JPH04235534A - Fiber type 1.3mum band light amplifier - Google Patents

Fiber type 1.3mum band light amplifier

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JPH04235534A
JPH04235534A JP3012657A JP1265791A JPH04235534A JP H04235534 A JPH04235534 A JP H04235534A JP 3012657 A JP3012657 A JP 3012657A JP 1265791 A JP1265791 A JP 1265791A JP H04235534 A JPH04235534 A JP H04235534A
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JP
Japan
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light
band
fiber
neodymium
optical fiber
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Application number
JP3012657A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Miyajima
宮島義昭
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Publication of JPH04235534A publication Critical patent/JPH04235534A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a fiber type light amplifier which directly amplifies light within 1.3mum band. CONSTITUTION:A fiber type 1.3mum band light amplifier uses single mode optical fiber 7 as an amplification medium in the core of which neodymium being a rare earth element having fluorescent characteristics within 1.3mum band is added, and exciting light is irradiated on the fiber 7 together with signal light of wavelength near 1.3mum and light is directly amplified by utilizing an induced emission effect due to the signal light of the excited neodymium and an optical fiber 8 allowing only light of 1.3mum band and the wavelength of the excited light to pass therethrough is installed inside the optical fiber 7 serving as an amplification medium.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、光ファイバ型の1.3
 μm 帯光直接増幅器に関するものである。
[Industrial Application Field] The present invention relates to optical fiber type 1.3
This relates to a μm band optical direct amplifier.

【0002】0002

【従来の技術】1.3 μm 帯光通信分野への応用の
ため、希土類元素であるネオジミウムを添加した光ファ
イバを用いてファイバ増幅器、ファイバレーザ等の機能
性ファイバの研究がなされている。例えば、文献 (E
lectronics Letters. 1990,
 Vol. 26, pp.194−195 )には、
ネオジミウムを添加したフッ化物光ファイバを用いて、
波長1.33μm において微小シグナルに対し10d
Bの増幅利得が得られたことが報告されている。この報
告では、はじめ励起レーザの出力に比例して増幅利得は
増加し続けるが、励起パワー100mW 以上になると
増幅利得は飽和して、それ以上励起パワーを増加しても
利得の増加は見られないことが報告されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION For application to the field of 1.3 μm band optical communications, research is being carried out on functional fibers such as fiber amplifiers and fiber lasers using optical fibers doped with neodymium, which is a rare earth element. For example, literature (E
electronics Letters. 1990,
Vol. 26, pp. 194-195),
Using fluoride optical fiber doped with neodymium,
10d for a small signal at a wavelength of 1.33μm
It has been reported that an amplification gain of B was obtained. In this report, the amplification gain initially continues to increase in proportion to the pump laser output, but when the pump power exceeds 100 mW, the amplification gain saturates, and no increase in gain is observed even if the pump power is increased further. It has been reported that.

【0003】さらにその後、文献 (Electron
ics Letters. 1990, Vol.26
, pp.1397−1398 ) には、微小シグナ
ルのみならず、1mW程度の比較的強いシグナルに対し
ても5.5dBの利得が得られるという報告がなされて
いるが、この場合にも励起パワー50mW以上では利得
は飽和する傾向が指摘されている。この理由について、
この文献では波長1.3 μm の蛍光と同時に発生す
る波長1.05μm の蛍光は、励起パワー40mW程
度まで徐々に増加するが、励起パワー50mW付近では
発光メカニズムは自然放出プロセスから誘導放出プロセ
スへと移行するので、1.05μm の発光強度は急激
に増加し、これにともない1.3 μm の蛍光強度は
それ以上増加しなくなるとの説明がなされている。
[0003] Further, later, in the literature (Electron
ics Letters. 1990, Vol. 26
, pp. 1397-1398), it has been reported that a gain of 5.5 dB can be obtained not only for a weak signal but also for a relatively strong signal of about 1 mW, but in this case as well, the gain is small when the excitation power is 50 mW or more. It has been pointed out that there is a tendency for saturation. Regarding this reason,
In this document, the fluorescence with a wavelength of 1.05 μm that is generated simultaneously with the fluorescence with a wavelength of 1.3 μm gradually increases until the excitation power reaches about 40 mW, but at around 50 mW of excitation power, the emission mechanism changes from a spontaneous emission process to a stimulated emission process. It is explained that due to the transition, the emission intensity at 1.05 μm increases rapidly, and that the fluorescence intensity at 1.3 μm does not increase any further.

【0004】上記の問題点について、以下さらに詳細に
説明を行う。図4は、ネオジミウムの励起状態を示すエ
ネルギーレベル図である。1.3 μm 帯の増幅器と
して用いる場合には、図4に示すように、0.82μm
 帯の励起レーザにより、エネルギー状態は基底準位4
I9/2 から4F5/2 へと励起される。4F5/
2のエネルギー状態は、非放射遷移過程を経て4F3/
2 状態へと移る。4F3/2 から4I13/2への
遷移により、1.32μm 帯の蛍光が得られる。この
時、4F3/2 からは前述のほかに4I15/2、4
I11/2および 4I9/2への遷移が同時に生じる
。それぞれ1.85μm 帯、1.05μm 帯および
0.85μm 帯の発光に対応する。各遷移の割合は、
0.85μm: 1.05μm : 1.32μm :
 1.85μm =10: 55 : 10 : 25
 と言われている。すなわち、所望の1.32μm 帯
の蛍光よりも他の蛍光強度の方が大きく、特に1.05
μm 帯の蛍光は、1.32μm 帯に比較すると十分
に大きいのがわかる。このような特性のネオジミウム添
加ファイバにおいて励起用レーザの強度を上げて行くと
、1.05μm 帯の増幅係数が最も大きいので、最初
に1.05μm 帯において誘導放出現象が発生する。 誘導放出プロセスでは遷移確率はさらに増加するので、
上記の遷移割合は1.05μm でさらに高くなる。こ
のため、1.32μm での蛍光強度を高めるために、
励起光の強度を上げても、1.05μm の遷移が強ま
るだけで、1.05μm の蛍光を弱める工夫を行わな
ければ、1.32μm 帯の遷移確率は減少する。
The above problems will be explained in more detail below. FIG. 4 is an energy level diagram showing the excited state of neodymium. When used as a 1.3 μm band amplifier, as shown in Figure 4, the 0.82 μm
The energy state is set to the ground level 4 by the band excitation laser.
It is excited from I9/2 to 4F5/2. 4F5/
The energy state of 2 becomes 4F3/ through a non-radiative transition process.
2. Move to state. The transition from 4F3/2 to 4I13/2 provides fluorescence in the 1.32 μm band. At this time, from 4F3/2, in addition to the above, 4I15/2, 4
The transitions to I11/2 and 4I9/2 occur simultaneously. They correspond to emission in the 1.85 μm band, 1.05 μm band, and 0.85 μm band, respectively. The proportion of each transition is
0.85μm: 1.05μm: 1.32μm:
1.85 μm = 10: 55: 10: 25
It is said that That is, other fluorescence intensities are higher than the desired fluorescence in the 1.32 μm band, especially in the 1.05 μm band.
It can be seen that the fluorescence in the μm band is sufficiently large compared to the 1.32 μm band. When the intensity of the excitation laser is increased in a neodymium-doped fiber with such characteristics, the stimulated emission phenomenon first occurs in the 1.05 μm band because the amplification coefficient is the largest in the 1.05 μm band. In the stimulated emission process, the transition probability increases further, so
The above transition ratio becomes even higher at 1.05 μm. Therefore, in order to increase the fluorescence intensity at 1.32 μm,
Even if the intensity of the excitation light is increased, the transition at 1.05 μm will only become stronger, and unless measures are taken to weaken the fluorescence at 1.05 μm, the transition probability in the 1.32 μm band will decrease.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、1.3 μ
m 帯において光直接増幅を行うファイバ型光増幅器を
提供することにある。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention provides a
An object of the present invention is to provide a fiber-type optical amplifier that directly amplifies light in the m band.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前述の問
題点を解決のため鋭意研究を重ねた結果、1.3 μm
 帯増幅用ネオジミウムファイバの途中に1.3 μm
 帯の光は透過するが、そのほかの光は透過しないとい
う光学特性を有するフィルタを挿入し、これにより1.
3 μm 以外の光がファイバ長さ方向に伝搬しないよ
うにすることにより、これらの誘導放出に基づく光放出
を抑制することが、1.32μm 帯蛍光強度の飽和現
象を防ぐうえで有効であることを見い出した。すなわち
、このようなフィルタを挿入しない場合には、励起光を
入射した側で、偶発的に生じた1.05μm の光がフ
ァイバ中を伝搬し、次のネオジミウムイオンに作用する
と励起状態のイオンから1.05μm の光が放出され
る。このような現象が次々に発生して1.05μm 光
はファイバ内で増幅され続ける。最終的には、1.05
μm でレーザ発振に至る。これに、フィルタを挿入す
ると挿入点において1.3 μm 以外の光はすべて吸
収されるので、増幅効果が寸断され誘導放出に至らず、
1.3 μm 帯遷移確率は初期状態を保つことになり
、飽和現象を防止でき、増幅利得の向上を図ることがで
きる。
[Means for Solving the Problems] As a result of intensive research to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that
1.3 μm in the middle of neodymium fiber for band amplification
By inserting a filter that has an optical characteristic of transmitting a band of light but not transmitting other light, 1.
Suppressing light emission based on stimulated emission by preventing light other than 3 μm from propagating in the length direction of the fiber is effective in preventing the saturation phenomenon of fluorescence intensity in the 1.32 μm band. I found out. In other words, if such a filter is not inserted, when the incidentally generated 1.05 μm light propagates through the fiber on the side where the excitation light is incident, and acts on the next neodymium ion, the excited state ion Light of 1.05 μm is emitted from the Such phenomena occur one after another, and the 1.05 μm light continues to be amplified within the fiber. In the end, 1.05
Laser oscillation occurs in μm. When a filter is inserted, all light other than 1.3 μm is absorbed at the insertion point, so the amplification effect is cut off and stimulated emission does not occur.
The 1.3 μm band transition probability is maintained at its initial state, saturation phenomenon can be prevented, and amplification gain can be improved.

【0007】[0007]

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を詳細に説
明する。図1に、本発明の一実施例の構成を示す。信号
入力用コネクタ1の端子6から信号光を入射させ、その
光と励起用半導体レーザモジュール2からの光をダイク
ロイックミラー6で合波し、ネオジミウム添加フッ化物
ファイバ7に入射させるとともに、ファイバの後方端末
側からも励起用レーザ光を入射させた。励起用レーザモ
ジュールの内部は2台の0.82μm 帯半導体レーザ
3が偏波ビームスプリッタ4で合波された構成になって
おり、合波後、最大で100mW の出力が得られる。 増幅媒体としてのネオジミウム添加フッ化物ファイバ7
はガラス材料が ZrF4−BaF2−LaF3−Al
F3−NaFであり、ネオジミウム添加量 2000p
pm、コア径6.5 μm 、クラッド径125 μm
 、比屈折率差0.5 %であり、長さが4mである。 ファイバの両端は反射防止のために斜め研磨ファイバ端
9となっている。このファイバ内には1mおきに3箇所
にフィルタ8が挿入されている。増幅後の信号光は、1
.3 μm 帯狭帯域フィルタ10により、1.3 μ
m 帯自然放出光をカットして、信号出力用コネクタ端
子11から増幅後の信号光として出力される。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be explained in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the present invention. Signal light is input from the terminal 6 of the signal input connector 1, and the light and the light from the excitation semiconductor laser module 2 are multiplexed by the dichroic mirror 6, and input to the neodymium-doped fluoride fiber 7, as well as to the rear of the fiber. Excitation laser light was also input from the terminal side. The inside of the excitation laser module has a configuration in which two 0.82 μm band semiconductor lasers 3 are combined by a polarization beam splitter 4, and after combining, a maximum output of 100 mW can be obtained. Neodymium-doped fluoride fiber as amplification medium 7
The glass material is ZrF4-BaF2-LaF3-Al
F3-NaF, neodymium addition amount 2000p
pm, core diameter 6.5 μm, cladding diameter 125 μm
, the relative refractive index difference is 0.5%, and the length is 4 m. Both ends of the fiber are obliquely polished fiber ends 9 to prevent reflection. Filters 8 are inserted into this fiber at three locations every 1 m. The signal light after amplification is 1
.. 3 μm band narrow band filter 10, 1.3 μm
The m-band spontaneous emission light is cut and output as amplified signal light from the signal output connector terminal 11.

【0008】図2(a) には、ここで用いたフィルタ
の構成を示し、図2(b) には、フィルタの透過特性
を示す。 このフィルタ8は約10μm 程度の厚さの誘電体多層
膜フィルタを、反射防止のため斜め研磨したファイバ間
に挿入した構造となっている。フィルタの膜厚を薄くし
ファイバ間隔を接近させているので、挿入損失は0.8
dB 程度である。フィルタの透過波長特性は、励起波
長および信号波長において透過性がよく、1.05μm
 で透過率が悪いという特性である。
FIG. 2(a) shows the configuration of the filter used here, and FIG. 2(b) shows the transmission characteristics of the filter. This filter 8 has a structure in which a dielectric multilayer filter with a thickness of about 10 μm is inserted between fibers that are obliquely polished to prevent reflection. The insertion loss is 0.8 because the filter film thickness is thinner and the fiber spacing is closer.
It is about dB. The transmission wavelength characteristic of the filter is that it has good transparency at the excitation wavelength and signal wavelength, and has a transmission wavelength of 1.05 μm.
It is characterized by poor transmittance.

【0009】図3は、得られた増幅特性を示す。この増
幅特性の評価にあたっては、3種類のネオジミウム添加
フッ化物ファイバを用いた。すなわち、フィルタを3個
挿入したもの、1個挿入したもの、フィルタを挿入して
ないもの、の3種類である。試験条件としては、前方、
後方よりそれぞれ、50mW出力の励起光をファイバ内
に導いた。図3より、わかるようにフィルタを挿入する
ことにより、増幅特性は、飛躍的に向上することが理解
できる。また、フィルタをさらに増加しても、利得はこ
れ以上には増加しないことがわかった。これは、フィル
タ間の間隔に相当するファイバ長での増幅率がフィルタ
の損失値よりも小さくなれば、それ以上多くのフィルタ
を挿入しても1.3 μm 帯増幅率を向上させるため
に役にはたたないことを意味している。むしろ、個数を
増やしても挿入損の増加となり、逆効果である。以上の
結果から、適切にフィルタを挿入することにより、10
0mW 程度の励起入力で最大18dBが得られること
がわかった。
FIG. 3 shows the amplification characteristics obtained. In evaluating this amplification characteristic, three types of neodymium-doped fluoride fibers were used. That is, there are three types: one with three filters inserted, one with one filter inserted, and one with no filter inserted. The test conditions were: forward,
Pumping light with an output of 50 mW was guided into the fiber from the rear. As can be seen from FIG. 3, it can be seen that the amplification characteristics are dramatically improved by inserting the filter. It was also found that even if the number of filters is increased further, the gain does not increase any further. This means that if the amplification factor at the fiber length corresponding to the spacing between filters is smaller than the loss value of the filter, even if more filters are inserted, it will be useful to improve the amplification factor in the 1.3 μm band. It means that it will not stand. In fact, even if the number is increased, the insertion loss increases, which has the opposite effect. From the above results, by appropriately inserting filters, 10
It was found that a maximum of 18 dB can be obtained with an excitation input of about 0 mW.

【0010】0010

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のファ
イバ型1.3 μm 帯増幅器は、100mW 程度の
0.8 μm 帯レーザダイオードにより、最大で約1
8dBの利得が得られることが明らかとなった。
As explained above, the fiber-type 1.3 μm band amplifier of the present invention uses a 0.8 μm band laser diode of about 100 mW to generate a
It became clear that a gain of 8 dB could be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.

【図2】(a) は、本発明の実施例で用いたフィルタ
の構成図である。(b) は、(a) に示すフィルタ
の特性図である。
FIG. 2(a) is a configuration diagram of a filter used in an embodiment of the present invention. (b) is a characteristic diagram of the filter shown in (a).

【図3】励起パワーに対する利得を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing gain versus pump power.

【図4】ネオジミウム添加フッ化物ファイバのエネルギ
ーレベルを示す図である。
FIG. 4 shows energy levels of neodymium-doped fluoride fibers.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  信号入力用コネクタ 2  励起用半導体レーザモジュール 3  0.82μm 帯半導体レーザ 4  偏波ビームスプリッタ 5  レンズ 6  ダイクロイックミラー 7  ネオジミウム添加フッ化物ファイバ8  フィル
タ 9  斜め研磨ファイバ端 10  狭帯域フィルタ 11  信号出力用コネクタ端子 12  狭帯域フィルタ板 13  固定用部材
1 Signal input connector 2 Excitation semiconductor laser module 3 0.82 μm band semiconductor laser 4 Polarization beam splitter 5 Lens 6 Dichroic mirror 7 Neodymium-doped fluoride fiber 8 Filter 9 Obliquely polished fiber end 10 Narrowband filter 11 Signal output connector Terminal 12 Narrow band filter plate 13 Fixing member

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  1.3 μm 帯に蛍光特性を有する
希土類元素のネオジミウムをコア内に添加したシングル
モード光ファイバを増幅用媒体とし、該光ファイバに波
長1.3 μm 付近の信号光とともに励起用光を入射
させ、励起状態のネオジミウムの信号光による誘導放出
効果を利用して光直接増幅を行う光増幅器において、増
幅用媒体である光ファイバに1.3 μm 帯の光およ
び励起光波長のみを通過し得る光学的フィルタを内蔵し
たことを特徴とするファイバ型1.3 μm 帯光増幅
器。
[Claim 1] A single-mode optical fiber whose core is doped with neodymium, a rare earth element that has fluorescence characteristics in the 1.3 μm band, is used as an amplification medium, and the optical fiber is pumped with signal light having a wavelength of around 1.3 μm. In an optical amplifier that directly amplifies the light by inputting the optical beam and utilizing the stimulated emission effect of the signal light of neodymium in the excited state, only the light in the 1.3 μm band and the wavelength of the pumping light are transmitted to the optical fiber, which is the amplification medium. A fiber-type 1.3 μm band optical amplifier characterized by having a built-in optical filter that can pass through.
JP3012657A 1991-01-11 1991-01-11 Fiber type 1.3mum band light amplifier Pending JPH04235534A (en)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63307407A (en) * 1987-06-10 1988-12-15 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical multiplexer/demultiplexer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63307407A (en) * 1987-06-10 1988-12-15 Furukawa Electric Co Ltd:The Optical multiplexer/demultiplexer

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