JPH04226432A - 光増幅器 - Google Patents
光増幅器Info
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- JPH04226432A JPH04226432A JP3100922A JP10092291A JPH04226432A JP H04226432 A JPH04226432 A JP H04226432A JP 3100922 A JP3100922 A JP 3100922A JP 10092291 A JP10092291 A JP 10092291A JP H04226432 A JPH04226432 A JP H04226432A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/091—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping
- H01S3/094—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light
- H01S3/094003—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping using optical pumping by coherent light the pumped medium being a fibre
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- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Lasers (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光増幅器および光信号
の増幅に対する処理に関する。
の増幅に対する処理に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ポンプによって活性レーザ物質から誘
起した放射を生成することは知られている。このプロセ
スにおいて、ポンプ光を発生する光源は放射スペクトル
が活性レーザ物質の吸収スペクトルと一致するように選
択される。光源の適切な選択において、活性レーザ物質
の電子は上方レーザレベルより高いエネルギ状態に励起
される。このレベルから、占有の反転が成功した後、物
質は例えば上方レーザレベルに対する光子放射によって
緩和する。光信号の光子は外部放射フィールドを生成す
るために存在するならば、光子は誘発放出によって上方
レーザレベルから放射される。活性レーザ物質は低いレ
ーザレベルに変化し、それは３レベルレーザの場合、基
底状態である。４レベルレーザの場合、活性レーザ物質
は光子放射によって低いレーザレベルから基底状態に変
換される。
起した放射を生成することは知られている。このプロセ
スにおいて、ポンプ光を発生する光源は放射スペクトル
が活性レーザ物質の吸収スペクトルと一致するように選
択される。光源の適切な選択において、活性レーザ物質
の電子は上方レーザレベルより高いエネルギ状態に励起
される。このレベルから、占有の反転が成功した後、物
質は例えば上方レーザレベルに対する光子放射によって
緩和する。光信号の光子は外部放射フィールドを生成す
るために存在するならば、光子は誘発放出によって上方
レーザレベルから放射される。活性レーザ物質は低いレ
ーザレベルに変化し、それは３レベルレーザの場合、基
底状態である。４レベルレーザの場合、活性レーザ物質
は光子放射によって低いレーザレベルから基底状態に変
換される。
【０００３】３レベルレーザの原理により動作する光増
幅器は文献（１９８７年の「エレクトロニクスｌｌ２３
」の１０２６乃至１０２８頁）により知られている。
幅器は文献（１９８７年の「エレクトロニクスｌｌ２３
」の１０２６乃至１０２８頁）により知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】光信号は希土類化合物
（この場合エルビウム化合物）でドープされる光導波体
中を伝播する。ファイバ増幅器はポンプ光源として色素
レーザを含み、その光はファイバ結合器を通って光導波
体に入射する。増幅されるべき光信号の光が光導波体を
通過するならば、活性レーザ物質に放射を誘起させる。
（この場合エルビウム化合物）でドープされる光導波体
中を伝播する。ファイバ増幅器はポンプ光源として色素
レーザを含み、その光はファイバ結合器を通って光導波
体に入射する。増幅されるべき光信号の光が光導波体を
通過するならば、活性レーザ物質に放射を誘起させる。
【０００５】励起放出に加えて、低い状態へ活性レーザ
物質が戻るときに、光子を自然に放射し、信号中に雑音
を生じる。
物質が戻るときに、光子を自然に放射し、信号中に雑音
を生じる。
【０００６】本発明は、雑音量を減少させる上述の型の
光増幅器を生成することを目的とする。
光増幅器を生成することを目的とする。
【０００７】本発明の別の目的は、光増幅器によって光
信号を増幅する方法を提供することである。
信号を増幅する方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この目的は、第１の光源
が第１のポンプ光を光導波体に結合するために設けられ
、活性レーザ物質は第１のポンプ光により上方レーザレ
ベルより高い第１のエネルギレベルまで励起可能である
活性レーザ物質により少なくとも１つの領域内がドープ
されている光導波体中の光信号を増幅する光増幅器にお
いて、第２の光源が第２のポンプ光を光導波体に結合す
るために設けられ、光導波体中の活性レーザ物質は第２
のポンプ光により第１のエネルギレベルより高い第２の
エネルギレベルまで励起可能であることを特徴とする光
増幅器によって達成される。
が第１のポンプ光を光導波体に結合するために設けられ
、活性レーザ物質は第１のポンプ光により上方レーザレ
ベルより高い第１のエネルギレベルまで励起可能である
活性レーザ物質により少なくとも１つの領域内がドープ
されている光導波体中の光信号を増幅する光増幅器にお
いて、第２の光源が第２のポンプ光を光導波体に結合す
るために設けられ、光導波体中の活性レーザ物質は第２
のポンプ光により第１のエネルギレベルより高い第２の
エネルギレベルまで励起可能であることを特徴とする光
増幅器によって達成される。
【０００９】本発明の前記別の目的は、ポンプ光は結合
器によって第１の光導波体に結合され、吸収によって上
方レーザレベルよりも高い第１のエネルギレベルまで活
性レーザ物質を励起する活性レーザ物質により少なくと
も１つの領域がドープされている第１の光導波体中の光
信号を増幅する方法において、第２のポンプ光は第１の
光導波体に入り、第１のエネルギレベルよりも高い第２
のエネルギレベルまで活性レーザ物質を励起することを
特徴とする方法によって達成される。この方法により増
幅された光信号は通常の光増幅器で増幅された信号より
も明らかに雑音が少ない。
器によって第１の光導波体に結合され、吸収によって上
方レーザレベルよりも高い第１のエネルギレベルまで活
性レーザ物質を励起する活性レーザ物質により少なくと
も１つの領域がドープされている第１の光導波体中の光
信号を増幅する方法において、第２のポンプ光は第１の
光導波体に入り、第１のエネルギレベルよりも高い第２
のエネルギレベルまで活性レーザ物質を励起することを
特徴とする方法によって達成される。この方法により増
幅された光信号は通常の光増幅器で増幅された信号より
も明らかに雑音が少ない。
【００１０】
【実施例】光増幅器は光通信システムの１部分である第
１の光導波体と同じ方法で基体上に集積されることがで
きる。光導波体中を伝播する光信号は第１のポンプ光を
光増幅器に結合することによって強度を高められる。こ
の目的を達成するために必要な光源もまた基体上に集積
されることができる。第２のポンプ光を結合する第２の
光源もまた基体上に集積されることができる。ポンプ光
は光源から基体上に集積された付加的な光導波体を通っ
て第１の光導波体に供給される。上述の第１の光導波体
は活性レーザ物質により光増幅器の領域内でドープされ
、光信号からの光子（例えばデータビットの形態の）が
レーザ物質と接触するようになるとき、レーザ光を放射
する。適切な活性レーザ物質は例えばエルビウムイオン
またはネオジウムイオンのような希土類金属の３価イオ
ンであり、これらによって放射された光は光信号の波長
と一致する。
１の光導波体と同じ方法で基体上に集積されることがで
きる。光導波体中を伝播する光信号は第１のポンプ光を
光増幅器に結合することによって強度を高められる。こ
の目的を達成するために必要な光源もまた基体上に集積
されることができる。第２のポンプ光を結合する第２の
光源もまた基体上に集積されることができる。ポンプ光
は光源から基体上に集積された付加的な光導波体を通っ
て第１の光導波体に供給される。上述の第１の光導波体
は活性レーザ物質により光増幅器の領域内でドープされ
、光信号からの光子（例えばデータビットの形態の）が
レーザ物質と接触するようになるとき、レーザ光を放射
する。適切な活性レーザ物質は例えばエルビウムイオン
またはネオジウムイオンのような希土類金属の３価イオ
ンであり、これらによって放射された光は光信号の波長
と一致する。
【００１１】図１のファイバ増幅器は基体上に集積され
ていない光増幅器を示す。この場合、光導波体は光ファ
イバの形態をとり、光ファイバ１ は１領域内において
活性レーザ物質２ によってドープされ、第１の光導波
体に対応する。光ファイバ１ は光ファイバ結合器３
によって光ファイバ４と接合され、ポンプ光Ｌ１は光源
５ から光ファイバ４ に供給される。光源５ は例え
ば色素レーザ等のレーザである。
ていない光増幅器を示す。この場合、光導波体は光ファ
イバの形態をとり、光ファイバ１ は１領域内において
活性レーザ物質２ によってドープされ、第１の光導波
体に対応する。光ファイバ１ は光ファイバ結合器３
によって光ファイバ４と接合され、ポンプ光Ｌ１は光源
５ から光ファイバ４ に供給される。光源５ は例え
ば色素レーザ等のレーザである。
【００１２】光ファイバ結合器６ において、ポンプ光
Ｌ２は同様にレーザである光源７ から光ファイバ８
を通って光ファイバ４ に供給され、光ファイバ４ を
通って光ファイバ１ に供給される。
Ｌ２は同様にレーザである光源７ から光ファイバ８
を通って光ファイバ４ に供給され、光ファイバ４ を
通って光ファイバ１ に供給される。
【００１３】光ファイバ４ を通って光ファイバ１ に
供給する代りに、ポンプ光Ｌ２はまた光ファイバ結合器
によって直接光ファイバ１ に供給されることが可能で
ある。
供給する代りに、ポンプ光Ｌ２はまた光ファイバ結合器
によって直接光ファイバ１ に供給されることが可能で
ある。
【００１４】光ファイバ４，８ はまた多重光ファイバ
結合器例えば星形結合器によって光ファイバ１ と接合
されることが可能である。ポンプ光Ｌ１，Ｌ２ を結合
する別の可能性は例えばレンズおよび反射鏡から構成さ
れる光画像システムを選択することからなる。さらに、
ポンプ光を生成する付加的な光源が設けられてもよく、
その放射周波数は活性レーザ物質２ を第１のエネルギ
レベル９ （図２参照）より高いエネルギレベルまで励
起するように作用する。第１のエネルギレベル９ は光
子による放射のない転移の方向に活性レーザ物質２ の
上方レーザレベル１０より上に位置する。エルビウムイ
オンの場合、エネルギレベル９ はＩ１１／２に対応し
、レーザレベル１０はＩ１３／２に対応する。
結合器例えば星形結合器によって光ファイバ１ と接合
されることが可能である。ポンプ光Ｌ１，Ｌ２ を結合
する別の可能性は例えばレンズおよび反射鏡から構成さ
れる光画像システムを選択することからなる。さらに、
ポンプ光を生成する付加的な光源が設けられてもよく、
その放射周波数は活性レーザ物質２ を第１のエネルギ
レベル９ （図２参照）より高いエネルギレベルまで励
起するように作用する。第１のエネルギレベル９ は光
子による放射のない転移の方向に活性レーザ物質２ の
上方レーザレベル１０より上に位置する。エルビウムイ
オンの場合、エネルギレベル９ はＩ１１／２に対応し
、レーザレベル１０はＩ１３／２に対応する。
【００１５】活性レーザ物質２ は自然放出Ｅ１０，１
１ ｓｐｏｎｔ または励起放出Ｅ１０，１１ のいず
れかによってレーザレベル１０から下方レーザレベル１
１に変化する。前記レーザレベル１１はこの場合エルビ
ウムイオンの基底状態Ｉ１５／２に対応する。
１ ｓｐｏｎｔ または励起放出Ｅ１０，１１ のいず
れかによってレーザレベル１０から下方レーザレベル１
１に変化する。前記レーザレベル１１はこの場合エルビ
ウムイオンの基底状態Ｉ１５／２に対応する。
【００１６】活性レーザ物質２ は吸収Ａ１１，９の結
果としてポンプ光Ｌ１の発光によって下方レーザレベル
１１からエネルギレベル９ に変換される。
果としてポンプ光Ｌ１の発光によって下方レーザレベル
１１からエネルギレベル９ に変換される。
【００１７】ポンプ光Ｌ２の結果として、活性レーザ物
質は吸収Ａ１０，１２ によって上方レーザレベル１０
から第２のエネルギレベル１２に変化する。この場合、
このレベルには２ Ｈ１１／２または４ Ｆ５／２ に
対応する。
質は吸収Ａ１０，１２ によって上方レーザレベル１０
から第２のエネルギレベル１２に変化する。この場合、
このレベルには２ Ｈ１１／２または４ Ｆ５／２ に
対応する。
【００１８】自然放出Ｅ１２，１０ ｓｐｏｎｔ によ
って、活性レーザ物質２ はエネルギレベル１２から上
方レーザレベル１０に戻り、エネルギレベル１２と下方
レーザレベル１１の間の変化はまた自然放出Ｅ１２，１
１ ｓｐｏｎｔ によって生じる。励起放出Ｅ１０，１
１ ｉｎｄ に対する自然放出Ｅ１０，１１ ｓｐｏｎ
ｔ を大いに抑制するために、以下記載する条件が満足
されなければならない。
って、活性レーザ物質２ はエネルギレベル１２から上
方レーザレベル１０に戻り、エネルギレベル１２と下方
レーザレベル１１の間の変化はまた自然放出Ｅ１２，１
１ ｓｐｏｎｔ によって生じる。励起放出Ｅ１０，１
１ ｉｎｄ に対する自然放出Ｅ１０，１１ ｓｐｏｎ
ｔ を大いに抑制するために、以下記載する条件が満足
されなければならない。
【００１９】吸収Ａ１０，１２ は自然放出Ｅ１０，１
１ ｓｐｏｎｔ に対して大いに優勢でなければならな
い。
１ ｓｐｏｎｔ に対して大いに優勢でなければならな
い。
【００２０】吸収Ａ１０，１２ は励起放出Ｅ１０，１
１ ｉｎｄ よりも非常に弱くなければならない。
１ ｉｎｄ よりも非常に弱くなければならない。
【００２１】さらに、自然放出Ｅ１２，１１ ｓｐｏｎ
ｔ は自然放出Ｅ１２，１０ ｓｐｏｎｔ より非常に
大きくなければならない。
ｔ は自然放出Ｅ１２，１０ ｓｐｏｎｔ より非常に
大きくなければならない。
【００２２】さらに短い波長のポンプ光が上方エネルギ
レベル１２に加えて活性レーザ物質のより高いエネルギ
レベルを設定するために使用される場合にはこれらの仮
定は類似して適用される。その様な場合、干渉自然放出
Ｅ１０，１１ ｓｐｏｎｔ は大きく抑制されることが
できる。
レベル１２に加えて活性レーザ物質のより高いエネルギ
レベルを設定するために使用される場合にはこれらの仮
定は類似して適用される。その様な場合、干渉自然放出
Ｅ１０，１１ ｓｐｏｎｔ は大きく抑制されることが
できる。
【図１】光ファイバに組込まれた光増幅器の概略図。
【図２】３価エルビウムイオンの簡略化されたレベル図
。
。
１，４，８ …光ファイバ、２ …活性レーザ物質、３
，６ …光結合器、５，７ …光源。
，６ …光結合器、５，７ …光源。
Claims (8)
- 【請求項１】 第１の光源が第１のポンプ光を光
導波体に結合するために設けられ、活性レーザ物質は第
１のポンプ光により上方レーザレベルより高い第１のエ
ネルギレベルまで励起可能である活性レーザ物質により
少なくとも１つの領域内がドープされている光導波体中
の光信号を増幅する光増幅器において、第２の光源が第
２のポンプ光を光導波体に結合するために設けられ、光
導波体中の活性レーザ物質は第２のポンプ光により第１
のエネルギレベルより高い第２のエネルギレベルまで励
起可能であることを特徴とする光増幅器。 - 【請求項２】 ファイバ増幅器であり、光導波体は第
１の光ファイバであり、少なくとも１つの第１の光ファ
イバ結合器は第１のポンプ光および第２のポンプ光を少
なくとも１つの第２の光ファイバから第１の光ファイバ
に結合させるために設けられていることを特徴とする請
求項１記載の光増幅器。 - 【請求項３】 第２の光ファイバは第１のポンプ光お
よび第２のポンプ光を透過させる機能を行い、第３の光
ファイバは第２の光ファイバ結合器によって第２の光フ
ァイバに接合されていることを特徴とする請求項２記載
の光増幅器。 - 【請求項４】 第２のポンプ光を透過するために第３
の光ファイバは付加的な光ファイバ結合器によって第１
の光ファイバに接合されていることを特徴とする請求項
２記載の光増幅器。 - 【請求項５】 第３の光ファイバは第２のポンプ光を
透過させ、第１、第２、および第３の光ファイバはマル
チポート結合器によって相互接続されていることを特徴
とする請求項２記載の光増幅器。 - 【請求項６】 付加的な光源はポンプ光を発生するた
めに設けられ、活性レーザ物質は前記ポンプ光によって
第１のエネルギレベルよりも高いエネルギレベルまで励
起可能であることを特徴とする請求項２記載の光増幅器
。 - 【請求項７】 ２つの光源の少なくとも１つはレーザ
光源であることを特徴とする請求項２記載の光増幅器。 - 【請求項８】 ポンプ光は結合器によって第１の光導
波体に結合され、吸収によって上方レーザレベルよりも
高い第１のエネルギレベルまで活性レーザ物質を励起す
る活性レーザ物質により少なくとも１つの領域がドープ
されている第１の光導波体中の光信号を増幅する方法に
おいて、第２のポンプ光は第１の光導波体に入り、第１
のエネルギレベルよりも高い第２のエネルギレベルまで
活性レーザ物質を励起することを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4014034:2 | 1990-05-02 | ||
| DE4014034A DE4014034A1 (de) | 1990-05-02 | 1990-05-02 | Optischer verstaerker |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04226432A true JPH04226432A (ja) | 1992-08-17 |
Family
ID=6405547
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3100922A Pending JPH04226432A (ja) | 1990-05-02 | 1991-05-02 | 光増幅器 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5119230A (ja) |
| EP (1) | EP0455024A3 (ja) |
| JP (1) | JPH04226432A (ja) |
| AU (1) | AU643991B2 (ja) |
| CA (1) | CA2041580A1 (ja) |
| DE (1) | DE4014034A1 (ja) |
| FI (1) | FI912087A (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9025207D0 (en) * | 1990-11-20 | 1991-01-02 | British Telecomm | An optical network |
| JP2634525B2 (ja) * | 1991-09-27 | 1997-07-30 | 松下電器産業株式会社 | 希土類イオン添加固体光素子、希土類イオン添加光ファイバ素子、希土類イオン添加レーザ素子及び希土類イオン添加光増幅素子 |
| DE4208858A1 (de) * | 1992-03-19 | 1993-09-23 | Sel Alcatel Ag | Faseroptischer verstaerker mit regelung der pumplicht-wellenlaenge |
| US5426656A (en) * | 1993-01-25 | 1995-06-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Laser element doped with rare earth ions, optical amplifier element doped with rare earth ions and rare-earth-ion-doped short-wavelength laser light source apparatus |
| US5892781A (en) * | 1997-09-02 | 1999-04-06 | E-Tek Dynamics, Inc. | High output fiber amplifier/lasers for fiberoptic networks |
| US6407853B1 (en) * | 1999-10-29 | 2002-06-18 | Corning Incorporated | Broadhead dual wavelength pumped fiber amplifier |
| DE19961515C2 (de) * | 1999-12-20 | 2002-04-25 | Siemens Ag | Anordnung zur Übertragung von Pumplicht hoher Leistung zur Fernspeisung eines Faserverstärkers |
| US6731426B2 (en) | 2001-02-23 | 2004-05-04 | Photon-X, Inc. | Long wavelength optical amplifier |
| US6507430B2 (en) | 2001-02-23 | 2003-01-14 | Photon X, Inc. | Long wavelength optical amplifier |
| US6781748B2 (en) | 2001-09-28 | 2004-08-24 | Photon-X, Llc | Long wavelength optical amplifier |
| WO2003044569A2 (en) * | 2001-11-19 | 2003-05-30 | Photon-X, Inc. | L band optical amplifier |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4515431A (en) * | 1982-08-11 | 1985-05-07 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic amplifier |
| US4546476A (en) * | 1982-12-10 | 1985-10-08 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University | Fiber optic amplifier |
| JPS62120090A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-06-01 | Nec Corp | 光信号増幅装置 |
| GB8622745D0 (en) * | 1986-09-22 | 1986-10-29 | Plessey Co Plc | Bistable optical device |
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