JPH02306676A - 光能動性デバイス - Google Patents

光能動性デバイス

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JPH02306676A
JPH02306676A JP12847989A JP12847989A JPH02306676A JP H02306676 A JPH02306676 A JP H02306676A JP 12847989 A JP12847989 A JP 12847989A JP 12847989 A JP12847989 A JP 12847989A JP H02306676 A JPH02306676 A JP H02306676A
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JP
Japan
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light
optical fiber
wavelength
doped
rare earth
Prior art date
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Pending
Application number
JP12847989A
Other languages
English (en)
Inventor
Minoru Yoshida
実 吉田
Kazuya Koo
小尾 一也
Toshikazu Omae
俊和 御前
Hiroyuki Tanaka
田中 紘幸
Takeshi Shintani
健 新谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Cable Industries Ltd, Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority to JP12847989A priority Critical patent/JPH02306676A/ja
Publication of JPH02306676A publication Critical patent/JPH02306676A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/06Construction or shape of active medium
    • H01S3/063Waveguide lasers, i.e. whereby the dimensions of the waveguide are of the order of the light wavelength
    • H01S3/067Fibre lasers
    • H01S3/06708Constructional details of the fibre, e.g. compositions, cross-section, shape or tapering

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、光増幅器、光フアイバレーザ等の光能動素子
として使用される光ファイバ、特には2種以上の希土類
元素を共にドープしたしのを用いた光能動性デバイスに
関する。
く従来の技術〉 現在実用化されている光ファイバ通信ノステムにおいて
は、光ファイバの損失による光信号の減衰を補償するた
めに、所定距離ごとに光中継器か設置されている。この
光中継器では、光信号をフォトタイオード等によって電
気信号に変換して電子増幅器によって信号を増幅した後
、半導体レーザ(LD)等によって光信号に変換して光
フアイバ(i送路に再び送り出すようになっている。し
かしなから、このような構成の光中継器では、光信号を
一旦電気信号に戻した後、再び光信号に変換ずろ必要が
あるために、光ファイバとの接続損失か多く、さらに、
装置全体が大型化するなどの難点かある。
そのため、近年は、誘導放出効果を411用した光増幅
器が考えられている。この光増幅器は、第9図に示すよ
うに、?■−の希土類元素(たとえばEr)をドープし
た光ファイバaを用い、この光ファイバaに励起光を入
射してドープした希土類元素を高いエネルギ準位に励起
し、この状態で光ファイバaに信号光を入射させて誘導
放出により信号光のパワーを光ファイバに沿って次第に
増幅するものである。なお、b、は信号光の波長のみを
通過させる入射側フィルタ、b、は信号光の波長のみを
通過させる出射側フィルタである。
この光増幅器を使用すれば、光信号をそのまま増幅でき
るので低雑音であり、また伝送用光ファイバとの結合も
良くて接続損失も少ないばかりか、装置の小型化、低廉
化を図ることができる等の利点を有する。
ところで、このような光ファイバとして、たとえば石英
系のものを使用する場合、伝送損失が少ない波長帯は1
.55μ−近傍にあることが一般に知られており、この
波長の信号光を用いる際には、これに合わせた蛍光特性
をもつ希土類元素を選定する必要がある。このような蛍
光特性をもつ希土類元素としては、Er(エルビウム)
が適していることが次第に明らかになってきており、そ
のため、従来技術では、石英系光ファイバのコアまたは
コア、の外周縁部にErをドープしたものが提供されて
いる。
〈発明が解決しようとする課題〉 一方、上記の励起光としては、大出力が得られ、しかし
小型、安価で入手ら容易なものとして0゜、83μm波
長の半導体レーザ(LD)を使用することか有効である
ところが、E「ドープ光ファイバを0.83μmの波長
の励起光によりゃ起する場合、励起光の波長とErの吸
収波長とが一致していないために、励起効率を十分に高
めることができない。すなわち、第10図に示すように
、Erの吸収は0.52.0.64.0.80.0.9
8、l 、55 μtaの各波長を中心に存在しており
、1.55μmの信号光に対しては吸収が大きいが、励
起光の0.83μ−の波長のところでは吸収か少なく、
したがって、励起効率が悪くて蛍光強度や増幅率を高め
るには自と限界がある。
これは、Erの自然放出光を増幅してレーザ光を得る場
合も同様であって、蛍光波長と励起光の波長とが一致し
ていないために励起効率を十分に向上させることかでき
ない。
〈課題を解決するための手段〉 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであっ
て、光増幅器、光フアイバレーザ等の光能動素子として
誘導放出を利用する先ファイバを用いた先能動性デバイ
スにおいて、従来よりも一層励起効率を向上させるもの
である。
そのため、本発明は、光ファイバは、信号光あるいは自
然放出光の波長域において大きな蛍光特性を与える希土
類元素が、また、前記励起光の波長域において大きな吸
収特性を与える希土類元素がそれぞれ選定されて共にド
ープされていることを特徴としている。
〈作用〉 上記構成の光能動性デバイスでは、各種特性を考慮して
複数の希土類元素を共に光ファイバにドープしているの
で、励起光の波長付近での吸収が増して励起効率が向上
し、これに応じて信号光あるいは自然放出光の蛍光に寄
与するため、従来よりも一層蛍光強度や増幅率が高くな
る。
〈実施例〉 この実施例では、光増幅器の場合について説明する。な
お、ここで使用する光ファイバは、化学的気相堆積法(
M CV D法)、あるいはVAD法十分子スタッ、フ
ィング法を適用して製作される。
実施例1 この実施例の光能動性デバイスに使用する光ファイバは
、信号光の波長域に応じた蛍光特性を与える希土類元素
としてEr(エルビウム)を、また、励起光の波長域に
応した吸収特性を与える希土類元素としてYb(イッテ
ルビウム)をそれぞれ選定し、石英系ガラスコアまたは
該コアの外周縁部にこれらの希土類元素を共にドープし
、このコアの周囲に屈折率がコアよりも小さいクラッド
を形成して構成されている。
第1図は、Erを340ppm%Ybを3070 pp
i+それぞれドープした光ファイバについて、0.83
μ鴎の波長の励起光を入射した際の出射光の分光蛍光特
性を示している。Erの蛍光が1,55μ羨に、Ybの
蛍光か!」μmにそれぞれ表れておリ、Erが信号光の
波長1.55μmに合わせた蛍光特性をもつことが分か
る。
第2図はYbを60I)I)m単独でドープした場合の
光ファイバの分光損失特性を、第3図はErを110p
pm単独でドープした場合(破線)と、E「を140p
I’m、Ybを330 ppm共にドープした場合(実
線)の各分光損失特性をそれぞれ示している。ybは波
長0.8〜1.1μmところに、Erは0.58μm、
0.98μm1 ・のところにそれぞれ吸収か見られる
か、Erは励起光の波長083μmのところでは吸収が
小さい。これに対して、ErとYbを共にトープした場
合には、両元素の特性を加えた分光損失特性を示し、励
起光の波長0.83μlのところでの吸収は比較的大き
な値になっている。このため、励起効率を高めることが
できる。これを確認した結果を第4図に示す。
第4図は励起波長を0.83μmに設定して入射パワー
を一定としたときのEr単独ドープの場合と、E「とY
bを共にドープした場合の自然放出光の波長1535μ
Iと1553μmでの正規化された蛍ノし強度を調へた
らのである。正規化は入射パワーを一定とし、Erのみ
単独ドープした場合の波長1535μmの蛍光強度を基
準にしている。同図から明らかなように、Er単独トー
プの場合に比較してYbを共にJffi)’−プするこ
とにより蛍光強度か大幅に向上していることか理解され
る。このように、Erに対してYbを共にトープするこ
とにより、励起光の波長0.83μm付近の吸収が増し
、そのYbの吸収かErの蛍光に寄与′4−るために蛍
光強度の大きい先ファイバを得ることができる。
実施例2 この実施例の光能動性デバイスに用いる光ファイバは、
信号光の波長域に応じた蛍光特性を与える希土類元素と
してEr(エルビウム)を、また、励起光の波長域に応
じた吸収特性を与える希土類元素としてNd(ネオジウ
ム)をそれぞれ選定し、石英系ガラスコアまたは該コア
の外周縁部にこれらの希土類元素をノ(にトープし、こ
のコアの周囲に屈折率がコアよく・)ら小さいクラッド
を形成して構成されている。
第5図は、Erを550 ppm、  Ndを300 
ppmそれぞれドープした光ファイバについて、0.8
3μmの波長の励起光を入射した際の出射光の分光蛍光
特性を示している。Erの蛍光が1.55μmに、Nd
の蛍光が0.94μmと1.1μmとにそれぞれ表れて
おり、Erか信号光の波長1.55μmに合わせた蛍光
特性をらっことが分かる。
第6図はNdを200 ppm単独でドープした場合の
光ファイバの分光損失特性を、第7図はE「をIQQQ
ppm単独でドープした場合(破線)と、E「を100
0ppmSYbを260 ppm共にドープした場合(
実線)の各分光損失特性をそれぞれ示している。Ndは
波長0.58μm10.8047zmところに、Erは
0.58 μro 、 0.98 μm 、 −のとこ
ろにそれぞれ吸収が見られるが、Erは励起光の波長0
.83μmのところでは吸収が小さい。
これに対して、・ErとNdを共にドープした場合には
、両元素の特性を加えた分光損失特性を示し、励起光の
波長083μmのところでの吸収は比較的大きな値にな
っている。このため、励起効率を高めることかできる。
これを確認した結果を第8図に示す。
第8図は励起波長を083μmに設定して入射パワーを
一定としたときのE「単独トープの場合と、ErとNd
を共にドープした場合の信号光の波長1535μmと!
、553μmでの正規化された蛍光強度を凋へたらのて
あ・る。正規化は入射パワーを一定とし、E[のみ単独
トープした場合の波長1.5357zmの蛍光強度を基
準にしている。同図から明らかなように、Er単独トー
プの場合に比較してNdを」(に適mドープすることに
より蛍光強度が向上して”いることが理解される。
このように、Erに対してNdを共にドープすることに
より、励起光の波長0.83μm付近の吸収か増し、そ
のNdの吸収がErの蛍光に寄与するために蛍光強度の
大きい光ファイバを得ることかできる。
なお、この実施例では、光能動デバイスとして光増幅器
に適用した場合について説明したが、これに限定される
ものではなく、光フアイバレーザ等にも本発明を適用す
ることができる。
〈発明の効果〉 本発明によれば、信号光あるいは自然放出光の波長域に
おいて大きな蛍光特性を与える希土類元素が、また、前
記励起光の波長域において大きな吸収特性を与える希土
類元素がそれぞれ選定されて共にドープされた構成とし
たので、励起光の波長付近での吸収が増して励起効率か
向上し、これに応じて信号光あるいは自然放射光の蛍光
に寄与するため、従来よりも一層蛍光強度や増幅率を高
くすることができる等の優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に係るE「とYbを共にドープ
した光ファイバの蛍光特性図、第2図はYb単独ドープ
の光ファイバの分光損失特性図、第3図はEr単独ドー
プしたものとE「とYbを共にドープした各光ファイバ
の分光損失特性図、第4図はE「単独ドープの場合とE
rにYbを共にドープした場合の各光ファイバの蛍光特
性を比較して示す特性図である。また、第5図は本発明
の他の実施例に係るE「とNdを共にドープした光ファ
イバの蛍光特性図、第6図はNd単独ドープした光ファ
イバの分光損失特性図、第7図はE「単独ドープしたも
のとErとNdを共にドープした各光ファイバの分光損
失特性図、第8図はEr単独ドープの場合とErにNd
を共にドープした場合の各光ファイバの蛍光特性を比較
して示す特性図である。 第9図は光ファイバを用いた光増幅器の構成図、第10
図は希土類元素としてE「を単独ドープした光ファイバ
の分光損失特性図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)励起光と該励起光でエネルギ準位を高めて誘導放
    出により信号光あるいは自然放出光を増幅する光ファイ
    バとを備えた光能動性デバイスにおいて、 前記光ファイバは、信号光あるいは自然放出光の波長域
    において大きな蛍光特性を与える希土類元素が、また、
    前記励起光の波長域において大きな吸収特性を与える希
    土類元素がそれぞれ選定されて共にドープされているこ
    とを特徴とする光能動性デバイス。
JP12847989A 1989-05-22 1989-05-22 光能動性デバイス Pending JPH02306676A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60175477A (ja) * 1984-02-21 1985-09-09 Hoya Corp レ−ザ光の増幅装置
JPS63226985A (ja) * 1987-03-16 1988-09-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 波長可変光フアイバレ−ザ装置
JPS63260189A (ja) * 1987-04-17 1988-10-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光ソリトンフアイバレ−ザ

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