JPH0194329A - 光増幅装置 - Google Patents
光増幅装置Info
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- JPH0194329A JPH0194329A JP25228887A JP25228887A JPH0194329A JP H0194329 A JPH0194329 A JP H0194329A JP 25228887 A JP25228887 A JP 25228887A JP 25228887 A JP25228887 A JP 25228887A JP H0194329 A JPH0194329 A JP H0194329A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、光を直接増幅する光増幅装置に関するもので
ある。
ある。
（従来技術及びその問題点）
従来、光信号を増幅するに際しては、第５図に示すよう
に、光ファイバ３１により伝送される光信号をホトトラ
ンジスタ等の受光素子３２で電気信号に変換し、この電
気信号を増幅器３３により増幅し、これを発光ダイオー
ド等の発光素子３４により光信号に変換し、これを光フ
ァイバ３５により伝送するという構成であった。
に、光ファイバ３１により伝送される光信号をホトトラ
ンジスタ等の受光素子３２で電気信号に変換し、この電
気信号を増幅器３３により増幅し、これを発光ダイオー
ド等の発光素子３４により光信号に変換し、これを光フ
ァイバ３５により伝送するという構成であった。
しかしながら、このような従来の構成では、受光索子３
２や増幅器３３や発光索子３４を駆動するのに電源が必
要であり、電力供給のための電線敷設等にコストがかか
るという不都合があった。
２や増幅器３３や発光索子３４を駆動するのに電源が必
要であり、電力供給のための電線敷設等にコストがかか
るという不都合があった。
また、光信号を電気信号に変換して再び光信号に変換す
るので、エネルギーのロスが大きく、シかもＳ／Ｎ比が
劣化するという不都合もあった。
るので、エネルギーのロスが大きく、シかもＳ／Ｎ比が
劣化するという不都合もあった。
（問題点を解決するための手段）
上記問題点を解決するため、本発明の光増幅装置は、光
信号を直接増幅する増幅素子として、希土類元素をドー
ピングした光ファイバを用いたものである。
信号を直接増幅する増幅素子として、希土類元素をドー
ピングした光ファイバを用いたものである。
（作用）
希土類元素をドーピングした光ファイバに、光信号と励
起用のレーザ光とを入射させると、希土類元素の誘導放
出により光信号が増幅される。
起用のレーザ光とを入射させると、希土類元素の誘導放
出により光信号が増幅される。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図に基づいて説
明する。
明する。
第１図は本発明の一実施例における光増幅装置の構成図
で、１は入力光信号を伝送する光ファイバ、２は励起用
のレーザ光を伝送する光ファイバであって、これら光フ
ァイバ１．２の終端は入力光信号と励起用のレーザ光と
を混合するカップラー３の入力端に接続されており、光
ファイバ２の始端は図外のレーザ装置の出力端に接続さ
れている。前記カップラー３の出力端は光ファイバ４を
介して増幅素子としての光ファイバ５の始端に接続され
ており、光ファイバ５の終端には所定の波長の光のみを
通過させるフィルタ６の入力端が接続されている。フィ
ルタ６の出力端は光ファイバ７を介してノイズレベル分
を除去する過飽和吸収体８の入力端に接続されており、
過飽和吸収体８の出力端は出力光信号を伝送する光ファ
イバ９の始端に接続されている。前記光ファイバ１，２
゜４．５．７．９は適当な外装により保護されている。
で、１は入力光信号を伝送する光ファイバ、２は励起用
のレーザ光を伝送する光ファイバであって、これら光フ
ァイバ１．２の終端は入力光信号と励起用のレーザ光と
を混合するカップラー３の入力端に接続されており、光
ファイバ２の始端は図外のレーザ装置の出力端に接続さ
れている。前記カップラー３の出力端は光ファイバ４を
介して増幅素子としての光ファイバ５の始端に接続され
ており、光ファイバ５の終端には所定の波長の光のみを
通過させるフィルタ６の入力端が接続されている。フィ
ルタ６の出力端は光ファイバ７を介してノイズレベル分
を除去する過飽和吸収体８の入力端に接続されており、
過飽和吸収体８の出力端は出力光信号を伝送する光ファ
イバ９の始端に接続されている。前記光ファイバ１，２
゜４．５．７．９は適当な外装により保護されている。
前記光ファイバ５は、第２図のように、円形断面のコア
１１と、このコア１１の周囲を覆う環状断面のクラッド
１２とから構成されており、コア１１およびクラッド１
２は例えば屈折率の互いに異なる石英ガラス等からなる
。この光ファイバ５には、主にコア１１の部分に、所定
の希土類元素としてＮｄ（ネオジム）がドーピングされ
ていると共に、他の元素としてＹｂ（イッテルビウム）
とＡｌ（アルミニウム）とがドーピングされている。
１１と、このコア１１の周囲を覆う環状断面のクラッド
１２とから構成されており、コア１１およびクラッド１
２は例えば屈折率の互いに異なる石英ガラス等からなる
。この光ファイバ５には、主にコア１１の部分に、所定
の希土類元素としてＮｄ（ネオジム）がドーピングされ
ていると共に、他の元素としてＹｂ（イッテルビウム）
とＡｌ（アルミニウム）とがドーピングされている。
次に作用を説明する。光ファイバ１により伝送される光
通信の常用帯域である１、３μｍ帯の入力光信号と、光
ファイバ２により伝送される所定の波長を有する励起用
のレーザ光とは、カップラー３により混合され、光ファ
イバ４を通って光ファイバ５に入射する。光ファイバ５
にはＮｄとＹｂとＡｌとがドーピングされているので、
誘導放出により入力光信号に応じた波形の光信号が増幅
されて出力される。ここで、Ｎｄの誘導放出による光は
第３図に破線で示すように１．４μｍにピークを有して
おり、その帯域は１．３μｍ近傍には及んでいない。し
かし、光ファイバ５にはＮｄの外にＹｂとＡｌとがドー
ピングされているので、誘導放出される光の強度が増し
、その帯域が第３図に実線で示すように広がり、１．３
μｍ帯の入力光信号も増幅される。光ファイバ５により
増幅された光信号はフィルタ６に入射し、不要な帯域の
光信号がカットされて、必要な帯域の光信号すなわち入
力光信号の波長である１、３μｍ帯の波長の光信号のみ
がフィルタ６を通過する。ここで、入力光信号は第４図
（ａ）のように基準レベルが零レベルの光信号であるが
、光ファイバ５で増幅された光信号には、誘導放出によ
る光の外に自然放出による光が混入しているので、フィ
ルタ６を通過した光信号は第４図（ｂ）のように基準レ
ベルがノイズレベル分Ｉｎだけ上昇している。この光信
号は光ファイバ７を通って過飽和吸収体８に入射し、ノ
イズレベル分Ｉｎが除去されて、第４図（Ｃ）のように
入力光信号と同様に基準レベルが零レベルの光信号にな
って過飽和吸収体８から出射し、出力光信号として光フ
ァイバ９により伝送される。
通信の常用帯域である１、３μｍ帯の入力光信号と、光
ファイバ２により伝送される所定の波長を有する励起用
のレーザ光とは、カップラー３により混合され、光ファ
イバ４を通って光ファイバ５に入射する。光ファイバ５
にはＮｄとＹｂとＡｌとがドーピングされているので、
誘導放出により入力光信号に応じた波形の光信号が増幅
されて出力される。ここで、Ｎｄの誘導放出による光は
第３図に破線で示すように１．４μｍにピークを有して
おり、その帯域は１．３μｍ近傍には及んでいない。し
かし、光ファイバ５にはＮｄの外にＹｂとＡｌとがドー
ピングされているので、誘導放出される光の強度が増し
、その帯域が第３図に実線で示すように広がり、１．３
μｍ帯の入力光信号も増幅される。光ファイバ５により
増幅された光信号はフィルタ６に入射し、不要な帯域の
光信号がカットされて、必要な帯域の光信号すなわち入
力光信号の波長である１、３μｍ帯の波長の光信号のみ
がフィルタ６を通過する。ここで、入力光信号は第４図
（ａ）のように基準レベルが零レベルの光信号であるが
、光ファイバ５で増幅された光信号には、誘導放出によ
る光の外に自然放出による光が混入しているので、フィ
ルタ６を通過した光信号は第４図（ｂ）のように基準レ
ベルがノイズレベル分Ｉｎだけ上昇している。この光信
号は光ファイバ７を通って過飽和吸収体８に入射し、ノ
イズレベル分Ｉｎが除去されて、第４図（Ｃ）のように
入力光信号と同様に基準レベルが零レベルの光信号にな
って過飽和吸収体８から出射し、出力光信号として光フ
ァイバ９により伝送される。
このように、先ファイバ５により光信号を直接増幅する
ので、従来のように電源を必要とせず、したがって電力
供給用の設備が不要で設置コストを大幅に低減できる。
ので、従来のように電源を必要とせず、したがって電力
供給用の設備が不要で設置コストを大幅に低減できる。
また光信号と電気信号との変換が不要であるので、エネ
ルギーロスを低減できると同時にＳ／Ｎ比の低下を低減
できる。また本実施例では、光ファイバ５にＮｄの外に
ＹｂとＡｌとをドーピングしたので、Ｎｄの誘導放出に
よる光の帯域から外れた１、３μｍ帯の光信号を増幅で
きる。また本実施例では、光ファイバ５にドーピングさ
れたＮｄ、Ｙｂ、Ａｌの自然放出によるノイズレベル分
Ｉｎを過飽和吸収体８により除去したので、Ｓ／Ｎ比が
向上し、例えばディジタル信号において「１」と「０」
との区別が困難になる等の不都合を確実に回避できる。
ルギーロスを低減できると同時にＳ／Ｎ比の低下を低減
できる。また本実施例では、光ファイバ５にＮｄの外に
ＹｂとＡｌとをドーピングしたので、Ｎｄの誘導放出に
よる光の帯域から外れた１、３μｍ帯の光信号を増幅で
きる。また本実施例では、光ファイバ５にドーピングさ
れたＮｄ、Ｙｂ、Ａｌの自然放出によるノイズレベル分
Ｉｎを過飽和吸収体８により除去したので、Ｓ／Ｎ比が
向上し、例えばディジタル信号において「１」と「０」
との区別が困難になる等の不都合を確実に回避できる。
なお、本発明の発明者らがＮｄのみをドーピングした光
ファイバと、ＮｄとＹｂとを共ドーピングした光ファイ
バと、ＮｄとＡｌとを共ドーピングした光ファイバと、
ＮｄとＹｂとＡｌとを共ドーピングした光ファイバとを
製作して実験を行なったところ、共ドーピングした光フ
ァイバの方がＮｄのみをドーピングした光ファイバより
も螢光強度が大きく、螢光効率が改善されていることが
確認された。これは、共ドーピングにより多くの吸収準
位ができ、その吸収準位から発光準位への遷移が行われ
ることにより、実質的な吸収バンドが広がる。二とによ
ると考えられる。なお、共ドーピングした光ファイバに
おける吸収帯は、その分光結果から確実に広がっている
ことが確認された。
ファイバと、ＮｄとＹｂとを共ドーピングした光ファイ
バと、ＮｄとＡｌとを共ドーピングした光ファイバと、
ＮｄとＹｂとＡｌとを共ドーピングした光ファイバとを
製作して実験を行なったところ、共ドーピングした光フ
ァイバの方がＮｄのみをドーピングした光ファイバより
も螢光強度が大きく、螢光効率が改善されていることが
確認された。これは、共ドーピングにより多くの吸収準
位ができ、その吸収準位から発光準位への遷移が行われ
ることにより、実質的な吸収バンドが広がる。二とによ
ると考えられる。なお、共ドーピングした光ファイバに
おける吸収帯は、その分光結果から確実に広がっている
ことが確認された。
また螢光効率の順位は、Ｙｂを共ドーピングしたものが
最も小さく、Ｙｂ′とＡｌとを共ドーピングしたものが
最も大きく、Ａｌを共ドーピングしたものがそれらの中
間であった。モしてＹｂとＡｌとを共ドーピングしたも
のは他のものよりも著しく螢光効率が高かった。
最も小さく、Ｙｂ′とＡｌとを共ドーピングしたものが
最も大きく、Ａｌを共ドーピングしたものがそれらの中
間であった。モしてＹｂとＡｌとを共ドーピングしたも
のは他のものよりも著しく螢光効率が高かった。
また、ＮｄにＹｂとＡ１とを共ドーピングした光ファイ
バを製作し、０．８３μｍの波長の励起光と１．３μｍ
の波長の光信号とを重ねて入射させて重畳実験を行なっ
たところ、１．３μｍの波長の光信号が明確に増幅され
ていることが確認された。
バを製作し、０．８３μｍの波長の励起光と１．３μｍ
の波長の光信号とを重ねて入射させて重畳実験を行なっ
たところ、１．３μｍの波長の光信号が明確に増幅され
ていることが確認された。
（別の実施例）
上記実施例においては、所定の希土類元素として光ファ
イバ５にＮｄをドーピングした例について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば１．５
５μｍの波長の光を放出するＥｒ（エルビウム）等、所
望の波長帯域に応じた任意の希土類元素をドーピングす
ればよい。
イバ５にＮｄをドーピングした例について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、例えば１．５
５μｍの波長の光を放出するＥｒ（エルビウム）等、所
望の波長帯域に応じた任意の希土類元素をドーピングす
ればよい。
また上記実施例においては、その他の元素としてＹｂと
Ａｌとを光ファイバ５にドーピングしたが、これらはい
ずれか一方だけをドーピングしてもよい。またこれらの
元素はドーピングする希土類元素に応じて適宜選定すれ
ばよく、所定の希土類元素との組合わせにより所望の帯
域の光信号を増幅できる。さらには、増幅すべき光信号
の帯域が、所定の希土類元素が放出する光の波長の帯域
と一致している場合には、その他の元素はドーピングし
なくてよい。
Ａｌとを光ファイバ５にドーピングしたが、これらはい
ずれか一方だけをドーピングしてもよい。またこれらの
元素はドーピングする希土類元素に応じて適宜選定すれ
ばよく、所定の希土類元素との組合わせにより所望の帯
域の光信号を増幅できる。さらには、増幅すべき光信号
の帯域が、所定の希土類元素が放出する光の波長の帯域
と一致している場合には、その他の元素はドーピングし
なくてよい。
また上記実施例においては、過飽和吸収体８を設けて自
然放出によるノイズレベル分Ｉｎを除去したが、出力光
信号にノイズレベル分Ｉｎが含まれていても差支えない
場合は必ずしも過飽和吸収体８を設ける必要はない。
然放出によるノイズレベル分Ｉｎを除去したが、出力光
信号にノイズレベル分Ｉｎが含まれていても差支えない
場合は必ずしも過飽和吸収体８を設ける必要はない。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明によれば、光信号を直接増
幅する増幅素子として、希土類元素をドーピングした光
ファイバを用いたので、従来のように電源を必要とせず
、したがって電力供給用の設備が不要で設置コストを大
幅に低減できる。また光信号と電気信号との変換が不要
であるので、エネルギーロスを低減できると同時にＳ／
Ｎ比の低下を低減できる。
幅する増幅素子として、希土類元素をドーピングした光
ファイバを用いたので、従来のように電源を必要とせず
、したがって電力供給用の設備が不要で設置コストを大
幅に低減できる。また光信号と電気信号との変換が不要
であるので、エネルギーロスを低減できると同時にＳ／
Ｎ比の低下を低減できる。
第１図は本発明の一実施例における光増幅装置の構成図
、第２図は光ファイバの断面図、第３図は共ドープによ
る螢光強度の変化の説明図、第４図は第１図における光
信号の各部信号波形図、第５図は従来の光増幅装置の構
成図である。 ５・・・光ファイバ、８・・・過飽和吸収体特許出願人
三菱電線工業株式会社
、第２図は光ファイバの断面図、第３図は共ドープによ
る螢光強度の変化の説明図、第４図は第１図における光
信号の各部信号波形図、第５図は従来の光増幅装置の構
成図である。 ５・・・光ファイバ、８・・・過飽和吸収体特許出願人
三菱電線工業株式会社
Claims (4)
- （１）光信号を直接増幅する増幅素子として、希土類元
素をドーピングした光ファイバを用いたことを特徴とす
る光増幅装置。 - （２）光ファイバは、所定の希土類元素と共に他の元素
がドーピングされており、前記所定の希土類元素による
発光の帯域幅を前記他の元素により広げて、前記所定の
希土類元素による発光の帯域以外の帯域の光信号を増幅
する構成とした特許請求の範囲第１項に記載の光増幅装
置。 - （３）所定の希土類元素はＮｄであり、他の元素はＹｂ
とＡｌとのうちの少なくとも一方であって、Ｎｄによる
１．４μｍ帯の発光の帯域幅をＹｂ、Ａｌにより広げて
１．３μｍ帯の光信号の増幅を行なう構成とした特許請
求の範囲第２項に記載の光増幅装置。 - （４）光ファイバは、後段に過飽和吸収体が設置されて
おり、光ファイバの出力から自然放出によるノイズレベ
ル分を除去する構成とした特許請求の範囲第１項ないし
第３項のいずれかに記載の光増幅装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25228887A JPH0194329A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 光増幅装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25228887A JPH0194329A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 光増幅装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0194329A true JPH0194329A (ja) | 1989-04-13 |
Family
ID=17235170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25228887A Pending JPH0194329A (ja) | 1987-10-06 | 1987-10-06 | 光増幅装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0194329A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0361928A (ja) * | 1989-07-31 | 1991-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超短光パルス発生装置 |
| EP0421675A2 (en) * | 1989-10-06 | 1991-04-10 | AT&T Corp. | Distributed amplification for lightwave transmission system |
| JPH04120524A (ja) * | 1989-12-29 | 1992-04-21 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 光伝送システム |
| US6317253B1 (en) | 1994-08-31 | 2001-11-13 | Atr Optical & Radio Comm. Research | 1.06 μm band optical amplifier apparatus utilizing induced emission in optical fiber by excited rare-earth element |
| KR20170058825A (ko) * | 2015-11-19 | 2017-05-29 | 한국전자통신연구원 | 편광 포화 흡수체 및 그를 포함하는 펄스 레이저 장치 |
-
1987
- 1987-10-06 JP JP25228887A patent/JPH0194329A/ja active Pending
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ELECTRONICS LETTERS=1987 * |
| JOURNAL OF APPLIED PHYSICS=1986 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0361928A (ja) * | 1989-07-31 | 1991-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 超短光パルス発生装置 |
| EP0421675A2 (en) * | 1989-10-06 | 1991-04-10 | AT&T Corp. | Distributed amplification for lightwave transmission system |
| JPH04120524A (ja) * | 1989-12-29 | 1992-04-21 | American Teleph & Telegr Co <Att> | 光伝送システム |
| US6317253B1 (en) | 1994-08-31 | 2001-11-13 | Atr Optical & Radio Comm. Research | 1.06 μm band optical amplifier apparatus utilizing induced emission in optical fiber by excited rare-earth element |
| KR20170058825A (ko) * | 2015-11-19 | 2017-05-29 | 한국전자통신연구원 | 편광 포화 흡수체 및 그를 포함하는 펄스 레이저 장치 |
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