JPH03134631A - 光ファイバ増幅器 - Google Patents

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、Ｅｒ添加光ファイバ中で信号光を光増幅する光
ファイバ増幅器に関する。

（従来の技術） 近年、光通信用中継器の小形化・経済化、あるいは光分
岐による損失の補償などを目的として、信号光を充電変
換することなく増幅する光増幅器に関する研究が活発に
行なわれている。光増幅方式としては、これまでに■半
導体レーザ媒質を用いるもの、■コツ部にＥｒ等の希土
類元素を添加した光ファイバを用いるもの、■光ファイ
バの誘導ラマン散乱、誘導ブリユアン散乱などの非線形
光学効果を用いるもの等が報告されている。これらの中
で、Ｅｒ添加光ファイバを用いる光増幅器（Ｅｒ添加光
ファイバ増幅器）は、光ファイバの最低損失波長域であ
る波長１．５ｐｍ帯で２０ｄＢ以上という高利得が得ら
れることや、利得の偏光依存性がほとんどない等の特長
を有することから最近盛んに研究開発が行なわれている
（例えば、オー・プラス・イ、−［ＯｐｌｕｇＥｌ、第
１１３巻（１９８９年）、７５−８２ページ、および電
子情報通信学会・光量子エレクトロニクス研究会、第０
ＱＥ８Ｂ−１２３巻（１９８９年）、８５−９０ページ
を参照）。この方式では、Ｅｒイオンの吸収波長と等し
い波長の励起光を信号光とともにＥｒ添加光ファイバに
入射させて光増幅を行なう。

（発明が解決しようとする課Ｍ） 従来のＥｒ添加光ファイバ増幅器は、上述の様に高利得
が得られるが、第４図に一例を示すように増幅利得が信
号光の波長によって大きく変化するという特性がある。

そして、最大増幅利得として２０ｄＢ程度が得られるよ
うにＥｒ添加光ファイバを継起した場合、利得帯域幅は
波長１．５３６μｍ付近で３ｎｍ程度である。この様に
利得帯域幅が狭いために、従来のＥｒ添加光ファイバ増
幅器では、高利得を得ようとする場合、信号光の波長は
１．５３６ｐｍを中心にして許容範囲１ｎｍ程度以下に
設定しなければならないという欠点があった。また、複
数のチャンネルの信号光を同時に伝送させる波長多重伝
送への応用においては、各々のチャンネルの信号光のパ
ワーレベルが異なるという問題点となって表れていた。

本発明の目的は、上記のような従来のＥｒ添加光ファイ
バ増幅器の欠点を除去し、従来に比べて利得帯域幅を広
くした光ファイバ増幅器を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の光ファイバ増幅器は、光学的に縦続接続された
複数本のＥｒ添加光ファイバと、複数個の励起光源と、
前記励起光源から出力される励起光を前記Ｅｒ添加光フ
ァイバにそれぞれ入射させるための光合波手段とを含む
ことを特徴とする。

（作用） Ｅｒ添加光ファイバは、波長１．５３６ｐｍ付近では蛍
光断面積、吸収断面積ともに大きく、一方、波長１．５
５ｐｍ付近では両断面積ともに小さいという特質がある
。このため、低励起状態では、波長１．５５ｐｍ付近の
方が波長１．５３６ｐｍ付近よりも利得が高い。そして
、励起光パワーを増加させ励起を上げていくと、波長１
．５３６μｍの方が波長１．５５ｐｍよりも利得の増加
率が高いので、同波長での利得はほぼ等しくなり、利得
曲線が平坦化していく。さらに、励起を上げた状態では
、第４図の様に波長１．５３６ｐｍでより大きな利得が
得られるようになる。

本発明は、上記の様にＥｒ添加光ファイバでは励起がそ
れほど高くない場合には利得帯域が広いことに着目し、
複数本のＥｒ添加光ファイバをそれぞれ適切に励起して
広利得帯域を確保し、かつ、これらの光ファイバを光学
的に縦続接続することにより全体としては高い利得を実
現するものである。この結果、本発明では、従来より大
幅に利得帯域が広く、かつ高利得な光ファイバ増幅器が
得られるという利点がある。また、励起状態を調整する
ことによって、利得帯域幅を可変にできるという他の利
点も生じる。

（実施例） 次に、図面を参照して、本発明の光ファイバ増幅器につ
いて詳細に説明する。

第１図は、本発明による光ファイバ増幅器の実施例の構
成図である。この実施例では、４本のＥｒ添加光ファイ
バを縦続接続して用いている。図において、Ｅｒ添加光
ファイバ１１．１２．１３．１４は、いずれも内封は化
学的気相析出法（ＭＣＶＤ法）によって作製したコア径
７ｐｍ、長さ１５ｍ、　Ｅｒ濃度３００ｐｐｍのＥｒ添
加単一モード光ファイバ、光合分波器２１．２２．２３
．２４．２５は、波長１．４７ｐｍ帯の励起光と１．５
４ｐｍ帯の信号光との合波および分波が可能な波長多重
用単一モード光ファイバカップラである。この光ファイ
バカップラは、波長１．５４ｐｍ帯での損失が０．５ｄ
Ｂ以下であり、Ｅｒ添加光ファイバとは損失０．１ｄＢ
以下でスプライス接続されている。また、励起光源３１
．３２．３３．３４は、最大出力として１００ｍＷが得
られる波長１．４７ｐｍのＩｎＧａＡｓＰ／ＩｎＰフ、
アプリペロ型半導体レーザである。

本実施例の光ファイバ増幅器では、信号光は、まず励起
光源３１から出射された励起光と光ファイバカップラ２
１によって合波された後に、Ｅｒ添加光ファイバ１１に
入射される。このＥｒ添加光ファイバ中で増幅された信
号光は、新たに励起光源３２からの励起光と光ファイバ
カップラ２２によって合波され、Ｅｒ添加光ファイバ１
２に入力される。そして、同様の手順を経て、最後に光
ファイバカップラ２５によって励起光と分波されて出力
される。

第２図は、この実施例で用いたＥｒ添加光ファイバ１１
において、励起光パワーを変化させた場合の増幅利得対
信号光波長特性を示したものである。その多のＥｒ添加
光ファイバも同様な特性を有する。

この図より、励起光パワー１５ｍＷでは、利得ピーク値
は約６ｄＢであるが、波長１．５３５ｐｍから１．５５
ｐｍの広波長域に渡って利得のリップルは１ｄＢ程度で
あることがわかる。これに対して、励起光パワーを増加
させると、波長１．５３６μｍでの増幅利得は大きくな
るが波長依存性も顕著になる。第３図は、本実施例にお
いて、それぞれのＥｒ添加光ファイバへの励起光パワー
を約１５ｍＷにした時に得られた増幅利得対信号光波長
依存性である。本構成により、波長１．５３０ｐｍから
１．５５３ｐｍの広い波長範囲において、増幅利得１７
ｄＢ以上で、かつ、利得のリップルが３ｄＢ以内の光増
幅が実現できている。一方、従来のＥｒ添加光ファイバ
増幅器では、第４図と同様に、１０ｄＢ以上の利得のリ
ップルが観測された。

なお、上記の実施例では、利得帯域を最も広くするため
に、各々のＥｒ添加光ファイバへの励起光パワーはすべ
て等しくした。しかし、本発明では、励起光パワーを調
整することにより利得帯域幅を可変にできる。例えば、
４本のＥｒ添加光ファイバのうちのいずれかの光ファイ
バに１５ｍＷ以上の励起光パワーを入力し、残りの光フ
ァイバへの励起光パワーを１５ｍＷ以下にすれば、上記
とほぼ同一の利得で利得帯域を狭くすることも可能であ
る。

以上、本発明による光ファイバ増幅器について一実施例
を用いて説明したが、本発明はこの実施例に限られるこ
となくいくつかの変形が考えられる。

例えば、励起光源は、実施例では波長１．４７ｐｍとし
たが、波長０．５１ｐｍ、　０．８１ｐｍ、　０．９８
ｐｍ帯なとのＥｒイオンその他の吸収波長に合致させて
もよく、使用するレーザはいかなるレーザでも良い。ま
た、励起光の光合波手段は、ダイクロイックミラーなど
を用いてもよく、その性能を有する限りいかなる素子、
要素であってもよいことは言うまでもない。さらに、Ｅ
ｒ添加光ファイバのＥｒ濃度やサイズ、および縦続接続
される本数等も本実施例に限定されない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の光ファイバ増幅器では、
Ｅｒ添加光ファイバにおいて励起がそれほど高くない場
合には利得帯域が広いことに着目し、複数本のＥｒ添加
光ファイバをそれぞれ適切に励起して広利得帯域を確保
し、がっ、これらの光ファイバを光学的に縦続接続する
ことにより全体としては高い利得を実現している。この
結果、本発明では、従来に比べて大幅に利得帯域が広く
、かつ高利得な光ファイバ増幅器が得られるという利点
がある。また励起状態を調整することによって、利得帯
域幅を可変にできるという他の利点も生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す構成図、第２図は、実
施例に用いたＥｒ添加光ファイバで得られる増幅利得対
信号波長特性を示す図、第３図は、本発明の実施例で得
られた増幅利得対信号光波長特性を示す図、第４図は従
来のＥｒ添加光ファイバ増幅器で得られている増幅利得
対信号光波長特性の一例を示す図である。 図において、１１．１２．１３．１４・・・Ｅｒ添加光
ファイバ、２１、２２．２３．２４．２５・・・光合分
波器、３１．３２．３３．３４・・・励起光源である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学的に縦続接続された複数本のＥｒ添加光ファイバと
   、複数個の励起光源と、前記励起光源から出力される励
   起光を前記Ｅｒ添加光ファイバにそれぞれ入射させるた
   めの光合波手段とを含むことを特徴とする光ファイバ増
   幅器。