JPH0411794A - ファイバ型光増幅器 - Google Patents
ファイバ型光増幅器Info
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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ｔ「１用分野）
本発明は光の励起により光増幅作用を示す蛍光物質がド
ープされた光ファイバを用いたファイバ型光増幅器に関
するものである。
ープされた光ファイバを用いたファイバ型光増幅器に関
するものである。
（従来の技術）
近年、石英系光ファイバのコア内にＥｒやＮｄ等の希土
類元素などの蛍光物質を混入させて、同蛍光物質の光励
起により光増幅作用を示すようにした光ファイバを、光
増幅器として使用する研究が盛んに行なわれている。
類元素などの蛍光物質を混入させて、同蛍光物質の光励
起により光増幅作用を示すようにした光ファイバを、光
増幅器として使用する研究が盛んに行なわれている。
例えば、石英系単一モード光ファイバのコアにＥｒイオ
ンが数ｐｐｍから１１０００ｐｐ程度混入されたファイ
バ形光増幅器では、中心波長１４８０ｎｍの励起用レー
ザ光を入力すると１５３６ｎｍから１５６０ｎｍの光を
増幅することができる。
ンが数ｐｐｍから１１０００ｐｐ程度混入されたファイ
バ形光増幅器では、中心波長１４８０ｎｍの励起用レー
ザ光を入力すると１５３６ｎｍから１５６０ｎｍの光を
増幅することができる。
この光ファイバは第３図のように他の光学部材と組合わ
せてファイバ型光増幅器としである。
せてファイバ型光増幅器としである。
第３図に示すファイバ型光増幅器は半導体レーザ等の励
起用レーザＩＩからの励起レーザ光と、入力端子１２か
ら光ファイバ１３に入力される信号光とが光ファイバカ
ブラ１４により合波され、合波された二つの光が蛍光物
質がドープされている光ファイバ１５に導かれ、同蛍光
物質がレーザによって光学的に励起されて起こる誘導放
出現象によって前記信号光が増幅されるようにしである
。
起用レーザＩＩからの励起レーザ光と、入力端子１２か
ら光ファイバ１３に入力される信号光とが光ファイバカ
ブラ１４により合波され、合波された二つの光が蛍光物
質がドープされている光ファイバ１５に導かれ、同蛍光
物質がレーザによって光学的に励起されて起こる誘導放
出現象によって前記信号光が増幅されるようにしである
。
第３図において１６は光アイソレータ、１７は出力端子
でる。また、第３図の光ファイバカブラ１４と光ファイ
バ１５とは接続点Ｏに右いて融着接続またはコネクタ接
続されている。また、励起用半導体レーザ１１は温度に
よって発振波長や出力が異なるため１通常は温度制御装
置によって温度を一定に保ちながら用いられている。
でる。また、第３図の光ファイバカブラ１４と光ファイ
バ１５とは接続点Ｏに右いて融着接続またはコネクタ接
続されている。また、励起用半導体レーザ１１は温度に
よって発振波長や出力が異なるため１通常は温度制御装
置によって温度を一定に保ちながら用いられている。
このようなファイバ型光増幅器の特徴として温度に対し
て安定であることが挙げられている。この特徴は半導体
レーザ型光増幅器が温度に対して比較的大きな利得変動
を示すのに対して大きな特徴とされている。
て安定であることが挙げられている。この特徴は半導体
レーザ型光増幅器が温度に対して比較的大きな利得変動
を示すのに対して大きな特徴とされている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら１本件発明が前記ファイバ型光増幅器の温
度に対する利得の安定性を詳細に調べた結果、第５図に
示すように温度に対する利得特性の依存性が比較的大き
いことが判明した。この評価は第４図に示す測定系を用
いて行なわれたにの測定系では光ファイバ１５としてＥ
ｒイオンが５３０ｐｐｍ添加された単一モードファイバ
を用い、増幅作用を発現させるための励起光源１１に発
振波長１４８０ｎｍの半導体レーザを用い、それからの
レーザ光をファイバ型合波器１４により信号光（発光ダ
イオード２０、レンズ２１光アイソレータ２２．レンズ
２３．光入力マツチングオイルセル２４を介して導光用
ファイバ２５に入力される）と合流させて、前記Ｅｒイ
オンが添加されている光ファイバ１５に入力した。この
場合、Ｅｒが添加されている光ファイバ１５のみを恒温
槽１６に納め、ファイバ型合波器１４、励起光レーザ１
１、光検出器１７、スペクトルアナライザ１８、パワー
モニター１９等の他の構成部材は一定の室温に保持し、
励起光の強度は一定とじた。この状態において恒温槽１
６の設定温度を変えたときの利得の変化を測定した。そ
の結果を第５図に示す。第５図に右いて横軸は設定した
恒温槽１６の温度であり、縦軸はそのとき観測された利
得である。この図に示すようにＥｒイオンが添加された
ファイバ１５が示す利得は温度に対して変動し、温度が
低い程利得は高くなっていくことがわかった。また、従
来の光ファイバによる光増幅器においては半導体レーザ
の温度を制御してもファイバカブラの分岐比、接続部分
の損失、また蛍光物質による利得の大きさが温度によっ
て変化してしまうため、光増幅器全体としての利得が不
安定であるという問題もあった。
度に対する利得の安定性を詳細に調べた結果、第５図に
示すように温度に対する利得特性の依存性が比較的大き
いことが判明した。この評価は第４図に示す測定系を用
いて行なわれたにの測定系では光ファイバ１５としてＥ
ｒイオンが５３０ｐｐｍ添加された単一モードファイバ
を用い、増幅作用を発現させるための励起光源１１に発
振波長１４８０ｎｍの半導体レーザを用い、それからの
レーザ光をファイバ型合波器１４により信号光（発光ダ
イオード２０、レンズ２１光アイソレータ２２．レンズ
２３．光入力マツチングオイルセル２４を介して導光用
ファイバ２５に入力される）と合流させて、前記Ｅｒイ
オンが添加されている光ファイバ１５に入力した。この
場合、Ｅｒが添加されている光ファイバ１５のみを恒温
槽１６に納め、ファイバ型合波器１４、励起光レーザ１
１、光検出器１７、スペクトルアナライザ１８、パワー
モニター１９等の他の構成部材は一定の室温に保持し、
励起光の強度は一定とじた。この状態において恒温槽１
６の設定温度を変えたときの利得の変化を測定した。そ
の結果を第５図に示す。第５図に右いて横軸は設定した
恒温槽１６の温度であり、縦軸はそのとき観測された利
得である。この図に示すようにＥｒイオンが添加された
ファイバ１５が示す利得は温度に対して変動し、温度が
低い程利得は高くなっていくことがわかった。また、従
来の光ファイバによる光増幅器においては半導体レーザ
の温度を制御してもファイバカブラの分岐比、接続部分
の損失、また蛍光物質による利得の大きさが温度によっ
て変化してしまうため、光増幅器全体としての利得が不
安定であるという問題もあった。
（発明の目的）
本発明の目的は温度変化に対して利得が変化しないファ
イバ型光増幅器を提供することにある。
イバ型光増幅器を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明のうち請求項第１のファイバ型光増幅器は、第３
図のように励起用光源ｌからの光が光ファイバカップラ
ー２を通して、蛍光物質がドープされた光ファイバ３に
入射され、同光ファイバ３内を伝送される信号光が前記
蛍光物質の誘導放出作用によって増幅されるようにした
光増幅器においで、前記光ファイバ３自体が冷却もしく
は温度制御されるようにしたことを特徴とするものであ
る。
図のように励起用光源ｌからの光が光ファイバカップラ
ー２を通して、蛍光物質がドープされた光ファイバ３に
入射され、同光ファイバ３内を伝送される信号光が前記
蛍光物質の誘導放出作用によって増幅されるようにした
光増幅器においで、前記光ファイバ３自体が冷却もしく
は温度制御されるようにしたことを特徴とするものであ
る。
本発明のうち請求項第２のファイバ型光増幅器は、第１
図のように励起用光源ｌからの光が光ファイバカップラ
ー２を通して、蛍光物質がドープされた光ファイバ３に
入射され、同光ファイバ３内を伝送される信号光が前記
蛍光物質の誘導放出作用によって増幅されるようにした
光増幅器において、前記励起用光源ｌ、光ファイバカッ
プラー２、光ファイバ３等の構成部材が第２図のように
一括して温度制御されるようにしたことを特徴とするも
のである。
図のように励起用光源ｌからの光が光ファイバカップラ
ー２を通して、蛍光物質がドープされた光ファイバ３に
入射され、同光ファイバ３内を伝送される信号光が前記
蛍光物質の誘導放出作用によって増幅されるようにした
光増幅器において、前記励起用光源ｌ、光ファイバカッ
プラー２、光ファイバ３等の構成部材が第２図のように
一括して温度制御されるようにしたことを特徴とするも
のである。
（作用）
本発明のうち請求項第１のファイバ型光増幅器では、光
ファイバ３自体が冷却もしくは温度制御されるので、光
ファイバ３が温度変化の影響を受けにくなり、利得が変
化しにくくなる。
ファイバ３自体が冷却もしくは温度制御されるので、光
ファイバ３が温度変化の影響を受けにくなり、利得が変
化しにくくなる。
本発明のうち請求項第２のファイバ型光増幅器では、励
起用光源ｌ、光ファイバカップラー２、光ファイバ３等
の構成部材が一括して温度制御されるので、多くの部材
の温度制御が容易になる。
起用光源ｌ、光ファイバカップラー２、光ファイバ３等
の構成部材が一括して温度制御されるので、多くの部材
の温度制御が容易になる。
また、多くの部材間の温度のバラツキも無いので温度変
化の影響を受けにくく、利得が変化しにくくなる。
化の影響を受けにくく、利得が変化しにくくなる。
（実施例）
第１図に示すものは請求項第１に示すファイバ型光増幅
器の一実施例である。
器の一実施例である。
第１図においてｌは励起用レーザ光源、２５は導光用単
一モード光ファイバ、２は光ファイバカップラー、３は
ＥｒやＮｄ等のランタニド元素（蛍光物質）がドープさ
れて光増幅作用を示す光ファイバである。
一モード光ファイバ、２は光ファイバカップラー、３は
ＥｒやＮｄ等のランタニド元素（蛍光物質）がドープさ
れて光増幅作用を示す光ファイバである。
４は熱伝導性の良い物質（ここでは銅のｔＦｉ）であり
、これに触れるように前記光ファイバ３が固定具３１に
より固定されている。
、これに触れるように前記光ファイバ３が固定具３１に
より固定されている。
３２は前記熱伝導性の良い物質４の温度を検知するサー
ミスタなどの温度センサである。
ミスタなどの温度センサである。
３３は冷却及び加熱作用を示すベルチェ素子のようなデ
バイスである。
バイスである。
３４は前記物質４の温度を制御する温度制御装置であり
、前記温度センサ３３で検知された物質４の１度に応じ
て、デバイス駆動電源３４から前記デバイス３３に流す
電流を制御するものである。
、前記温度センサ３３で検知された物質４の１度に応じ
て、デバイス駆動電源３４から前記デバイス３３に流す
電流を制御するものである。
３５はヒートバイブやヒートシンク等の熱交換器でり、
これはデバイス３３からの熱を放熱するものである。
これはデバイス３３からの熱を放熱するものである。
第１図の光ファイバ撃増幅器において利得の増大を図り
たいときは、第５図より明らかなように光励起により光
増幅作用を示す光ファイバ３を冷却することにより利得
は向上するので、前記物質４の上の光ファイバ３を、所
望の利得が得られるまで冷却すればよい。
たいときは、第５図より明らかなように光励起により光
増幅作用を示す光ファイバ３を冷却することにより利得
は向上するので、前記物質４の上の光ファイバ３を、所
望の利得が得られるまで冷却すればよい。
本発明では第１図の光ファイバ３を上下から銅板で挟ん
で、同光ファイバ３と銅板との接触面積をなるべく大き
くするのが好ましい。
で、同光ファイバ３と銅板との接触面積をなるべく大き
くするのが好ましい。
また、熱伝導性の良い物質４は板ではなく、円筒であっ
てもよく、その外周１こ前記光ファイバ３を巻き付ける
ようにしてもよい。この場合は円筒の外周に同光ファイ
バ３が収まる程度の幅のＶ満を連続的に切り、そのＶ溝
に同光ファイバ３を収容して、同光ファイバ３がより安
定に固定するようにすると共に接触面積の増大を図るの
が好ましい。
てもよく、その外周１こ前記光ファイバ３を巻き付ける
ようにしてもよい。この場合は円筒の外周に同光ファイ
バ３が収まる程度の幅のＶ満を連続的に切り、そのＶ溝
に同光ファイバ３を収容して、同光ファイバ３がより安
定に固定するようにすると共に接触面積の増大を図るの
が好ましい。
本発明では第１図のように熱伝導性の良い物質４を用い
る代わりに、前記光ファイバ３に冷風や一定温度の風を
吹き付ける等して、同光ファイバ３を直接冷却もしくは
温度制御することも可能である。
る代わりに、前記光ファイバ３に冷風や一定温度の風を
吹き付ける等して、同光ファイバ３を直接冷却もしくは
温度制御することも可能である。
第２図に示すものは請求項第２に示すファイバ型光増幅
器の一実施例である。
器の一実施例である。
第２図において４１は増幅器本体であり、これは例えば
、前記励起用光源（１４８μｍの半導体レーザ）■、光
ファイバカップラー２、前記光ファイバ３、図示されて
いない光フイルタ−、入出力端子等から構成されている
。
、前記励起用光源（１４８μｍの半導体レーザ）■、光
ファイバカップラー２、前記光ファイバ３、図示されて
いない光フイルタ−、入出力端子等から構成されている
。
４２は増幅器本体４１の温度を検知するサーミスタなど
の温度センサ、４３はベルチェ素子である。
の温度センサ、４３はベルチェ素子である。
４４は前記増幅器本体４１の温度を制御する温度制御装
置であり、前記温度センサ４２で検知された増幅器本体
４１の温度に応してベルチェ素子４３に流す電流を制御
するものである。
置であり、前記温度センサ４２で検知された増幅器本体
４１の温度に応してベルチェ素子４３に流す電流を制御
するものである。
４５はヒートパイプやヒートシンク等の熱交換器であり
、これはベルチェ素子４３からの熱を散転するものであ
る。
、これはベルチェ素子４３からの熱を散転するものであ
る。
第２図のファイバ型光増幅器では、増幅器本体４１を構
成する光ファイバ３、励起用光源ｌ、光ファイバカップ
ラー２．光フィルター等の構成部材が、前記温度制御装
置４４により一括して温度制御される。
成する光ファイバ３、励起用光源ｌ、光ファイバカップ
ラー２．光フィルター等の構成部材が、前記温度制御装
置４４により一括して温度制御される。
面、以上の説明はＥｒを混入させた光ファイバ３を用い
た場合の説明であるが、本発明の光ファイバ３としては
他の希土類元素や遷移金属を混入させたものでも、光増
幅作用が発現可能であり、また、温度変化を示すもので
あれば使用可能であ（発明の効果） 本発明のファイバ型光増幅器は次のような効果がある。
た場合の説明であるが、本発明の光ファイバ３としては
他の希土類元素や遷移金属を混入させたものでも、光増
幅作用が発現可能であり、また、温度変化を示すもので
あれば使用可能であ（発明の効果） 本発明のファイバ型光増幅器は次のような効果がある。
■ 温度に対して利得が変化せず、安定したものとなり
、更に、利得の向上を図ることも可能となる。
、更に、利得の向上を図ることも可能となる。
■、増幅器本体４１が温度制御装置４４によって一括し
てコントロールされるので、サーミスタなどの温度セン
サ、ベルチェ素子などの電子冷却器、それを駆動するた
めの温度制御装置４４が少な（で済み、また、消費電力
も少なくてすむ。
てコントロールされるので、サーミスタなどの温度セン
サ、ベルチェ素子などの電子冷却器、それを駆動するた
めの温度制御装置４４が少な（で済み、また、消費電力
も少なくてすむ。
■、増幅器本体４１の構成部品が一体化されるので、コ
ンパクトなファイバ型光増幅器を提供できる。
ンパクトなファイバ型光増幅器を提供できる。
第１図、第２図は本発明のファイバ型光増幅器の異なる
実施例の説明図、第３図は従来のファイバ型光増幅器の
説明図、第４図は従来のファイバ型光増幅器の利得−温
度特性の測定図、第５図は従来のファイバ型光増幅器の
利得−温度特性の図である。 ■は励起用光源 ２は光ファイバカップラ ３は光ファイバ
実施例の説明図、第３図は従来のファイバ型光増幅器の
説明図、第４図は従来のファイバ型光増幅器の利得−温
度特性の測定図、第５図は従来のファイバ型光増幅器の
利得−温度特性の図である。 ■は励起用光源 ２は光ファイバカップラ ３は光ファイバ
Claims (2)
- （１）励起用光源１からの光が光ファイバカップラー２
を通して、蛍光物質がドープされた光ファイバ３に入射
され、同光ファイバ３内を伝送される信号光が前記蛍光
物質の誘導放出作用によって増幅されるようにした光増
幅器において、前記光ファイバ３自体が冷却もしくは温
度制御されるようにしたことを特徴とするファイバ型光
増幅器。 - （２）励起用光源１からの光が光ファイバカップラー２
を通して、蛍光物質がドープされた光ファイバ３に入射
され、同光ファイバ３内を伝送される信号光が前記蛍光
物質の誘導放出作用によって増幅されるようにした光増
幅器において、前記励起用光源１、光ファイバカップラ
ー２、光ファイバ３等の構成部材が一括して温度制御さ
れるようにしたことを特徴とするファイバ型光増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2112017A JPH0411794A (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | ファイバ型光増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2112017A JPH0411794A (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | ファイバ型光増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0411794A true JPH0411794A (ja) | 1992-01-16 |
Family
ID=14575897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2112017A Pending JPH0411794A (ja) | 1990-04-28 | 1990-04-28 | ファイバ型光増幅器 |
Country Status (1)
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