JPH0422926A - エルビウムドープファイバ光増幅器 - Google Patents
エルビウムドープファイバ光増幅器Info
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- JPH0422926A JPH0422926A JP2126859A JP12685990A JPH0422926A JP H0422926 A JPH0422926 A JP H0422926A JP 2126859 A JP2126859 A JP 2126859A JP 12685990 A JP12685990 A JP 12685990A JP H0422926 A JPH0422926 A JP H0422926A
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- Japan
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- light
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- doped fiber
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Landscapes
- Lasers (AREA)
- Optical Communication System (AREA)
- Optical Fibers, Optical Fiber Cores, And Optical Fiber Bundles (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
【発明の詳細な説明】
概要
エルビウムドープファイバ光増幅器に関し、増幅効率の
良いエルビウムドープファイバ光増幅器を提供すること
を目的とし、 Ｅｒをドープした光ファイバに波長０．８μｍ帯のポン
ピング光を入射することにより、波長１゜５５μｍ帯の
信号光を直接増幅するエルビウムドープファイバ光増幅
器において、前記光ファイバの両端部にその間隔が１．
２５μｍ帯の光に対する共振器長となるように１，２５
μｍ帯反射フィルタを設け、１．２５μｍ帯でレーザ発
振させることにより、励起状態にあるＥｒのエネルギー
準位を下げるように構成する。
良いエルビウムドープファイバ光増幅器を提供すること
を目的とし、 Ｅｒをドープした光ファイバに波長０．８μｍ帯のポン
ピング光を入射することにより、波長１゜５５μｍ帯の
信号光を直接増幅するエルビウムドープファイバ光増幅
器において、前記光ファイバの両端部にその間隔が１．
２５μｍ帯の光に対する共振器長となるように１，２５
μｍ帯反射フィルタを設け、１．２５μｍ帯でレーザ発
振させることにより、励起状態にあるＥｒのエネルギー
準位を下げるように構成する。
産業上の利用分野
本発胡はエルビウム（Ｅｒ）をドープしたエルビウムド
ープファイバに信号光とポンピング光（励起光）を入射
することにより、信号光を直接増幅する光増幅器に関す
る。
ープファイバに信号光とポンピング光（励起光）を入射
することにより、信号光を直接増幅する光増幅器に関す
る。
現在実用化されている光ファイバ通信ンステムにおいて
は、光ファイバの損失による光信号の減衰を補償するた
めに、一定距離ごとに中継器を挿入している。中継器で
は、光信号をフォトダイオードにより電気信号に変換し
て、電子増幅器により信号を増幅した後、半導体レーザ
等により光信号に変換し、光フアイバ伝送路に再び送り
出すという構成を取っている。もし、この光信号を低雑
音で直接光信号のまま増幅することができれば、光中継
器の小型化、経済化を図ることができる。
は、光ファイバの損失による光信号の減衰を補償するた
めに、一定距離ごとに中継器を挿入している。中継器で
は、光信号をフォトダイオードにより電気信号に変換し
て、電子増幅器により信号を増幅した後、半導体レーザ
等により光信号に変換し、光フアイバ伝送路に再び送り
出すという構成を取っている。もし、この光信号を低雑
音で直接光信号のまま増幅することができれば、光中継
器の小型化、経済化を図ることができる。
そこで、光信号を直接増幅できる光増幅器の研究が盛ん
に進められており、研究の対象とされている光増幅器を
大別すると、■希土類元素（Ｅｒ。
に進められており、研究の対象とされている光増幅器を
大別すると、■希土類元素（Ｅｒ。
Ｎｂ、Ｙｂ等）をドープした光ファイバとポンピング光
を組み合わせたもの、■希土類元素をドープした半導体
レーザによるもの、■光ファイバ中の非線形効果を利用
した誘導ラマン増幅器、誘導ブＩＪ ＩＪ、アン増幅器
の３つがある。
を組み合わせたもの、■希土類元素をドープした半導体
レーザによるもの、■光ファイバ中の非線形効果を利用
した誘導ラマン増幅器、誘導ブＩＪ ＩＪ、アン増幅器
の３つがある。
このうち■の希土類ドープ光ファイバ（以下ドープ光フ
ァイバと略称する）とポンピング光を組み合わせた光増
幅器は、偏波依存性がないこと、低雑音であること、伝
送路との結合損失が小さいといった優れた特徴があり、
光ファイバ伝送ンステムにおける伝送中継距離の飛躍的
増大、光信号の多数への分配を可能にすると期待されて
いる。
ァイバと略称する）とポンピング光を組み合わせた光増
幅器は、偏波依存性がないこと、低雑音であること、伝
送路との結合損失が小さいといった優れた特徴があり、
光ファイバ伝送ンステムにおける伝送中継距離の飛躍的
増大、光信号の多数への分配を可能にすると期待されて
いる。
従来の技術
第３図にＥｒドープ光ファイバによる光増幅の原理を示
す。２はコア４及びクラッド６から構成された光ファイ
バであり、コア４中にエルビウム（Ｅｒ）がドープされ
ている。このようなＥｒドープ光フアイバ２にポンピン
グ光（励起光）が入射されると、Ｅｒ原子が高いエネル
ギー準位に励起される。このように高いエネルギー準位
に励起された光フアイバ２中のＥｒ原子に信号光が入っ
てくると、Ｅｒ原子が低いエネルギー準位に遷移するが
、このとき光の誘導放出が生じ、信号光のパワーが光フ
ァイバに沿って次第に太き（なり信号光の増幅が行われ
る。
す。２はコア４及びクラッド６から構成された光ファイ
バであり、コア４中にエルビウム（Ｅｒ）がドープされ
ている。このようなＥｒドープ光フアイバ２にポンピン
グ光（励起光）が入射されると、Ｅｒ原子が高いエネル
ギー準位に励起される。このように高いエネルギー準位
に励起された光フアイバ２中のＥｒ原子に信号光が入っ
てくると、Ｅｒ原子が低いエネルギー準位に遷移するが
、このとき光の誘導放出が生じ、信号光のパワーが光フ
ァイバに沿って次第に太き（なり信号光の増幅が行われ
る。
このような原理を用いた従来の光フアイバ増幅器の一例
を第４図に示す。１０はＥｒをドープしたＥｒドープフ
ァイバであり、Ｅｒドープファイバ１０には信号光入力
端１２から光アイソレータ１４を介して波長１．５５μ
ｍ帯の信号光が入射されるとともに、ボンピンク光源（
励起光源）１６から出射されたポンピング光（励起光）
が光アイソレータ１８及び合分波器２０を介して入射さ
れる。ポンピング光の光パワーを十分大きくすることに
より、Ｅｒドープファイバ１０中のＥｒ原子を高いエネ
ルギー準位に励起することができ、波長１，５５μｍ帯
の信号光の入射により同一波長の光が誘導放出され、増
幅された信号光が合分波器２０及び光アイソレータ２２
を介して信号光出射端２４から出射される。ポンピング
光＃ｉ１６としては人手が容易な１．４８μｍのレーザ
を出射する半導体レーザ又は０．８μｍのレーザを出射
する単導体レーザが用いられていた。
を第４図に示す。１０はＥｒをドープしたＥｒドープフ
ァイバであり、Ｅｒドープファイバ１０には信号光入力
端１２から光アイソレータ１４を介して波長１．５５μ
ｍ帯の信号光が入射されるとともに、ボンピンク光源（
励起光源）１６から出射されたポンピング光（励起光）
が光アイソレータ１８及び合分波器２０を介して入射さ
れる。ポンピング光の光パワーを十分大きくすることに
より、Ｅｒドープファイバ１０中のＥｒ原子を高いエネ
ルギー準位に励起することができ、波長１，５５μｍ帯
の信号光の入射により同一波長の光が誘導放出され、増
幅された信号光が合分波器２０及び光アイソレータ２２
を介して信号光出射端２４から出射される。ポンピング
光＃ｉ１６としては人手が容易な１．４８μｍのレーザ
を出射する半導体レーザ又は０．８μｍのレーザを出射
する単導体レーザが用いられていた。
発明が解決しようとする課題
Ｅｒドープファイバ１０のポンピング光源として波長０
．８μｍの半導体レーザを用いた場合の作用を、第５図
のエネルギー準位図を参照して説明する。
．８μｍの半導体レーザを用いた場合の作用を、第５図
のエネルギー準位図を参照して説明する。
基底準位（’ Ｉ １５／２） のＥｒ原子は波長０．
８μｍのポンピング光が入射することにより、波長０゜
８μｍのエネルギー準位’１９７２ に励起され、直ち
に波長１．５５μｍのエネルギー準位 Ｉ １３／２に
遷移する。このような励起状態のところに、波長１．５
５μｍの信号光が入射されると、矢印Ａで示すように波
長１．５５μｍの光の誘導放出が起こり、信号光が増幅
される。しかし、０．８μｍ準位から１．５５μｍ準位
に遷移したＥｒ原子の一部は波長０．８μｍのポンピン
グ光のエネルギーにより、さらに波長０．５１μｍのエ
ネルギー準位 Ｓ ３／２に励起される。そしてこの’
Ｓ３／２準位から基底準位に遷移が起こる。この現象に
より、波長１．５５μｍのエネルギーに相当する Ｉｌ
ｌ／２準位のポピユレーション（分布数）が減少し、増
幅特性に悪影響を及ぼすという問題があった。
８μｍのポンピング光が入射することにより、波長０゜
８μｍのエネルギー準位’１９７２ に励起され、直ち
に波長１．５５μｍのエネルギー準位 Ｉ １３／２に
遷移する。このような励起状態のところに、波長１．５
５μｍの信号光が入射されると、矢印Ａで示すように波
長１．５５μｍの光の誘導放出が起こり、信号光が増幅
される。しかし、０．８μｍ準位から１．５５μｍ準位
に遷移したＥｒ原子の一部は波長０．８μｍのポンピン
グ光のエネルギーにより、さらに波長０．５１μｍのエ
ネルギー準位 Ｓ ３／２に励起される。そしてこの’
Ｓ３／２準位から基底準位に遷移が起こる。この現象に
より、波長１．５５μｍのエネルギーに相当する Ｉｌ
ｌ／２準位のポピユレーション（分布数）が減少し、増
幅特性に悪影響を及ぼすという問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、増幅効率の良いエルビウムドー
プファイバ光増幅器を提供することである。
の目的とするところは、増幅効率の良いエルビウムドー
プファイバ光増幅器を提供することである。
課題を解決するた約の手段
上述した課題を解決するために、本発明は、Ｅｒをドー
プした光ファイバに波長０．８μｍ帯のポンピング光を
入射することにより、波長１．５５μｍ帯の信号光を直
接増幅するエルビウムドープファイバ光増幅器において
、前記光ファイバの両端部にその間隔が１．２５μｍ帯
の光に対する共振器長となるように１．２５μｍ帯反射
フィルタを設け、１．２５μｍ帯でレーザ発振させるこ
とにより、励起状態にあるＥｒのエネルギー準位を下げ
るようにしたことを特徴とする。
プした光ファイバに波長０．８μｍ帯のポンピング光を
入射することにより、波長１．５５μｍ帯の信号光を直
接増幅するエルビウムドープファイバ光増幅器において
、前記光ファイバの両端部にその間隔が１．２５μｍ帯
の光に対する共振器長となるように１．２５μｍ帯反射
フィルタを設け、１．２５μｍ帯でレーザ発振させるこ
とにより、励起状態にあるＥｒのエネルギー準位を下げ
るようにしたことを特徴とする。
作 用
両者の間隔が１．２５μｍ帯の光に対する共振器長とな
るように設けられた一対の１．２５μｍ帯反射フィルタ
により、Ｅｒドープファイバ内で１．２５μｍ帯のレー
ザ発振が起こる。これにより高いエネルギー準位に励起
されたＥｒ原子の誘導放出を起こさせ、高いエネルギー
準位から基底準位への自然放出による遷移を減少させて
、波長１．５５μｍ帯に相当する Ｉ１３／２単位のポ
ピユレーションを増加させる。この反転分布により、増
幅効率の良い波長１．５５μｍ帯の光増幅器を提供する
ことができる。
るように設けられた一対の１．２５μｍ帯反射フィルタ
により、Ｅｒドープファイバ内で１．２５μｍ帯のレー
ザ発振が起こる。これにより高いエネルギー準位に励起
されたＥｒ原子の誘導放出を起こさせ、高いエネルギー
準位から基底準位への自然放出による遷移を減少させて
、波長１．５５μｍ帯に相当する Ｉ１３／２単位のポ
ピユレーションを増加させる。この反転分布により、増
幅効率の良い波長１．５５μｍ帯の光増幅器を提供する
ことができる。
実 施 例
以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。実施例の説明において、第４図に示した従来例の構成
と実質上同一構成部分については同一符号を付し、重複
を避けるためその説明を省略する。
。実施例の説明において、第４図に示した従来例の構成
と実質上同一構成部分については同一符号を付し、重複
を避けるためその説明を省略する。
第１図は本発明の実施例全体構成図を示しており、Ｅｒ
ドープファイバ１００両端部にその間隔が１．２５μｍ
の光に対する共振器長となるように一対の１．２５μｍ
帯反射フィルタ２６．２８が挿入されている。その他の
構成は第４図に示した従来例と同様である。
ドープファイバ１００両端部にその間隔が１．２５μｍ
の光に対する共振器長となるように一対の１．２５μｍ
帯反射フィルタ２６．２８が挿入されている。その他の
構成は第４図に示した従来例と同様である。
半導体レーザ等のボンピング光源１６から出射された波
長０．８μｍのポンピング光は、光アイソレータ１８及
び合分波器２０を介してＥｒドープファイバ１０に入射
され、共振器長に設定された一対の１．２５μｍ帯反射
フィルタ２６．２８によって波長１．２５μｍでレーザ
発振を起こさせる。
長０．８μｍのポンピング光は、光アイソレータ１８及
び合分波器２０を介してＥｒドープファイバ１０に入射
され、共振器長に設定された一対の１．２５μｍ帯反射
フィルタ２６．２８によって波長１．２５μｍでレーザ
発振を起こさせる。
これを第２図のエネルギー準位図を参照してより詳細に
説明する。即ち、波長０．８μｍのポンピング光をＥｒ
ドープファイバ１０に入射することにより、基底準位（
’ Ｉ Ｉｓ／２） のＥｒ原子は波長０．８μｍに
相当するエネルギー準位’１９／２ に励起されるが、
直ちに波長１．５５μｍのエネルギーに相当する’１１
３／２卓位に遷移する。この準位のＥｒ原子はポンピン
グ光のエネルギーによりさらに波長０．５１μｍのエネ
ルギーに相当する’Ｓ３／２ 準位に励起される。本実
施例では、Ｅｒドープファイバ１０内で波長１．２５μ
ｍの光をレーザ発振させることにより、光の誘導放出を
起こさせ、’Ｓ３／２準位から Ｉｌ＋／２＄位にエネ
ルギー準位を下げるようにする。このエネルギー準位の
Ｅｒ原子は自然放出により波長１．５５μｍのエネルギ
ーに相当する’１１３７２準位へ遷移するため、４Ｓ、
７□準位から基底準位への遷移を減少させ、’１１３／
２準位のポピユレーション（分布数）を増加させること
ができる。
説明する。即ち、波長０．８μｍのポンピング光をＥｒ
ドープファイバ１０に入射することにより、基底準位（
’ Ｉ Ｉｓ／２） のＥｒ原子は波長０．８μｍに
相当するエネルギー準位’１９／２ に励起されるが、
直ちに波長１．５５μｍのエネルギーに相当する’１１
３／２卓位に遷移する。この準位のＥｒ原子はポンピン
グ光のエネルギーによりさらに波長０．５１μｍのエネ
ルギーに相当する’Ｓ３／２ 準位に励起される。本実
施例では、Ｅｒドープファイバ１０内で波長１．２５μ
ｍの光をレーザ発振させることにより、光の誘導放出を
起こさせ、’Ｓ３／２準位から Ｉｌ＋／２＄位にエネ
ルギー準位を下げるようにする。このエネルギー準位の
Ｅｒ原子は自然放出により波長１．５５μｍのエネルギ
ーに相当する’１１３７２準位へ遷移するため、４Ｓ、
７□準位から基底準位への遷移を減少させ、’１１３／
２準位のポピユレーション（分布数）を増加させること
ができる。
このように波長１．５５μｍのエネルギーに相当する４
ｉ、、、２準位のポピユレーションが増加したところへ
、信号光入力端１２から光アイソレータ１４を介して波
長１．５５μｍの信号光が入射されると、矢印已に示す
ように波長１．５５μｍの光の誘導放出が起こり、信号
光が効率良く増幅されて合分波器２０及び光アイソレー
タ２２を介して信号光出力端２４から出射される。
ｉ、、、２準位のポピユレーションが増加したところへ
、信号光入力端１２から光アイソレータ１４を介して波
長１．５５μｍの信号光が入射されると、矢印已に示す
ように波長１．５５μｍの光の誘導放出が起こり、信号
光が効率良く増幅されて合分波器２０及び光アイソレー
タ２２を介して信号光出力端２４から出射される。
本実施例では、ポンピング光を信号光と反対方向からＥ
ｒドープファイバ１０内に入射させているたｔ２ボンピ
ング光は光アイソレーク１４でカットされ、信号光入力
端１２側の半導体レーザ等の光源に悪影響を及ぼすこと
がない。
ｒドープファイバ１０内に入射させているたｔ２ボンピ
ング光は光アイソレーク１４でカットされ、信号光入力
端１２側の半導体レーザ等の光源に悪影響を及ぼすこと
がない。
発明の効果
本発明は以上詳述したように、波長１，２５μｍの光を
Ｅｒドープファイバ内でレーザ発振させることにより、
増幅器として上準位の Ｉ １３／２のポピユレーショ
ンの減少となる Ｓ ３／２ 準位から基底準位への自
然放出による遷移を有効に抑えることができ、 Ｉ ｒ
３７２準位のポピユレーションを増加させて効率の良い
光増幅器を得ることができるという効果を奏する。
Ｅｒドープファイバ内でレーザ発振させることにより、
増幅器として上準位の Ｉ １３／２のポピユレーショ
ンの減少となる Ｓ ３／２ 準位から基底準位への自
然放出による遷移を有効に抑えることができ、 Ｉ ｒ
３７２準位のポピユレーションを増加させて効率の良い
光増幅器を得ることができるという効果を奏する。
第１図は本発明実施例の全体構成図、
第２図は実施例のエネルギー準位を説明する説明図、
第３図はＥｒドープファイバによる光増幅の原理を示す
模式図、 第４図は従来例全体構成図、 第５図は従来例のエネルギー準位説明図である。 １０・・・Ｅｒドープファイバ、 １４．１８．２２・・・光アイソレータ、１６・・・ポ
ンピング光源、 ２０・・・合分波器、 ２６．２８・・・１．２５μｍ帯反射フィルタ。
模式図、 第４図は従来例全体構成図、 第５図は従来例のエネルギー準位説明図である。 １０・・・Ｅｒドープファイバ、 １４．１８．２２・・・光アイソレータ、１６・・・ポ
ンピング光源、 ２０・・・合分波器、 ２６．２８・・・１．２５μｍ帯反射フィルタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、Ｅｒをドープした光ファイバ（１０）に波長０．８
μｍ帯のポンピング光を入射することにより、波長１．
５５μｍ帯の信号光を直接増幅するエルビウムドープフ
ァイバ光増幅器において、 前記光ファイバ（１０）の両端部にその間隔が１．２５
μｍ帯の光に対する共振器長となるように１．２５μｍ
帯反射フィルタ（２６、２８）を設け、１．２５μｍ帯
でレーザ発振させることにより、励起状態にあるＥｒの
エネルギー準位を下げるようにしたことを特徴とするエ
ルビウムドープファイバ光増幅器。 ２、前記光ファイバ（１０）に信号光とポンピング光を
逆方向から入射させることを特徴とする請求項１に記載
のエルビウムドープファイバ光増幅器。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2126859A JP2801359B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | エルビウムドープファイバ光増幅器 |
| CA002042697A CA2042697C (en) | 1990-05-18 | 1991-05-15 | Fiber optic amplifier |
| DE69121768T DE69121768T2 (de) | 1990-05-18 | 1991-05-17 | Faseroptischer Verstärker |
| EP91108049A EP0457349B1 (en) | 1990-05-18 | 1991-05-17 | Fiber optic amplifier |
| US07/701,868 US5140598A (en) | 1990-05-18 | 1991-05-17 | Fiber optic amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2126859A JP2801359B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | エルビウムドープファイバ光増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0422926A true JPH0422926A (ja) | 1992-01-27 |
| JP2801359B2 JP2801359B2 (ja) | 1998-09-21 |
Family
ID=14945610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2126859A Expired - Fee Related JP2801359B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | エルビウムドープファイバ光増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2801359B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06125130A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-05-06 | Nec Corp | レーザ発振装置 |
| JPH06216455A (ja) * | 1993-01-13 | 1994-08-05 | Nec Corp | レーザ発振装置 |
| US10893985B2 (en) | 2013-03-29 | 2021-01-19 | Daio Paper Corporation | Elastic structure for absorbent article and method for manufacturing elastic structure for absorbent article |
-
1990
- 1990-05-18 JP JP2126859A patent/JP2801359B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06125130A (ja) * | 1992-08-27 | 1994-05-06 | Nec Corp | レーザ発振装置 |
| JPH06216455A (ja) * | 1993-01-13 | 1994-08-05 | Nec Corp | レーザ発振装置 |
| US10893985B2 (en) | 2013-03-29 | 2021-01-19 | Daio Paper Corporation | Elastic structure for absorbent article and method for manufacturing elastic structure for absorbent article |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2801359B2 (ja) | 1998-09-21 |
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