る光ファイバ増幅器は、図13(b)に示す従来技術と類似しているが、次の点が主に異なる。すなわち、従来技術では、ラマンファイバを1393nm及び1427nmの2波長で励起しているが、本形態では1370nm及び1410nmの2波長で励起している。すなわち、ラマン増幅の励起光波長が異なる。
【0048】
図16に示すシリカファイバの損失スペクトル特性によれば、図13(b)に示す構成では、励起光波長の一つである1393nmはOH基の吸収ピーク波長近傍域である1375〜1405nmの間である。したがって、励起光に対する損失係数が大きく、ファイバ有効長が短くなるため、ラマン増幅の励起効率が小さかった。
【0049】
一方、本形態では、励起光波長を前記吸収ピーク波長近傍域1375〜1405nmの外側に設置しているため励起効率が高い。また、ラマン利得の広帯域性から、図13(b)に示す従来技術と本形態における利得スペクトルは大きな違いはない。したがって、本形態では、ラマン増幅の励起効率を向上できるという利点がある。
【0050】
[第7の実施の形態]
図5に示すように、本形態に係る光ファイバ増幅器は、分布ラマン増幅の利得媒質である分散シフトファイバからなる伝送ファイバ61と、信号光の合波器62及び分波器63に接続されたツリウム添加ファイバ増幅器64と、このツリウム添加ファイバ増幅器64に並列に前記分波器63に接続されたエルビウム添加ファイバ増幅器65と、前記ツリウム添加ファイバ増幅器64及びエルビウム添加ファイバ増幅器65の出射光を合波する合波器66と、一方の励起光の波長が1350〜1430nm(本形態では1410nm)、他方の励起光の波長が1430〜1480nm(本形態では1440nm)である前記伝送ファイバ61を励起する2つの励起光源67、68とを有する。
【0051】
本形態に係る光ファイバ増幅器は、図14に示す従来技術の構成と類似しているが、次の点が主に異なる。すなわち、図14に示す従来技術では、伝送ファイバを1380nm及び1400nmの2波長で励起しているが、本形態では1410nm及び1440nmの2波長で励起している。ここで、伝送ファイバは分散補償ファイバである。すなわち、従来技術と本実施の形態ではラマン増幅の励起光波長が異なる。この結果、従来技術の構成では、図2に示す本発明の第1の実施の形態におけるスペクトルと同様、分散補償ファイバのゼロ分散波長域である1550nm近傍においてラマン利得が小さい。
【0052】
一方、本形態では、図6に示すように、1440nmの励起光を用いたラマン増幅により前記ゼロ分散波長域においてラマン利得が大きい。したがって、大きな分布ラマン利得によって前記ゼロ分散波長域において大きな光信号対雑音比が得られるという利点がある。
【0053】
[第8の実施の形態]
図7は、本発明の第8の実施の形態に係る光ファイバ増幅器の構成を示している。同図に示すように、本形態は、前記第7の実施の形態と類似しているが、次の点が主に異なる。すなわち、第7の実施の形態では、ツリウム添加ファイバ増幅器64と並列してエルビウム添加ファイバ増幅器65を用いているが、本形態ではツリウム添加ファイバ増幅器64と並列してラマン増幅器75を用いている。なお、図7中、図5と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【0054】
本形態における利得スペクトル特性を図8に示す。第7の実施の形態では、1550nm以下のEDFA利得を波長に対して左肩下がりにする必要があるが、そのようなスペクトル設定は損失の大きな利得等化器を用いるなどの理由から効率が悪いという欠点がある。
【0055】
一方、本形態では、1550nm以下のラマン利得を波長に対して左肩下がりにする必要があるが、そのようなスペクトル設定はラマン利得のスペクトル特性から容易であるという利点がある。
【0056】
[第9の実施の形態]
図9に示すように、本形態に係る光ファイバ増幅器は、前段に設置したラマンファイバ81と、後段に設置したラマンファイバ83と、中間に設置したツリウム添加ファイバ82と、前記ラマンファイバ81を励起する波長が1420〜1460nmの励起光源84と、前記ラマンファイバ83を励起する波長が1420〜1460nmの励起光源86と、前記ツリウム添加ファイバ82を励起する励起光源85を有する。なお、図中、87,88,89は合波器である。
【0057】
本形態は、図13(c)の従来技術、および図1(b)の第2の実施の形態に類似しているが、下記の点がおもに異なる。すなわち、本形態の光ファイバ増幅器は、2つのラマンファイバ81、83と、1つのツリウム添加ファイバ(TDF)82を有している。前記従来技術および第2の実施の形態では、ラマンファイバ11は1つであった。また、本形態では、ラマンファイバ81、83に対する励起光波長を約1420nm以上、約1460nm以下としている。例えば、図9では、その励起光波長は1440nmである。図10は、本形態で得られる利得スペクトル例を示している。
【0058】
TDFの利得波長域の上限は、約1520nmであるため、それより長波長側では、TDFは、基底準位吸収に起因する損失を、信号光に与える。そこで、図13(c)に示す従来技術では、ラマンファイバに対する励起光波長は約1415nm以下としていた。このため、光ファイバ増幅器の利得波長域は、約1510nm以下に限られるという欠点があった。また、第2の実施の形態で、ラマンファイバ11に対する励起光波長を約1415nm以上とした場合には、TDF12が前段で、ラマンファイバ11が後段に配置されているときには、雑音指数が約1520nm以上の波長域で劣化するという欠点がある。また、同じく、ラマンファイバ11が前段で、TDF12が後段に配置されているときには、信号光出力パワーが約1520nm以上の波長域で劣化するという欠点がある。
【0059】
これに対し、本形態では、約1520nm以上の波長域における前記損失をラマンファイバ83の利得が十分に補うため、前記のような雑音指数および信号光出力パワーの劣化を回避できるという利点がある。前記損失の典型例は、波長1540nmで約5dB、前記ラマンファイバ利得の典型例は、波長1540nmで約20dBである。
【0060】
したがって、従来技術および第2実施の形態では、低い雑音指数と高い信号光出力パワーが得られる信号光波長の上限が、約1510nmであるのに対し、本形態では、その上限を、約1560nmまで拡大することができるという利点がある。前記信号光波長の上限約1560nmは、前記ラマンファイバ81、83に対する励起光波長の上限約1460nmによって決まる。その理由は、1460nmの励起光によるラマン利得のピーク波長が、約1560nmであるためである。図10に示す利得スペクトル例では、1460−1540nmの約80nmの広波長域で平坦利得が得られている。
【0061】
[第10の実施の形態]
図11に示すように、本形態に係る光ファイバ増幅器は、前段に設置したラマンファイバ91と、後段に設置したラマンファイバ93と、中間に設置したツリウム添加ファイバ92と、前記ラマンファイバ91を励起する波長が1420〜1460nmの励起光源94と、前記ラマンファイバ93を励起する波長が1420〜1460nmの励起光源96と、前記ツリウム添加ファイバ92を励起する励起光源95を有するばかりでなく、前記ラマンファイバ91を励起する励起光波長が1340〜1500nmの励起光源100と、前記ラマンファイバ93を励起する励起光波長が1340〜1500nmの励起光源96を有する。なお、図中、97,98,99,102,103は合波器である。
【0062】
本形態は、前記第9の実施の形態と類似しているが、下記の点がおもに異なる。すなわち、第9の実施の形態ではラマンファイバ81、83の励起光波長は、ともに、1波長(1440nm)であるが、本形態では2波長(1380nmおよび1440nm)としている。第9の実施の形態では、短波長域(例えば1470nm以下)で、ラマンファイバ81、83の利得が十分大きくない(例えば3dB以下)ため、その短波長域で、雑音指数および信号光出力パワーの劣化が生じてしまうという欠点がある。
【0063】
これに対し、本形態では、付加した短波長の励起光が、前記信号光の短波長域にラマン利得をもたらすので、ラマンファイバ91、93の利得を十分大きくできる(例えば7dB以上)という利点がある。また、特に、ラマンファイバ91において、短波長の励起光が、前方向(信号光と励起光がラマンファイバ91中で同じ伝搬方向となる方向)からラマンファイバ91に入射する前方向励起構成となっているので、その逆の後方向励起の場合に比べ、より効果的に、雑音指数の低減を図ることができる。前記短波長の励起光の波長は、1340〜1500nmであれば、上記の効果が期待できて有効である。
【0064】
[第11の実施の形態]
図12に示すように、本形態に係る光ファイバ増幅器は、前段に設置した分布ラマン増幅の利得媒質としての敷設伝送ファイバ111と、後段に設置したラマンファイバ113と、中間段に設置したツリウム添加ファイバ112と、前記敷設伝送ファイバ111を励起する波長が1420〜1460nmの励起光源114と、前記ラマンファイバ113を励起する、波長が1420〜1460nmの励起光源116と、前記ツリウム添加ファイバ112を励起する励起光源115とを有する。なお、図中、117,118,119は合波器である。
【0065】
図12は、本発明の第11の実施の形態に係る光ファイバ増幅器の構成を示している。本形態は前記第9の実施の形態と類似しているが、下記の点がおもに異なる。すなわち、第9の実施の形態ではラマン増幅の利得媒質として、2つのラマンファイバ81、83を用いているが、本形態では、1つのラマンファイバ113を、光ファイバ増幅器の出力側に設置し、ツリウム添加ファイバ112の前段の敷設伝送ファイバ111を、分布ラマン増幅の利得媒質としている。
【0066】
この結果、分布ラマン増幅の低雑音性から、本形態に係る光ファイバ増幅器の実効的な雑音指数を低減することができる。特に、その低減量は、分布ラマン利得の大きな波長域で大きく、前記、TDF111の損失に起因する雑音指数の劣化を顕著に除去できるという利点がある。
【0067】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の実施例によれば、従来技術で問題であった、利得波長域が制限されており狭いという欠点、また、励起光の損失が大きく、励起効率が低下するという欠点、集中増幅型ラマン増幅器を用いているため雑音が大きいという欠点が解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る光ファイバ増幅器の構成を示すブロック線図で、(a)が第1の実施の形態、(b)が第2の実施の形態である。
【図2】図1に示す第1の実施の形態に係る光ファイバ増幅器おける利得スペクトルを示すグラフである。
【図3】本発明の実施の形態に係る光ファイバ増幅器の構成を示すブロック線図で、(a)が第3の実施の形態、(b)が第4の実施の形態である。
【図4】本発明の実施の形態に係る光ファイバ増幅器の構成を示すブロック線図で、(a)が第5の実施の形態、(b)が第6の実施の形態である。
【図5】本発明の第7の実施の形態に係る光ファイバ増幅器の構成を示すブロック線図である。
【図6】図5に示す第7の実施の形態に係る光ファイバ増幅器おける利得スペクトルを示すグラフである。
【図7】本発明の第8の実施の形態に係る光ファイバ増幅器の構成を示すブロック線図である。
【図8】図7に示す第8の実施の形態に係る光ファイバ増幅器おける利得スペクトルを示すグラフである。
【図9】本発明の第9の実施の形態に係る光ファイバ増幅器の構成を示すブロック線図である。
【図10】図9に示す第9の実施の形態に係る光ファイバ増幅器おける利得スペクトルを示すグラフである。
【図11】本発明の第10の実施の形態に係る光ファイバ増幅器の構成を示すブロック線図である。
【図12】本発明の第11の実施の形態に係る光ファイバ増幅器の構成を示すブロック線図である。
【図13】従来技術に係る各光ファイバ増幅器の第1乃至第3の構成を示すブロック線図である。
【図14】従来技術に係る各光ファイバ増幅器の第4の構成を示すブロック線図である。
【図15】従来技術に係る光ファイバ増幅器における利得スペクトルを示すグラフで、(a)は図13(a)に示す第1の構成、(b)は図13(b)に示す第2の構成に対応するものである。
【図16】シリカファイバの損失スペクトルを示すグラフである。
【符号の説明】
1,21,41,51,61,111 伝送ファイバ
2,12,22,32,42,82,92,102 ツリウム添加ファイバ
3,13,23,33,43,44,45,53,54,55,67,68,84,85,86,94,95,96,100,101,114,115,116 励起光源
11,31,52,81,83,91,93,113 ラマンファイバ
64 ツリウム添加ファイバ増幅器
65 エルビウム添加ファイバ増幅器
75 ラマン増幅器

Claims (4)

  1. 前段に設置した第1のラマンファイバと、
    後段に設置した第2のラマンファイバと、
    中間段に設置したツリウム添加ファイバと、
    前記第1のラマンファイバを励起する波長が1420〜1460nmの第1の励起光源と、
    前記第2のラマンファイバを励起する波長が1420〜1460nmの第2の励起光源と、
    前記ツリウム添加ファイバを励起する第3の励起光源を有することを特徴とする光ファイバ増幅器。
  2. 前記第1のラマンファイバを励起する、励起光波長が1340〜1500nmの第4の励起光源と、
    前記第2のラマンファイバを励起する、励起光波長が1340〜1500nmの第5の励起光源、の少なくとも1つを有することを特徴とする〔請求項〕に記載の光ファイバ増幅器。
  3. 前記第4の励起光源から出射した励起光を、前記第1のラマンファイバに導くための信号光と励起光の合波器を、前記第1のラマンファイバの前段に設置したことを特徴とする〔請求項〕に記載の光ファイバ増幅器。
  4. 前段に設置した分布ラマン増幅の利得媒質としての敷設伝送ファイバと、
    後段に設置した第2のラマンファイバと、
    中間段に設置したツリウム添加ファイバと、
    前記敷設伝送ファイバを励起する、波長が1420〜1460nmの第1の励起光源と、
    前記ラマンファイバを励起する、波長が1420〜1460nmの第2の励起光源と、
    前記ツリウム添加ファイバを励起する第3の励起光源を有することを特徴とする光ファイバ増幅器。
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