JP3914669B2

JP3914669B2 - 広帯域ａｓｅ光源

Info

Publication number: JP3914669B2
Application number: JP31560799A
Authority: JP
Inventors: 弘美安島; 裕介武井
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-11-05
Filing date: 1999-11-05
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2019-11-05
Also published as: JP2001135880A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は増幅用光ファイバーに励起光を供給してＡＳＥ光を取り出すＡＳＥ光源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
増幅用光ファイバーに励起光を入力すると、増幅用光ファイバーのもつ増幅信号帯域の光が放出される。この放出される光はＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）と呼ばれる。ＡＳＥ光源はこのＡＳＥを光源として用いたものであり、光スペクトラムアナライザー等の計測器と組み合わせで光コンポーネントの損失波長特性を測定する等に用いられる。
【０００３】
図５は従来技術の第1の例である。励起光源２３と増幅用光ファイバー（以降ＥＤＦと呼ぶ）２１と、出力端からの戻り光により励起状態が不安定になることを防止する光アイソレータ２２で構成されている。励起光源２３から出力された励起光によりＥＤＦ２１内のエルビウムが励起されることによりＡＳＥが発生する。
【０００４】
発生するＡＳＥの帯域は通常１５３０〜１５６０ｎｍ（１５５０ｎｍ帯）であり、ＥＤＦ２１を通常の長さより４〜６倍にすると１５７０ｎｍ〜１６００ｎｍ（１５８０ｎｍ帯）になる（小野他、「1.58μｍ帯Er³⁺添加光ファイバー増幅器の増幅特性」信学技報ＯＣＳ９７−５、ｐｐ２５−２９、１９９７）。なおＡＳＥの半値全幅は石英系ＥＤＦでは３６ｎｍ（１５６７〜１６０４ｎｍ）、フッカ物ＥＤＦでは４０ｎｍ（１５６３〜１６０３ｎｍ）が達成されている。
【０００５】
また図示はしていないが、ＥＤＦ２１をテルライトベースのＥＤＦに置きかえれば広帯域（１５３０〜１６００ｎｍ以上）の信号増幅特性が得られることが示されている（Makoto YAMADA et al., "Low-noise and gain-flattend Er3+doped tellurite fiber amplifier", OAA'98 Technical Digest, pp86-89,1998）。これによれば広帯域のＡＳＥがえられるが、テルライトベースのＥＤＦはテルライトベースのガラスファイバーに希土類のエルビウムが添加されたもので、通常の石英系ＥＤＦに比べて信頼性が低く、特殊な気密封止されたパッケージにて使用しなければならない等のため、一般の光通信システムでは用いられていない。
【０００６】
図６は従来技術の第1の例の構成においてＥＤＦ２１の長さを変更してＡＳＥ出力をシミュレーションしたものである。励起パワーは１００ｍＷ，ＥＤＦ長は２０〜１５０ｍで、ＥＤＦ２１を長くすることでＡＳＥ波長帯が１５５０ｎｍ帯から１５８０ｎｍ帯へシフトしていくが、ＥＤＦ２１を長くしすぎるとＡＳＥ光パワーが低下していくことがわかる。
【０００７】
但し１４８０ｎｍ励起は９８０ｎｍ励起に比べ励起効率が良いので励起波長は１４８０ｎｍでシミュレーションしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、通信容量を増大するため、光通信の利用波長帯域が拡大されつつあり、これまで利用されてきた１５３０〜１５６０ｎｍ帯に加え１５７０〜１６００ｎｍ帯も用いられるようになってきた。この波長帯域の拡大に伴い光通信用光コンポーネントは１５３０〜１５６０ｎｍ以上での動作が必要で、その損失波長特性を測定するためには、この波長帯域をカバーする広帯域光源が求められている。
【０００９】
ところが、上記石英系ＥＤＦやフッカ物ＥＤＦを用いた従来技術ではＡＳＥ出力帯域として１５３０〜１５６０ｎｍ（１５５０ｎｍ帯）あるいは１５７０ｎｍ〜１６００ｎｍ（１５８０ｎｍ帯）のどちらかであり、ひとつのＥＤＦで両方の帯域を併せ持つＡＳＥ光源は開発されていなかった。
【００１０】
なお図示はしていないが１５５０ｎｍ帯と１５８０ｎｍ帯のＡＳＥ光源を別々に用意して各々の出力を合波する事もできるが、2つの光源が必要になるという不都合がある。
【００１１】
またテルライトベースのＥＤＦを用いて広帯域化する事も考えられるが、非常に高価で取り扱いが容易でないため実用的ではない。さらに１５８０ｎｍ帯の出力パワーは、１５５０ｎｍ帯の１０分の１以下であり、１５８０ｎｍ帯の出力パワーをあげるために大きな励起パワーが必要となる。
【００１２】
ここではこれらの課題を解決する少ない励起パワーで高出力かつ１５５０ｎｍ帯及び１５８０ｎｍ帯を含む広帯域のＡＳＥ光源を安価に提供することを目的する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、本発明は、５０ｍ以上の長さの増幅用光ファイバーの一方端に励起光源と出力端子を接続し、他方端に反射体を接続して広帯域ＡＳＥ光源を構成したことを特徴とする。
【００１４】
そして上記励起光源から増幅用光ファイバーに励起光を供給し、出力端子から第一及び第二の波長帯域を有するＡＳＥを出力するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
さらに高出力化を達成する為に励起光源波長として１４８０ｎｍ帯を用いている事を特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態である。
【００１７】
増幅用光ファイバー（ＥＤＦ）５は、希土類元素であるエルビウムが添加された信号光の増幅作用がある石英系光ファイバーで、テルライトファイバーに比べ低価格で入手が容易である。又はフッカ物ファイバーを用いることもできる。４は光の合波器であり、光ファイバーを融着延伸して作られている。３は励起光源で、１４８０ｎｍ帯の半導体レーザーを用いている。６は反射体で光信号を反射するように誘電体多層膜で構成した全反射ミラーを光ファイバー端面に接着接続して構成したものである。２は光アイソレータで光信号を矢印方向のみ通過させるようにする働きをするもので、原理はファラデー回転子を用いたものである。
【００１８】
増幅用光ファイバー（ＥＤＦ）５の一方端には合波器４を介して半導体レーザーの励起光源３と光アイソレータ２を介して出力端１を接続し、増幅用光ファイバー５の他端には反射体６を接続し、上記光アイソレータ２を通して出力端１よりＡＳＥを出力するようになっている。
【００１９】
光アイソレータ２がある事で出力端１側からの反射波がＥＤＦ５内に戻るのを防ぐことができ、反射光によってＥＤＦ５からのＡＳＥ光が不安定になることを防止できる。また反射体６は誘電体多層膜を用いた全反射ミラーを光ファイバー端に接着したものであるが、金属蒸着した全反射ミラーでも良い。
【００２０】
励起光源３から出力された励起光は、広帯域化のためにはその波長が１４８０ｎｍ帯のものを用いることが好ましく、この励起光は合波器４を介してＥＤＦ５（増幅用光ファイバー）に導かれる。ＥＤＦ５は希土類元素であるエルビウムを添加した光増幅機能を持つ光ファイバーであり、５０ｍ以上、好ましくは１００ｍ程度の長さを持ったものである。
【００２１】
図５に示した従来のＡＳＥ光源では、ＥＤＦ２１の長さが１０〜２０ｍの場合、１５５０ｎｍ帯のＡＳＥだけが出力され、ＥＤＦ長を５〜７倍に長くしていくと１５８０ｎｍ帯のＡＳＥが出力されるが両方の帯域のＡＳＥを出力することはできない。これに対し本発明では、ＥＤＦ５の長さを長くすると共に反射体６を付加することで１５５０ｎｍ帯と１５８０ｎｍ帯のＡＳＥ出力を可能としているのである。上記理由により、本発明において１５８０ｎｍ帯のＡＳＥを出力するにはＥＤＦ５の長さは５０ｍ以上必要である。
【００２２】
上記励起光源３からの励起光が入射すると、合波器４側のＥＤＦ５前半部分でまず１５５０ｎｍ帯のＡＳＥが放出され、ＥＤＦ５を伝播する。また光アイソレータ２側に伝播したＡＳＥは出力端１から出力される。さらに上記１５５０ｎｍ帯ＡＳＥは反射帯６側にも伝播し、その途中のＥＤＦ５後半部分で吸収されることにより１５８０ｎｍ帯のＡＳＥが出力されると共に、１５８０ｎｍ帯の増幅が起こり、かつ１５８０ｎｍ帯ＡＳＥは反射体６で反射され、ＥＤＦ５内に戻され、ＥＤＦ５内で増幅されて光アイソレータ２を経由して出力端１から出力される。このようにして出力端１から１５５０ｎｍ帯の第一の波長領域と１５８０ｎｍ帯の第二の波長領域のＡＳＥが比較的平坦で合わさった状態で出力されるのである。
【００２３】
なおこのような１５８０ｎｍ帯のＡＳＥを出力するためには、ＥＤＦ５の長さとエルビウム濃度を掛け合わせた条長積は５０Ｋｐｐｍ・ｍ以上とすることが好ましい。
【００２４】
これは、ＥＤＦ５の長さは約１００ｍが好ましく、このときエルビウム濃度５４０ｐｐｍのＥＤＦ５を用いているので、ＥＤＦ長とエルビウム濃度を掛け合わせた条長積は１００ｍ×５４０ｐｐｍ＝５４Ｋｐｐｍ・ｍとなる。シミュレーションと実施上の誤差を１０％程度見込めば条長積は５０Ｋｐｐｍ・ｍ以上であれば好適である。
【００２５】
【実施例】
図２は図１に示す実施形態のＡＳＥ光源におけるＡＳＥ出力をシミュレーションしたものである。
【００２６】
励起光源３は波長１４８０ｎｍで出力は１００ｍＷ、ＥＤＦ５は市販されている石英系のエルビウム添加光ファイバーで長さは１００〜１３０ｍとした。反射体６の反射率は９０％であり、光アイソレータ２、合波器等４の損失は含まれていない。
【００２７】
図２の結果より、計測用のＡＳＥのスペクトラムとしては出力が大きくかつ平坦であることが望ましいため、その条件としてはＥＤＦ長＝１００ｍ付近がこの図では適切であるといえる。励起パワーを増加すればＡＳＥパワーも増加するが、励起光源が高価であるため必要以上の増加はできない。
【００２８】
図３は本発明実施例の構成の場合（１）と、比較例としてこれから反射体６を除いた場合（２）におけるＡＳＥ出力を比べたものである。図３に示すように、広帯域化には本発明実施例（１）が有効である事が分かる。
【００２９】
また本発明実施例について実際のＡＳＥ光源を作製し、出力を実測した結果は、図３のシミュレーション結果とほぼ一致していた。
【００３０】
図４は本発明実施例において励起光源３の波長を９８０ｎｍに変えてシミュレーションしたものである。この結果、石英系のＥＤＦ長を２０〜１４０ｍに変更してもＡＳＥ波長帯は１５５０ｎｍ帯であり、１５８０ｎｍ帯のＡＳＥ光源を構成することは困難である。従って、励起光源３の波長は１４８０ｎｍ帯の方が好ましい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、５０ｍ以上の増幅用光ファイバーの一方端に励起光源と出力端子を接続すると共に、他方端に反射体を接続したことによって、増幅用光ファイバーとして石英系やフッカ物系のＥＤＦを用いても、低い励起パワーで１５３０ｎｍ〜１６００ｎｍ以上の広帯域で高出力なＡＳＥを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の広帯域ＡＳＥ光源を示す概略図である。
【図２】本発明における広帯域ＡＳＥ光源のＡＳＥ出力をシミュレーションした図である。
【図３】本発明実施例と比較例におけるＡＳＥ出力を比較した図である。
【図４】本発明における広帯域ＡＳＥ光源のＡＳＥ出力をシミュレーションした図である。
【図５】従来のＡＳＥ光源を示す図である。
【図６】従来例においてＥＤＦ長を変えてＡＳＥ出力をシミュレーションした図である。
【符号の説明】
１：出力端
２：光アイソレータ
３：励起光源
４：合波器
５：増幅用光ファイバー
６：反射体

Claims

５０ｍ以上の長さを有する増幅用光ファイバーの一方端に、励起光源と出力端子を接続すると共に、他方端に反射体を接続し、上記励起光源から前記増幅用光ファイバーに励起光を供給して前記出力端からＡＳＥを出力するようにした広帯域ＡＳＥ光源であって、上記ＡＳＥは１５３０〜１５６０ｎｍ（１５５０ｎｍ帯）の第一の波長帯域及び１５７０〜１６００ｎｍ（１５８０ｎｍ帯）の第二の波長帯域を含み、両者が合わさった出力光は１５３０〜１６００ｎｍの波長帯域を含むことを特徴とする広帯域ＡＳＥ光源。
前記励起光の波長は１４８０ｎｍ帯である事を特徴とする請求項１記載の広帯域ＡＳＥ光源。
前記増幅用光ファイバーは、エルビウムが添加された石英系光ファイバーあるいはフッカ物光ファイバーであり、その条長積が５０Ｋｐｐｍ・ｍ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の広帯域ＡＳＥ光源。