JPH03260633A - ファイバ型マルチバンド光アンプ - 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〉 本発明は、光通信に使用する１、３μｍと１．５５μｍ
の両波長帯の光信号を直接に増幅することができるだけ
でなく、両波長帯より長波長な光信号も直接に増幅する
ことのできるファイバ型マルチバンド光アンプに関する
。

〈従来の技術〉 現在、エルビウム（元素記号６ｒ）などの希土類元素を
添加した光ファイバを使用し、光信号を直接増幅する光
アンプが種々検討されている。

この中で主なものは、エルビウムの添加されたファイバ
を１．４８μｍ或いは０．８９μｍの高パワーのレーザ
（ポンプ光）で励起し、光エネルギーの交換により１．
５〜１．５５μｍの光信号を直接に増幅するものである
。

このような光アンプは光信号を直接に増幅できるので、
光信号を一旦電気信号に変換してから増幅する従来の中
継器に比較して、アンプ部の構成が極めて簡単になると
いう大きな利点を有する。

〈発明が解決しようとする課題〉 ここで、エルビウトの添加されたファイバが１．５５μ
ｍ帯の信号光を増幅できるのは、エルビウムのエネルギ
ーレベルの中で、通信に使用される１、５５μｍ帯の波
長に適合するレベルがあるためであり、逆にエルビウム
の添加されたファイバは１．５５μｍ帯以外の波長を増
幅するのには適しなかった。このように、元素は固有の
エネルギーレベルを有するから、元素とポンプ光の波長
の組合せにより、増幅できる波長に制約がある。

一方、現在実用化されている通信波長としては１，５５
μｍ帯以外に、１．３μｍ帯がある。後者の波長帯にお
いて増幅作用を得るために、従来から石英系ファイバに
ネオジム（元素記号Ｎｄ）を添加したものが検討されて
いるが、増幅波長が１．４μｍ前後であり、これも適し
ていない。更に、ネオジムを添加したファイバにリン（
元素記号Ｐ）を加えて添加することより、１．３μｍ帯
のアンプを実現することも検討されているが、成功して
いない。また、ジルコニウム（元素記号Ｚｒ）バリウム
（元素記号Ｂａ）−アルミニウム（元素記号ＡＩ）を主
体とするフッ化物ファイバにネオジムを添加し、０．７
８μｍのポンプ光を使用すると、増幅可能であるとの結
果が報告されている。

しかし、増幅可能な波長のピークが１．３３μｍ帯にあ
り、１．３μｍでは殆どゲインがない。この為、主に用
いられている１、３〜１．３１μｍでは効率が極めて悪
く、現実的ではなかった。

また、信号光とのクロストークを防止するため、信号光
よりも長波長側、例えば１．６５μｍ帯の波長を光源を
用いた光パルス試験器（以下、０ＴＤＲと言う）により
光ファイバの異常検出を行うことが検討されている。し
かし、上記の光アンプを使用する場合には、０ＴＤＲで
使用する光信号も増幅する必要があるが、１，６５μｍ
帯の光を増幅する光アンプは報告されてぃなかった。

このように、従来では、信号光の増幅については、ファ
イバ自体の材料、添加元素、ポンプ波長等の組合せが種
々に検討されているが、１゜３μｍ帯で実用的な光アン
プは実現されておらず、更に、１．５５μｍ帯及び１．
３μｍ帯の両波長を増幅可能なもの、１．６５μｍ帯の
光をアンプ可能なものも実現されていなかった。

本発明は、上記従来技術に鑑みて成されたものであり、
３波長帯の光を増幅可能なファイバ型マルチバンド光ア
ンプを提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 斯かる目的を達成する本発明の構成はエルビウム、ネオ
ジム及びツリウムの３元素を添加したフッ化物ファイバ
にポンプ光を入射させて該ファイバを励起状態とすると
共に前記ファイバ中に信号光を伝搬させることにより該
信号光を増幅させることを特徴とする。

〈作用〉 フッ化物ガラスを構成する多種類の成分及び添加された
エルビウム、ツリウム（元素記号Ｔｍ）がネオジムのエ
ネルギー準位の変化を起こさせる為に、１．３μｍ帯で
の光信号が増幅される。

また、添加されたエルビウム、ツリウムのエネルギー準
位により１．５５及び１．６５μｍ帯での信号光が増幅
されることになる。

〈実施例〉 以下、・本発明について図面に示す実施例を参照して詳
細に説明する。

第１図に本発明の一実施例を示す。同図に示すように、
フッ化物ファイバｌの一端にはカブラ３が設けられると
共にこのカブラ３はコネクタ４とポンプ用光源２が接続
している。また、フッ化物ファイバｌの他端にはコネク
タ４が設けられている。

従って、コネクタ４からの信号光とポンプ光源２からの
ポンプ光はカブラ３で合波されてフッ化物ファイバＩの
一端に入射し、フッ化物ファイバＩはポンプ光により励
起された状態となる。この為、フッ化物ファイバ中を伝
搬する信号光が増幅され、増幅光となってフッ化物ファ
イバＩの他端のコネクタ４から出射する事になる。

ここで、上記フッ化物ファイバ１としては、■、３μｍ
、１．５５．ｃｚｍ及び１．６５　μｍの３波長帯で光
増幅作用を得るため、ネオジム、エルビウム、ツリウム
をそれぞれ５００ｐｐｍ添加したものを使用した。また
、コア内の光パワー密度を高めるために、単一モード構
造とした。その諸元を下表に示す。

表−１ 第２図に示すように、このフッ化物ファイバｌにポンプ
レーザ光源５から、アルゴンレーザ（波長５１４．５ｎ
ｍ）のポンプ光を入射してこのファイバを励起させ、発
生する蛍光を光スペクトルアナライザ６で測定した。ポ
ンプ光のパワーは２００ｍＷ、ファイバ長は２０ｃｍと
した。

その測定結果を第３図に示す。同図に示すように波長１
．０６μｍ、　１．３１μｍ、　１．５３μｍ付近をピ
ークとする蛍光が明確に観察される。この蛍光の波長範
囲の信号光を合波させると、信号光にパワーが移るため
に、増幅作用が得られる。１゜０６μｍと１２３！μｍ
の波長帯域はネオジムの遷移に対応し、１．５３μｍの
波長帯はエルビウムの遷移に対応する。注目すべきは、
１．３μｍ帯の蛍光が１．２６μｍから１．４２μｍま
で広がっていること、及び蛍光の値が１．５μｍ帯の蛍
光よりも大きいことである。ネオジムのみを添加した従
来のファイバでは１．４μｍ帯から極僅かの蛍光が発生
しているだけであり、１．３μｍ帯での増幅は困難であ
ったが、本発明とこのように差が生じるのは、ファイバ
材料及びエルビウム、ツリウムの添加によりネオジムの
エネルギー準位が変化するためであると考えられる。

次に、同じファイバを波長０．７８μｍ帯のチタンサフ
ァイヤレーザで励起し、発生する蛍光を観測したところ
、１．６５μｍの蛍光が観察され、波長１．４〜１．８
μｍ帯で第３図と同様な結果が得られた。

本実施例では、ファイバとして、ジルコニウム、バリウ
ム、ランタン（元素記号Ｌａ）、アルミニウム、ナトリ
ウム（元素記号Ｎａ）からなるフッ化物系のものを使用
したが、ジルコニウム、バリウム、ランタン、アルミニ
ウムからなるフッ化物ファイバ及びこれらにガリウム（
元素記号Ｇａ）、ガドリウム（元素記号Ｇｄ）、リチウ
ム（元素記号Ｌｉ）、カルシウム（元素記号Ｃａ）等を
添加した材料でも同様な効果を期待できる。

本発明では、信号光１．３及び１．５５μｍの両波長帯
に関するエネルギー準位を同時に励起することのできる
ポンプ光の波長を選ぶ必要がある。

ネオジムが吸収する波長として５１５ｎｍ、　５８０ｎ
ｍ、　７５０ｎｍ、　８００ｎｍ帯があり、エルビウム
が吸収する波長として５１５ｎｍ、　７８０ｎｍ、　９
８０ｎｍ、　１４８０ｎｍ帯があるので、共通するポン
プ光の波長としては５１５ｎｍ帯は好適である。また、
ツリウムの吸収する波長としては７８０μｍ帯があるの
で、三つの波長帯を同時に一つのポンプ光で励起する場
合には７８０μｍ帯の光源が適している。

〈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
明のマルチバンド光アンプは、光通信に使用される１、
３μｍ帯及び１．５５μｍ帯の両波長の光信号を直接に
増幅することができるだけでなく、これらの波長よりも
長波長な光信号も増幅することも可能である。この為、
０ＴＤＲに使用される波長の光も容易に増幅することが
でき、光ファイバの異常検出にも応用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るマルチバンド光アンプ
の構成図、第２図はフッ化物ファイバの蛍光測定系を示
す説明図、第３図はフッ化物ファイバの蛍光測定結果を
示すグラフである。 図面中、 ■はフッ化物ファイバ ２はポンプ光源、 ３はカプラ、 ４はコネクタ、 ５はポンプレーザ光源、 ６は光スペクトルアナライザである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エルビウム、ネオジム及びツリウムの３元素を添加した
   フッ化物ファイバにポンプ光を入射させて該ファイバを
   励起状態とすると共に前記ファイバ中に信号光を伝搬さ
   せることにより該信号光を増幅させることを特徴とする
   ファイバ型マルチバンド光アンプ。