JPH03235923A - 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】 〈産業上の利用分時〉 本発明は、信号光を直接に増幅する光フアイバ増幅器に
関するものである。

〈従来の技術〉 光ファイバを利用した光通信システムは、金属性の伝送
路を用いたシステムに比べて誘導雑音がないこと及び長
距離伝送が可能であることから、近年口ざましい進歩を
遂げている。

また、このような光通信システムに好適な光ファイバの
開発及び発光、受光素子の開発も盛んに行われている。

現在、一般に使用されている光ファイバは石英ガラスを
主成分としたものであり、光の波長は、０．８，１．３
及び１．５５μｍ帯が主流である。

ところで、これらの光ファイバの光損失は、主にレーリ
ー散乱損失及び赤外吸収損失等により決定される。その
ため、途中で接続点が増加したり、距離が延長されると
、光源レベルを向上させるか、受光側で受光レベルを改
善する必要があった。

従来では、この欠点を解消するために、光ファイバで伝
送される信号光を受光側で一旦電気信号に変換し、この
電気信号を増幅器で増幅し、これを発光素子により、光
信号に変換して光ファイバに伝送するという構成であっ
た。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかし、このような従来の構成では、受光素子、発光素
子及び駆動電源が必要なため、エネルギのロスが大きく
、信号光のＳ／Ｎ比が劣化するという欠点があった。

また、他の方法としては、コア部にエルビウム（元素記
号Ｅｒ）を添加した増幅用光ファイバに、励起光と信号
光とを入射し゛（、Ｅｒの誘導放射によ）１１．５５μ
ｍ帯の信号光を直接増幅することも行われている。更に
、１．４μｍを中心とする波長帯においては、信号光を
直接増幅するものは現在までに報告されているが、信号
用波長として用いられている１、３μｍ帯の光信号を直
接に増幅するものはなく、もちろん１．３と１．５５μ
ｍの両波長帯の信号光を同時に増幅するものもなかった
。

本発明は、このような従来技術に鑑みてなされたもので
あり、１．３μｍ帯及び１．３／１．５５μｍ帯の両方
の波長帯の光信号を同時に直接増幅することの可能な光
ファイバ増幅器を提供することを目的とするものである
。

く課題を解決するための手段〉 本発明による光ファイバ増幅器は、信号光を伝搬させる
手段と、励起光を伝搬させる手段と、励起光により信号
光を増幅する素子としての増幅用光ファイバと、前記両
手段から励起光と信号光を結合させて前記増幅用光ファ
イバに伝搬させる光学的合波器とを具備する光ファイバ
増幅器であって、前記増幅用光ファイバのコア部及びク
ラッド部はＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・５ＩＯ２系及び燐酸塩
系及びフッ燐酸塩３ 系のうちの少なくとも一種類のガラスにより形成されて
いると共に、前記コア部及び前記クラッド部のうちの少
なくとも一方にはエルビウム及びニオジムのうちの少な
くとも一方が含まれていることを特徴とするものである
。

く作　　　用〉 夫々の伝搬手段を経て信号光と励起光とが光学的合波器
内に入射されて合波し、この後、増幅用光ファイバ内に
入射される。

この際、該増幅用光ファイバはＣａ０ＡＩ２０３・Ｓｉ
Ｏ系、燐酸塩系、フッ燐酸塩系のうちの少なくとも一種
類のガラスで形成されているので、該ガラス内に含まれ
るニオジムによる誘導放出の波長ピークが変化して、１
．３μｍ帯の信号光が増幅される。

また同時に、前記ガラス内に含まれるエルビウムによる
誘導放出によって、１．５５μｍ帯の信号光が増幅され
る。

く実　施　例〉 以下、本発明による光ファイバ増幅器の一実施例を図面
を参照して詳細に説明する。

第１図に、本発明の一実施例を示したように、増幅用素
子である増幅用光ファイバ３の一端には、光ファイバカ
ップラー４を介して光ファイバ１，２が接続されている
。光ファイバ１は信号光を伝搬させるものであり、光フ
ァイバ２は励起光を伝搬させるものである。

光ファイバカップラー４は、信号光と励起光とを混合さ
せて増幅用光ファイバ３に入射させる合波器である。

増幅用光ファイバ３は、第２図にその断面を示したよう
に、円形断面のコア部６と、該コア部１７の周囲を同心
状且つ一体的に覆うクラッド部７とから構成されている
。これらコア部６及びクラッド部７の夫々は、ＣａＯ・
Ａｌ２Ｏ３・５ｉｎ２系及び燐酸塩系及びフッ燐酸塩系
（即ち弗化物を加えた燐酸塩系）のうちの少なくとも一
種類のガラスで形成されている。

そして、このようなコア部１７及びクラッド部１８のう
ちの少なくとも一方には、ニオジム（以下原子記号Ｎｄ
で記す）及びエルビウム（以下原子記号Ｅｒで記す）の
うちの少なくとも一方が含有されている。

つまり、既述した如くＣａＯ・Ａｇｏ・ＳｉＯ系及び燐
酸塩系及びフッ燐酸塩系のガラスのうちの少なくとも一
種類でできた増幅用光ファイバ３のコア部、クラッド部
の夫々には、例えば以下の表のような組み合わせでＮｄ
。

Ｅｒが含まれている。

さらに、増幅用光ファイバ３の他端には光フィルタ５が
接続され、所望の信号光のみが通過できるようになって
いる。

このような構成を有する本実施例の光フアイバ増幅器に
おいて、光ファイバ１から信号光を、光ファイバ２から
励起光を、夫々光ファイバカップラー４を介して増幅用
光ファイバ３に入射すると、増幅用光ファイバ３のコア
部６又はクラッド部７には元素Ｎｄが添加されているの
で、該Ｎｄの誘導放出により、１．３μｍ帯の信号光が
増幅されて放出されることになる。

なぜなら、コア部６またはクラッド部７に添加されるＮ
ｄによる誘導放出は、Ｎｄ元素単体では１．４μｍ帯に
ピークを有するものの、Ｃａ０ＪｋＪ２０３・５ｉｎ２
系、燐酸塩系、フッ燐酸塩系のうちの少なくとも一種類
のガラスにより該光ファイバ３が形成されているので、
この波長ピークが短波長側ヘシフトしてしまい、１．３
μｍ帯の信号光も増幅されることになるからである。こ
れは、既述した如き基材ガラス中にＮｄを添加すること
によって、Ｎｄのみの場合よりも、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
により実質的な遷移準位が変化することに起因する現象
である。

またＮｄとＥｒが同時に、コア部６またはクラッド部７
の少なくとも一方に含まれてし）る場合には、既述した
如（Ｎｄの誘導放出により１．３μｍ帯の信号光が増幅
されると共に、Ｅｒの該誘導放出によって１．５５μｍ
帯の信号光も同時に増幅される。これは、ＮｄとＥｒの
吸収と発振波長が重ならぬｔこめである。

さらに、１．３μｍと１．５５μｍの両波帯の信号光を
同時に効率よく増幅するための具体例としては、既述し
た如くガラス基材がＣａＯ・ＡｊＯ・ＳｉＯ系、燐酸塩
系、フッ燐酸塩系のうちの少なくとも一種類で形成され
ると共に、クラッド部７にＥｒを添加し且つコア部６に
Ｎｄを添加した、コア径が小さく比屈折率差が大きい単
一モードファイバが適当である。

つまり、曲げ等の影響を受けないために、比屈折率差を
大きクシ、フィールドがクラッド部までしみだすような
構造が望ましい。

〈発明の効果〉 以上、実施例に基づいて具体的に説明したように、本発
明の光ファイバ増幅器は、信号光の主波長である１、３
μｍと１．５５μｍ帯の両者の波長帯を一つの増幅器で
直接増幅することが出来る効果がある。また、光ファイ
バとの接続が容易である為、光ファイバの中継点にこの
光ファイバ増幅器を挿入すれば、直接光信号を増幅する
ことが出来ることとなり、将来の光ファイバ伝送システ
ムにとって極めて有用である。更に、光信号を直接増幅
するため、エネルギーのロスも少なく、Ｓ／Ｎ比の低下
も防げる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる光ファイバ増幅器の
構成図、第２図は増幅用光ファイバの断面図である。 図　面　中、 １．２は光ファイバＡ ３は増幅用光ファイバ、 ４は光ファイバカップラー ５は光フィルタ、 ６はコア部、 ７はクラッド部である。 特　　許　　出　　願　　人 日本電信電話株式会社 代　　　　理　　　　人

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 信号光を伝搬させる手段と、励起光を伝搬させる手段と
   、励起光により信号光を増幅する素子としての増幅用光
   ファイバと、前記両手段から励起光と信号光を結合させ
   て前記増幅用光ファイバに伝搬させる光学的合波器とを
   具備する光ファイバ増幅器であって、前記増幅用光ファ
   イバのコア部及びクラッド部はＣａＯ・Ａｌ＿２Ｏ＿３
   ・ＳｉＯ＿２系及び燐酸塩系及びフッ燐酸塩系のうちの
   少なくとも一種類のガラスにより形成されていると共に
   、前記コア部及び前記クラッド部のうちの少なくとも一
   方にはエルビウム及びニオジムのうちの少なくとも一方
   が含まれていることを特徴とする光ファイバ増幅器。