JP4703026B2 - Broadband ASE light source - Google Patents

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JP4703026B2 JP2001130426A JP2001130426A JP4703026B2 JP 4703026 B2 JP4703026 B2 JP 4703026B2 JP 2001130426 A JP2001130426 A JP 2001130426A JP 2001130426 A JP2001130426 A JP 2001130426A JP 4703026 B2 JP4703026 B2 JP 4703026B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エルビウム添加光ファイバから発生される自然放出光を光源とする広帯域自然放出光光源に関するものであり、波長多重光通信システム、光計測等の光源として使用するのに適するものである。
【0002】
【従来の技術】
エルビウム添加光ファイバは、ある波長範囲の励起光を入射することにより、ある波長に対して大きな利得を得ることができる特性を有する。このため、利得を有する波長帯の信号光をエルビウム添加光ファイバ(以下EDF)内に透過させることで、信号光の光強度を非常に大きくすることが可能であり、現在光増幅器として光通信の分野において広く利用されている。EDFに励起光を入射したとき、EDFは信号光の利得を発生させると共に自然放出光も発生する。発生した自然放出光は、利得の影響を受けて光出力が増大する。このようにして発生した光は、Amplified Spontaneous Emission光(以下、ASE光)と呼ばれている。
【0003】
EDFは、それ自身が持つ大きな利得によりASE出力を出射することができ、広帯域光源として使用することが可能である。近年、通信容量の拡大に伴い、広い波長帯域を用いて、異なる波長を持つ光信号を多重し、送受信する波長多重光通信システムが盛んに検討されており、このような背景のもと、EDFのASE光を用いた広帯域光源が、インコヒーレントなWDM用光源として、またWDMシステム用光部品の試験用光源として使用されている。
【0004】
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る。これまで利用されてきた1530〜1560nm帯(1550nm帯)に加え1570〜1610nm帯(1580nm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1530〜1610nm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と同時に測定ダイナミックレンジを広げるため高出力な広帯域光源が求められている。
【0005】
図6は従来の広帯域ASE光源の構成を示す図である(特開平11−330593号公報)。エルビウム添加光ファイバ10、第1、第2の励起光源20a、20b、第1、第2の波長多重合波器30a、30b,光出力ポート40、無反射端50からなる。
【0006】
エルビウム添加光ファイバ10の無反射端50側及び光出力ポート40側に励起光源20a,20bからの励起光を加え、EDF10は無反射端50側で発生されたASE光が光出力ポート40側に至るまでに主に短波長成分が吸収されて長波長成分が残る長さあるいは吸収特性のものとし、この無反射端50側からの励起光で発生されてEDF10を伝播するASE光と、光出力ポート40側からの励起光で発生されたASE光とを共に光出力ポート40側から出力する構成である。EDF10の長さは360mで、励起光源2aの光強度は170mW、励起光源2bは34mWである。
【0007】
また、特開平11−330593号公報には示されていないが、一般的に出力ポート40の前段には偏波無依存型の光アイソレータが配置される。この光アイソレータの役目は、EDF10への反射戻り光を除去することにあり、反射戻り光による寄生発振、およびASE光の多重反射による利得の低下を抑圧している。
【0008】
図7は従来の広帯域ASE光源のスペクトラム波形を示す図である。スペクトラム密度は−20dBm(1530〜1610nm)、−12dBm(1550〜1600nm)である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図6、図7に示す従来の広帯域ASE光源はASE出力帯域として1530〜1610nmをカバーしているものの一方端が無反射端50であるため、無反射端50側に伝播するASE光は、無反射端50でEDF10側には反射してこない構成となっており、出力ポート40側のASE光出力には寄与していなかった。無反射端50側に伝播するASE光をEDF内に戻して増幅するという考えが無かった。即ち高出力化については十分な検討がされていなかった。
【0010】
1565〜1610nm帯(1580nm帯)のASE出力強度は、1530〜1565nm帯(1550nm帯)の10分の1程度であり、1565〜1610nm帯(1580nm帯)のASE出力光強度を上げるために大きな励起光強度が必要となるため、従来技術では無反射端側の励起光強度170mW,出力ポート側のそれは34mWで、トータル204mWとかなりハイパワーが必要であった。
【0011】
またEDF長が360mと長く装置の小型化にも不向きであった。このように励起光源がハイパワーである事、およびEDF長が長いことは装置も高価になる欠点があった。
【0012】
さらに従来技術ではスペクトラムを平坦化するために補償フィルタが必要であるという欠点があった。
【0013】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、少ない励起光強度で高出力かつ小型、低価格な1530〜1610nm帯をカバーし、補償フィルタを用いないでスペクトラム平坦性を向上した広帯域ASE光源を提供することを課題とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明はこれらの課題を解決するためのものであり、
エルビウム添加光ファイバの一方端に波長が980nm帯の励起光源と、光アイソレータを介して出力端子を接続すると共に、他方端に波長が980nm帯の励起光源と反射体を接続し、前記出力端子から1550nm帯と1580nm帯の光が出力されるASE光源であって、前記エルビウム添加光ファイバはエルビウム添加濃度が1000ppm以上であり、前記一方端の励起光源は前記他方端の励起光源より光強度が大きく、前記他方端の励起光源の励起光は前記反射体で反射される1580nm帯のASE光を増幅し、前記一方端の励起光源と前記他方端の励起光源の光強度の合計120mWであって、前記エルビウム添加光ファイバの長さが12m〜18mに設定されていることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による広帯域ASE光源について説明する。
【0018】
図1は本発明の第1の実施形態を示す構成図である。5のエルビウム添加光ファイバ(EDF)は希土類元素であるエルビウムが1000ppm以上添加された信号光の増幅作用がある石英系光ファイバで、今日最も多く用いられている光増幅用光ファイバであり、励起光を入射したときに一方端で発生する1550nm帯(第1の波長帯)のASE光が他方端に伝播した時に1580nm帯(第2の波長帯)に変換される長さを有している。
【0019】
4は光の合波器であり、光ファイバを融着延伸して作られている。3は励起光源である。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一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。
【0020】
EDF5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を接続し、EDF5の他端には反射体6を接続し、合波器4の一端には光アイソレータ2を接続し、光アイソレータ2を通して出力端子1からASE光を出力するようになっている。出力端子1からの反射光がEDF5に戻ってくるとASE光が不安定になるが、光アイソレータ2によって出力端子1側からの反射光がEDF5内に戻らないようにする事でASE光が不安定になるのを防ぐことができる。
【0021】
励起光源3から出力された励起光はその波長が1480nm帯あるいは980nm帯であって合波器4を介してEDF5に導かれる。上記励起光源3からの励起光が入射すると、合波器4を接続したEDF5の一方端側の前半部分でまず1550nm帯(第一の波長帯)のASE光が放出され、EDF5の両側に伝播する。光アイソレータ2側に伝播したASE光は1550nm帯であって光アイソレータ2を通過して出力端子1から出力される。さらに反射体6側に伝播する上記1550nm帯(第1の波長帯)のASE光は、その途中のEDF5後半部分で吸収されることにより、他方端に伝播したときに1580nm帯(第2の波長帯)のASE光になり、さらに1580nm帯ASE光は反射体6で反射され、EDF5内に戻ることで、EDF5内で増幅されて出力端子1から出力される。この状態で出力端子1から1550nm帯と1580nm帯のASE光が比較的平坦で合わさった状態で出力されるのである。
【0022】
EDFを光増幅用ファイバとして用いた場合は、エルビウム添加濃度を高めることにより、光増幅器で使用するEDF長を短尺化することができ、EDF製造における生産性の向上と光増幅器の小型化が可能となる。しかし、エルビウムの濃度を増加しすぎると励起状態にあるエルビウムイオン間の相互作用によりASEの出力が低下する。石英系光ファイバの場合、EDFのエルビウム濃度が100ppmを超えるとこの現象(濃度消光と呼ぶ)が起こるが、アルミニウム(Al)を共添加することにより1000ppm程度のエルビウム添加濃度においても濃度消光は起こらない。またファイバを高NA構造にすることでエルビウム添加コア部の励起光強度の増加を図ると共に、励起光強度の弱い領域がコア部と重ならないため、高効率化が実現できる(参考文献:エルビウム添加光ファイバ増幅器、須藤昭一偏、オプトロニクス社、149−152PP)。
【0023】
従来EDFのエルビウム添加濃度は200ppm〜400ppm程度であるため、1550nm帯ASE光源を構成する場合のEDF長は10m〜20m必要であり、1580nm帯ASEを構成する場合には50m〜100m近く必要であった。本発明では、EDF5のエルビウム添加濃度を1000ppm以上とすることで1580nm帯をカバーするASE光源においてEDF長を1550nm帯並みの10〜20mあるいはそれ以下にすることができる。
【0024】
今後エルビウム添加濃度をさらに高めることが出きれば、さらに装置の小型化が可能となる。たとえばエルビウム添加濃度5000ppmのEDFが濃度消光を起こさずに出来れば、本発明に使用するEDFは長さ2m〜4mになり、装置の更なる小型化が可能となる。
【0025】
ここで本発明のEDF5は一方端で発生する1550nm帯(第1の波長帯)のASE光が他方端に伝播したときに1580nm帯(第2の波長帯)に変換される長さとしてあるが、このような長さであるかどうかは、実際に上記第1の波長帯の光を入力することで確認できる。
【0026】
図5(a)、図5(b)は第1の波長帯のASE光が第2の波長帯に変換されるエルビウム添加光ファイバ(EDF)の長さについて説明するものである。図5(a)は該EDFの一方端から1480nm帯励起光を入力したときに該EDFの他方端から出力されるASEスペクトラム波形をシミュレーションしたものである。EDF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で、今日最も多く用いられている光増幅用光ファイバである。励起光強度100mW、EDF長を20mから150mまで変化させると、EDF長が20m〜30mでは1530nm〜1560nmの第1の波長帯を有するASEであるが、EDF長を100mにすると、1540nmでのASE出力は30dB以上低下し、第2の波長帯である1565nm〜1610nm帯(1580nm帯)へ推移する。
【0027】
この現象は次のように説明される。1480nm帯励起又は980nm帯励起により1550nm帯ASEがファイバ前半部分で発生する。この1550nm帯ASEがファイバ後半部分において吸収されることにより1580nm帯増幅が起こる。ファイバを長くしていくとASEの出力は1550nm帯から1580nm帯に推移する、この長さを変換される長さと呼ぶ(参考文献:小野他、1.58μm帯Er3+添加光ファイバ増幅器の増幅特性、信学技報、OSC97−5、pp25−30、1997)。
【0028】
また図5(b)はEDFの一方端から1480nm帯励起光を入力したときに該EDFの一方端から出力されるASEスペクトラム波形をシミュレーションしたもので、励起光強度100mW、EDF長を20m〜150mまで変化させても1530〜1565nm帯ASEはそのまま残り、1580nm帯への推移は見られない。
【0029】
これらからアルミニウムを共添加したエルビウム高濃度のEDFを選択し、EDF長を最適化した本発明の構成にすれば、高出力、小型、低価格な広帯域ASE光源が実現できる。
【0030】
図2は本発明の第2の実施形態である。
【0031】
図1と同様に構成した装置で、反射体6側のEDF5端に光合波器7を介して第2の励起光源8を接続したものである。励起光源8はその波長が1480nm帯あるいは980nm帯の物である。高出力ASEを得るためには励起光源3、および励起光源8の光強度は大きいほうが良いが、スペクトラム密度を平坦化する場合には、EDF5の一方端側励起光源3の光強度は他方端側の励起光源8より大きくすることが好ましい。なぜなら励起光源8は主に、反射体6で反射される1580nm帯ASEの増幅に寄与し、反射体があるために1580nm帯ASEを効率よく増幅するからである。
【0032】
従って励起光源3及び励起光源8の光強度比を適切に選択することでASEスペクトラム密度を平坦化できる。
【0033】
【実施例】
本発明の広帯域ASE光源の第1実施例として図1に示したASE光源の試作を行った。各部品と構成について以下に説明する。
【0034】
図3(a)、図3(b)は図1に示す実施形態のASE光源における試作結果である。 励起光源3は波長1480nmで励起出力を図3(a)では110mW,図3(b)では130mWとした。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を用い、EDFはエルビウム濃度1200ppm、EDF長は13.5〜18mまで確認した。反射体の反射率は90%である。
【0035】
従来技術と動作波長帯域はほぼ同じであるが、励起強度を上げる(110mW〜130mWへ)と長波長側(1570〜1610nm)の出力が増加すると同時にASE光強度も増加する。EDF長が短いと短波長側のASE出力が低下し、EDF長を長くすると長波長側ASE出力が低下する。最適なEDF長は励起光強度110mWの時13.5m、励起光強度130mWの時15m程度である。
【0036】
ASE出力光スペクトラム密度は従来技術では−20dBm(1530〜1610nm)、−12dBm(1550〜1600nm)であるが、本発明の図3(b)では−12dBm(1530〜1610nm)、−7dBm(1550〜1600nm)と高出力である。しかも励起光強度は従来比130mW/204mW(≒54%)に押さえることができる。EDF長は従来比15m/360m(≒4%)に改善でき、1530〜1600nm波長帯域におけるスペクトラム平坦性(スペクトラムにおける最大出力値と最小出力値の差)が15dB以下となる。
【0037】
これらにより、反射体を使うこと及び、エルビウム高濃度EDFを使用することで高出力、EDFが短く小型な、かつEDF長が短いため低価格化な広帯域ASE光源が開発できた。
【0038】
また本発明の広帯域ASE光源の第2実施例として図2に示したASE光源の試作を行った。各部品と構成について以下に説明する。図4は図2に示す実施形態のASE光源における試作結果である。励起光源3及び励起光源8は波長980nmで励起光源3および励起光源8の励起出力を合わせたトータルパワーを120mW、その他は実施形態1と同じ物である。
【0039】
上記状態でASEスペクトラム密度が平坦になるようEDF長と励起光強度比を最適に調整した。ファイバ長は12m〜18mまで変化させたところ、ファイバが18mのとき励起光源8および励起光源3の光強度はそれぞれ48mWおよび720mWであった。ファイバ長を短くすると励起光源3の光強度はさらに大きいほうがよく、ASE出力も大きくなることがわかった。
【0040】
たとえばEDF長16mの時、励起光源8は41mW、励起光源3は79mWでASE出力強度14.4dBmであった。このときスペクトラム密度は−10dBm/nm(1528〜1610nm)で、スペクトラム平坦性は7dBと従来に比べかなりよくなっている。
【0041】
以上から本方式ではスペクトラムの平坦性が改善できる、このとき励起光源3の光強度は励起光源8のそれより大きいことを確認した。
【0042】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、エルビウム添加光ファイバの一方端に励起光源と、光アイソレータを介して出力端子を接続すると共に、他方端に反射体を接続したASE光源であって、前記エルビウム添加光ファイバはエルビウム添加濃度が1000ppm以上であり、かつ一方端側で発生する第1の光波長帯を有するASE光が他方端に伝播した時に第2の光波長帯に変換される長さとすることで、低い励起パワーと短い希土類添加ファイバで1530〜1600nm波長帯域におけるスペクトラム平坦性に優れた、高出力な広帯域ASEを得ることができ、小型、低価格化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における広帯域ASE光源の第1の実施形態を示す構成図である。
【図2】本発明における広帯域ASE光源の第2の実施形態を示す構成図である。
【図3】(a)、(b)は本発明における第1の実施形態のASEスペクトラムを示す実験結果である。
【図4】本発明における第2の実施形態のASEスペクトラムを示す実験結果である。
【図5】(a)、(b)は第1の波長帯のASE光が第2の波長帯に変換されるエルビウム添加光ファイバの長さを説明するための図である。
【図6】従来のASE光源を示す図である。
【図7】従来のASE光源のASEスペクトラムを示す図である。
【符号の説明】
1:出力端子
2:光アイソレータ
3:励起光源
4:合波器
5:エルビウム添加光ファイバ
6:反射体
7:合波器
8:励起光源
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a broadband spontaneous emission light source that uses spontaneous emission light generated from an erbium-doped optical fiber as a light source, and is suitable for use as a light source for wavelength multiplexing optical communication systems, optical measurement, and the like.
[0002]
[Prior art]
An erbium-doped optical fiber has a characteristic that a large gain can be obtained with respect to a certain wavelength by entering excitation light in a certain wavelength range. For this reason, it is possible to greatly increase the light intensity of the signal light by transmitting the signal light in the wavelength band having gain into the erbium-doped optical fiber (hereinafter referred to as EDF). Widely used in the field. When excitation light is incident on the EDF, the EDF generates a gain of the signal light and also spontaneously emits light. The generated spontaneous emission light is affected by the gain and the light output increases. The light generated in this way is called Amplified Spontaneous Emission Light (hereinafter referred to as ASE light).
[0003]
The EDF can emit an ASE output with a large gain of itself, and can be used as a broadband light source. In recent years, with the expansion of communication capacity, wavelength division multiplexing optical communication systems for multiplexing and transmitting / receiving optical signals having different wavelengths using a wide wavelength band have been actively studied. A broadband light source using ASE light is used as an incoherent WDM light source and as a test light source for optical components for WDM systems.
[0004]
In order to increase the communication capacity, the wavelength band used for optical communication is being expanded. In addition to the 1530 to 1560 nm band (1550 nm band) that has been used so far, the 1570 to 1610 nm band (1580 nm band) has come to be used. As the wavelength band expands, optical components for optical communication must operate at 1530 to 1610 nm or more. In order to measure the loss wavelength characteristics, this output is high in order to cover this wavelength band and widen the measurement dynamic range. There is a need for a broadband light source.
[0005]
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a conventional broadband ASE light source (Japanese Patent Laid-Open No. 11-330593). The optical fiber 10 includes an erbium-doped optical fiber 10, first and second excitation light sources 20 a and 20 b, first and second wavelength multi-polymerization wave units 30 a and 30 b, an optical output port 40, and a non-reflection end 50.
[0006]
Excitation light from the excitation light sources 20a and 20b is added to the non-reflecting end 50 side and the optical output port 40 side of the erbium-doped optical fiber 10, and the EDF 10 causes the ASE light generated on the non-reflecting end 50 side to enter the optical output port 40 side. The ASE light that is generated by the excitation light from the non-reflecting end 50 and propagates through the EDF 10 and the light output is of a length or absorption characteristic in which the short wavelength component is mainly absorbed and the long wavelength component remains. In this configuration, both the ASE light generated by the excitation light from the port 40 side is output from the light output port 40 side. The length of the EDF 10 is 360 m, the light intensity of the excitation light source 2 a is 170 mW, and the excitation light source 2 b is 34 mW.
[0007]
Although not shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-330593, a polarization-independent optical isolator is generally arranged in front of the output port 40. The role of this optical isolator is to remove the reflected return light to the EDF 10 and suppress parasitic oscillation due to the reflected return light and a decrease in gain due to multiple reflection of the ASE light.
[0008]
FIG. 7 is a diagram showing a spectrum waveform of a conventional broadband ASE light source. The spectrum density is −20 dBm (1530 to 1610 nm) and −12 dBm (1550 to 1600 nm).
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional broadband ASE light source shown in FIGS. 6 and 7 covers 1530 to 1610 nm as the ASE output band, one end is the non-reflective end 50. Therefore, the ASE light propagating to the non-reflective end 50 side is The non-reflecting end 50 does not reflect on the EDF 10 side, and does not contribute to the ASE light output on the output port 40 side. There was no idea of amplifying the ASE light propagating toward the non-reflecting end 50 back into the EDF. In other words, sufficient studies have not been made for higher output.
[0010]
The ASE output intensity in the 1565 to 1610 nm band (1580 nm band) is about one-tenth that of the 1530 to 1565 nm band (1550 nm band), and large excitation is required to increase the ASE output light intensity in the 1565 to 1610 nm band (1580 nm band). Since the light intensity is required, the prior art requires an excitation light intensity of 170 mW on the non-reflective end side and 34 mW on the output port side, which requires a very high power of 204 mW in total.
[0011]
Also, the EDF length is as long as 360 m, which is not suitable for downsizing of the apparatus. Thus, the high power of the excitation light source and the long EDF length have the disadvantage that the apparatus is also expensive.
[0012]
Furthermore, the conventional technique has a drawback that a compensation filter is required to flatten the spectrum.
[0013]
The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and covers the 1530 to 1610 nm band, which has a high output, a small size, and a low price with a small excitation light intensity, and improves spectral flatness without using a compensation filter. It is an object of the present invention to provide a broadband ASE light source.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is to solve these problems,
A pump light source with a wavelength of 980 nm band is connected to one end of the erbium-doped optical fiber and an output terminal via an optical isolator, and a pump light source with a wavelength of 980 nm band and a reflector are connected to the other end, from the output terminal An ASE light source that outputs light in the 1550 nm band and the 1580 nm band, wherein the erbium-doped optical fiber has an erbium-doped concentration of 1000 ppm or more, and the pump light source at one end has a higher light intensity than the pump light source at the other end , the excitation light of the excitation light source of the other end amplifies the ASE light of 1580nm band are reflected by the reflector, the total light intensity of the excitation light source of the other end as an excitation light source of said one end a 120mW The length of the erbium-doped optical fiber is set to 12 m to 18 m.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The broadband ASE light source according to the present invention will be described below.
[0018]
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention. The erbium-doped optical fiber (EDF) No. 5 is a silica-based optical fiber capable of amplifying signal light to which 1000 ppm or more of the rare earth element erbium is added. The ASE light in the 1550 nm band (first wavelength band) generated at one end when light is incident has a length that is converted to the 1580 nm band (second wavelength band) when propagating to the other end. .
[0019]
Reference numeral 4 denotes an optical multiplexer, which is made by fusing and drawing an optical fiber. Reference numeral 3 denotes an excitation light source. Reference numeral 6 shows a structure in which a total reflection mirror composed of a dielectric multilayer film is bonded and connected to an end face of an optical fiber so that an optical signal is reflected by a reflector. Reference numeral 2 denotes an optical isolator that functions to allow an optical signal to pass only in one direction. The principle is that using a Faraday rotator.
[0020]
A semiconductor laser pumping light source 3 is connected to one end of the EDF 5 via a multiplexer 4, a reflector 6 is connected to the other end of the EDF 5, and an optical isolator 2 is connected to one end of the multiplexer 4. ASE light is output from the output terminal 1 through the optical isolator 2. When the reflected light from the output terminal 1 returns to the EDF 5, the ASE light becomes unstable. However, by preventing the reflected light from the output terminal 1 side from returning to the EDF 5 by the optical isolator 2, the ASE light is not generated. It can be prevented from becoming stable.
[0021]
The excitation light output from the excitation light source 3 has a wavelength of 1480 nm band or 980 nm band, and is guided to the EDF 5 via the multiplexer 4. When the excitation light from the excitation light source 3 is incident, ASE light in the 1550 nm band (first wavelength band) is first emitted from the first half of one end side of the EDF 5 to which the multiplexer 4 is connected, and propagates to both sides of the EDF 5. To do. The ASE light propagated to the optical isolator 2 side is in the 1550 nm band and passes through the optical isolator 2 and is output from the output terminal 1. Further, the ASE light in the 1550 nm band (first wavelength band) propagating to the reflector 6 side is absorbed by the latter half portion of the EDF 5 in the middle thereof, and when propagated to the other end, the 1580 nm band (second wavelength band). 1580 nm band ASE light is reflected by the reflector 6 and returns to the EDF 5 to be amplified in the EDF 5 and output from the output terminal 1. In this state, the ASE light in the 1550 nm band and the 1580 nm band is output from the output terminal 1 in a relatively flat and combined state.
[0022]
When EDF is used as an optical amplification fiber, the EDF length used in the optical amplifier can be shortened by increasing the erbium addition concentration, which can improve productivity in EDF manufacturing and downsize the optical amplifier. It becomes. However, if the concentration of erbium is increased too much, the output of ASE decreases due to the interaction between erbium ions in the excited state. In the case of silica-based optical fibers, this phenomenon (called concentration quenching) occurs when the erbium concentration of EDF exceeds 100 ppm, but concentration quenching does not occur even at an erbium addition concentration of about 1000 ppm by co-adding aluminum (Al). Absent. In addition, the fiber has a high NA structure to increase the excitation light intensity of the erbium-doped core, and the high-efficiency can be realized because the region where the excitation light intensity is weak does not overlap the core (reference: erbium addition) Optical fiber amplifier, Shoichi Sudo, Optronics, 149-152PP).
[0023]
Conventionally, since the erbium addition concentration of EDF is about 200 ppm to 400 ppm, the EDF length when configuring a 1550 nm band ASE light source needs to be 10 m to 20 m, and when configuring a 1580 nm band ASE, it needs to be close to 50 m to 100 m. It was. In the present invention, by setting the erbium addition concentration of EDF5 to 1000 ppm or more, the EDF length can be reduced to 10 to 20 m, which is the same as the 1550 nm band, or less in an ASE light source covering the 1580 nm band.
[0024]
If the erbium addition concentration can be further increased in the future, the apparatus can be further miniaturized. For example, if an EDF with an erbium addition concentration of 5000 ppm can be produced without causing concentration quenching, the EDF used in the present invention becomes 2 m to 4 m in length, and the apparatus can be further miniaturized.
[0025]
Here, the EDF 5 of the present invention has a length that is converted to the 1580 nm band (second wavelength band) when the ASE light in the 1550 nm band (first wavelength band) generated at one end propagates to the other end. Whether the length is such can be confirmed by actually inputting the light in the first wavelength band.
[0026]
FIGS. 5A and 5B illustrate the length of an erbium-doped optical fiber (EDF) in which the ASE light in the first wavelength band is converted into the second wavelength band. FIG. 5A shows a simulation of the ASE spectrum waveform output from the other end of the EDF when 1480 nm band excitation light is input from the one end of the EDF. EDF is a silica-based optical fiber that has a function of amplifying signal light to which erbium, a rare earth element, is added, and is the most frequently used optical fiber for optical amplification today. When the excitation light intensity is 100 mW and the EDF length is changed from 20 m to 150 m, the ASE has a first wavelength band of 1530 nm to 1560 nm when the EDF length is 20 m to 30 m, but when the EDF length is 100 m, the ASE at 1540 nm. The output decreases by 30 dB or more, and shifts to the 1565 nm to 1610 nm band (1580 nm band) which is the second wavelength band.
[0027]
This phenomenon is explained as follows. A 1550 nm band ASE is generated in the first half of the fiber by 1480 nm band excitation or 980 nm band excitation. As the 1550 nm band ASE is absorbed in the latter half of the fiber, 1580 nm band amplification occurs. As the fiber is lengthened, the output of the ASE changes from the 1550 nm band to the 1580 nm band. This length is called the converted length (reference: Ono et al., Amplification characteristics of 1.58 μm band Er3 + doped optical fiber amplifier, IEICE Technical Report, OSC97-5, pp25-30, 1997).
[0028]
FIG. 5B shows a simulation of an ASE spectrum waveform output from one end of the EDF when 1480 nm band excitation light is input from one end of the EDF. The excitation light intensity is 100 mW and the EDF length is 20 m to 150 m. The 1530 to 1565 nm band ASE remains as it is, and no transition to the 1580 nm band is observed.
[0029]
By selecting an erbium high-concentration EDF co-doped with aluminum and optimizing the EDF length, the configuration of the present invention can realize a broadband ASE light source with high output, small size, and low cost.
[0030]
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
[0031]
1, the second pumping light source 8 is connected to the end of the EDF 5 on the reflector 6 side via the optical multiplexer 7. The excitation light source 8 has a wavelength of 1480 nm band or 980 nm band. In order to obtain a high output ASE, the light intensity of the excitation light source 3 and the excitation light source 8 is preferably large. However, when flattening the spectrum density, the light intensity of the one end side excitation light source 3 of the EDF 5 is the other end side. It is preferable to make it larger than the excitation light source 8. This is because the excitation light source 8 mainly contributes to the amplification of the 1580 nm band ASE reflected by the reflector 6, and the 1580 nm band ASE is efficiently amplified due to the presence of the reflector.
[0032]
Therefore, the ASE spectrum density can be flattened by appropriately selecting the light intensity ratio between the excitation light source 3 and the excitation light source 8.
[0033]
【Example】
As a first embodiment of the broadband ASE light source of the present invention, the ASE light source shown in FIG. 1 was prototyped. Each component and configuration will be described below.
[0034]
FIG. 3A and FIG. 3B show the prototype results for the ASE light source of the embodiment shown in FIG. The excitation light source 3 has a wavelength of 1480 nm and an excitation output of 110 mW in FIG. 3A and 130 mW in FIG. As the EDF 5, a commercially available silica-based erbium-doped optical fiber was used. The EDF was confirmed to have an erbium concentration of 1200 ppm and an EDF length of 13.5 to 18 m. The reflectance of the reflector is 90%.
[0035]
The operating wavelength band is almost the same as that of the conventional technology, but when the excitation intensity is increased (to 110 mW to 130 mW), the output on the long wavelength side (1570 to 1610 nm) increases and at the same time the ASE light intensity increases. When the EDF length is short, the ASE output on the short wavelength side decreases, and when the EDF length is increased, the long wavelength side ASE output decreases. The optimum EDF length is about 13.5 m when the excitation light intensity is 110 mW and about 15 m when the excitation light intensity is 130 mW.
[0036]
The ASE output light spectral density is −20 dBm (1530 to 1610 nm) and −12 dBm (1550 to 1600 nm) in the prior art, but in FIG. 3B of the present invention, −12 dBm (1530 to 1610 nm) and −7 dBm (1550 to 1550 nm). 1600 nm) and high output. Moreover, the excitation light intensity can be suppressed to 130 mW / 204 mW (≈54%) compared to the conventional case. The EDF length can be improved to 15 m / 360 m (≈4%) compared to the conventional one, and the spectrum flatness (difference between the maximum output value and the minimum output value in the spectrum) in the 1530 to 1600 nm wavelength band is 15 dB or less.
[0037]
As a result, by using a reflector and using an erbium high-concentration EDF, a wide-band ASE light source having a high output, a short EDF, a small size, and a short EDF length can be developed.
[0038]
Further, as a second embodiment of the broadband ASE light source of the present invention, the ASE light source shown in FIG. 2 was prototyped. Each component and configuration will be described below. FIG. 4 is a trial result of the ASE light source of the embodiment shown in FIG. The pumping light source 3 and the pumping light source 8 have a wavelength of 980 nm, the total power of the pumping light sources 3 and the pumping light source 8 combined is 120 mW, and the rest is the same as in the first embodiment.
[0039]
In the above state, the EDF length and the excitation light intensity ratio were optimally adjusted so that the ASE spectrum density was flat. When the fiber length was changed from 12 m to 18 m, the light intensity of the excitation light source 8 and the excitation light source 3 was 48 mW and 720 mW, respectively, when the fiber was 18 m. It was found that when the fiber length is shortened, the light intensity of the excitation light source 3 should be further increased, and the ASE output will be increased.
[0040]
For example, when the EDF length is 16 m, the excitation light source 8 is 41 mW, the excitation light source 3 is 79 mW, and the ASE output intensity is 14.4 dBm. At this time, the spectral density is −10 dBm / nm (1528 to 1610 nm), and the flatness of the spectrum is 7 dB, which is considerably better than the conventional case.
[0041]
From the above, it was confirmed that the flatness of the spectrum can be improved in this method, and the light intensity of the excitation light source 3 is larger than that of the excitation light source 8 at this time.
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an ASE light source in which an excitation light source and an output terminal are connected to one end of an erbium-doped optical fiber via an optical isolator and a reflector is connected to the other end, the erbium-doped light The fiber has an erbium addition concentration of 1000 ppm or more and a length that is converted into the second optical wavelength band when ASE light having the first optical wavelength band generated on one end side propagates to the other end. It is possible to obtain a broadband ASE with high output and excellent spectral flatness in the 1530 to 1600 nm wavelength band with a low pumping power and a short rare earth doped fiber, thereby realizing a reduction in size and price.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a broadband ASE light source according to the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing a second embodiment of a broadband ASE light source according to the present invention.
FIGS. 3A and 3B are experimental results showing an ASE spectrum of the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an experimental result showing an ASE spectrum according to the second embodiment of the present invention.
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the length of an erbium-doped optical fiber in which ASE light in a first wavelength band is converted into a second wavelength band.
FIG. 6 is a diagram showing a conventional ASE light source.
FIG. 7 is a diagram showing an ASE spectrum of a conventional ASE light source.
[Explanation of symbols]
1: output terminal 2: optical isolator 3: excitation light source 4: multiplexer 5: erbium-doped optical fiber 6: reflector 7: multiplexer 8: excitation light source

Claims (1)

エルビウム添加光ファイバの一方端に波長が980nm帯の励起光源と、光アイソレータを介して出力端子を接続すると共に、他方端に波長が980nm帯の励起光源と反射体を接続し、前記出力端子から1550nm帯と1580nm帯の光が出力されるASE光源であって、前記エルビウム添加光ファイバはエルビウム添加濃度が1000ppm以上であり、前記一方端の励起光源は前記他方端の励起光源より光強度が大きく、前記他方端の励起光源の励起光は前記反射体で反射される1580nm帯のASE光を増幅し、前記一方端の励起光源と前記他方端の励起光源の光強度の合計120mWであって、前記エルビウム添加光ファイバの長さが12m〜18mに設定されていることを特徴とする広帯域ASE光源。A pump light source with a wavelength of 980 nm band is connected to one end of the erbium-doped optical fiber and an output terminal via an optical isolator, and a pump light source with a wavelength of 980 nm band and a reflector are connected to the other end, from the output terminal An ASE light source that outputs light in the 1550 nm band and the 1580 nm band, wherein the erbium-doped optical fiber has an erbium-doped concentration of 1000 ppm or more, and the pump light source at one end has a higher light intensity than the pump light source at the other end , the excitation light of the excitation light source of the other end amplifies the ASE light of 1580nm band are reflected by the reflector, the total light intensity of the excitation light source of the other end as an excitation light source of said one end a 120mW A broadband ASE light source characterized in that the length of the erbium-doped optical fiber is set to 12 m to 18 m.
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